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_4

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>[0100] 在其用于费托合成催化反应器之前,催化剂通常经历还原处理,例如在纯的或稀 释的氢气中,在高温下,其旨在活化催化剂和形成零价态的金属(金属形式)的颗粒。该处 理可原位(在与其中实现费托合成操作相同的反应器中)或离位实现,随后装载到反应器 中。该还原处理的温度优选为200°C-500°c,其持续时间通常为2-20小时。
[0101] 费托方法 本发明还涉及一种费托方法,通过使包含合成气的进料在费托合成操作条件下与至少 一种本发明的或根据本发明的制备方法制备的催化剂接触。
[0102] 费托方法允许生产基本上直链和饱和的C5+径。根据本发明,表述基本上直链和 饱和的C5+径用于表示每分子具有至少5个碳原子的烃化合物的比例占形成的烃总量的至 少50重量%,优选至少80重量%的烃,在每分子具有至少5个碳原子的所述烃化合物中存 在的烯烃化合物的总含量小于15重量%。因此,通过本发明的方法生产的烃基本上为链烷 烃,其具有最高沸点的馏分可通过催化加氢转化方法(例如加氢裂化和/或加氢异构)高 收率地转化为中等蒸馏物(柴油和煤油馏分)。
[0103] 优选用于进行本发明的方法的进料通过作为一氧化碳和氢气的混合物的合成气 形成,其中H2/CO摩尔比可在0. 5-4变化,取决于得到所述合成气的生产方法。当合成气由 醇或烃蒸气重整方法得到时,合成气的H2/CO摩尔比通常接近3。当合成气由部分氧化方法 得到时,合成气的H2/CO摩尔比为1.5-2左右。当合成气由自热重整方法得到时,合成气的 H2/CO摩尔比通常接近2.5。当合成气由用于气化和烃与C02重整(称为干重整)的过程得 到时,合成气的H2/CO摩尔比通常接近1。
[0104]本发明的费托方法在0? 1-15Mpa的总压力(优选0? 5-10Mpa),150-350°C的温度 (优选180-270°C)下操作。每小时空速有利地为100-20000合成气体积/催化剂体积/ 小时(100-20000 1T1),优选400-10000合成气体积/催化剂体积/小时(400-10000tr1)。
[0105] 本发明的费托方法可在极佳搅动的高压釜类型、沸腾床类型、浆态鼓泡塔类型、固 定床类型或移动床类型的反应器中进行。优选在浆态鼓泡塔类型的反应器中进行。
[0106] 因此,用于费托方法的催化剂的晶粒的尺寸可为几微米-2毫米。通常,对于在"浆 态"类型(浆态鼓泡塔)的三相反应器中实施,将催化剂细微分散并且采用颗粒形式。催 化剂颗粒的尺寸为10-500微米(ym),优选10-300ym,非常优选120-150ym,还更优选 20-120 ym。
[0107] 通过以下实施例来说明本发明。
[0108] 实施例1 :制备催化剂A-G(对比)和催化剂H-L(根据本发明) 催化剂A(不遵从本发催化剂15%Co在氣化铝h 通过在170m2/g的粉末形式的(平均粒度=90ym)商品氧化错(Puralox?Sasol Germany)上干浸渍硝酸钴的含水溶液,制备通过Co/氧化错形成的催化剂A。
[0109] 在烘箱中在120°C下干燥12小时后,在往复床类型的反应器中,将固体在空气流 中在420°C下煅烧2小时。得到的固体含有9. 2重量%的Co。使用硝酸钴的溶液,该中间 体物质经历新的浸渍操作,然后是与前述步骤相同的干燥操作和煅烧操作。在两个制备步 骤中得到含有15. 2重量%钴的最终催化剂A。
