JP2003519011A - Enhanced hydrocarbon synthesis catalysts with hydrogen and ammonia - Google Patents

Enhanced hydrocarbon synthesis catalysts with hydrogen and ammonia

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JP2003519011A JP2001550339A JP2001550339A JP2003519011A JP 2003519011 A JP2003519011 A JP 2003519011A JP 2001550339 A JP2001550339 A JP 2001550339A JP 2001550339 A JP2001550339 A JP 2001550339A JP 2003519011 A JP2003519011 A JP 2003519011A
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reducing gas
hydrocarbon
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ルボビッチ ラピダス,アルバート
ジュリエナ クリロバ,アラ
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Abstract

(57)【要約】 炭化水素合成触媒を、従来の合成触媒還元に有効な高温高圧で水素とアンモニアの混合物よりなる還元性ガスに接触させることにより、触媒を増強して改善された性能を得る。還元の一部はアンモニアと水素とを含む還元性ガスで行い、残りはアンモニアを含まない水素還元性ガスで行うことが好ましい。   (57) [Summary] By contacting the hydrocarbon synthesis catalyst with a reducing gas consisting of a mixture of hydrogen and ammonia at a high temperature and pressure effective for conventional synthesis catalyst reduction, the catalyst is enhanced to obtain improved performance. Part of the reduction is preferably performed with a reducing gas containing ammonia and hydrogen, and the rest is preferably performed with a hydrogen reducing gas containing no ammonia.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】発明の背景 発明の分野 本発明は、水素およびアンモニアによる炭化水素合成触媒の増強に関する。よ
り詳細には、本発明は、フィッシャー・トロプシュ型炭化水素合成触媒などの炭
化水素合成触媒を、水素とアンモニアとの混合物を含む還元性ガス混合物に接触
させることにより、その触媒の性能を改善すること、および増強された触媒を用
いる炭化水素合成法に関する。
[0001]BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the invention   The present invention relates to the enhancement of hydrocarbon synthesis catalysts with hydrogen and ammonia. Yo
More specifically, the present invention relates to charcoal such as Fischer-Tropsch type hydrocarbon synthesis catalyst.
Contacting a hydride synthesis catalyst with a reducing gas mixture containing a mixture of hydrogen and ammonia
To improve the performance of the catalyst, and to use the enhanced catalyst.
Existing hydrocarbon synthesis method.

【0002】発明の背景 とCOとの混合物を含む合成ガスから、炭化水素(メタノールのような酸
素化炭化水素を含む)を合成することについては周知である。この合成ガス原料
を、ガス原料中のHおよびCOを反応させて炭化水素を形成するのに有効な条
件で、フィッシャー・トロプシュ触媒に接触させる。この合成は、フィッシャー
・トロプシュ炭化水素合成として知られている。炭化水素は触媒や条件によって
異なり、メタノールおよびより高分子量のアルコールのような酸素化化合物から
、室温でワックス状固体である高分子量パラフィンにまで及ぶ。この方法ではま
た、アルケン、芳香族化合物、有機酸、ケトン、アルデヒドおよびエステルが、
より少量ながら生成する。合成は、固定または流動触媒床反応器中、或いは液相
スラリー反応器中で行われる。炭化水素合成触媒についても周知であり、典型的
な例としては、少なくとも1つの鉄族触媒金属成分が、アルミナ、非晶性シリカ
−アルミナ、ゼオライトなどの少なくとも1種の無機耐火性金属酸化物担体材料
に担持または複合化された複合体が挙げられる。炭化水素合成触媒を形成するた
めに、含浸、初期湿潤、複合化、イオン交換やその他の公知の方法を含む種々の
触媒調製方法を用いて、触媒前駆体の形成が行われてきた。触媒を形成するため
には、前駆体を活性化させなければならない。典型的な活性化方法としては、酸
化または焼成およびそれに続く水素流通下での還元、複数回の酸化−還元サイク
ル、並びに前酸化なしの還元が挙げられる。フィッシャー・トロプシュ炭化水素
合成触媒の調製および活性化方法の例は、例えば、米国特許第4,086,26
2号、同第4,492,774号および同第5,545,674号に開示されて
いる。
[0002]BACKGROUND OF THE INVENTION   HTwoHydrocarbons (acids such as methanol) from syngas containing a mixture of
It is well known to synthesize (including elementary hydrocarbons). This syngas feedstock
H in the gas raw materialTwoAnd a compound effective in reacting CO to form hydrocarbons.
Contact the Fischer-Tropsch catalyst. This synthesis is Fisher
• Known as Tropsch hydrocarbon synthesis. Depending on the catalyst and conditions
Unlike oxygenated compounds such as methanol and higher molecular weight alcohols
, Up to high molecular weight paraffins, which are waxy solids at room temperature. This way
Alkenes, aromatic compounds, organic acids, ketones, aldehydes and esters,
Generates in smaller amounts. Synthesis can be carried out in fixed or fluidized catalyst bed reactors, or in liquid phase.
It is carried out in a slurry reactor. Hydrocarbon synthesis catalysts are also well known and typical
As an example, at least one iron group catalyst metal component is alumina, amorphous silica.
At least one inorganic refractory metal oxide support material such as alumina, zeolite
Examples thereof include a complex supported or complexed. To form a hydrocarbon synthesis catalyst
For various purposes, including impregnation, incipient wetting, complexation, ion exchange and other known methods.
Formation of catalyst precursors has been performed using catalyst preparation methods. To form a catalyst
In order to do so, the precursor must be activated. A typical activation method is acid
Or calcination and subsequent reduction under hydrogen flow, multiple oxidation-reduction cycles
And reduction without pre-oxidation. Fischer-Tropsch hydrocarbons
Examples of methods for preparing and activating synthetic catalysts are described, for example, in US Pat. No. 4,086,26.
2, No. 4,492,774 and No. 5,545,674.
There is.

