基于viiib族金属和包含氧化铝、二氧化硅、尖晶石和磷的氧化物载体的费托催化剂的制作方法_2

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,以得到所述催化剂。
[0031] 最后,本发明还涉及一种用于合成烃的费托方法,其中将本发明的或根据用于 制备所述催化剂的方法制备的催化剂与包含合成气的进料接触,所处条件是总压力为 0. 1-15MPa,温度为150-350°c,每小时空速为100-20000合成气体积/催化剂体积/小时 (100-20000h-1),在合成气中H2/CO摩尔比为0. 5-4。
[0032] 在一个优选的变体中,费托方法在浆态鼓泡塔类型的反应器中进行。
[0033]下文中,根据CAS分类(CRCHandbookofChemistryandPhysics(CRC化学和物 理手册),出版商CRCpress,主编D.R.Lide,第81版,2000-2001)来描述各族化学元素。 例如根据CAS分类的VIIIB族对应于根据新的IUPAC分类第8、9和10栏的金属。
[0034] 下文描述的载体和催化剂的质地和结构性质通过本领域技术人员已知的表征 方法来测定。总孔体积和孔分布在本发明中通过汞孔隙度测定法测定(参考Rouquerol F. ; Rouquerol J. ; Singh K. "Adsorption by Powders & Porous Solids: Principle, methodology and applications(粉末和多孔固体的吸附:原理、方法和应用)'Academic Press,1999)。更具体地,总孔体积根据标准ASTMD4284-92通过汞孔隙度测定法来测量, 润湿角度为140°,例如利用商标为Micromeritics?的Autopore III?设备。比表面积在 本发明中通过B.E.T方法测定。该方法在与汞孔隙度测定法相同的参考文献中描述,更特 别根据标准ASTMD3663-03。
[0035] 详述 本发明的催化剂 本发明涉及一种含有在氧化物载体上沉积的活性相的催化剂,所述活性相包含至少 一种选自钴、镍、钌和铁的VIIIB族金属,所述氧化物载体包含氧化铝、二氧化硅、磷和至少 一种简单尖晶石MAl2〇4或混合尖晶石MXM'a_x)Al204,所述简单尖晶石或混合尖晶石为部分 或非部分存在,其中M和M'为选自镁(Mg)、铜(Cu)、钴(Co)、镍(Ni)、锡(Sn)、锌(Zn)、锂 (Li)、钙(Ca)、铯(Cs)、钠(Na)、钾(K)、铁(Fe)和锰(Mn)的单独的金属,并且其中x为0-1, 排除值〇和1本身。实际上,在载体中同时存在氧化铝、二氧化硅、磷和尖晶石,其赋予最终 催化剂水热抗性和耐磨性,比根据现有技术的催化剂已知的那些优良得多。
[0036] 活性相包含至少一种选自钴、镍、钌和铁的VIIIB族金属。优选活性相包含钴。非 常优选活性相通过钴形成。
[0037] 选自钴、镍、钌和铁的VIIIB族金属的含量为0. 01-60重量%,相对于所述催化剂的 重量。
[0038] 在其中活性相包含至少一种选自钴、镍和铁的金属的情况下,所述金属的含量占 1-60重量%,优选5-30重量%,非常优选10-30重量%,相对于所述催化剂的重量。
[0039] 在其中活性相包含钌的情况下,钌的含量为0. 01-10重量%,非常优选0. 05-5重 量%,相对于所述催化剂的重量。
[0040] 所述催化剂的活性相还可有利地包含至少一种选自VIIB或VIIIB族的贵金属、碱 金属元素(IA族的元素)或碱土元素(IIA族的元素)或IIIA族的元素的掺杂剂。掺杂剂 使得可改进VIIIB族金属的还原性,因此,改进其活性或其选择性或同样使得可减慢其失 活。
