改性的费托催化剂及合成气转化方法技术

一种制备用于将合成气转化成费托烃产物的催化剂的方法，包括提供一种还原的还原的氧化物费托催化剂并且用乙炔处理还原的还原的氧化物催化剂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及制备将含碳产物如天然气转化成液态烃或燃料的催化剂的方法，并且更具体地，涉及用于制备利用费舍尔-托普什（Fischer-Tropsch（F-T））反应将合成气体或“合成气”（一氧化碳（CO）和氢气（H2））转化成烃产物的催化剂的方法以及利用这种催化剂的费托反应。专利技术背景通常，人们期望使用费托（F-T）反应将固态或者气态含碳产物转化成烃类液体。例如，所述碳基产物可以为煤、生物质或者天然气。在合成气发生器中将这些起始产物转换成合成气体，在下文中称之为“合成气”，其包括一氧化碳（CO）和氢气（H2）气体。然后，在费托反应器中，典型地在通常为铁或和钴基的费托催化剂存在下，并在适宜的温度和压力条件下，将合成气转化成烃产物或者其它副产品。通常这些烃产物的碳链长度分布广泛（C1-C100+）。在大约22°C和大气压条件下，这些生产的烃产物包括大量的气体（C1-C4）、液体（C5-C20）以及蜡质（C20+）产物。当然，关于气体、液体和蜡质（固体）产物的链长度的指定还取决于产物烃链的相对支化程度以及其它已知因素。烃产物的常规费托合成具有几个缺点。首先，所述合成不具有特殊的选择性并可能产生具有C1到C100+碳链长度的宽范围烃产物。链长度非常短的轻质烃通常需要循环并在费托反应器中作进一步加工以制造更期望的中等链长度的烃。或者，将这些轻质气体作为燃料进行燃烧以产生热。认为具有在这种链范围上端（即通常为从C21到C100+）的链长度的烃，在上述22°C的温度和1个大气压下为蜡质而不是液体。通常需要进行加氢裂化以使得这些长链烃断裂成更短、粘度更低且更期望的液态烃产物。然而，在某些位置如生产海上石油和气体的平台处，由于重量、空间和经济限制而不期望放置加氢裂化设施。因此，不期望在海上平台上使用常规的费托转化方法。此外，在偏远的陆地位置中，可能不期望包含加氢裂化装置，因为添加这种装置会增加与烃产物产物费托生产相关的资金和运行开支。概述这里提出一种制备费托催化剂的方法，该方法包括提供还原的氧化物催化剂并且用乙炔处理该还原的氧化物催化剂。这种催化剂优选用由乙炔和惰性气体（比如说氮气）组成的气体混合物体中的乙炔来处理。还原的氧化物催化剂可以通过在文献中详细表述的条件下使一种氧化物催化剂在由氢气和惰性气体的气体混合物中还原而制备。这种费托催化剂可以用在通过一种方法转化合成气体的过程中，该方法包括：催化剂的还原步骤向费托反应器提供合成气体使合成气体在根据以上权力要求中任一项所述的费托催化剂的存在下进行反应，以生产费托烃产物；并且回收所述费托烃产物。供应到费托反应器的气体不需要包括乙炔，并且实际上该费托催化剂用在使用一种气体混合物的费托转换中，该添加气体的混合物包括合成气，该合成气包括少于0.5mol%的乙炔、优选少于0.01mol%的乙炔、并且最优选不含乙炔。贯穿本说明书的描述和权利要求中“包括（comprise）”一词以及其变形，例如“包括了（comprising）”和“包括有（comprises）”，并非意在排除其它添加剂、组分、整体或步骤。详细说明我们发现对费托催化剂的乙炔预处理提供了一种在合成气的费托转化中产物分配上的重要改变。乙炔气体被用于预处理，并提供了合成气向费托产物的有利转化。出人意料的是，在合成气转化为烃产物的费托转化可以在将该催化剂由含乙炔气体混合物进行预处理之后实现，有选择地增强中等链长度的烃的产量，同时减少高端链长度烃的产量。理想地，选定的费托催化剂具有足够量的活性位点以将一氧化碳转化成中等链长度的烃产物。为了本申请的目的，认为低链长度为C1-5，中等链长度为C6-20，且长链长度为C21+。可以将乙炔与供应至费托反应器的氮气进料合并。另外，能够采用与合成气进料分开的方式直接将乙炔添加至费托反应器中，从而确保乙炔在整个催化剂上均匀地传递。这可能包括在固定床或流化床上的预处理。