用于选择性和稳定地生产烯烃的复合催化剂制造技术

一种用于制备C

Composite catalyst for selective and stable production of olefins

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于选择性和稳定地生产烯烃的复合催化剂相关申请的交叉引用本申请要求2018年10月30日提交的美国临时专利申请序列号第62/578,749号的优先权，其以全文引用的方式并入本文中。
本说明书一般涉及复合催化剂，所述复合催化剂提供由包含一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)和其组合的进料流中选择性和稳定地生产烯烃。更确切地说，本说明书涉及包含甲醇合成组分和SAPO-34分子筛的复合催化剂，其提供选择性和稳定地生产C2至C5烯烃。
技术介绍
在许多工业应用中，理想的起始材料是低碳烃，其尤其包括可用于生产塑料和各种下游化学品的C2至C5烯烃。这些C2至C5烯烃材料可包括乙烯和/或丙烯。已经开发出生产这些低碳烃的多种工艺，包括石油裂化和各种合成工艺。用于将进料碳转化为所需产物，例如烃的合成工艺是已知的。这些合成工艺中的一些在开始时使用复合催化剂。已经研究出不同类型的催化剂以及不同种类的进料流和进料流组分的比例。然而，许多这些合成工艺具有低碳转化率，大部分进料碳不会被转化并以与进料碳相同的形式离开所述工艺，或者进料碳被转化为CO2。因此，需要具有进料碳到所需产物(例如C2至C5烯烃)的高转化率的催化剂。
技术实现思路
根据一个实施例，用于制备C2至C5烯烃的方法包含：将包含氢气和至少一种选自由CO、CO2和其混合物组成的组的含碳组分的进料流引入反应区；在所述反应区中使所述进料流与复合催化剂接触，其中所述复合催化剂包含甲醇合成组分和固体微孔酸组分，所述固体微孔酸组分选自具有8-MR通路且具有选自由以下组成的组的框架类型的分子筛：CHA、AEI、AFX、ERI、LTA、UFI、RTH和其组合，所述框架类型对应于国际沸石协会(InternationalZeoliteAssociation)的命名惯例，其中所述甲醇合成组分包含金属氧化物载体和金属催化剂，其中所述金属氧化物载体包含二氧化钛、二氧化锆、二氧化铪或其混合物，且所述金属催化剂包含锌；并形成离开所述反应区的产物流，其中所述产物流包含C2至C5烯烃。应理解，如本文所用，当涉及锌催化剂时，锌可以以氧化物的形式存在或可以以部分还原的氧化物的形式存在。在另一个实施例中，用于制备C2至C5烯烃的系统包含：包含复合催化剂的反应区，所述复合催化剂包含甲醇合成组分和固体微孔酸组分，所述固体微孔酸组分选自具有8-MR通路且具有选自由以下组成的组的框架类型的分子筛：CHA、AEI、AFX、ERI、LTA、UFI、RTH和其组合，所述框架类型对应于国际沸石协会的命名惯例，其中所述甲醇合成组分包含金属氧化物载体和金属催化剂，其中所述金属氧化物载体包含二氧化钛、二氧化锆、二氧化铪或其混合物，且所述金属催化剂包含锌。额外特征和优势将在以下的详细描述中进行阐述，且部分将由所属领域技术人员从所述描述显而易见或通过实践本文所描述的实施例，包括以下的详细描述和权利要求书认识到。应理解，前面一般描述和以下详细描述都描述了各种实施例，且意图提供用于理解所要求的主题的性质和特征的概述或框架。具体实施方式与SAPO-34分子筛组合的甲醇催化剂(例如Cr-Zn本体混合金属氧化物)是能够将含烃进料流(例如合成气)转化成烯烃的复合催化剂。对于高活性的Cr-Zn组分(Zn原子分数>0.333，其中Zn原子分数定义为Zn/(Zn+Cr))，对烯烃的选择率随时间的推移下降，从而降低了烯烃的整体生产率。在一些情况下，Cr-Zn(Zn原子分数是0.333)-SAPO-34复合催化剂随时间的推移可以稳定地制得烯烃，但这类催化剂的整体活性较低。在本公开中描述的是复合催化剂，所述复合催化剂解决了先前所公开的复合催化剂的以上以及其它缺点。在实施例中，一种用于制备C2至C5烯烃的方法包含：将包含氢气和含碳气体的进料流引入反应区；在反应区中使进料流与复合催化剂接触；并形成离开反应区的产物流，其中产物流包含C2至C5烯烃。复合催化剂包含甲醇合成组分和SAPO-34。甲醇合成组分包含金属氧化物载体和金属催化剂。金属氧化物载体包含二氧化钛、二氧化锆、二氧化铪或其混合物，且金属催化剂包含锌。在一个或多个实施例中，一种用于制备C2和C3烃的方法包含将进料流引入反应区并在反应区中使进料流与复合催化剂接触。在实施例中，进料流包含氢气和含碳气体。在实施例中，含碳气体可以选自一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)和其组合。在进料流中，按H2气体和含碳气体的组合体积计，H2气体以10体积％(vol％)到90vol％，例如30vol％到70vol％的量存在。在实施例中，进料流可以在足以形成产物混合物的反应条件下与复合催化剂接触，反应条件包含在300摄氏度(℃)到440℃范围内的反应器温度；至少15巴(1500千帕，kPa)的压力；和每小时(h-1)至少500的气体每小时空间速度(GHSV)。根据实施例，复合催化剂包含与固体微孔酸组分掺合的甲醇合成组分，所述固体微孔酸组分选自具有8-MR通路且具有选自由以下组成的组的框架类型的分子筛：CHA、AEI、AFX、ERI、LTA、UFI、RTH和其组合，所述框架类型对应于国际沸石协会的命名惯例。应理解，在实施例中，可以使用铝硅酸盐和硅铝磷酸盐框架两者。在某些实施例中，分子筛可以是具有CHA框架类型的SAPO-34硅铝磷酸盐。在一个或多个实施例中，甲醇合成组分包含浸渍有催化剂的金属氧化物载体，所述催化剂包含金属、金属氧化物或其混合物(在下文中称为“金属催化剂”)。应注意在所属领域中遇到的关于混合金属氧化物型催化剂的不一致性，且可归因于关于在催化应用点处的(一个或多个)确切的氧化态的电位变化，但应理解，任何金属，例如锌(Zn)、铜(Cu)、铬(Cr)或锰(Mn)在混合金属氧化物催化剂中以非元素氧化态存在，其中这类金属实际上可能或可能不形成氧化物，即使本文为方便起见仅将其命名为金属本身。还应理解，指定特定氧化物(例如，ZnO，不一定排除给定金属的额外或不同氧化物的存在)。如本说明书中所述，实施例包括包含浸渍有金属催化剂的金属氧化物载体的甲醇合成组分。在实施例中，金属氧化物载体是高表面积金属氧化物载体，例如表面积大于或等于20m2/g，如大于或等于30m2/g、大于或等于40m2/g、大于或等于50m2/g或大于或等于80m2/g的金属氧化物载体。在一个或多个实施例中，高表面积的金属氧化物载体，例如表面积大于或等于20m2/g到小于或等于300m2/g，如大于或等于30m2/g到小于或等于300m2/g，大于或等于40m2/g到小于或等于300m2/g，大于或等于50m2/g到小于或等于300m2/g，或大于或等于80m2/g到小于或等于300m2/g的金属氧化物载体。如先前所述，具有高表面积的金属氧化物载体允许金属催化剂充分负载到金属氧化物载体上。随着甲醇合成催化剂被使用和反应时间的推移(即被用来形成烃产物形成进料流)，除了具有高表面积外，在一个或多个实施例中使用的金属氧化物载体还具有被选择来改进金属催化剂的性能的组合物。在实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制备C

