用于酸性气体变换反应的成形的催化剂和使用它们的方法_3

文档序号:9898875阅读:来源:国知局
铷物质或铯物质。碱金属物质的量按照碱金属氧化物(即,M 2O)计算。
[0065]在某些实施方案中,有催化活性的金属物质包括碱土金属物质,例如,诸如,铍物 质、镁物质、钙物质、锶物质、或钡物质。碱土金属物质的量按照碱土氧化物(即,MO)计算。
[0066] 在某些实施方案中,有催化活性的金属物质包括过渡金属物质。过渡金属可以是 贵金属物质,例如金物质、银物质、铂物质或钯物质。其他合适的过渡金属物质包括,但不限 于钌物质、铑物质、锇物质、铱物质、钪物质、钛物质、钒物质、铬物质、锰物质、铁物质、钴物 质、镍物质、铜物质、锌物质、钇物质、锆物质、钼物质、钌物质、镉物质、铪物质、钽物质、钨物 质和铼物质。过渡金属物质可以以任何氧化态存在。除非在本文中另外指明,否则过渡金属 物质的量按照最稳定的氧化物计算。
[0067] 在某些实施方案中,有催化活性的金属物质包括镧系金属物质。合适的镧系金属 物质包括,但不限于镧物质、铈物质、钐物质和镱物质。镧系金属物质可以以任何氧化态存 在。除非在本文中另外指明,否则镧系金属物质的量按照最稳定的氧化物计算。
[0068] 在某些实施方案中,有催化活性的金属物质包括例如以上述的量的钼。有催化活 性的钼物质可以例如以按照MoO3计算的约2重量%至约15重量%的范围存在。在其他实施 方案中,有催化活性的钼物质可以以催化剂材料的按照MoO 3计算的约5重量%至约15重 量%、或约6重量%至约10重量%、或约6重量%至约8重量%、或约7重量%至约8重量%的 范围存在。
[0069] 在某些实施方案中,有催化活性的金属物质包括例如以上述的量的钴。有催化活 性的钴物质可以例如以按照氧化物计算的约0.5重量%至约6重量%的范围存在。在其他实 施方案中,有催化活性的钴物质可以以催化剂材料的按照CoO计算的约0.5重量%至约4重 量%、或约1重量%至约3重量%、或约2重量%至约4重量%、或约2重量%至约3重量%、或 约3重量%至约4重量%的范围存在。
[0070] 如本领域普通技术人员将理解的,有催化活性的钼物质可以以多种形式被提供。 例如,在某些实施方案中,有催化活性的钼物质可以是钼(VI)物质、或钼(V)物质、或钼(IV) 物质。在某些实施方案中,有催化活性的钼物质作为氧化钼被提供;例如,氧化钼(VI)(例 如,MoO 3)。当然,本领域普通技术人员将理解,多种有催化活性的钼物质可以存在,特别是 在催化剂材料被硫化用于酸性气体变换工艺之后。并且如本领域技术人员将理解的,钼物 质可以作为钼物质的混合物被提供。如本文使用的,钼物质的量按照MoO3计算。
[0071]类似地,有催化活性的钴物质可以以多种形式被提供。例如,有催化活性的钴物质 可以是钴(II)物质、或钴(III)物质。在某些实施方案中,有催化活性的钴物质作为氧化钴 被提供;例如,氧化钴(II)(例如,CoO)。当然,本领域普通技术人员将理解,多种有催化活性 的钴物质可以存在,特别是在催化剂材料被硫化用于酸性气体变换工艺之后。并且如本领 域技术人员将理解的,钴物质可以作为钴物质的混合物被提供。如本文使用的,钴物质的量 按照CoO计算。
[0072]在其他实施方案中,有催化活性的金属包括镍。本领域普通技术人员将理解,有催 化活性的镍物质可以作为镍(I I)物质、或镍(I II)物质、或镍(I I、III)物质被提供;例如,作 为氧化镍被提供。如本文使用的,镍物质的量按照NiO计算。有催化活性的镍物质可以例如 以按照NiO计算的至多约1重量%的范围存在。在某些实施方案中,有催化活性的镍物质以 催化剂材料的按照氧化物计算的至多约0.5重量%、至多约0.2重量%或至多约0.1重量% 的量存在。在其他实施方案中,有催化活性的镍物质可以例如以按照氧化物计算的约0.5重 量%至约7重量%的范围存在。在其他实施方案中,有催化活性的镍物质可以以催化剂材料 的按照氧化物计算的约〇. 5重量%至约5重量%、或约1重量%至约6重量%、或约2重量%至 约4重量%、或约1重量%至约3重量%、或约3重量%至约5重量%的范围存在。