【0003】発明の概要 本発明は、活性な触媒を形成するのに有効な従来の触媒還元条件で、触媒を水
素とアンモニアの混合物よりなる還元性ガスと接触させることにより、フィッシ
ャー・トロプシュ型炭化水素合成触媒などの活性炭化水素合成触媒の性能を増強
または改善すること、および増強された触媒を用いる炭化水素合成法に関する。
触媒とは、従来の水素還元性条件で、アンモニアを含まない水素の還元性ガス中
で触媒前駆体を接触させることにより達成される還元の結果として、1種以上の
触媒金属(例えば、Co、Fe、Ni)の少なくとも一部、好ましくは一部のみ
が、還元された金属または触媒活性な金属の状態で存在する活性炭化水素合成触
媒を意味する。従って、本発明の実施に際し触媒を水素とアンモニアの混合物に
接触させる前の時点で、触媒は完全に還元されていて十分に活性なものであって
もよいが、完全な還元および活性化を達成するために、アンモニアを含まない水
素中で部分的に還元し、次いで水素とアンモニアを含む還元性ガス中で部分的に
還元することが好ましい。水素とアンモニアの混合物よりなる還元性ガスに触媒
を接触させると、C5+選択率の増加、合成反応のα(シュルツ・フローリー分
布におけるα)の増加およびメタン生成量の減少のうち少なくとも1つに関して
、得られる活性触媒の炭化水素合成特性が増強されることを見いだした。アンモ
ニアが周知の炭化水素合成触媒に対する触媒毒であるという事実から考えて、こ
れらの利点は意外なことである。本発明に関し、触媒の増強とは、次の性質、す
なわち: (i)水素とアンモニアの混合物よりなる還元性ガスに触媒を接触させなかった
ときよりも、触媒のC5+選択率が大きいこと、 (ii)水素とアンモニアの混合物よりなる還元性ガスに触媒を接触させなかっ
たときよりも、炭化水素合成反応のαが大きいこと、および (iii)水素とアンモニアの混合物よりなる還元性ガスに触媒を接触させなか
ったときよりも、メタン生成量が低いレベルにまで減少すること のうちの少なくとも1つ、好ましくは少なくとも2つ、より好ましくは3つすべ
てが、炭化水素合成時に達成されることを意味する。
[0003]Summary of the invention   The present invention provides for the catalyst to be hydrolyzed under conventional catalytic reduction conditions effective to form an active catalyst.
By contacting with a reducing gas consisting of a mixture of element and ammonia,
The performance of active hydrocarbon synthesis catalysts such as the T. Tropsch type hydrocarbon synthesis catalyst
Or to improve and to hydrocarbon synthesis processes with enhanced catalysts.
A catalyst is a hydrogen-reducing gas that does not contain ammonia under conventional hydrogen-reducing conditions.
As a result of the reduction achieved by contacting the catalyst precursor with
At least a portion, preferably only a portion, of the catalytic metal (eg Co, Fe, Ni)
Is a catalyst for synthesizing active hydrocarbons present in the form of reduced metal or catalytically active metal.
Means medium. Therefore, in the practice of the present invention, the catalyst is a mixture of hydrogen and ammonia.
Prior to contacting, the catalyst was fully reduced and fully active.
However, in order to achieve complete reduction and activation, ammonia-free water
Partially reduced in hydrogen and then partially in reducing gas containing hydrogen and ammonia
It is preferable to reduce. Catalyst for reducing gas consisting of a mixture of hydrogen and ammonia
When touched, C5+Increased selectivity, α of synthetic reaction (Schulz-Flory
At least one of increasing α) and decreasing methane production in cloth
, Found that the hydrocarbon synthesis characteristics of the obtained active catalyst are enhanced. Ammo
Considering the fact that Near is a poison for known hydrocarbon synthesis catalysts,
Their advantage is surprising. For the purposes of the present invention, catalyst enhancement refers to the following properties:
Nozawa: (I) The catalyst was not contacted with a reducing gas consisting of a mixture of hydrogen and ammonia
Than the catalyst C5+High selectivity, (Ii) Do not contact the catalyst with a reducing gas consisting of a mixture of hydrogen and ammonia
Is larger than that of the hydrocarbon synthesis reaction, and (Iii) Do not contact the catalyst with a reducing gas consisting of a mixture of hydrogen and ammonia
Lower methane production than when At least one, preferably at least two, more preferably three
Is achieved during hydrocarbon synthesis.

【0004】 触媒前駆体は、還元による活性化の前の時点で焼成されていてもされていなく
てもよい。水素還元性ガスおよび水素とアンモニアの混合物よりなる還元性ガス
のいずれかまたは両方に、触媒の還元およびそれに伴う活性化に悪影響を及ぼし
たり妨害したりしない1種以上の希釈ガスが含まれていても含まれていなくても
よい。そのようなガスとしては、メタン、アルゴンなどが挙げられる。水素還元
性ガス中に存在するアンモニアの量は、ガス組成物全体の量を基準にして0.0
1〜15モル%という広い範囲にわたり、好ましくは0.01〜10モル%、よ
り好ましくは0.1〜10モル%、さらにより好ましくは0.5〜7モル%であ
る。ガス中の水素対アンモニアのモル比は、1000:1〜5:1、好ましくは
200:1〜10:1の範囲であろう。
The catalyst precursor may or may not be calcined at a point prior to activation by reduction. Either or both of the hydrogen-reducing gas and the reducing gas consisting of a mixture of hydrogen and ammonia contain one or more diluent gases that do not adversely affect or interfere with the reduction and associated activation of the catalyst. Need not be included. Examples of such gas include methane and argon. The amount of ammonia present in the hydrogen reducing gas is 0.0 based on the total amount of the gas composition.
It is preferably 0.01 to 10 mol%, more preferably 0.1 to 10 mol%, and even more preferably 0.5 to 7 mol% over a wide range of 1 to 15 mol%. The molar ratio of hydrogen to ammonia in the gas will range from 1000: 1 to 5: 1, preferably 200: 1 to 10: 1.

【0005】 1つの実施形態においては、本発明は、少なくとも1つの触媒金属成分、好ま
しくは少なくとも1つの触媒金属成分と金属酸化物担体タイプの成分とを含むフ
ィッシャー・トロプシュ型炭化水素合成触媒を、1つ以上の触媒金属成分を還元
された触媒活性な金属形に還元するのに有効な触媒還元条件で、水素とアンモニ
アの混合物よりなる還元性ガスと接触させることにより増強することを含んでな
る方法である。ここで、好ましくは、1つ以上の触媒金属成分の一部は、接触の
結果として触媒活性な金属形に還元される。他の実施形態においては、本発明は
、HとCOとの混合物を含む合成ガスから炭化水素を合成する方法を包含する
。ここで該合成ガスは、該ガス中の該Hおよび該COが反応して炭化水素を形
成するのに有効な反応条件で、増強されたフィッシャー・トロプシュ炭化水素合
成触媒と接触する。この増強された触媒は、少なくとも1つの触媒金属成分と金
属酸化物担体成分との複合体を含み、また1つ以上の触媒金属成分を還元された
触媒活性な金属形に還元するのに有効な触媒還元条件で、水素とアンモニアの混
合物よりなる還元性ガスに触媒を接触させることにより増強されたものである。
ここで、好ましくは、1つ以上の触媒金属成分の一部は、接触の結果として触媒
活性な金属形に還元される。またさらに他の実施形態では、合成された炭化水素
の少なくとも一部は、反応条件下で液体である。従来の触媒還元条件とは、前駆
体中の1つ以上の触媒金属成分を金属に還元して活性触媒を形成するのに十分な
、温度、圧力、水素分圧および従来の水素還元性ガスの空間速度の条件を意味す
る。
In one embodiment, the present invention provides a Fischer-Tropsch hydrocarbon synthesis catalyst comprising at least one catalytic metal component, preferably at least one catalytic metal component and a metal oxide support type component, Comprising enhancing one or more catalytic metal components by contacting with a reducing gas comprising a mixture of hydrogen and ammonia under catalytic reducing conditions effective to reduce the reduced catalytically active metal form. Is the way. Here, preferably a portion of the one or more catalytic metal components is reduced to the catalytically active metal form as a result of the contacting. In another embodiment, the invention includes a method of synthesizing a hydrocarbon from syngas that includes a mixture of H 2 and CO. Here, the syngas is contacted with an enhanced Fischer-Tropsch hydrocarbon synthesis catalyst under reaction conditions effective to react the H 2 and CO in the gas to form hydrocarbons. The enhanced catalyst comprises a complex of at least one catalytic metal component and a metal oxide support component and is effective in reducing one or more catalytic metal components to a reduced catalytically active metal form. It is enhanced by bringing the catalyst into contact with a reducing gas consisting of a mixture of hydrogen and ammonia under catalytic reduction conditions.
Here, preferably a portion of the one or more catalytic metal components is reduced to the catalytically active metal form as a result of the contacting. In still yet another embodiment, at least some of the synthesized hydrocarbons are liquid under reaction conditions. Conventional catalytic reduction conditions include temperatures, pressures, hydrogen partial pressures and conventional hydrogen reducing gas conditions sufficient to reduce one or more catalytic metal components in the precursor to a metal to form an active catalyst. It means the condition of space velocity.

