[發明專利]用于將合成氣轉化成醇的催化劑

在審

• 申請號: 201880016824.4
• 申請日: 2018-03-09
• 公開（公告）號: CN110382112A
• 公開（公告）日: 2019-10-25
• 發明（設計）人: C·揚克;E·施瓦布;S·A·史克;I·杰夫托維科伊;H·凱瑟;F·羅索夫斯基;S·阿爾特瓦瑟;V·貝特
• 申請（專利權）人: 巴斯夫歐洲公司
• 主分類號: B01J23/89
• 分類號: B01J23/89;B01J37/18;B01J37/08;B01J37/02;B01J21/08;B01J35/00;C07C27/06;C07C29/158;B01J23/58;B01J23/656
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 張雙雙;劉金輝

本發明涉及一種用于轉化合成氣的催化劑，所述催化劑包含第一催化劑組分和第二催化劑組分，其中第一催化劑組分包含負載在第一多孔氧化物基材上的Rh、Mn、堿金屬M和Fe，并且其中第二催化劑組分包含負載在第二多孔氧化物載體材料上的Cu和除Cu以外的過渡金屬。

本發明涉及一種用于轉化合成氣的催化劑，所述催化劑包含第一催化劑組分和第二催化劑組分，其中第一催化劑組分包含負載在第一多孔氧化物基材上的Rh、Mn、堿金屬M和Fe，并且其中第二催化劑組分包含負載在第二多孔氧化物載體材料上的Cu和除Cu以外的過渡金屬。此外，本發明涉及一種制備所述催化劑的方法和所述催化劑在將合成氣轉化成甲醇和乙醇中的一種或多種中的用途。此外，本發明涉及包含所述催化劑的反應器管和包含所述反應器管的反應器。

將一個反應器中的合成氣直接轉化成甲醇和/或乙醇作為生產所述醇的替代的低成本途徑具有高技術潛力。因此，為了實現所述將合成氣直接轉化成甲醇和/或乙醇的最大經濟效益，必須實現關于所述醇的高收率和選擇性。另一方面，對于工業規模的工藝，不僅必須考慮關于醇的收率和選擇性，而且由于關于副產物的選擇性也非常重要，因此在本情況下甲烷應尤其保持盡可能慢。

在本領域中已知一些用于將合成氣在一個反應器中直接轉化成甲醇和/或乙醇的催化劑。例如參考US 2015/0284306 A1。具體而言，該催化劑通常包含Rh。然而，Rh是非常昂貴的金屬，并且鑒于上述最大的經濟效益，催化劑和反應器床中Rh的量應分別保持盡可能低。

令人驚奇地，發現具有特定組成并包含兩種特定催化劑組分的催化劑解決了這些問題中的一個或多個。

因此，本發明涉及一種用于轉化合成氣的催化劑，所述催化劑包含第一催化劑組分和第二催化劑組分，其中第一催化劑組分包含負載在第一多孔氧化物基材上的Rh、Mn、堿金屬M和Fe，并且其中第二催化劑組分包含負載在第二多孔氧化物載體材料上的Cu和除Cu以外的過渡金屬。

優選地，在第一催化劑組分中，Rh、Mn、堿金屬M和Fe作為氧化物存在。在使用之前，可以使本發明催化劑在還原氣氛(例如包含氫氣)下經受還原，其中可以至少部分將這些氧化物中的一種或多種還原成相應金屬。該還原方法優選包括使催化劑與包含氫氣的氣體料流接觸，其中優選至少95體積％，優選至少98體積％，更優選至少99重量％的氣體料流由氫氣組成。優選地，使包含氫氣的氣體料流在250-350℃，更優選275-325℃的氣體料流溫度下，優選在10-100巴(絕對壓力)，更優選20-80巴(絕對壓力)的氣體料流壓力下與催化劑接觸。優選地，使催化劑與包含氫氣的氣體料流接觸0.1-12小時，優選0.5-6小時，更優選1-3小時的時間。因此，本發明還涉及通過所述還原方法可獲得或獲得或可制備或制備的催化劑。

在第一催化劑組分中，優選以元素Rh計的Rh相對于以元素Mn計的Mn的摩爾比為0.1-10，優選1-8，更優選2-5。在第一催化劑組分中，優選以元素Rh計的Rh相對于以元素Fe計的Fe的摩爾比為0.1-10，優選1-8，更優選2-5。在第一催化劑組分中，優選以元素Rh計的Rh相對于以元素M計的堿金屬M的摩爾比為0.1-5，優選0.15-3，更優選0.25-2.5。

關于包含在第一催化劑組分中的堿金屬，優選其為Na、Li、K、Rb、Cs中的一種或多種，優選Na、Li和K中的一種或多種。更優選地，包含在第一催化劑組分中的堿金屬M包含Li。更優選地，包含在第一催化劑組分中的堿金屬M是Li。更優選地，第一催化劑組分包含任何堿金屬(如果存在的話)僅作為不可避免的雜質，優選其量基于第一催化劑組分的總重量為至多100重量ppm。

因此，優選第一催化劑組分包含Rh、Mn、Li和Fe，其中

-以元素Rh計的Rh相對于以元素Fe計的Fe的摩爾比為2-5，

-以元素Rh計的Rh相對于以元素Mn計的Mn的摩爾比為2-5，

-以元素Rh計的Rh相對于以元素Li計的Li的摩爾比為0.25-2.5。