[發明專利]適用于費托反應的基于鐵的新穎催化劑和其處理方法

有效

• 申請號: 201480035239.0
• 申請日: 2014-06-25
• 公開（公告）號: CN105324173B
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發明（設計）人: T·達維迪安;M·瑞坦比克;A·柯肯;M·沃斯;M·F·韋勒馬克爾
• 申請（專利權）人: 陶氏環球技術有限責任公司
• 主分類號: B01J23/78
• 分類號: B01J23/78;C07C1/04;B01J35/02;C10G2/00
• 代理公司: 北京坤瑞律師事務所 11494
• 代理人: 吳培善

適用于將合成氣體轉化成烯烴的費托催化劑是由在實質上惰性負載物上包括鐵氧化物和堿金屬的催化劑前驅體組合物制備，并且接著通過包括以下有序步驟的方法處理：(1)在含氫氣的氛圍中在0.1到1MPa的壓力和280℃到450℃的溫度下還原；(2)在含一氧化碳的氛圍中在0.1到1MPa的壓力和200℃到低于340℃的溫度下滲碳；以及(3)在含氫氣和一氧化碳的氛圍中在0.1到2MPa的壓力和280℃到340℃的溫度下調節。當與通過給定步驟中的一個或一些(但不是全部)和/或在不同條件下處理的其它方面相同的催化劑前驅體組合物相比時，所得催化劑展現選自(1)增加整體活性；(2)減少磨合時間；(3)減慢失活速率；以及(4)增加失活開始的時間的至少一種改善。

對相關申請的交叉參考

本申請要求2013年6月28日提交的美國專利申請序列號61/840,648的優先權，所述專利申請以全文引用的方式并入本文中。

技術領域

本發明涉及適用于將合成氣體轉化成輕烯烴的基于鐵的催化劑領域。更確切地說，本發明涉及一種改善此類催化劑關于最大活性、磨合期、失活速率和/或失活開始的時間的性能的方法。

背景技術

本發明一般應用于合成氣體的轉化。合成氣體(或“合成氣”)在本文中是指包含一氧化碳和氫氣的混合物。合成氣體也可以包含二氧化碳。為了在借助于費托(Fischer-Tropsch，FT)方法生產烯烴中使用，優選地去除、減少或以其它方式調節CO₂以便提供下文論述的所需H₂:CO比率。

合成氣體一般通過以下方法產生，如天然氣或較重烴的蒸氣重整、部分氧化、干重整或自熱重整以產生氫氣和一氧化碳，或煤、生物質和在一些類型廢物再生能源的氣化設施中的氣化。特別是關于潛在生物質和廢物來源，合成氣體作為環保、可持續的基于碳的化學品來源越來越受到關注。

合成氣體的有用應用將一般需要通過例如通常采用基于鐵或鈷的催化劑的費托合成將氣體CO和H₂組分化學轉化成如燃料或化學品的烴。可以替代地使用基于鎳和釕的催化劑。這個方法的主要目的是通常由煤、天然氣或生物質產生合成石油替代品，用作合成潤滑油或合成燃料。

費托方法涉及多種競爭性化學反應，其產生一系列所需產物和常常非所需副產物。當使用鈷催化劑時，最重要的反應是引起烷烴形成的那些反應。這些可以由化學方程式描述：

(2n+1)H₂+nCO→C_nH_(2n+2)+nH₂O

式1

其中n是正整數。由于甲烷(n＝1)多半被認為是不想要的副產物，所以通常選擇有利于較高分子量產物(n>>1)的方法條件和催化劑組合物并且因此使甲烷形成減到最少。除烷烴形成以外，競爭性反應還引起烯烴以及醇和其它氧化烴的形成。雖然已經開發有利于這些產物中的一些的基于鐵的催化劑，但是通常僅形成相對少量的這些非烷烴產物。烯烴的形成一般表示為以下化學方程式中的一些組合，其中式1表示水形成的極限，并且式2表示二氧化碳形成的極限，即水煤氣變換反應：

2nH₂+nCO→C_nH_2n+nH₂O

式2

CO+H₂O→H₂+CO₂

式3

以上兩個反應的組合由式4表示。

nH₂+2nCO→C_nH_2n+nCO₂