【0006】発明の詳細な説明 炭化水素合成触媒は周知であり、典型的なフィッシャー・トロプシュ炭化水素
合成触媒には、例えば、Fe、Ni、CoおよびRuのような1つ以上の第VI
II族金属触媒成分が触媒として有効な量で含まれるであろう。好ましくは、触
媒には担持触媒が包含され、触媒の1つ以上の担体成分には無機耐火性金属酸化
物が含まれるであろう。金属酸化物担体成分は、好ましくは、第III、IV、
V、VI、およびVII族の1種以上の金属の酸化物のように還元し難い金属酸
化物である。本明細書に記載されている金属の族は、Sargent−Welc
h Periodic Table of the Elements,(著作
権)1968に見いだされるものである。典型的な担体成分としては、アルミナ
、シリカ、並びに非晶性および結晶性アルミノシリケート(例えばゼオライト)
のうちの1種以上が挙げられる。特に好ましい担体成分は、第IVB族金属酸化
物、中でも、100m/g以下、さらには70m/g以下の表面積を有する
ものである。これらの担体成分自体がまた1種以上の担体材料に順次担持されて
いてもよい。触媒がコバルト触媒成分を含有している場合には特に、チタニア、
とりわけルチル型チタニアが好ましい担体成分である。チタニアは特に、より高
分子量の、主としてパラフィン系の液体炭化水素からなる生成物が望まれるスラ
リー炭化水素合成法を利用する場合に有用な成分である。触媒が、触媒として有
効な量のCoを含む場合、Re、Ru、Fe、Ni、Th、Zr、Hf、U、M
gおよびLa並びにその化合物のうちの1つ以上の成分がさらに含まれることも
あるであろう。これらの成分および化合物の中には、促進剤として有効なものも
ある。多くの場合、CoとRuとの組み合わせが好ましい。有用な触媒およびそ
の調製については公知であり、例えば、米国特許第4,568,663号、同第
4,663,305号、同第4,542,122号、同第4,621,072号
および同第5,545,674号に具体例を見いだすことができるが、これらに
限定されるものではない。
[0006]Detailed Description of the Invention   Hydrocarbon synthesis catalysts are well known and are typical of Fischer-Tropsch hydrocarbons.
Synthetic catalysts include, for example, one or more VI groups such as Fe, Ni, Co and Ru.
The Group II metal catalyst component will be included in a catalytically effective amount. Preferably touch
The medium includes a supported catalyst, and one or more support components of the catalyst are inorganic refractory metal oxides.
Things will be included. The metal oxide support component is preferably a group III, IV,
Metal acids that are difficult to reduce, such as oxides of one or more metals of groups V, VI, and VII
It is a compound. The group of metals described herein is Sargent-Welc.
h Periodic Table of the Elements, (Author
Rights) found in 1968. Alumina is a typical carrier component.
, Silica, and amorphous and crystalline aluminosilicates (eg zeolites)
One or more of them are listed. Particularly preferred carrier components are Group IVB metal oxides.
Things, especially 100mTwo/ G or less, further 70 mTwo/ G surface area
It is a thing. These carrier components themselves may also be sequentially supported on one or more carrier materials.
You may stay. Particularly when the catalyst contains a cobalt catalyst component, titania,
Rutile titania is a particularly preferred carrier component. Titania is especially higher
Slurries with a desired molecular weight product, consisting mainly of paraffinic liquid hydrocarbons, are desired.
Lee is a useful component when utilizing the hydrocarbon synthesis method. The catalyst is
When it contains an effective amount of Co, Re, Ru, Fe, Ni, Th, Zr, Hf, U, M
g and La and one or more components of the compound may also be included.
There will be. Some of these ingredients and compounds are effective as accelerators
is there. In many cases a combination of Co and Ru is preferred. Useful catalysts and
Are known in the art, see for example US Pat. No. 4,568,663,
No. 4,663,305, No. 4,542,122, No. 4,621,072
And specific examples can be found in the above-mentioned No. 5,545,674.
It is not limited.

【0007】 触媒は、任意の簡便な既知の方法、例えば、含浸、初期湿潤、イオン交換、混
練、沈澱または共沈、溶融析出、または触媒前駆体を形成するための他の任意の
複合化方法により調製される。触媒金属成分は、典型的には、後続の焼成時およ
び/または還元時に分解する化合物の溶液として添加される。例えばコバルト成
分は、典型的には、硝酸塩として添加される。触媒金属をよりよく分散させるた
めに、被還元性触媒金属化合物の添加後に前駆体を焼成することも珍しいことで
はない。前駆体複合物の製造および押出の後、典型的には、ピル化および乾燥が
行われる。次に、前駆体を還元、または焼成および還元することにより、触媒を
形成する。還元は、触媒活性な金属成分(例えば、コバルト)を金属形に還元す
るのに有効な条件で、水素、または水素還元性ガスを流通させ、これに前駆体を
接触させることにより行われる。一般的な方法は、R−O−R法として知られて
おり、この方法では、前駆体は水素中で還元され、次に焼成され、続いて再び還
元される。先に述べたように、還元性水素ガスは純物質(すべて水素)であって
もよいし、還元に対して不活性な1種以上の希釈ガス(例えば、メタン、アルゴ
ン)と混合されたものであってもよい。本発明を実施する場合、R−O−R法を
使用してもよく、また、最初の還元に対して、および第2の還元の少なくとも一
部分に対して、従来の水素還元性ガスを使用してもよく、好ましくはこのとき、
最終の還元の一部を、水素とアンモニアの混合物よりなる還元性ガスを用いて行
う。担体上に担持された、還元された金属成分を含む触媒を前駆体から形成する
のに有効な、典型的な還元条件は、1/2〜24時間、200〜500℃、1〜
100バールおよびGHSV50〜10000の範囲である。実際の条件は、還
元性ガス中の水素濃度だけでなく、還元される金属およびその前駆体形(例えば
、塩または酸化物)にも依存するであろう。本発明の触媒増強方法では、少なく
とも部分的に還元された活性な触媒を、先に記載したように、通常の還元および
それに伴う活性化に使用される条件と類似した典型的な還元性条件で、水素還元
性ガスとアンモニアの混合物に接触させる。本発明の方法による触媒の増強は、
炭化水素合成反応器に触媒を充填する前に行ってもよく、または炭化水素合成反
応器中でin situで行ってもよい。
The catalyst can be any convenient known method, for example, impregnation, incipient wetness, ion exchange, kneading, precipitation or coprecipitation, melt precipitation, or any other complexing method to form a catalyst precursor. Is prepared by. The catalytic metal component is typically added as a solution of compounds that decompose during subsequent calcination and / or reduction. For example, the cobalt component is typically added as a nitrate. It is not uncommon for the precursor to be calcined after addition of the reducible catalytic metal compound in order to better disperse the catalytic metal. Preparation and extrusion of the precursor composite is typically followed by pilling and drying. Next, the catalyst is formed by reducing or calcining and reducing the precursor. The reduction is carried out by flowing hydrogen or a hydrogen reducing gas under the conditions effective for reducing the catalytically active metal component (for example, cobalt) to a metal form, and bringing the precursor into contact therewith. The general method is known as the R-O-R process, in which the precursor is reduced in hydrogen, then calcined and subsequently reduced again. As mentioned above, the reducing hydrogen gas may be a pure substance (all hydrogen), or a mixture of one or more diluent gases inert to reduction (eg, methane, argon). May be In practicing the present invention, the R-O-R process may be used and a conventional hydrogen reducing gas may be used for the first reduction and for at least a portion of the second reduction. May be, preferably at this time,
Part of the final reduction is carried out with a reducing gas consisting of a mixture of hydrogen and ammonia. Typical reducing conditions effective to form a catalyst containing a reduced metal component supported on a support from a precursor are 1 / 2-24 hours, 200-500 ° C, 1-
It is in the range of 100 bar and GHSV 50-10,000. The actual conditions will depend not only on the hydrogen concentration in the reducing gas, but also on the metal to be reduced and its precursor form (eg salt or oxide). In the catalyst enhancement method of the present invention, the at least partially reduced active catalyst is treated under typical reducing conditions similar to those used for conventional reduction and associated activation, as described above. , Contact with a mixture of hydrogen reducing gas and ammonia. The enhancement of the catalyst by the method of the invention is
It may be done before the catalyst is loaded into the hydrocarbon synthesis reactor, or it may be done in situ in the hydrocarbon synthesis reactor.

