烴合成方法技術

本發明專利技術涉及烴合成方法。更具體地，但并不是排他性地，本發明專利技術涉及使用活化催化劑的費托方法，并涉及這種活化催化劑的用途，其中所述費托方法的條件有助于實現低的酸選擇性。更具體地，本發明專利技術涉及三相低溫費托（ＬＴＦＴ）方法，其中通過使Ｈ２與ＣＯ在反應區內在鐵基費托催化劑的存在下進行接觸而將Ｈ２和ＣＯ的進料轉化成烴及其可能的氧化產物，其中進料中Ｈ２∶ＣＯ的摩爾比為０．５～小于１．０，且其中根據下列步驟對所述鐵基費托催化劑進行活化：（ａ）提供鐵基催化劑，其包括處于正氧化態的鐵；和（ｂ）在反應器中將所述鐵基催化劑與選自ＣＯ以及Ｈ２與ＣＯ的組合的還原氣體接觸；還原溫度為至少２４５℃且低于２８０℃；還原氣體壓力為高于０．５ＭＰａ且不大于２．２ＭＰａ；且進料至反應器的總還原氣體的ＧＨＳＶ為至少６０００ｍｌ（Ｎ）／ｇ催化劑／ｈ，由此將催化劑中的處于正氧化態的鐵還原。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及。更具體地，但并不是排他性地，本專利技術涉及使用活化催化 劑的費托方法并涉及這種活化催化劑的用途，其中所述費托方法的條件有助于實現低的酸 選擇性。
技術介紹
費托(FT)方法包括在基于金屬例如Fe、Co和Ru的催化劑的存在下對CO進行加 氫。由該反應生成的產物為水、氣體烴、液體烴和蠟質烴，這些烴可以是飽和或不飽和的。也 生成了烴的氧化產物例如醇、酸、酮和醛。可方便地將非均相費托方法分為高溫費托(HTFT)方法或低溫費托(LTFT)方法。 所述HTFT方法被描述為兩相費托方法。其通常在250°C 400°C的溫度下實施且所使用的 催化劑通常為鐵基催化劑。通常，在流化床反應器中工業化實施所述方法。熟知的是，優選 HTFT合成來生產高價值的線狀烯烴，且催化劑仍被選為在流化床反應器中于高溫下運行的 鐵催化劑。能夠將所述LTFT法描述為三相費托方法。通常在220°C 310°C的溫度下實施所 述方法，且所使用的催化劑通常為Co基催化劑或Fe基催化劑。實施該方法的條件導致產 物在反應器中為液體且還可能為氣相。因此，能夠將該方法描述為三相法，其中在反應區內 所述反應物為氣相，至少一部分產物為液相且催化劑為固相。通常，在固定床反應器或淤漿 床反應器中工業化實施該方法。使用Fe基催化劑的LTFT合成通常為選定的合成程序以將煤衍生的合成氣(H2和 CO)轉化成烴產物。另外在本領域內熟知，Fe基催化劑具有加氫和水煤氣變換(WGS)活性， 所述WGS反應(下式i)與烴合成(下式ii)期間烴的產生同時發生。CCHH2O — C02+H2inCO+ (2n+l) H2 — CnH (2n+2) +nH20i i出于商業原因，考慮WGS反應對烴合成反應的影響和烴合成反應對WGS反應的影 響，期望以最經濟的方式運行FT。在本領域中熟知，因為將在烴合成期間形成 的水用作WGS反應中的反應物，且由于WGS反應消耗CO并產生氫氣，因此在用于烴合成的 進料(合成氣)中氫氣與CO之比可高于或低于用于烴合成反應中的氫氣與CO的利用比 (即 Δ H2/ Δ CO)。因此，已知利用具有低的氫氣與CO之比、典型地在0. 5和1. 3之間的合成氣，在高 轉化率下且反應器中水的分壓低的條件下運行FT。然而，上述經濟有利的條件對用于FT中的鐵基催化劑的活性和穩定 性存在影響。盡管在本領域中已經進行并報道了許多研究以試圖發現能夠在嚴格的上述條件 下運行的鐵基催化劑，但是對鐵基催化劑進行活化的方式與在低羧酸選擇性下催化劑所使 用的選定的烴合成條件的組合對催化劑的穩定性和活性、以及對FT的烴產率 的影響，尚未進行廣泛研究。Catalysis Today 36(1997)325 ；Canadian J. Chem. Eng. , 74 (1996) 399-404 ； Applied Catalysis. A :General 186 (1999) 255-275 ;Journal ofCatalysis 155, (1995)366-375和Energy and Fuels, 10(1996)921-926對不同的催化劑活化程序及其對 FT合成的影響進行了描述。公開了在活化期間所使用的不同的還原氣體(H2、C0或吐和⑶ 的組合)的影響。也公開了在不同壓力和溫度下的還原。然而，沒有一篇文獻公開本專利技術 的活化條件。另外從本領域了解，較少將重點放在鐵基催化劑活化方式與催化劑所使用的選定的烴合成條件的組合對烴產物的氧化產物的產率的影響上和更特別地對羧酸的產率的影 響，該羧酸不僅對弱化所述催化劑的機械整體性存在影響，而且還腐蝕用來運行FT合成的 設備(B-TTeng，C-H Zang, J Yang, D-B Cao· J Chang, H-ff Xiang and Y-ff Li ；Fuel,84, (2005)791-800)。