[0110] 催化剂B(不遵从本发明):催化剂15%Co在具有5%Si02的含二氣化硅的氣化 铝h 在集中于80ym粒度的含有5重量%Si02的商品载体Siralox?(SasolGermany)上 浸渍硝酸钴的溶液。固体随后在120°C下干燥12小时,随后在420°C下在空气中煅烧2小 时。随后钴含量为8. 5重量%。随后采用如前相同的方式进行第二浸渍操作,接着干燥和煅 烧。最终固体B则含有14. 9重量%的钴。
[0111] 催化剂C(不遵从本发催化剂15%Co在具有1%P的含磷氣化铝h 通过磷酸比?04的溶液浸渍170m2/g的粉末形式的(平均粒度=90ym)氧化铝。将 得到的固体在烘箱中在120°C下干燥12小时,随后在管式固定床反应器中在420°C下煅烧 2小时。目前载体含有1. 1重量%的磷。将硝酸钴的含水溶液在使用磷改良的所述氧化铝 载体上干浸渍。将得到的固体在烘箱中在120°C下干燥12小时,随后在管式固定床反应器 中在空气中在420°C下煅烧2小时。所得到的中间固体含有8. 9重量%的钴。该固体用钴 的含水溶液再次浸渍,随后如上所述干燥和煅烧。最终催化剂C含有15. 1重量%的钴。
[0112] 催化剂D(不遵从本发明):催化剂20%Co在被5%错酸盐形式(尖晶石)的Co 稳、定的氧,仆,错上 通过在170m2/g的粉末形式的(平均粒度=90ym)氧化铝上干浸渍硝酸钴的含水溶 液,制备催化剂D。在烘箱中在120°C下干燥12小时后,将固体在往复床类型反应器中在空 气流中在800°C下煅烧4小时。该高温煅烧操作使得可形成铝酸钴尖晶石相(5重量%的 钴)。在被尖晶石形式的钴稳定的所述载体上浸渍硝酸钴的溶液。随后将所得到的固体在 烘箱中干燥12小时,随后在管式固定床反应器中在空气中在420°C下煅烧2小时。其含有 13. 8重量%的钴。使用硝酸钴的溶液,该中间固体经历新的浸渍操作,接着是与前述步骤相 同的干燥和煅烧。在两个制备步骤中得到含有20. 1重量%的钴(包括存在于尖晶石相中 的Co的含量)和15. 1重量%在上述还原条件下的最大可还原钴含量的最终催化剂D。可 还原的钴含量代表活性相,并且通过温度程序降低(使用Anglo-Saxon命名法,TPR)得到。
[0113] 催化剂E(不遵从本发明):催化剂20%Co在具有5%SiOjP5%错酸盐形式(尖 晶石)的Co的含二氣化硅的氣化铝h 在含有5重量%的Si02的商品载体Siralox? 5(SasolGermany)上浸渍硝酸钴的溶 液,随后将固体在烘箱中在120°C下干燥12小时,并且在管式固定床反应器中在800°C下煅 烧2小时。该高温煅烧操作使得可形成铝酸钴尖晶石相(5重量%的钴)。在被硅和尖晶 石形式的钴稳定的所述载体上浸渍硝酸钴的溶液。随后将所得到的固体在烘箱中干燥12 小时,随后在管式固定床反应器中在空气中在420°C下煅烧2小时。其含有13. 6重量%的 钴。使用硝酸钴的溶液,该中间固体经历新的浸渍操作,然后是与前述步骤相同的干燥和煅 烧。在两个制备步骤中得到含有20. 0重量%的钴(包括存在于尖晶石相中的Co的含量) 和15. 0重量%的可还原钴含量的最终催化剂E。
[0114]催化剂F(不遵从本发明):催化剂15% Co在具有5% SiOjP 1% P的含二氣化硅 的氣化铝h 在含有5重量%的二氧化娃的商品载体Siralox? 5(SasolGermany)上浸渍磷酸H3P04 的溶液。将得到的固体在烘箱中在120°C下干燥2小时,随后在管式固定床反应器中在空气 流中在420°C下煅烧2小时。因此,该载体被硅(4. 9重量%的Si02)和磷(1. 1重量%的P) 二者稳定。在该稳定化载体上浸渍硝酸钴的溶液,并且采用如前相同的方式将固体在烘箱 中在120°C下干燥,随后在空气中在420°C下煅烧。该中间煅烧固体含有9. 1重量%的钴。 如在前述实施例中,该中间固体用钴的含水溶液再次浸渍,在120°C下干燥12小时,随后在 管式固定床反应器中在空气中在420°C下煅烧。最终催化剂F则含有15. 0重量%的钴,并 且基于被硅和磷共同稳定的载体。