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171030 US 62/5787491.一种用于制备C2至C5烯烃的方法，其包含：
将包含氢气和至少一种选自由CO、CO2和其混合物组成的组的含碳组分的进料流引入反应区；
在所述反应区中使所述进料流与复合催化剂接触，其中所述复合催化剂包含甲醇合成组分和固体微孔酸组分，所述固体微孔酸组分选自具有8-MR通路且具有选自由以下组成的组的框架类型的分子筛：CHA、AEI、AFX、ERI、LTA、UFI、RTH和其组合，所述框架类型对应于国际沸石协会(InternationalZeoliteAssociation)的命名惯例，其中所述甲醇合成组分包含金属氧化物载体和金属催化剂，其中所述金属氧化物载体包含二氧化钛、二氧化锆、二氧化铪或其混合物，且所述金属催化剂包含锌；并且
形成离开所述反应区的产物流，其中所述产物流包含C2至C5烯烃。


2.根据权利要求1所述的方法，其中所述金属氧化物载体的表面积大于或等于20m2/g。


3.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中所述金属氧化物载体包含二氧化钛或二氧化钛和二氧化锆的混合物。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述固体微孔酸组分是SAPO-34。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述金属催化剂还包含铜、铬、锰和其混合物。


6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中每100mg金属氧化物载体测量的所述金属催化剂的负载量为大于或等于0.8mg金属催化剂/100mg金属氧化物载体到小于或等于50.0mg金属催化剂/100mg金属氧化物载体。


7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述金属氧化物载体包含二氧化钛且锌与二氧化钛(Zn/Ti)的原子比(at/a...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·基里琳，A·霍耶茨基，K·C·安德鲁斯，V·P·桑托斯卡斯特罗，A·C·森迪克西，D·L·S·尼斯肯斯，P·E·格罗内迪克，A·马雷克，
申请(专利权)人：陶氏环球技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US