CN112275281B - 一种费托合成油贵金属加氢催化剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种费托合成油贵金属加氢催化剂及其制备方法，其特征为先利用α‑Al2O3和拟薄水铝石按照一定比例均匀混合，加入一定浓度的硝酸后，经过挤条、干燥、800‑1200℃高温焙烧等过程制得催化剂载体；然后配置一定浓度的氯铂酸溶液，利用等体积浸渍法，再进行干燥、焙烧等过程制得催化剂；在低于2MPa下，该催化剂能够高选择性地将费托合成油中的醛酮类化合物加氢变成相应的醇，同时对烯烃的加氢很少。
Description
技术领域
本发明属于化工生产领域，具体涉及一种费托合成油加氢催化剂及其制备方法。国际专利分类属于C07F。
背景技术
费托合成是使用煤和水生成氢气和一氧化碳，然后利用氢气和一氧化碳在催化剂存在下合成液体燃料，可作为汽油和柴油，合成的产物中既有烷烃，也有烯烃，还有少量含氧化合物。其中烯烃主要是α-烯烃，含氧化合物包括各种碳数的醇、醛、酮。含氧化合物含量虽然很低，一般在1-2％左右，但这些含氧化合物的存在影响α-烯烃的聚合，因此需要将这些含氧化合物脱除。但目前尚没有很好的方法将这些含氧化合物脱除，因此需要开发新的方法将这些含氧化合物脱除，同时又不能让很多烯烃饱和。
由于含氧化合物直接加氢生成水的反应需要很高的反应温度，反应温度大于300℃，而在此温度下烯烃的加氢饱和反应速率很快，因此为减少烯烃的加氢，本发明利用负载铜的α-氧化铝催化剂，在较低温度下将醛酮加氢生成醇，然后再将醇与金属钠反应生成醇钠，进而通过蒸馏将醇钠脱除，即可除去费托合成油中的醛。加氢反应的催化剂对于醛加氢生成醇的反应很关键，最重要的是要选择合适的醛加氢催化剂来提高醛的转化率，同时尽量少的发生副反应即烯烃的加氢饱和。
发明内容
为了达到将费托合成油中的含氧化合物加氢生成醇，同时又最大限度降低烯烃的加氢，本发明提供了一种新的催化剂并提供了该催化剂的制备方法，在固定床反应器上考察催化剂选择性加氢性能。
本发明所采用的技术方案如下：
一种费托合成油加氢催化剂，其特征为催化剂活性组分为铂，载体为α-Al2O3，其制备过程包括如下步骤：
(1)称取一定量的α-Al2O3和拟薄水铝石按照一定比例均匀混合后，加入一定量硝酸水溶液，混合均匀，成型，晾干后在120℃下干燥5h，然后升温至300-500℃焙烧1-2小时，然后在800-1200℃下焙烧5-20小时，得到催化剂载体。
(2)配制浓度为0.01-0.1％的氯铂酸溶液，倒入焙烧后的载体进行浸渍，浸渍时间1-30小时，然后将浸渍的催化剂晾干，置于110℃烘箱中干燥5h，在500℃焙烧5h，得到负载型的催化剂。铂负载量为0.02-0.1％(重量)效果较好。
在该方法中，可采用等体积浸渍法的方法制备催化剂，α-Al2O3和拟薄水铝石的比例为重量比2-4：1。载体焙烧的温度为800-1200℃，浸渍后催化剂的焙烧温度为400-500℃。铂负载量为0.02-0.1％。
焙烧后得到的催化剂经300℃加氢还原后，在低于2MPa和反应温度合适的加氢反应条件下，可以将费托合成油中85％以上的含氧化合物转变为相应的醇，同时保留油中大量的烯烃。这就为费托合成油进一步与金属钠反应生成醇钠，进而通过蒸馏脱除醇钠奠定了基础。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合实施例以说明本发明的具体工艺。
对比例1：
(1)称取140g的γ-Al2O3小球作为催化剂载体；
(2)配制浓度为0.03％的氯铂酸溶液，倒入焙烧后的载体进行浸渍，浸渍时间30小时，然后将浸渍的催化剂晾干，置于110℃烘箱中干燥5h，在500℃焙烧5h，得到负载型的催化剂。
表1代替费托合成油的模型化合物组成
(3)在微型反应器中装入50ml催化剂，首先在300℃，通入氢气，在5MPa下，氢气流量200ml/h，将催化剂中的氧化铂还原成铂。以表1的组成为费托合成油的模型化合物作为原料，氢压固定为1MPa、氢油比为50(体积比)，液时空速为2h-1。调节反应温度分别为70℃、80℃、90℃、100℃，稳定条件3h后接样，得到加氢后的费托合成油。