【0008】 増強された触媒は、HとCOの混合物よりなる合成ガスから炭化水素を形成
するための、固定床、流動床またはスラリー炭化水素合成法のいずれでも使用す
ることが可能である。これらの方法は周知であり、文献中に記載されている。こ
れらの方法のいずれにおいても、ガス中のHおよびCOを反応させて炭化水素
を形成させるのに有効な反応条件で、合成ガスを適切なフィッシャー・トロプシ
ュ型炭化水素合成触媒に接触させる。特に、触媒コバルト成分を有する触媒を使
用する場合、方法、触媒および合成反応変数に依存して、これらの炭化水素の中
には、25℃および1気圧の温度および圧力の標準的室温条件で、液体であるも
の、固体(例えば、ワックス)であるもの、および気体であるものが存在するで
あろう。流動床炭化水素合成法では、生成物はすべて反応条件で蒸気または気体
である。固定床法およびスラリー法では、反応生成物は、反応条件で液体である
炭化水素および蒸気である炭化水素の両方を含むであろう。かなりの発熱を伴う
合成反応に対して優れた熱伝達(および物質移動)特性を有すること、およびコ
バルト触媒を使用した場合、比較的高分子量のパラフィン系炭化水素が得られる
ことから、スラリー炭化水素合成法が好ましい場合がある。スラリー炭化水素合
成法では、HとCOの混合物からなる合成ガスを反応器中のスラリーに通じ、
第3の相としてバブリングする。このスラリーには、粒子状フィッシャー・トロ
プシュ型炭化水素合成触媒が、反応条件で液体である合成反応の炭化水素生成物
を含むスラリー液中に分散および懸濁されて含まれている。合成ガス中の水素対
一酸化炭素のモル比は、約0.5〜4の広い範囲にわたりうるが、より典型的に
は約0.7〜2.75、好ましくは約0.7〜2.5の範囲である。フィッシャ
ー・トロプシュ炭化水素合成反応における化学量論モル比は2.0であるが、合
成ガスについて炭化水素合成反応以外で必要な量の水素を得るためにモル比を増
大させることもできる。スラリー炭化水素合成法では、H対COのモル比は、
典型的には約2.1/1である。種々の炭化水素合成法に有効な反応条件は、方
法のタイプ、触媒組成および所望の生成物に依存して、いくらか変化するであろ
う。担持コバルト成分を含む触媒を利用するスラリー法において、主にC5+
ラフィン(例えば、C5+〜C200)、好ましくはC10+パラフィンを含む
炭化水素を形成するのに有効な典型的な条件としては、例えば、温度、圧力およ
びガス時間空間速度がそれぞれ、約320〜600°F、80〜600psiお
よび100〜40,000V/hr/V(COとHのガス混合物の標準状態(
0℃、1気圧)における体積/時間/触媒体積)の範囲にある条件が挙げられる
。これらの条件は、名目上、他の方法にも同様にあてはまる。
The enhanced catalyst can be used in either fixed bed, fluidized bed or slurry hydrocarbon synthesis processes to form hydrocarbons from syngas consisting of a mixture of H 2 and CO. These methods are well known and are described in the literature. In any of these methods, the synthesis gas is contacted with a suitable Fischer-Tropsch hydrocarbon synthesis catalyst under reaction conditions effective to react H 2 and CO in the gas to form hydrocarbons. Especially when using a catalyst with a catalytic cobalt component, depending on the method, the catalyst and the synthetic reaction variables, some of these hydrocarbons have a standard room temperature condition of 25 ° C. and 1 atmosphere temperature and pressure, There will be some that are liquids, some that are solids (eg, waxes), and some that are gases. In fluidized bed hydrocarbon synthesis, all products are steam or gas at the reaction conditions. In fixed bed and slurry processes, the reaction products will contain both hydrocarbons that are liquid and hydrocarbons that are vapor at the reaction conditions. Slurry hydrocarbons because of their excellent heat transfer (and mass transfer) properties for fairly exothermic synthetic reactions and the relatively high molecular weight paraffinic hydrocarbons that are obtained when using cobalt catalysts. Synthetic methods may be preferred. In the slurry hydrocarbon synthesis method, a synthesis gas consisting of a mixture of H 2 and CO is passed through a slurry in a reactor,
Bubble as the third phase. This slurry contains a particulate Fischer-Tropsch type hydrocarbon synthesis catalyst dispersed and suspended in a slurry liquid containing a hydrocarbon product of a synthesis reaction which is a liquid under the reaction conditions. The molar ratio of hydrogen to carbon monoxide in the syngas can range over a wide range of about 0.5-4, but more typically about 0.7-2.75, preferably about 0.7-2. The range is 5. The stoichiometric molar ratio in the Fischer-Tropsch hydrocarbon synthesis reaction is 2.0, but the molar ratio can be increased to obtain the required amount of hydrogen for the synthesis gas other than the hydrocarbon synthesis reaction. In the slurry hydrocarbon synthesis method, the molar ratio of H 2 to CO is
It is typically about 2.1 / 1. The effective reaction conditions for various hydrocarbon synthesis processes will vary somewhat depending on the process type, catalyst composition and desired product. In a slurry process utilizing a catalyst comprising a supported cobalt component, mainly C 5+ paraffins (e.g., C 5+ -C 200), preferably as an effective Typical conditions for forming hydrocarbons comprising C 10+ paraffins , For example, temperature, pressure and gas hourly space velocity are about 320-600 ° F, 80-600 psi and 100-40,000 V / hr / V (standard state of gas mixture of CO and H 2 (
The conditions are in the range of volume / time / catalyst volume) at 0 ° C. and 1 atm). These conditions nominally apply to other methods as well.

【0009】 本発明の実施に係る炭化水素合成法により生成された炭化水素は、典型的には
、C5+炭化水素の全部または一部を分画および/または転化に付すことにより
品質向上され、さらに価値のある生成物となる。転化とは、少なくとも一部の炭
化水素の分子構造が変化する1つ以上の操作を意味し、非触媒的処理(例えば水
蒸気分解)、および留分を適切な触媒と接触させる触媒的処理(例えば接触分解
)の両方が包含される。水素が反応物として存在する場合、そのような処理ステ
ップは典型的には水素転化と呼ばれ、例としては、水素異性化、水素化分解、水
素化脱蝋、水素化精製、および水素化処理と呼ばれるより過酷な水素化精製が挙
げられる。これらの処理ステップはいずれも、パラフィンに富んだ炭化水素原料
を含む、炭化水素原料の水素転化に関する文献で周知の条件で行われる。転化に
より製造されるより価値のある生成物の具体例としては、合成原油、液体燃料、
オレフィン、溶媒、潤滑用、工業用または医療用油、含蝋炭化水素、窒素および
酸素含有化合物などのうち1つ以上が挙げられるが、これらに限定されるもので
はない。液体燃料としては、自動車ガソリン、ディーゼル燃料、ジェット燃料お
よび灯油のうち1つ以上が挙げられる。一方、潤滑油としては、例えば、自動車
用、ジェット用、タービン用および金属加工用の油が挙げられる。工業用油とし
ては、油井掘削流体、農業用油、伝熱流体などが挙げられる。
Hydrocarbons produced by the hydrocarbon synthesis process according to the practice of the invention are typically upgraded by subjecting all or part of the C 5+ hydrocarbons to fractionation and / or conversion, An even more valuable product. Conversion refers to one or more operations in which the molecular structure of at least some hydrocarbons is altered, including non-catalytic treatments (eg steam cracking) and catalytic treatments in which the cut is contacted with a suitable catalyst (eg. Both catalytic cracking) are included. When hydrogen is present as a reactant, such processing step is typically referred to as hydroconversion, and examples include hydroisomerization, hydrocracking, hydrodewaxing, hydrorefining, and hydrotreating. The more severe hydrorefining process is called. All of these processing steps are carried out under conditions well known in the literature for hydroconversion of hydrocarbon feeds, including paraffin-rich hydrocarbon feeds. Examples of more valuable products produced by conversion include synthetic crude oil, liquid fuels,
Examples include, but are not limited to, one or more of olefins, solvents, lubricating, industrial or medical oils, waxy hydrocarbons, nitrogen and oxygen containing compounds, and the like. Liquid fuels include one or more of automotive gasoline, diesel fuel, jet fuel and kerosene. On the other hand, examples of the lubricating oil include oils for automobiles, jets, turbines, and metal workings. Industrial oils include oil well drilling fluids, agricultural oils, heat transfer fluids, and the like.