[0115] 催化剂G(不遵从本发明):催化剂20%Co在具有1%P和5%错酸盐形式(尖晶 石)的Co的含磷氣化铝h 用硝酸钴的溶液浸渍170m2/g的粉末形式的(平均粒度=90ym)氧化铝。在烘箱中 在120°C下干燥12小时后,将固体在往复床类型的反应器中在空气流中在800°C下煅烧4 小时。该高温煅烧操作使得可形成铝酸钴尖晶石相(5重量%的钴)。在被尖晶石形式的 钴稳定的载体上浸渍磷酸H3P04的溶液。将得到的固体在烘箱中在120°C下干燥12小时, 随后在管式固定床反应器中在420°C下煅烧2小时。目前载体含有1. 1重量%的磷和5重 量%的铝酸盐形式的钴。
[0116] 在使用磷和铝酸钴尖晶石形式的钴改良的该载体上干浸渍硝酸钴的含水溶液。 将得到的固体在烘箱中在120°C下干燥12小时,随后在管式固定床反应器中在空气中在 420°C下煅烧2小时。采用这种方式得到的中间固体含有13.8重量%的钴。该固体用钴的 含水溶液再次浸渍,随后如上所述干燥和煅烧。最终催化剂G含有20. 2重量%的钴(包括 存在于尖晶石相中的Co含量)和15. 2重量%的可还原钴含量。
[0117] 催化剂H(枏据本发明):催化剂20%Co在具有5%SiOjP5%错酸盐形式(尖晶 石)的Co和1%P的含二氣化硅的氣化铝h 用硝酸钴的溶液浸渍含有5重量%的二氧化硅的商品载体Siralox?5(SasolGermany)。在烘箱中在120°C下干燥12小时后,将固体在往复床类型的反应器中在空气流 中在800°C下煅烧4小时。该高温煅烧操作使得可形成铝酸钴尖晶石相(5重量%的钴)。 在被尖晶石形式的钴稳定的载体上浸渍磷酸成?0 4的溶液。将得到的固体在烘箱中在120°C 下干燥12小时,随后在管式固定床反应器中在420°C下煅烧2小时。目前载体含有1. 2重 量%的磷和5重量%的铝酸盐形式的钴和约5重量%的Si02形式的硅。
[0118] 在使用磷、铝酸钴尖晶石形式的钴和硅改良的该载体上干浸渍硝酸钴的含水溶 液。将得到的固体在烘箱中在120°C下干燥12小时,随后在管式固定床反应器中在空气中 在420°C下煅烧2小时。采用这种方式得到的中间固体含有13.7重量%的钴。该固体用钴 的含水溶液再次浸渍,随后如上所述干燥和煅烧。最终催化剂H含有20. 1重量%的钴(包 括存在于尖晶石相中的Co含量)和15. 1重量%的可还原钴含量。
[0119] 催化剂I(枏据本发明):催化剂20% Co在具有5% Si(^和5%错酸盐形式(尖晶 石)的Co和2. 5% P的含二氣化硅的氣化铝h 用硝酸钴的溶液浸渍含有5重量%二氧化硅的商品载体Siralox? 5(SasolGermany)。 在烘箱中在120°C下干燥12小时后,将固体在往复床类型的反应器中在空气流中在800°C 下煅烧4小时。该高温煅烧操作使得可形成铝酸钴尖晶石相(5重量%的钴)。在被尖晶石 形式的钴稳定的载体上浸渍磷酸H3P04的溶液。将得到的固体在烘箱中在120°C下干燥12 小时,随后在管式固定床反应器中在420°C下煅烧2小时。目前载体含有2. 5重量%的磷和 5重量%的铝酸盐形式的钴和5重量%的Si02形式的硅。
[0120] 在使用磷、铝酸钴尖晶石形式的钴和硅改良的该载体上干浸渍硝酸钴的含水溶 液。将得到的固体在烘箱中在120°C下干燥12小时,随后在管式固定床反应器中在空气中 在420°C下煅烧2小时。采用这种方式得到的中间固体含有13.8重量%的钴。该固体用钴 的含水溶液再次浸渍,随后如上所述干燥和煅烧。最终催化剂I含有20. 0重量%的钴(包 括存在于尖晶石相中的C
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