[0073] 在某些实施方案中,有催化活性的金属包括例如以上述的量的钨。有催化活性的 钨物质可以例如以按照氧化物计算的约2重量%至约15重量%的范围存在。在其他实施方 案中,有催化活性的钨物质可以以催化剂材料的按照氧化物计算的约5重量%至约15重 量%、或约6重量%至约10重量%、或约6重量%至约8重量%、或约7重量%至约8重量%的 范围存在。钨可以以多种氧化态被提供,但如本文中使用的,钨物质的量按照WO 3计算。
[0074] 在某些实施方案中,并且特别是对于用于水煤气变换反应,有催化活性的金属物 质可以包括例如以大体上上文描述的量的钼、钴、镍和钨中的一种或更多种。例如,在某些 实施方案中,有催化活性的金属物质包括钴和钼;或镍和钼。在其他实施方案中,有催化活 性的金属物质包括钴和钨;或镍和钨。在其他实施方案中,有催化活性的金属物质包括镍、 钴和钼,或镍、钴和妈。
[0075] 在某些实施方案中,有催化活性的金属物质的性能可以通过助催化剂的存在而改 性,如本领域中常见的。因此,在如本文描述的催化剂材料的某些实施方案中,存在一种或 更多种金属助催化剂物质。这样的金属助催化剂物质可以例如以催化剂材料的按照对于每 种金属最稳定的氧化物计算的至多约1.5重量%、至多约1重量%、至多约0.5重量%、至多 约0.2重量%、至多约0.1重量%、或至多约0.05重量%的范围存在。
[0076] 在某些这样的实施方案中,有催化活性的金属物质(包括例如钼物质和钴物质以 及存在的任何其他有催化活性的物质)连同任何金属助催化剂物质的总量在催化剂材料的 按照氧化物计算的至多约30重量%、或至多约20重量%、或至多约15重量%、或约2重量% 至约20重量%、或约5重量%至约20重量%、或约2重量%至约15重量%、或约2重量%至约 10重量%、或约5重量%至约15重量%、或约5重量%至约12重量%、或约7重量%至约15重 量%、或约5重量%至约12重量%、或约10重量%至约15重量%、或约8重量%至约12重量% 的范围内。金属助催化剂物质以不导致催化剂材料的活性增加到不合意地高水平的量而被 合意地提供。在本文描述的催化剂材料的某些实施方案中,一种或更多种金属助催化剂物 质中的每一种是例如作为氧化物存在的碱金属。
[0077] 例如,在某些实施方案中,助催化剂是钾。例如,有催化活性的金属物质可以是Ni/ Co-Mo氧化物或钾助催化的Ni/Co-Mo氧化物。
[0078] 在本文描述的催化剂材料的其他实施方案中,在催化剂材料中基本上不存在金属 助催化剂。在本文描述的催化剂材料的某些实施方案中,在催化剂材料中基本上不存在碱 金属物质。
[0079] 本文描述的催化剂材料可以被提供有多种不同的孔体积,这取决于例如用于制造 催化剂材料的方法和所期望的最终用途。催化剂材料的孔体积可以被改变以在水煤气变换 反应中获得合意的性能。在某些实施方案中,催化剂材料具有约〇.2cm 3/g至约1.5cm3/g的孔 体积。在其他实施方案中,孔体积可以是约〇. 4cm3/g至约1.5cm3/g、0.6cm3/g至约1.5cm 3/g、 0 · 8cm3/g至约I · 5cm3/g、约I · Ocm3/g至约I · 5cm3/g、约I · 2cm3/g至约I · 5cm3/g、约0 · 2cm3/g至 约 I · 3cm3/g、约0 · 2cm3/g至约 I · Ocm3/g、约0 · 2cm3/g至约0 · 8cm3/g、约0 · 2cm3/g至约0 · 6cm3/ g、约0 · 5cm3/g至约 I · 5cm3/g、约0 · 5cm3/g至约 I · Ocm3/g、约0 · 4cm3/g至约 I · 3cm3/g、或约 0.6cm3/g至约0.9cm3/g。在某些实施方式中,催化剂材料具有约0.3cm 3/g至约0.7cm3/g的孔 体积。鉴于本文描述的方法,本领域普通技术人员可以对催化剂材料提供合意的孔体积。