理想情况是，用于乙炔增强的合成气转化的催化剂有足够的活性位点来将合成气体（CO和H2）催化或低聚成链长度足够长的烃产物，使得大部分F-T烃产物在环境条件下、即1个大气压和22°C下为液体，同时理想地是不产生大量蜡质产物即C21+。理想地，这种产物能够在大约环境条件下在常规的运输船上对进行运输并保持为通常的液体或可流动状态下，。当所述费托产物在这种条件下主要为液体且可能包括一些烃类气体和蜡时，理想地还期望其在环境条件通常是“可泵送的”。在适当费托催化剂存在下并在合适的反应条件下，相对于通过常规费托法生产的那些烃产物，能够生产具有有利分布的烃产物。蜡质费托产物被最少化，且增大了中等链长度烃产物的形成。这种费托产物在环境条件下通常是可流动的，即在1个大气压和温和的温度（即22°C）条件下。由于所生产的蜡质烃产物的数量有限，相比于传统的费托法，当使用目前这种通过乙炔气增强的合成气转化烃产物的方法可以限制或者消除加氢裂化过程。尽管不期望与特定理论相联系，但是认为乙炔增强的合成气向费托烃产物的转化涉及下列机理。费托法包括在催化剂活性位点的加氢和聚合。利用乙炔预处理，在适当的条件下会引起乙炔向含碳物种的转化。这就暗示这种堆积在高度活性部位的含碳物种造成了费托法中的聚合过程。因此，预处理过程中高度活性的聚合位点由于含碳物种的堆积而失活，这引起随后费托反应中较小程度的聚合、更少量的重质烃、以及中间馏分的增加。本专利技术的实施例还部分地通过参考附图来描述。附图简要说明附图中：图1显示费托催化剂预处理和利用该催化剂将含碳产物转换成费托烃产物的流程；图2是乙炔增强的合成气的转换过程示意图；图3是显示在20个大气压和220°C的温度下，未经过和经过4.0%C2H2预处理的费托实验烃分布的柱状图；图4是比较经过4.0%的C2H2/N2预处理和未经过预处理的费托实验中得到的尾气中的产物的柱状图；图5是比较在20个大气压和220°C的温度下，各种乙炔浓度下，未经过和经过4%C2H2预处理的费托实验的烃分布的柱状图；图6是比较经过3.98%C2H2/N2预处理和未经过预处理的费托实验，在不同预处理时间得到的尾气中的产物的柱状图；图7是比较在20个大气压和220°C的温度下，未经过和经过4%C2H2预处理，不同预处理时间的费托实验的烃分布的曲线图；并且本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.07.02 US 61/360,9671.一种制备用于将合成气转化成费托烃产物的催化剂的方法，包括
提供一种还原的氧化物费托催化剂并且用乙炔处理该还原的氧化物催化
剂。
2.根据权利要求1所述的方法，其中该催化剂是由气体混合物中的
乙炔处理的，该气体混合物包含乙炔和惰性气体。
3.根据以上权利要求中任一项所述的制备费托催化剂的方法，其中
该还原的氧化物催化剂是将一种氧化物催化剂经受用气体混合物体进行
的还原，该气体混合物包含乙炔和惰性气体。
4.根据权利要求2或权利要求3所述的方法，其中该惰性气体是氮
气。
5.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中该还原的氧化物催
化剂用乙炔的处理是在从150°C到250°C的范围内的温度进行的。
6.根据权利要求5所述的方法，其中该温度是在从150°C到220°C
的范围内。
7.根据权利要求3到5中任一项所述的方法，其中该还原的氧化物
催化剂是用乙炔与惰性气体的气体混合物中的乙炔处理的，其中乙炔/惰性
气体的摩尔比在大于0.01的范围内，优选在0.01到0.05，更优选在0.010
到0.040，仍更优选在0.03-0.04。
8.根据权利要求7所述的方法，其中乙炔/惰性气体的摩尔比在从
0.01到0.05的范围内。
9.根据权利要求7所述的方法，其中乙炔/惰性气体的摩尔比在从
0.03-0.04的范围内。
10.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中该催化剂包括选择<...

【专利技术属性】
技术研发人员：查尔斯·莱纳德·基比，D·L·特里姆，
申请(专利权)人：联邦科学与工业研究组织，雪佛龙美国公司，
类型：
国别省市：