【0010】 以下の実施例を参照することにより、本発明はさらに理解されるであろう。[0010]   The invention will be further understood by reference to the following examples.

【0011】実施例 実施例1(シリカ担体) KCKG#4(Salavat Petrochemical Comple
xのSalavat触媒工場(ロシア国Salavant)で製造されたもの)
として知られる直径2〜4mmの市販シリカゲルを粉砕して篩い分けを行うこと
により、サイズ0.106〜0.250mmの画分を得た。次にこの物質を、空
気流通下、450℃で5時間焼成し、以下で触媒を調製するための担体を形成し
た。
[0011]Example Example 1 (silica carrier)   KCKG # 4 (Salavat Petrochemical Complete
x Salavat catalyst plant (manufactured at Salavant, Russia)
Crushing commercially available silica gel with a diameter of 2-4 mm known as
Thus, a fraction having a size of 0.106 to 0.250 mm was obtained. Next, empty this substance
Calcination under air flow for 5 hours at 450 ° C to form a carrier for preparing a catalyst below
It was

【0012】 実施例2(触媒A前駆体) 5.18gのCo(NO・6HOを15mlの蒸留水に溶解した溶液
を調製した。この溶液を実施例1で得た焼成シリカ担体21ml(8.38g)
に攪拌しながら添加することにより、触媒前駆体を形成した。次に、触媒前駆体
を蒸気浴上で乾燥させた。この段階で、触媒前駆体には、名目上、11重量%の
コバルトが含まれていた。これを触媒A前駆体とする。
[0012] Example 2 (Catalyst A precursor) 5.18 g of Co (NO 3) 2 · 6H 2 O to prepare a solution in distilled water 15 ml. 21 ml (8.38 g) of this solution was added to the calcined silica carrier obtained in Example 1.
To form a catalyst precursor. The catalyst precursor was then dried on the steam bath. At this stage, the catalyst precursor nominally contained 11 wt% cobalt. This is used as a catalyst A precursor.

【0013】 実施例3(触媒B前駆体) シリカを十分に湿潤させるのに十分な体積の水中で、4.9gのZrO(NO ・2HOを含む水溶液を実施例1の焼成シリカ担体33.2gに添加し
、蒸気浴上で乾燥させ、その後、空気流通下、450℃で1時間焼成することに
より、第1の複合体を形成した。次に、75gのCo(NO・6HOを
30mlの水に溶解した溶液を複合体に添加し、室温で2時間浸漬を行った。過
剰の溶液をデカントにより取り出して保存した。得られた第2の複合体を蒸気浴
上で乾燥させ、次に、空気流通下、450℃で2時間焼成した。冷却後、保存し
ておいた過剰溶液を第2の複合体に添加した。Co(NO・6HO溶液
がすべて複合体に含浸されるまで浸漬、デカンテーション、乾燥、および焼成の
ステップを繰り返し、最終触媒前駆体を形成した。この最終触媒前駆体を触媒B
前駆体とする。このようにして形成された触媒B前駆体には、27重量%のコバ
ルトおよび4.1重量%の酸化ジルコニウムが含まれていた。
[0013] Example 3 (Catalyst B precursor)   In a volume of water sufficient to sufficiently wet the silica, 4.9 g ZrO (NO Three )Two・ 2HTwoAn aqueous solution containing O was added to 33.2 g of the pyrogenic silica support of Example 1.
, Dried on a steam bath and then calcined at 450 ° C for 1 hour under air flow.
This formed the first complex. Next, 75 g of Co (NOThree)Two・ 6HTwoO
A solution dissolved in 30 ml of water was added to the complex, and the composite was immersed at room temperature for 2 hours. Excessive
The excess solution was decanted and stored. Steaming the resulting second composite
It was dried above and then calcined at 450 ° C. for 2 hours under air flow. Save after cooling
The excess solution saved was added to the second complex. Co (NOThree)Two・ 6HTwoO solution
Of dipping, decanting, drying, and firing until the composite is all impregnated
The steps were repeated to form the final catalyst precursor. This final catalyst precursor is designated as catalyst B
Use as a precursor. The catalyst B precursor thus formed contained 27% by weight of
And 4.1% by weight zirconium oxide.

【0014】 実施例4(H中での触媒Bの還元) 実施例3の触媒B前駆体(20ml)を80mlの1〜3mm石英粒子と混合
し、混合物を内径25mmの石英反応器中に配置した。触媒/石英混合物を、グ
ラスウールを用いて反応器底部の所定位置に保持し、また触媒/石英混合物上に
10mlの1〜3mm石英粒子からなる層を配置した。次に、室温、大気圧およ
び100hr−1のガス時間空間速度(GHSV)で水素を反応器に15分間通
した。反応器に送入する前、不純物を除去するために、水素をKOHペレット(
公称ペレット直径3〜5mm)のカラムに通した。反応器温度を40〜45分間
かけて450℃まで上昇させ、この条件で5時間保持した。次に、反応器を水素
流通下で室温まで冷却させた。反応器が冷却した後、大気圧下15分間かけて水
素フローをH:CO比2:1の合成ガスフロー(GHSV:100hr−1
と交換した。水素のときと同じように、不純物を除去するために、合成ガスをK
OHペレットのカラムに通した。その後、反応器の入口および出口のバルブを閉
じて、合成ガス下で触媒を保存した。
Example 4 (Reduction of Catalyst B in H 2 ) The catalyst B precursor of Example 3 (20 ml) was mixed with 80 ml of 1-3 mm quartz particles and the mixture was placed in a quartz reactor with an inner diameter of 25 mm. I placed it. The catalyst / quartz mixture was held in place at the bottom of the reactor using glass wool and a layer of 10 ml of 1-3 mm quartz particles was placed on the catalyst / quartz mixture. Hydrogen was then passed through the reactor for 15 minutes at room temperature, atmospheric pressure and a gas hourly space velocity (GHSV) of 100 hr −1 . Prior to entering the reactor, hydrogen was added to the KOH pellets (to remove impurities).
It was passed through a column with a nominal pellet diameter of 3-5 mm). The reactor temperature was raised to 450 ° C. over 40 to 45 minutes and kept under these conditions for 5 hours. Next, the reactor was cooled to room temperature under flowing hydrogen. After the reactor was cooled, the hydrogen flow was changed to H 2 : CO ratio 2: 1 at atmospheric pressure over 15 minutes (GHSV: 100 hr −1 ).
I replaced it with. As with hydrogen, the syngas is K to remove impurities.
Passed through a column of OH pellets. After that, the reactor inlet and outlet valves were closed and the catalyst was stored under syngas.