[0080] 类似地,本文描述的催化剂材料可以被提供有多种不同的表面积,这取决于例如 用于制造催化剂材料的方法和所期望的最终用途。表面积使用布鲁厄-埃米特-特勒 (Brunauer-Emmett-Te 11 er)(BET)表面积法来测量。催化剂材料的表面积可以被改变以在 水煤气变换反应中获得合意的性能。催化剂材料可以具有在约50m 2/g至约400m2/g的范围内 的表面积。在某些实施方案中,表面积可以在约50m 2/g至约300m2/g、约50m2/g至约200m2/g、 约50m 2/g至约 150m2/g、约 100m2/g 至约 400m2/g、约 150m2/g至约350m2/g、约200m2/g至约 400m 2/g、约200m2/g至约400m2/g、约250m2/g 至约400m2/g、或约250m2/g至约350m2/g的范围 内。在其他实施方案中,表面积可以在约100m 2/g至约250m2/g或约200m2/g至约300m2/g的范 围内。鉴于本文描述的方法,本领域普通技术人员可以对催化剂材料提供合意的表面积。
[0081] 同样地,本文描述的催化剂材料可以被提供有多种不同的压碎强度,这取决于例 如用于制造催化剂材料的方法和所期望的最终用途。催化剂材料可以具有对于工业应用充 分的机械完整性,如通过压碎强度测量的。边对边压碎强度(side-to-side crush strength)沿着催化剂材料的环形固体的直径来测量,并且可以是至少5N/mm且甚至至少 7N/mm。端对端压碎强度(end-to-end crush strength)沿着催化剂材料的环形固体的长度 来测量(材料被切割成5mm用于测量),并且可以大于或等于60N/mm,且甚至至少70N/mm。堆 积压碎强度可以大于或等于0. SMPa,或甚至大于IMPa。
[0082] 压碎强度可以使用本领域中已知的方法来测量。例如,边对边压碎强度和端对端 压碎强度可以使用ASTM方法D-6175来测量,并且堆积压碎强度可以使用ASTM方法7084-4来 测量。催化剂材料的压碎强度可以通过调节环形壁厚度和环形壁厚度与宽度的比率来改 变。鉴于本文描述的方法,本领域普通技术人员可以对催化剂材料提供合意的压碎强度。 [0083]在某些实施方案中,催化剂材料呈现大于或等于5N/mm的边对边压碎强度。在某些 实施方案中,边对边压碎强度大于或等于7N/mm。在其他实施方案中,边对边压碎强度是约 5N/mm 至约20N/mm、或约 5N/mm 至约 15N/mm、或约 ΙΟΝ/mm 至约 20N/mm、或约7N/mm 至约 17N/mm、 或约8N/mm至约15N/mm、或约5N/mm至约I ON/mm。
[0084] 在某些实施方案中,催化剂材料呈现大于或等于60N/mm的端对端压碎强度。在某 些实施方案中,端对端压碎强度大于或等于7〇N/mm或大于或等于100N/mm。在其他实施方案 中,端对端压碎强度是约60N/mm至约150N/mm、或约60N/mm至约120N/mm、或约60N/mm至约 100N/mm、或约80N/mm至约 150N/mm、或约 80N/mm至约 130N/mm、或约 80N/mm至约 110N/mm、或 约 I OON/mm至约 150N/mm、或约 I OON/mm至约 120N/mm。
[0085] 在某些实施方案中,催化剂材料呈现大于或等于0.7MPa的堆积压碎强度。在某些 实施方案中,堆积压碎强
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