[發明專利]鐵-鎂二氧化硅負載的催化劑、其制備方法及其用途

在審

• 申請號: 201980051649.7
• 申請日: 2019-05-28
• 公開（公告）號: CN112533697A
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 穆罕默德·H·海德爾;艾哈邁德·S·阿爾澤奈地
• 申請（專利權）人: 沙特基礎全球技術有限公司
• 主分類號: B01J23/78
• 分類號: B01J23/78;B01J37/03;B01J37/04;B01J37/06;B01J37/08;B01J37/00;B01J23/89;C10G2/00;C07C1/04
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 劉明海;胡彬

描述了一種用于由合成氣生產烯烴的催化劑、其制備方法、其用途。所述催化劑可以包括在二氧化硅載體上的催化過渡金屬，所述二氧化硅載體包括分散在整個二氧化硅?堿土金屬氧化物載體中或在二氧化硅堿土金屬氧化物骨架的核中的鐵金屬或其氧化物。

相關申請的交叉引用

本申請要求于2018年6月5日提交的美國臨時專利申請號62/680,737的優先權的權益，其全部內容通過整體引用并入本文。

技術領域

本發明一般涉及一種用于由合成氣生產烯烴的催化劑、其制備方法、其用途。所述催化劑可以包括在二氧化硅載體上的或與二氧化硅載體混合的催化過渡金屬，所述二氧化硅載體包含分散在整個二氧化硅中的堿土金屬或其氧化物以及鐵金屬或其氧化物。

背景技術

常規的基于鐵(Fe)和鈷(Co)的催化劑相對于基于其他過渡金屬(例如鎳、銅、鈰、銠、釕等)的催化劑在合成氣(synthesis gas)(“合成氣(syngas)”)通過費希爾-托普希法轉化為烯烴方面可以具有優勢。合成氣是氫氣(H₂)和一氧化碳(C)以及可選的二氧化碳(CO₂)的混合物。在此方法中，合成氣中的一氧化碳和氫氣在金屬基催化劑上反應形成烯烴，如以下反應所示：

CO+M→M-CO(CO吸附)； (1)

M-CO→M-C+M-O(CO解離)； (2)

M-C+[H]→M-CH+[H]→M-CH₂；(H₂吸附/亞甲基形成) (3)

M-CH₂+[H]→M-CH₃→M……CH₂-CH₃(在H₂中的鏈增長/終止) (4)

其中M是催化劑的金屬原子，[H]是合成氣中氫氣的氫原子，CH是亞甲基的中間體。使用費希爾-托普希反應生產烯烴的優點已經歸因于CO的易解離吸附、合理的氫吸附、金屬氧化物表面物質的易還原性以及經濟上可行(可用性和成本)。其他優點包括鈷長期穩定，鐵非常活潑并且具有高水煤氣變換(WGS)活性，這可能是低氫基原料所需要的。然而，兩種催化劑都有缺點。例如，鈷基催化劑可以具有低的WGS活性并且可以產生長直鏈產物而鐵基催化劑可以具有較高的WGS活性并且產生短鏈產物。然而，鐵基催化劑由于其強大的形成碳沉積物而導致失活的能力，可能壽命短。

為了解決費希爾-托普希催化劑的這些缺點，已經描述了用錳(Mn)和/或Fe促進Co。與未促進的鈷相比，用鎂促進可以使反應朝著更多烯屬產物分布移動，而鐵的添加可以促進更高的WGS活性。舉例來說，Karim等人的美國專利號9,545,620描述了用于由合成氣生產烯烴的催化劑，所述催化劑包括Co、Mg、Fe和親水性二氧化硅作為粘合劑。盡管該催化劑具有高的合成氣轉化率，但它產生了不希望的甲烷量(例如，大于30mol.％)。在另一個實例中，日本專利申請號2002899634描述了使用二氧化硅負載的催化劑，其包括Fe、Mn、銅和/或Co。在又一個實例中，Bevan等人的公開號為103874539的美國專利號9,356,038描述了浸漬在氧化鎂/氧化鋁載體材料上的鈷和貴金屬。

盡管已知各種負載的Co、Fe、Mg促進的催化劑，但是這些催化劑對二氧化碳和/或甲烷的選擇性高和/或涉及復雜的制備方法。

發明內容