【0015】 実施例5(H中および続いてNH/H中での触媒Bの還元) 実施例3の触媒B前駆体サンプル(20ml)を80mlの1〜3mm石英粒
子と混合し、混合物を内径25mmの石英反応器中に配置した。触媒/石英混合
物を、グラスウールを用いて反応器底部の所定位置に保持し、また触媒/石英混
合物上に10mlの1〜3mm石英粒子からなる層を配置した。次に、室温、大
気圧、および100hr−1のガス時間空間速度(GHSV)で水素を反応器に
15分間通した。反応器に送入する前、不純物を除去するために、水素をKOH
ペレット(公称ペレット直径3〜5mm)のカラムおよびNaOHペレットの入
った三口フラスコに通した。三口フラスコの中央の口には、29重量%NH
71重量%HO溶液を添加するためのシリンジが接続されており、三口フラス
コ中のNaOHは、NH/HO溶液から水を吸収してNH蒸気を遊離させ
るためのものである。NH蒸気はその後、フラスコから反応器まで押し流され
る。反応器温度を40〜45分間かけて400℃まで上昇させた。触媒の調製時
、反応器が450℃の温度に達するまで、実施例4で使用した手順を用いた(4
0〜45分間かけて反応器温度を室温から450℃まで上昇させ、450℃で5
時間保持した)。この後、以下の表2に示されているように、(i)第1のサン
プルではHのみで、(ii)次の4つのサンプルではHに続いてHとNH の混合物で、また(iii)第5のサンプルではHとNHの混合物のみで
、5時間の還元を行った。H/NH還元性ガス混合物を提供するためのH ガスへのアンモニアの添加は、シリンジから29重量%NH/71重量%H O溶液を連続的に滴下することにより行った。NH/HO溶液の添加時、還
元性ガス中のNHの濃度は名目上5モル%であった。表2に示されているよう
に、(i)すべてH、(ii)Hに続いてH/NH、または(iii)
すべてH/NHのいずれにより還元を行うかに関係なく、全還元時間は5時
間であった。還元後、反応器を水素流通下で室温まで冷却させた。反応器が冷却
した後、大気圧下15分間かけて水素フローをH:CO比2:1の合成ガスフ
ロー(GHSV:100hr−1)と交換した。水素のときと同じように、不純
物を除去するために、合成ガスをKOHペレットのカラムに通した。その後、反
応器の入口および出口のバルブを閉じて、合成ガス下で触媒を保存した。
[0015] Example 5 (HTwoMedium and then NHThree/ HTwoReduction of catalyst B in)   A catalyst B precursor sample (20 ml) of Example 3 was added to 80 ml of 1 to 3 mm quartz grains.
The mixture was mixed with the pups and the mixture was placed in a quartz reactor with an internal diameter of 25 mm. Catalyst / quartz mixture
The material is held in place at the bottom of the reactor using glass wool and the catalyst / quartz mixture is
A layer of 10 ml of 1 to 3 mm quartz particles was placed on the mixture. Then room temperature, large
Atmospheric pressure, and 100 hr-1Hydrogen at the gas hourly space velocity (GHSV) into the reactor
Passed for 15 minutes. Before feeding to the reactor, hydrogen was added to KOH to remove impurities.
Column of pellets (nominal pellet diameter 3-5 mm) and entry of NaOH pellets
It was passed through a 3-necked flask. The central neck of the three-necked flask has 29 wt% NHThree/
71% by weight HTwoA syringe for adding O solution is connected, and
NaOH in this is NHThree/ HTwoAbsorbs water from O solution and NHThreeRelease the steam
It is for the purpose. NHThreeThe steam was then flushed from the flask to the reactor.
It The reactor temperature was raised to 400 ° C over 40-45 minutes. When preparing the catalyst
The procedure used in Example 4 was used until the reactor reached a temperature of 450 ° C (4
Raise the reactor temperature from room temperature to 450 ° C over 0 to 45 minutes and
Held for hours). After this, as shown in Table 2 below, (i) the first sun
H for pullTwo(Ii) H in the next four samplesTwoFollowed by HTwoAnd NH Three And (iii) H in the fifth sample.TwoAnd NHThreeWith a mixture of
Reduction was carried out for 5 hours. HTwo/ NHThreeH to provide a reducing gas mixtureTwo Addition of ammonia to the gas is carried out using a syringe containing 29 wt% NHThree/ 71 wt% HTwo The O solution was continuously added dropwise. NHThree/ HTwoWhen adding O solution, return
NH in original gasThreeWas nominally 5 mol%. As shown in Table 2
And (i) all HTwo, (Ii) HTwoFollowed by HTwo/ NHThree, Or (iii)
All HTwo/ NHThreeRegardless of which method is used, the total reduction time is 5 o'clock
It was between. After the reduction, the reactor was cooled to room temperature under flowing hydrogen. Reactor cooled
After that, the hydrogen flow is changed to H for 15 minutes under atmospheric pressure.Two: CO ratio of 2: 1
Low (GHSV: 100hr-1). Impure, as with hydrogen
Syngas was passed through a column of KOH pellets to remove material. Then anti
The reactor inlet and outlet valves were closed to store the catalyst under syngas.

【0016】 実施例6(NH/Hによる触媒Aの還元) 実施例2の触媒A前駆体サンプル(20ml)を80mlの1〜3mm石英粒
子と混合し、混合物を内径25mmの石英反応器中に配置した。触媒/石英混合
物を、グラスウールを用いて反応器底部の所定位置に保持し、また触媒/石英混
合物上に10mlの1〜3mm石英粒子からなる層を配置した。次に、室温、大
気圧、および3000hr−1のガス時間空間速度(GHSV)で水素を反応器
に15分間通した。反応器に送入する前、不純物を除去するために、水素をKO
Hペレット(公称ペレット直径3〜5mm)のカラムおよびNaOHペレットの
入った三口フラスコに通した。三口フラスコの中央の口には、29重量%NH /71重量%HO溶液を添加するためのシリンジが接続されており、三口フラ
スコ中のNaOHは、NH/HO溶液から水を吸収してNH蒸気を遊離さ
せるためのものである。NH蒸気はその後、フラスコから反応器まで押し流さ
れる。反応器温度を40〜45分間かけて400℃まで上昇させた。温度が40
0℃に達した後、29wt%NH/71wt%HO溶液をシリンジから連続
的に滴加し始め、添加速度を変化させて、還元性ガス中のNHの名目上の濃度
が0(Hのみ)〜3.0モル%になるようにし、この状態で1時間保持した。
次に、反応器を水素流通下で室温まで冷却させた。反応器が冷却した後、大気圧
下15分間かけて水素フローをH:CO比2:1の合成ガスフロー(GHSV
:100hr−1)と交換した。水素のときと同じように、不純物を除去するた
めに、合成ガスをKOHペレットのカラムに通した。その後、反応器の入口およ
び出口のバルブを閉じて、合成ガス下で触媒を保存した。
Example 6 (Reduction of Catalyst A with NH 3 / H 2 ) The catalyst A precursor sample of Example 2 (20 ml) was mixed with 80 ml of 1 to 3 mm quartz particles, and the mixture was added to a quartz reactor with an inner diameter of 25 mm. I placed it inside. The catalyst / quartz mixture was held in place at the bottom of the reactor using glass wool and a layer of 10 ml of 1-3 mm quartz particles was placed on the catalyst / quartz mixture. Hydrogen was then passed through the reactor for 15 minutes at room temperature, atmospheric pressure, and gas hourly space velocity (GHSV) of 3000 hr −1 . Before feeding into the reactor, hydrogen was added to KO to remove impurities.
It was passed through a column of H pellets (nominal pellet diameter 3-5 mm) and a 3-necked flask containing NaOH pellets. The center neck of the three-necked flask, 29 wt% NH 3/71 wt% H 2 O solution syringe is connected for adding, NaOH in a three neck flask, water from the NH 3 / H 2 O solution For absorbing NH 3 vapor and liberating NH 3 vapor. NH 3 vapor is then swept from the flask to the reactor. The reactor temperature was raised to 400 ° C over 40-45 minutes. Temperature is 40
After reaching 0 ℃, 29wt% NH 3 / 71wt% H 2 O solution begins to continuously dropwise from a syringe, by changing the addition rate, the nominal concentration of NH 3 in the reducing gas 0 (H 2 only) was adjusted to be 3.0 mol% and kept in this state for 1 hour.
Next, the reactor was cooled to room temperature under flowing hydrogen. After the reactor was cooled down, the hydrogen flow was carried out under atmospheric pressure for 15 minutes with a H 2 : CO ratio of 2: 1 to a synthesis gas flow (GHSV
: 100 hr −1 ). As with hydrogen, syngas was passed through a column of KOH pellets to remove impurities. After that, the reactor inlet and outlet valves were closed and the catalyst was stored under syngas.

