[發明專利]用于烴轉化的方法和催化劑

無效

• 申請號: 200680056780.5
• 申請日: 2006-10-23
• 公開（公告）號: CN101594935A
• 公開（公告）日: 2009-12-02
• 發明（設計）人: Y·陳;A·J·戈德巴赫;Y·王;H·徐
• 申請（專利權）人: 英國石油有限公司;中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: B01J23/755
• 分類號: B01J23/755;B01J23/78;B01J37/03;C10G35/06
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 段曉玲;李炳愛

本發明涉及催化領域，更具體地，涉及用于將烴轉化成氫氣和碳的 一種或多種氧化物的改良催化劑，和生產改良催化劑的方法。

蒸汽重整或部分氧化催化劑通常包括負載在氧化物載體上的鎳。例 如，US5053379描述了用于甲烷蒸汽重整的包括負載在氧化鎂載體上的 鎳的催化劑。通常，載體為兩種或更多種難熔氧化物的組合，如鋁和鑭 氧化物的組合。

EP-A-0033505描述了包括氧化鎳、稀土氧化物和氧化鋯的催化劑， 其中利用銨或鈉的氫氧化物或硝酸鹽沉淀鎳、稀土和鋯金屬的硝酸鹽或 醋酸鹽的水溶液。任選地，可通過類似手段引入鎂或鋁氧化物到催化劑 組合物內。

在2000年美國化學協會第219屆全國會議的Symposium?on Advances?in?Fischer-Tropsch?Chemistry的270-1頁，Pacheco等報道了 NiO/α-Al₂O₃催化劑在MgO存在時對甲烷部分氧化顯示出提高的催化活 性。Mehr等在React.Kinet.Catal.Lett.，75(2)，267-273(2002)中另外報道 了MgO改性的NiO/α-Al₂O₃催化劑對蒸汽重整反應中的結焦顯示出提高 的耐性。

蒸汽重整反應中鑭氧化物或氧化鈦催化劑的存在也被表明減少催 化劑的結焦，如Pour等在React.Kinet.Catal.Lett.，86(1)，157-162(2005) 中報道。

現有催化劑配方的問題在于催化活性往往隨催化劑載量而增加僅 僅達到一定程度。如果活性能隨增加催化劑金屬載量而得到進一步增 加，則可獲得提高的烴到氫氣和碳的一種或多種氧化物的轉化。

根據本發明的第一個方面，提供生產蒸汽重整催化劑的方法，包括 步驟：

(i)提供包括對烴轉化成氫氣和碳的一種或多種氧化物有活性的催 化劑金屬和難熔氧化物或其前體的溶液或懸浮液；

(ii)產生包括所述催化劑金屬和難熔氧化物的沉淀物；

(iii)從所述溶液或懸浮液中分離步驟(ii)的沉淀物；和

(iv)在含氧氣氛中加熱步驟(iii)分離的沉淀物到形成具有高度 分散的催化劑金屬的結晶相的溫度；

特征在于通過用沉淀劑處理步驟(i)的溶液或懸浮液得到步驟(ii) 中包括催化劑金屬和難熔氧化物的沉淀物。

用于將烴轉化成氫氣和碳的氧化物的典型催化劑如氧化鋁負載的 鎳催化劑在可被負載的催化劑金屬數量方面受到限制。當催化劑金屬載 量超過一定值時，負載的金屬能夠往往團聚形成大的金屬顆粒，這減少 了可用于催化的金屬表面積。另外，高的催化劑金屬載量會導致降低的 壓碎強度特性，導致差的耐磨性。

本發明人目前發現，可通過產生包括高度分散的催化劑金屬的結晶 相來避免這類問題，這使實現較高催化劑金屬載量的益處如提高的催化 活性成為可能。本發明的另一個優點在于獲得高的催化劑壓碎強度，這 潛在地提供了提高的耐磨性，并能導致提高的催化劑壽命和較少的催化 劑細粒產生。即使在將催化劑金屬還原成金屬(0)物種的催化劑還原 后也能保持催化劑強度不受影響，這在經歷還原氣體如氫氣暴露的應用 中是有利的，例如在蒸汽重整或部分氧化反應中。

該方法包括提供包括催化劑金屬和難熔氧化物或其前體的溶液或 懸浮液。催化劑金屬可以以可溶性化合物或鹽的形式引入，或作為催化 劑金屬氧化物的懸浮液引入。難熔氧化物載體還可作為難熔氧化物顆粒 的膠體或懸浮液存在，或以在沉淀時產生難熔氧化物的可溶性化合物的 形式存在。

用于溶解或懸浮催化劑金屬和難熔氧化物或前體化合物的溶劑適 當地選自水和極性有機溶劑中的一種或多種。典型的極性有機溶劑包 括：醇如C₁至C₄醇，如乙醇或正丙醇或異丙醇，醚如二乙醚或甲基叔 丁基醚，羧酸如乙酸、丙酸或丁酸，羧酸酯如乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙 酸丙酯或乙酸丁酯，和酮如丙酮和甲基乙基酮。典型地，使用水。