使用混合催化剂将固体含碳物质加氢制造技术

本发明专利技术包括用于将固体含碳物质转化为液体产物的系统和方法，该方法包括在至少一种钴活性源和至少一种第二金属活性源存在下使固体含碳物质在大于350℃的反应温度下和在300-5000psig的压力下维持足以形成液体产物的时间。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于将含碳物质进行预处理、将含碳物质液化以及提高含碳物质液化效率的系统和方法。
技术介绍
多年来关于由固体含碳物质例如煤获得液体和气体产品的方法已作出很多工作。已知的方法包括催化反应和非催化反应两种。在催化方法中，含烃物质典型地是用溶剂和催化剂进行浆化，并且使其在分子氢存在下于升高的温度和压力下反应。例如，美国专利5，246，570描述了一种煤液化方法，其中在预热器中将煤、催化剂和溶剂的混合物快速加热到600-750华氏度的温度，然后使其在液化反应中的煤液化条件下反应。美国专利5，573，556描述了一种将含碳物质转化为通常是液体的产物的方法，该方法包括将包含含碳物质、含烃溶剂和催化剂前体的浆料加热到足以使所述催化剂前体转化为相应催化剂的温度，和将该浆料引入到液化区中。美国专利5，783，065描述了一种煤液化方法，该方法包括用具有氢化或氢解活性的催化剂浸溃煤颗粒；在至少约400°C的温度下将浸溃的煤颗粒在非常短的时间中引入到含氢气体的湍流中；和使产物的温度骤冷到显著小于400 °C的温度。这样的常规方法为改善加氢转化的含碳物质的液体和/或气体收率以及由这样的方法获得的液体和/或气体产物的品质留下很多余地。因此，仍需要用于含碳物质加氢转化的改善的系统和方法，以及用于这样的系统和方法的改善的进料物质。专利技术概述本专利技术涉及一种将固体含碳物质转化为液体产物的方法，该方法包括在至少一种钴活性源和至少一种第二金属活性源存在下使固体含碳物质在大于350°C的反应温度下和在300-5000psig的压力下维持足以形成液体产物的时间。在一方面，该方法包括制备固体含碳物质、至少一种含烃液体、至少一种钴活性源和至少一种第二金属活性源的组合物；将该组合物送到加氢转化反应区并且将所述固体含碳物质在大于350°C的反应温度下和在300-5000psig的压力下维持足以将所述固体含碳物质的至少一部分转化为沸点在C5至650°C的温度范围内的液体产物的时间。在其它方面，制备所述组合物的步骤包括制备包含至少一种钴活性源和至少一种第二金属活性源的混合物；将该混合物与煤合并以形成含催化剂的煤颗粒；将含烃液体提 供到该含催化剂的煤颗粒以制备所述组合物。在另一方面，制备所述组合物的方法还包括在将所述组合物送到加氢转化反应区的步骤之前干燥所述含催化剂的煤。在其它方面，该方法还包括在将所述组合物送到加氢转化反应区之前，在100-350°C的预处理温度下将所述组合物进行预处理并持续5-600分钟的时间。在其它方面，在预处理步骤之前、期间或之后，在所述组合物的制备中将至少一种活性硫源加入到所述固体含碳物质中，其中硫与金属组分的原子比为1/1-10/1。在一方面，第二金属是铁。如下将进一步详细地描述包括本专利技术上述方面的本专利技术的若干实施方案。通常，除非本文另外指明，这些方面中的每一个都可以与其它方面和实施方案按各种和特定的组合进行使用。附图简要描述图I、图2、图3和图4描述了将固体含碳物质进行转化的方法的实施方案。详述在整个说明书中将使用下列术语，且除非有其他说明，下列术语将具有下列含义。术语“催化剂前体”用于本文是指可通过与一种或多种试剂(例如硫化剂和/或还 原剂如氢气，例如在烃介质内)发生化学反应和/或通过任何其它合适的处理(例如热处理、多步骤热处理、压力处理或它们的任何组合)转变为催化剂的化合物，其中催化剂前体至少部分分解为催化剂。术语“活性源”用于本文是指为催化剂或催化剂前体或者可以转化为催化剂或催化剂前体的元素的原子、分子、络合物或任何其它形式。