【0017】 実施例7(触媒Aの試験) 実施例6の触媒(H+NHにより還元された触媒A)を用いて、100h
−1のGHSVおよび1気圧で、反応器中への合成ガスの流入を再開した。反
応器に送入する前、不純物を除去するために、合成ガスをKOHペレット(公称
ペレット直径3〜5mm)のカラムに通した。合成ガスの組成は、H:COの
体積比で2:1であった。反応器温度を約40分間で室温から160℃まで上昇
させた。この状態で5時間保持した後、反応器を合成ガス流通下で室温まで冷却
し、実施例6に記載したように合成ガス下で触媒を保存した。翌日、試験温度を
10℃高くしたこと以外は同じ手順で試験を再開した。これを、最適運転温度を
見いだすまで毎日繰り返した。最適運転温度は、C5+生成物の収量(反応器に
供給される合成ガス1立方メートル(標準状態で)あたりのC5+生成物のg数
)が最大となる温度とした。最適運転温度を見いだすには、C5+収量が前回の
試験よりも減少するまで反応器温度を10℃ずつ上昇させる必要があった。この
ときの前回の試験の温度が最適温度である。触媒性能は、ガス減少率、ガスクロ
マトグラフィーによる生成物ガス組成、およびC5+液体生成物収量を測定する
ことにより求めた。反応器流出物からのC5+液体生成物の回収は、2つのトラ
ップを用いて行った。第1のトラップは水で冷却し、第2のトラップはドライア
イス/アセトン(−80℃)で冷却した。第1のトラップ中のC5+生成物は直
接秤量した。第2のトラップ中の液体生成物は、最初に室温まで加温してC4− 成分を揮発させた後、秤量を行った。両方のトラップ中の炭化水素液体生成物を
合わせた重量を用いてC5+生成物収量を求めた。最適温度で得られたC5+
成物をさらに分析し、炭化水素タイプおよび炭素鎖長分布を決定した。時々、非
最適温度試験で得られたC5+生成物を合わせて分析した。これらの実験におい
ては、還元前、触媒前駆体を焼成しなかった。結果を以下の表1に示す。
Example 7 (Test of Catalyst A) Using the catalyst of Example 6 (Catalyst A reduced by H 2 + NH 3 ) for 100 h
The flow of syngas into the reactor was restarted at r −1 GHSV and 1 atm. Prior to entering the reactor, synthesis gas was passed through a column of KOH pellets (nominal pellet diameter 3-5 mm) to remove impurities. The composition of the synthesis gas was 2: 1 by volume ratio of H 2 : CO. The reactor temperature was raised from room temperature to 160 ° C in about 40 minutes. After holding in this state for 5 hours, the reactor was cooled to room temperature under a syngas flow, and the catalyst was stored under syngas as described in Example 6. The next day, the test was restarted by the same procedure except that the test temperature was raised by 10 ° C. This was repeated daily until the optimum operating temperature was found. Optimum operating temperature was a temperature at which the yield of C 5+ product (g number of C 5+ product per syngas one cubic meter fed to the reactor (under standard conditions)) is maximized. To find the optimum operating temperature, it was necessary to increase the reactor temperature by 10 ° C. until the C 5+ yield was lower than in the previous test. The temperature of the previous test at this time is the optimum temperature. Catalytic performance was determined by measuring the rate of gas reduction, the product gas composition by gas chromatography, and the C5 + liquid product yield. Recovery of the C5 + liquid product from the reactor effluent was done using two traps. The first trap was cooled with water and the second trap was cooled with dry ice / acetone (-80 ° C). The C 5+ product in the first trap was weighed directly. The liquid product in the second trap was first warmed to room temperature to volatilize the C 4- component and then weighed. The combined weight of hydrocarbon liquid product in both traps was used to determine C 5+ product yield. The C 5+ product obtained at the optimum temperature was further analyzed to determine the hydrocarbon type and carbon chain length distribution. From time to time, C 5+ products obtained from non-optimal temperature tests were also combined and analyzed. In these experiments, the catalyst precursor was not calcined prior to reduction. The results are shown in Table 1 below.

【0018】[0018]

【表1】 [Table 1]

【0019】 これらの結果は、前駆体を触媒に転化するために使用した還元性ガス中のNH 濃度が触媒性能に及ぼす影響を示している。還元性ガス中のNHが約2モル
%までの場合、CO転化率%およびC5+収量は両方とも良好であり、C5+
択率は約80%にピークを有する。還元性ガス中でNHを使用すると、触媒活
性が減少したが、この減少は主にC4−ガス生成物に由来するものである。また
、触媒還元性ガスがNHを含有する場合、シュルツ・フローリーαは増大する
が、還元性ガス中のNHが0.5〜3.0モル%の範囲では本質的に一定に保
たれた。これらの結果からわかるように、触媒還元時、還元性ガス中にNH
存在させることにより、触媒性能が改善された。この際、いずれの場合において
も、NHの存在下で還元を行うことにより、炭化水素合成反応のαは増大した
。還元性ガス中にNHが存在する場合としない場合の最大の差異は、H還元
性ガス中に0.5モル%のNHを含有させた実験で見いだされる。この実験で
は、76%のC5+選択率で高収量のC5+炭化水素が得られ、しかもメタン生
成量はわずか9%にすぎなかった。2モル%のNHのとき、C5+選択率はさ
らに高く、C5+収量は、低下するものの依然として良好であった。
[0019]   These results show that NH in the reducing gas used to convert the precursor to the catalyst. Three The effect of concentration on catalyst performance is shown. NH in reducing gasThreeIs about 2 moles
% CO conversion and C5+Both yields are good and C5+Election
The selectivity has a peak at about 80%. NH in reducing gasThreeIf you use
Sex decreased, but this decrease was mainly due to C4-It is derived from a gas product. Also
, Catalyst reducing gas is NHThreeContent of Schultz-Flory α increases
However, NH in reducing gasThreeIs kept essentially constant in the range of 0.5-3.0 mol%.
Dripping As can be seen from these results, during the catalytic reduction, NH was added in the reducing gas.ThreeTo
By being present, catalytic performance was improved. In this case, in any case
Also NHThreeΑ in hydrocarbon synthesis reaction was increased by reduction in the presence of
. NH in reducing gasThreeThe maximum difference between the presence and absence ofTworeduction
0.5 mol% NH in natural gasThreeFound in an experiment containing. In this experiment
Is C of 76%5+High yield C with selectivity5+Hydrocarbons are obtained, and methane is produced
The yield was only 9%. 2 mol% NHThreeThen C5+Selectivity
Higher, C5+The yield was still good, albeit with a decrease.