本申請人現在已經發現，在本文中列出的條件下對鐵基催化劑進行活化與在考慮 到WGS反應有利的條件下進行FT合成的組合允許這樣的FT合成方法，其中烴的產率可接 受而羧酸產率低，且對于本文中所述的特定條件下運行的方法，在下述條件下活化的催化 劑具有良好的催化劑壽命和活性。專利技術概述根據本專利技術的第一方面，提供一種三相低溫費托(LTFT)方法，其中通過使吐與⑶ 在反應區內在鐵基費托催化劑的存在下進行接觸而將H2和CO的進料轉化成烴及其可能的 氧化產物，其中進料中H2 CO的摩爾比為0.5 小于1.0，且其中根據下列步驟對所述鐵 基費托催化劑進行活化(a)提供鐵基催化劑，其包括處于正氧化態的鐵；和(b)在反應器中將所述鐵基催化劑與選自CO以及H2與CO的組合的還原氣體接觸； 還原溫度為至少245°C且低于280°C ；還原氣體壓力為高于0. 5MPa且不大于2. 2MPa ；且進 料至反應器的總還原氣體的GHSV為至少6000ml (N) /g催化劑/h，由此將催化劑中的處于正 氧化態的鐵還原。應理解，是進行LTFT方法的條件與活化鐵基催化劑的條件的組合形成了本專利技術 的基礎。優選地，每1摩爾CO轉化成FT產物即烴及其可能的氧化產物就產生小于 1. OXliT3 摩爾的 COOHo低溫費托方法所述LTFT方法為三相LTFT方法，其中在反應條件下，各反應物為氣相，至少一部 分產物為液相且催化劑為固相。優選地，實施LTFT方法的反應器為淤漿床或固定床反應器。優選其為淤漿床反應ο作為WGS反應的結果，優選LTFT方法的反應條件使得利用比與在進料至反應器的 合成氣中的H2 CO之比基本相同。應理解，在鐵基催化劑的存在下且作為WGS反應的結果，H2 CO的摩爾比可以為 低比值，典型地如本文中所述的在0. 5和小于1. 0之間，優選0. 60 0. 85。可以在150和300 V之間、優選200和290 V之間、更優選245和280 V之間的溫度下實施所述方法。在本專利技術的實施方案中，在大氣壓和3. 5MPa之間、優選1和3MPa之間、更優選1. 2 和2. 7MPa之間的壓力下實施所述方法。預計，使用比通常用于LTFT方法中的溫度和壓力更高的溫度和更低的壓力等并結合使用本文中所述的催化劑活化，提供了有利的LTFT方法。用于合成烴及其可能的氧化產物的H2和CO的進料的GHSV在100和30000ml (η) /g 催化劑/h之間，優選在500 10000ml (n) /g催化劑/h之間，更優選在1000 8000ml (η) / g催化劑/h之間。本申請人預計，在按本文所述活化的鐵基催化劑上按本文所述而實施的方法，將 導致這樣的，其中酸的產率小于1. O X 10_3摩爾的COOH每摩爾轉化成FT產物的 CO。可以將尾氣(即排出FT反應器的氣體)循環至H2和CO的進料中。優選地，尾氣 中吐CO的摩爾比基本上與進料中H2 CO的摩爾比相同。鐵基LTFT催化劑的活化所述催化劑可包含低溫費托催化劑，其為適用于三相FT方法、優選用于淤漿床反 應器中的催化劑。可以原位活化所述催化劑，或可以單獨地并與所述FT方法隔開地活化催化劑。所述鐵催化劑可包括一種或多種助催化劑，例如增強還原的助催化劑和/或結構 助催化劑。所述一種或多種助催化劑可選自堿金屬源、堿土本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種三相低溫費托（ＬＴＦＴ）方法，其中通過使Ｈ↓［２］與ＣＯ在反應區內在鐵基費托催化劑的存在下進行接觸而將Ｈ↓［２］和ＣＯ的進料轉化成烴及其可能的氧化產物，其中進料中Ｈ↓［２］∶ＣＯ的摩爾比為０．５～小于１．０，且其中根據下列步驟對所述鐵基費托催化劑進行活化：　　（ａ）提供鐵基催化劑，其包括處于正氧化態的鐵；和　　（ｂ）在反應器中將所述鐵基催化劑與選自ＣＯ以及Ｈ↓［２］與ＣＯ的組合的還原氣體接觸；還原溫度為至少２４５℃且低于２８０℃；還原氣體壓力為高于０．５ＭＰａ且不大于２．２ＭＰａ；且進料至反應器的總還原氣體的ＧＨＳＶ為至少６０００ｍｌ（Ｎ）／ｇ催化劑／ｈ，由此將催化劑中的處于正氧化態的鐵還原。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：JJ胡塞爾，MJ揚塞梵維倫，
申請(專利權)人：SASOL技術股份有限公司，
類型：發明
國別省市：ZA[南非]