(4)将加氢后的费托合成油分析组成，对应不同反应温度，发现加氢后费托合成油中烯烃含量分别只有9.42％、8.71％、7.92％、6.33％，十二醛的转化率分别为55％、57％、59％、62％，含氧化合物转化为相应的醇。说明采用该催化剂会将大部分的烯烃饱和，达不到保留烯烃的目的，而对醛的转化率也较低。
实施例1:
(1)称取100g的α-Al2O3和40g拟薄水铝石均匀混合后，加入适量3％硝酸水溶液，混合均匀，用挤条机挤压成型，晾干后在120℃下干燥5h，然后在马弗炉中升温至300℃，焙烧2小时，然后升温至800℃下焙烧20小时，得到催化剂载体；
(2)配制浓度为0.03％的氯铂酸溶液，倒入焙烧后的载体进行浸渍，浸渍时间30小时，然后将浸渍的催化剂晾干，置于120℃烘箱中干燥5h，在500℃焙烧5h，得到负载型的催化剂，催化剂上铂负载量0.03％。
(3)在微型反应器中装入50ml催化剂，首先在300℃，通入氢气，在5MPa下，氢气流量200ml/h，将催化剂中的氧化铂还原成铂。以表1的组成为费托合成油的模型化合物作为原料，氢压固定为2MPa、氢油比为50(体积比)，空速为2h-1。分别调节反应温度70℃、80℃、90℃、100℃，稳定条件3h后接样，得到加氢后的费托合成油。
(4)将加氢后的费托合成油分析组成，反应温度70℃、80℃、90℃、100℃下，发现剩余烯烃的含量分别为22.5％、20.9％、20％、18.2％，含氧化合物十二醛的转化率86％、87％、88％、91.5％。说明采用该催化剂可以保留大部分烯烃，同时又能将含氧化合物转化为醇。
实施例2：
(1)称取100g的α-Al2O3和50g拟薄水铝石均匀混合后，加入适量3％硝酸水溶液，混合均匀，用挤条机挤压成型，晾干后在120℃下干燥5h，然后在马弗炉中升温至300℃，焙烧2小时，然后升温至1200℃下焙烧2小时，得到催化剂载体；
(2)配制浓度为0.1％的氯铂酸溶液，倒入焙烧后的载体进行浸渍，浸渍时间30小时，然后将浸渍的催化剂晾干，置于140℃烘箱中干燥5h，在500℃焙烧5h，得到负载型的催化剂，催化剂上铂负载量0.1％。
(3))在微型反应器中装入50ml催化剂，首先在300℃，通入氢气，在5MPa下，氢气流量200ml/h，将催化剂中的氧化铂还原成铂。以表1的组成为费托合成油的模型化合物作为原料，氢压固定为1MPa、氢油比为50(体积比)，空速为2h-1。调节反应温度80℃，稳定条件3h后接样，得到加氢后的费托合成油。
(4)将加氢后的费托合成油分析组成，发现烯烃含量22.1％，含氧化合物十二醛的转化率90.3％。说明采用该催化剂可以保留大部分烯烃，同时又能将含氧化合物转化为醇。
实施例3：
(1)称取100g的α-Al2O3和40g拟薄水铝石均匀混合后，加入适量3％硝酸水溶液，混合均匀，用挤条机挤压成型，晾干后在120℃下干燥5h，然后在马弗炉中升温至300℃，焙烧2小时，然后升温至900℃下焙烧10小时，得到催化剂载体；
(2)配制浓度为0.03％的氯铂酸溶液，倒入焙烧后的载体进行浸渍，浸渍时间30小时，然后将浸渍的催化剂晾干，置于110℃烘箱中干燥5h，在500℃焙烧5h，得到负载型的催化剂，催化剂上铂负载量0.03％。
(3))在微型反应器中装入50ml催化剂，首先在300℃，通入氢气，在5MPa下，氢气流量200ml/h，将催化剂中的氧化铂还原成铂。以表1的组成为费托合成油的模型化合物作为原料，氢压固定为1MPa、氢油比为50(体积比)，空速为2h-1。调节反应温度70℃，稳定条件3h后接样，得到加氢后的费托合成油。
(4)将加氢后的费托合成油分析组成，发现烯烃含量24.3％，含氧化合物十二醛的转化率85.3％。说明采用该催化剂可以保留大部分烯烃，同时又能将含氧化合物转化为醇。
实施例4：
(1)称取100g的α-Al2O3和25g拟薄水铝石均匀混合后，加入适量3％硝酸水溶液，混合均匀，用挤条机挤压成型，晾干后在120℃下干燥5h，然后在马弗炉中升温至300℃，焙烧2小时，然后升温至900℃下焙烧10小时，得到催化剂载体。
(2)配制浓度为0.05％的氯铂酸溶液，倒入焙烧后的载体进行浸渍，浸渍时间2小时，然后将浸渍的催化剂晾干，置于110℃烘箱中干燥5h，在500℃焙烧5h，得到负载型的催化剂，催化剂上铂负载量0.05％。