[0041] 当存在至少一种掺杂剂时,一种或多种掺杂剂的含量通常为20ppm-1重量%,优 选0. 01-0. 5重量%,相对于所述催化剂的重量。
[0042] 当掺杂剂选自VIIB或VIIIB族的贵金属时,其优选选自铂(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh) 或铼(Re)。
[0043]当掺杂剂选自碱金属元素或碱土元素时,其优选选自钾(K)、钠(Na)、镁(Mg)或钙 (Ca)。
[0044] 当掺杂剂选自IIIA族的元素时,其优选选自硼(B)。
[0045]用于进行本发明的烃合成方法的催化剂的载体为氧化物的载体,其包含并且优选 由氧化铝、二氧化硅、上述至少一种尖晶石和磷形成。
[0046] 存在于氧化物载体中的氧化铝通常具有8、y、0或a氧化铝类型的结晶学结 构,单独或作为混合物。
[0047] 包含氧化铝、二氧化硅、至少一种尖晶石和磷的载体可由氧化铝制备,无论其比表 面积和其孔分布的性质如何。由其制备载体的氧化铝的比表面积通常为50m2/g-500m2/ g,优选100m2/g-300m2/g,更优选150m2/g-250m2/g。由其制备载体的氧化错的孔体积通 常为 0.4ml/g-1.2ml/g,优选 0.45ml/g-1ml/g。
[0048] 由其制备载体的氧化铝的孔的孔分布可为单峰、双峰或多峰类型。优选单峰类型。 孔尺寸为2-50nm左右,平均孔尺寸为5-25nm,优选8-20nm〇
[0049] 上文提及的氧化铝的特征对应于所述由其制备载体的氧化铝的特征,也就是说在 引入二氧化硅之前,磷、用于形成尖晶石相的金属M和可能的M'、活性相和可能的掺杂剂。
[0050] 载体中的二氧化硅的含量为0. 5重量%_30重量%,优选1重量%_25重量%,还更 优选1. 5-20重量%,相对于所述载体的重量。
[0051] 提及包含氧化铝和二氧化硅的载体用于表示其中硅和铝的形式分别为二氧化硅 或氧化铝的附聚物、无定形硅铝酸盐或含有硅和铝的任何其它混合相的载体,条件是该载 体不是介观结构。优选氧化铝和二氧化硅以氧化物Si02-Al203的混合物形式存在,称为二氧 化硅-氧化铝或含二氧化硅的氧化铝。提及含二氧化硅的氧化铝用于表示包含0. 5-10重 量%的二氧化硅的氧化铝,相对于所述载体的重量。提及二氧化硅-氧化铝用于表示包含 一定百分数的二氧化硅的氧化铝,该百分数严格地大于10重量%至最多30重量%,相对于 所述载体的重量。所述二氧化硅-氧化铝或含二氧化硅的氧化铝在微米尺度上为均质的, 还更优选在纳米尺度上为均质的。
[0052] 载体中的磷的含量为0. 1重量%_10重量%的所述元素,优选0. 3% -5重量%,还更 优选0. 5-3重量%,相对于所述载体的重量。
[0053] 不束缚于任何理论,存在于氧化物载体中的磷有利地以例如铝磷酸盐类型 (A1P04)的混合形式或者以下形式存在:存在于固体表面上的磷酸酯、聚磷酸酯、焦磷酸酯、 膦酸酯、次膦酸酯、膦、单烷氧基膦酸酯、二烷氧基膦酸酯或亚磷酸酯基团,与以下描述的尖 晶石相相互作用或不相互作用。
[0054] 氧化物载体中的尖晶石为简单尖晶石MA1204或混合尖晶石MXM'Q_X)A1204,所述简 单尖晶石或混合尖晶石为部分或非部分存在,其中M和M'为选自镁(Mg)、铜(Cu)、钴(Co)、 镍(Ni)、锡(Sn)、锌(Zn)、锂(Li)、钙(Ca)、铯(Cs)、钠(Na)、钾(K)、铁(Fe)和锰(Mn)的 单独的金属,并且其中x为0-1,排除值0和1本身。
[0055] 采用一种非常优选的方式,在简单尖晶石的情况下,M为钴或镍。在混合尖晶石的 情况下,非常优选M为钴并且M'为镁或锌。
[0056] 特别优选尖晶石为简单尖晶石MA1204,其中M为钴。