活性源可以为溶液、浆料或颗粒形式。当通过例如镀覆、浸溃、涂覆或刷涂将活性源沉积在固体含碳物质上时，可以将单一活性源或活性源的混合物沉积在固体含碳物质的个体颗粒上。术语“催化材料”用于是指一种或多种活性催化剂或催化剂前体。催化材料的组分可以为浆料或颗粒形式。以颗粒形式时，个体颗粒上可以存在单一或多种催化剂。同样，当通过例如镀覆、浸溃、涂覆或刷涂将催化材料沉积在固体含碳物质上时，可以将构成催化材料的单一催化剂、或者催化剂混合物或前体混合物沉积在固体含碳物质的个体颗粒上。除非另有规定，本文所公开的煤性能是按干燥无灰(daf)基，其中使用ASTM 3173用于水分测定和ASTM3174用于灰分量化。“d”区元素是指周期表中原子的d亚层被填充的元素。实例包括铁、钥、镍、锰、钒、鹤、钴、铜、钛、铬、钼、钮、铺、错、锌和锡。镧系(或镧族，或者有时称作稀土金属)元素是指周期表中原子序数为57-71的15种元素。“油分散性”化合物表不化合物散开或分散在油中形成分散体。在一个实施方案中，油分散性化合物呈油溶性，其在与油混合时溶解。就本公开而言，除非另有规定，催化剂组合物定义为加入到工艺中的活性源的组合物，而与加氢转化期间催化元素的形式无关。本专利技术涉及用于将包括煤、页岩油、减压渣油和生物燃料原料例如木质素的含碳物质加氢转化的硫化含钴催化剂的组成和制备操作。本专利技术还涉及在包含钴的催化剂组合物存在下将固体含碳物质转化为液体产物的加氢转化方法。在多个实施方案中，本专利技术还涉及将含碳物质进行转化的方法，该方法包括在预处理温度下和在至少一种钴活性源和至少一种第二金属活性源存在下，将固体含碳物质进行预处理；在氢气存在下将所述预处理的物质加热到高于所述预处理温度的转化温度；以及使该加热的物质反应足以由所述固体含碳物质形成转化产物的时间。催化剂式(CatalystFormula)在一个实施方案中，催化剂组成按元素形式表示具有通式(Rp)i(Mt)a(Lu)b(Sv)JC1X(Hx)f(Oy)g(Nz)1^在此该式是指催化剂固体，从而在油中构成催化剂浆料。在该公式中，M和L各自表示周期表的至少一种“d”区元素，例如铁、钥、镍、锰、钒、钨、钴、铜、钛、铬、钼、钯、铈、锆、锌和锡。M与L不同。R是任选的，其表示周期表的至少一种镧系元素，例如La、Ce、Nd等。在另一个实施方案中，R是至少一种碱土金属例如镁。此外在该公式中，P、t、U、V、W、X、y、z表示各种组分(分别为R、M、L、S、C、H、O和N)的总电荷；pi+ta+ub+vd+we+xf+yg+zh=0 ；R具有的下标i为0-1 ；M和L具有下标a和b,a和b的值分别为0-5，且(0〈=b/a〈=5) ；S表示下标d的值为O. 5 (a+b)至5 (a+b)的硫；C表示下标e具有O至11 (a+b)的值的碳；H是f的值为O至7 (a+b)的氢；0表示g的值为O至5 (a+b)的氧；和N表示h具有O至2 (a+b)的值的氮。 在多个实施方案中，M是铁，L是钴(或反之亦然)。在一些这样的实施方案中，催化剂具有式(FezCo1Ja(S)d (C)e (H)f (O)g(N)h,其中钴与铁之比为9:1-1:9 (以wt.%计)。在一些这样的实施方案中，钴与铁之比为1:5-5:1 ;或1:10-1:5。预处理方法在多个实施方案中，本专利技术涉及将含碳物质进行预处理的系统和方法，该系统和方法用于使一种或多种催化剂或催化剂前体分散到含碳物质中，用以提高含碳物质(例如天然固体含碳物质如煤)到液体和/或气体产物的转化率，用以制备具有提高反应性的含碳物质，用以改善含碳物质(例如煤)液本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·E·库伯曼，韩今依，
申请(专利权)人：雪佛龙美国公司，
类型：发明
国别省市：