(3))在微型反应器中装入50ml催化剂，首先在300℃，通入氢气，在5MPa下，氢气流量200ml/h，将催化剂中的氧化铂还原成铂。以表1的组成为费托合成油的模型化合物作为原料，氢压固定为0.5MPa、氢油比为50(体积比)，空速为2h-1。调节反应温度70℃，稳定条件3h后接样，得到加氢后的费托合成油。
(4)将加氢后的费托合成油分析组成，发现烯烃含量25.2％，含氧化合物十二醛的转化率86％。说明采用该催化剂可以保留大部分烯烃，同时又能将含氧化合物转化为醇。
实施例5：
(1)称取100g的α-Al2O3和40g拟薄水铝石均匀混合后，加入适量3％硝酸水溶液，混合均匀，用挤条机挤压成型，晾干后在120℃下干燥5h，然后在马弗炉中升温至300℃，焙烧2小时，然后升温至1000℃下焙烧6小时，得到催化剂载体；
(2)配制浓度为0.03％的氯铂酸溶液，倒入焙烧后的载体进行浸渍，浸渍时间30小时，然后将浸渍的催化剂晾干，置于110℃烘箱中干燥5h，在500℃焙烧5h，得到负载型的催化剂。
(3))在微型反应器中装入50ml催化剂，首先在300℃，通入氢气，在5MPa下，氢气流量200ml/h，将催化剂中的氧化铂还原成铂。以费托合成油作为原料，氢压固定为0.5MPa、氢油比为50(体积比)，空速为2h-1。调节反应温度70℃，稳定条件3h后接样，得到加氢后的费托合成油。
(4)将加氢后的费托合成油100g与5g金属放在反应烧瓶中搅拌反应，并通入氮气保护，加热至120℃，反应20分钟，然后停止搅拌，将反应后的产物加热蒸发，得到蒸出物，生成的醇钠和没有反应的金属钠留在蒸馏瓶底，分析蒸出物组成，含氧化合物的脱除率达到99.95％。
通过以上例子可以看出，采用本专利所制备的费托合成油加氢催化剂，在低于2MPa下可以高选择性地将费托合成油中的醛酮类化合物加氢变成相应的醇，同时对烯烃的加氢很少，加上使用醇与金属钠反应生成醇钠，将醇钠与油分离可实现脱除费托合成油中的含氧化合物，而又对其中的烯烃损失较少。当然，以上所述仅是本发明的一种实施方式而已，应当指出对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰均属于本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种将费托合成油中含氧化合物加氢生成醇的贵金属加氢催化剂的应用，其特征为催化剂活性组分为铂，载体为α-Al2O3，其制备过程包括如下步骤：
（1）称取一定量的α-Al2O3和拟薄水铝石按照一定比例均匀混合后，加入一定量硝酸水溶液和适量去离子水，混合均匀，成型，晾干后在120℃下干燥5h，然后升温至300-500℃，焙烧1-2小时，然后在800-1200℃下焙烧5-20小时，得到催化剂载体；
（2）配制浓度为0.01-0.1%的氯铂酸溶液，倒入焙烧后的载体进行浸渍，浸渍时间1-30小时，然后将浸渍的催化剂晾干，置于110℃烘箱中干燥5h，在500℃焙烧5h，得到负载型的催化剂。
2.按照权利要求1所述的应用，其特征在于α-Al2O3和拟薄水铝石的比例为重量比2-4：1。
3.按照权利要求1所述的应用，其特征在于铂负载量为0.03-0.1%。
4.按照权利要求1所述的应用，其特征在于利用负载铂的α-氧化铝催化剂，在较低温度下将醛酮加氢生成醇，然后再将醇与金属钠反应生成醇钠，进而通过蒸馏将醇钠脱除，即可除去费托合成油中的含氧化合物。
5.按照权利要求4所述的应用，其特征在于具体按照如下步骤进行应用：
（1）在反应器中装入催化剂，首先在300℃，通入氢气，在5MPa下，将催化剂中的氧化铂还原成铂，以费托合成油作为原料，氢压固定为0.5MPa、氢油体积比为50，空速为2h-1，调节反应温度70℃，稳定条件3h后接样，得到加氢后的费托合成油；
（2）将加氢后的费托合成油与金属钠放在反应烧瓶中搅拌反应，并通入氮气保护，加热至120℃，反应20分钟，然后停止搅拌，将反应后的产物加热蒸发，得到蒸出物，生成的醇钠和没有反应的金属钠留在蒸馏瓶底，蒸出物即为脱除含氧化合物后的费托合成油。
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