[0057] 尖晶石含量通常为3-50重量%,优选5-40重量%,相对于所述载体的重量。
[0058] 金属M或M'的含量为1-20重量%,优选2-10重量%,相对于所述载体的重量。
[0059] 在所述载体中形成简单或混合的尖晶石结构,通常称为稳定载体的步骤,可通过 本领域技术人员已知的任何方法实施。通常通过向含有氧化铝的初始载体引入盐前体(例 如硝酸盐类型)形式的金属M或M'而实现。通过在非常高温度下煅烧,形成其中金属M或 M'为铝酸盐形式的尖晶石相并且稳定整个载体。
[0060] 通过温度程序降低(使用Anglo-Saxon命名法,TPR)测量用于本发明的费托方法 的催化剂中尖晶石相的存在,例如在4 TfeF.IFP,第 份者泛伙初,雳7窥雳77-7颂中描述的。在该程序中,在还原剂流(例如氢气流)下加 热催化剂。对取决于温度消耗的氢气的测量给出关于存在的物类的还原性的定量信息。因 此,通过在高于约800°C的温度下消耗氢气,证明在催化剂中存在尖晶石相。
[0061] 包含氧化铝、二氧化硅、至少一种上述尖晶石和磷的氧化物载体优选为其中包括 尖晶石的含磷二氧化硅-氧化铝或含磷含二氧化硅的氧化铝,所述载体优选二氧化硅含量 为0. 5重量%-30重量%,相对于所述载体的重量,并且磷含量为0. 1-10重量%的所述元素, 相对于所述载体的重量,所述载体还含有至少一种上述尖晶石相。
[0062] 当氧化物载体为含磷二氧化硅-氧化铝时,二氧化硅含量高于10重量%至最多30 重量%,相对于所述载体的重量,并且磷含量为〇. 1-10重量%的所述元素,相对于所述载体 的重量,所述载体还含有至少一种上述尖晶石。
[0063] 当氧化物载体为含磷含二氧化硅的氧化铝时,二氧化硅含量为0. 5重量%_10重 量%,相对于所述载体的重量,并且磷含量为0. 1-10重量%的所述元素,相对于所述载体的 重量,所述载体还含有至少一种上述尖晶石。
[0064] 包含氧化铝、二氧化硅、至少一种上述尖晶石和磷的氧化物载体的比表面积通常 为 50m2/g-500m2/g,优选 100m2/g-300m2/g,更优选 150m2/g-250m2/g。所述载体的孔 体积通常为 0.3ml/g-1.2ml/g,优选 0.4ml/g-1ml/g。
[0065] 包含氧化铝、二氧化硅、至少一种上述尖晶石和磷的氧化物载体还可包含选自氧 化钛(Ti02)、氧化铈(Ce02)和氧化锆(Zr02)的简单氧化物,单独或作为混合物。
[0066] 在其上沉积所述活性相的载体可涉及球、挤出物(例如三叶或四叶形状)或粒料 形式的形态,特别是当所述催化剂用于采用固定床方式工作的反应器时,或者其可涉及可 变粒度的粉末形式的形态,特别是当所述催化剂用于浆态鼓泡塔类型的反应器时。
[0067] 包含活性相和含有氧化铝、二氧化硅、至少一种上述尖晶石和磷的氧化物载体的 催化剂的比表面积通常为50m2/g-500m2/g,优选80m2/g-250m2/g,更优选90m2/g-150 m2/g。所述催化剂的孔体积通常为0. 2ml/g-1ml/g,优选0. 25ml/g-O. 8ml/g。优选孔 分布为单峰的。
[0068] 优选本发明的催化剂包含活性相和氧化物载体,所述活性相包含钴,所述载体包 含其中包括尖晶石的含磷二氧化硅-氧化铝或含磷含二氧化硅的氧化铝,载体中的二氧化 娃的含量优选为1. 5-20重量%,相对于所述载体的重量,载体中的磷的含量优选为0. 3-5 重量%的所述元素,相对于所述载体的重量,所述尖晶石为简单尖晶石MAl2〇4或混合尖晶 石MXM'a_x)Al204,所述简单尖晶
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