【0020】 実施例8(H、次いでH+NHによる還元後の触媒Bの試験) 実施例5の触媒(最初にH、次いでH+NHにより還元された触媒B)
を用いて、100hr−1のGHSVおよび1気圧で、反応器中への合成ガスの
流入を再開した。反応器に送入する前、不純物を除去するために、合成ガスをK
OHペレット(公称ペレット直径3〜5mm)のカラムに通した。合成ガスの組
成は、H:COの体積比で2:1であった。反応器温度を約40分間で室温か
ら160℃まで上昇させた。この状態で5時間保持した後、反応器を合成ガス流
通下で室温まで冷却し、合成ガス下で触媒を保存した。翌日、試験温度を10℃
高くしたこと以外は同じ手順で試験を再開した。これを、運転温度が190℃に
なるまで毎日繰り返した。190℃において、ガス減少率、ガスクロマトグラフ
ィーによる生成物ガス組成、およびC5+液体生成物収量を測定することにより
触媒性能を求めた。反応器流出物からのC5+液体生成物の回収は、2つのトラ
ップを用いて行った。第1のトラップは水で冷却し、第2のトラップはドライア
イス/アセトン(−80℃)で冷却した。第1のトラップ中のC5+生成物は直
接秤量した。第2のトラップ中の液体生成物は、最初に室温まで加温してC4− 成分を揮発させた後、秤量を行った。両方のトラップ中の炭化水素液体生成物を
合わせた重量を用いてC5+生成物収量を求めた。最適温度で得られたC5+
成物をさらに分析し、炭化水素タイプおよび炭素鎖長分布を決定した。時々、非
最適温度試験で得られたC5+生成物を合わせて分析した。これらの実験で使用
した触媒前駆体は、還元前、焼成を行った。焼成により形成された酸化コバルト
は還元時に金属に転化されるが、ジルコニウム成分は酸化物として残存し、金属
に還元されないことに注目すべきである。190℃における結果を以下の表2に
示す。
Example 8 (Test of catalyst B after reduction with H 2 , then H 2 + NH 3 ) Catalyst of example 5 (catalyst B reduced with H 2 first, then H 2 + NH 3 ).
Was used to restart the flow of synthesis gas into the reactor at 100 hr −1 GHSV and 1 atm. Prior to entering the reactor, the syngas was K to remove impurities.
It was passed through a column of OH pellets (nominal pellet diameter 3-5 mm). The composition of the synthesis gas was 2: 1 by volume ratio of H 2 : CO. The reactor temperature was raised from room temperature to 160 ° C in about 40 minutes. After maintaining in this state for 5 hours, the reactor was cooled to room temperature under a synthetic gas flow, and the catalyst was stored under the synthetic gas. Next day, test temperature is 10 ℃
The test was restarted using the same procedure except that it was raised. This was repeated daily until the operating temperature reached 190 ° C. The catalytic performance was determined by measuring the gas reduction rate, the product gas composition by gas chromatography, and the C5 + liquid product yield at 190 ° C. Recovery of the C5 + liquid product from the reactor effluent was done using two traps. The first trap was cooled with water and the second trap was cooled with dry ice / acetone (-80 ° C). The C 5+ product in the first trap was weighed directly. The liquid product in the second trap was first warmed to room temperature to volatilize the C 4- component and then weighed. The combined weight of hydrocarbon liquid product in both traps was used to determine C 5+ product yield. The C 5+ product obtained at the optimum temperature was further analyzed to determine the hydrocarbon type and carbon chain length distribution. From time to time, C 5+ products obtained from non-optimal temperature tests were also combined and analyzed. The catalyst precursor used in these experiments was calcined before reduction. It should be noted that the cobalt oxide formed by calcination is converted to metal upon reduction, but the zirconium component remains as an oxide and is not reduced to metal. The results at 190 ° C are shown in Table 2 below.

【0021】[0021]

【表2】 [Table 2]

【0022】 表2は、還元時間を5時間と一定にして、Hに続いてH+NHで逐次的
に還元を行った場合や、H+NHのみで還元を行った場合、触媒Bの性能が
還元性ガス中のNHの存在によってどのような影響を受けるかを示してい
る。試験の結果、水素処理ガス比が100hr−1GHSVのとき、水素で還元
された触媒の特性は、還元時間が5時間のときに最適となることが明らかとなっ
たことに注意すべきである。このため、この実験では5時間の全還元時間を選択
した。しかしながら、金属の一部の還元およびそれに伴う活性化は1時間で達成
される。従って、水素還元性ガスとの接触時間が1、2、3および4時間である
上記表2の実験では、水素およびアンモニアの還元性ガスとの接触前の時点で活
性触媒が存在していた。表中の最後の実験では、水素とアンモニアの混合物に5
時間接触させたのは前駆体であった。従って、この最後の実験および最初の実験
(水素のみで還元)は、本発明の範囲内にはなく、比較のために提示されている
[0022] Table 2, in the constant reduction time 5 hours and, and if performed sequentially reduced with H 2 + NH 3 Following H 2, when performing reduction only in H 2 + NH 3, catalytic It shows how the performance of B is affected by the presence of NH 3 in the H 2 reducing gas. It should be noted that, as a result of the test, when the hydrogen treatment gas ratio was 100 hr -1 GHSV, the characteristics of the catalyst reduced with hydrogen became clear when the reduction time was 5 hours. . Therefore, a total reduction time of 5 hours was chosen for this experiment. However, the reduction of some of the metal and the consequent activation is achieved in one hour. Therefore, in the experiments of Table 2 above, where the contact time with the hydrogen reducing gas was 1, 2, 3 and 4 hours, the active catalyst was present before the hydrogen and ammonia were contacted with the reducing gas. In the last experiment in the table, a mixture of hydrogen and ammonia
It was the precursor that was contacted for a time. Therefore, this last experiment and the first (reduction with hydrogen only) are not within the scope of the invention and are presented for comparison.

【0023】 表2に示されているように、第2〜第5の実験では、水素とアンモニアの混合
物に接触させる前に、前駆体を少なくとも部分的に還元した。Hで4時間、続
いてH+NHで1時間だけ処理すると、C5+の収率および選択率が著しく
増大すると同時に、メタン生成量が著しく減少する。そこで、H+NHによ
る還元の時間を増加させたところ、2〜4時間のH+NH還元で、C5+
率、C5+選択率、およびシュルツ・フローリーαはピークに達した。触媒活性
はH+NH還元時間の増加に伴って低下するが、この活性低下はC4−ガス
に由来するものであり、3時間までのH/NH処理でC5+の収率はほぼ一
定である。3時間を超えると、C5+の収率および選択率は減少したが、反応の
αは高い値に保たれた。このことからわかるように、触媒還元の少なくとも一部
で還元性ガスにNHを導入することは、触媒性能を改善するのに有効である。
As shown in Table 2, in the second to fifth experiments, the precursor was at least partially reduced before being contacted with the mixture of hydrogen and ammonia. Treatment with H 2 for 4 hours followed by H 2 + NH 3 for 1 hour significantly increases the yield and selectivity of C 5+ , while significantly reducing methane production. Therefore, when the time for reduction with H 2 + NH 3 was increased, the C 5+ yield, the C 5+ selectivity, and the Schulz-Flory α reached peaks in the H 2 + NH 3 reduction for 2 to 4 hours. The catalytic activity decreases with the increase of H 2 + NH 3 reduction time, but this decrease in activity is due to C 4 gas, and the yield of C 5+ can be obtained by H 2 / NH 3 treatment for up to 3 hours. It is almost constant. Over 3 hours, the yield and selectivity of C 5+ decreased, but the α of the reaction remained high. As can be seen from this, introducing NH 3 into the reducing gas in at least part of the catalytic reduction is effective in improving the catalytic performance.

【0024】 本発明の手順の種々の他の実施形態および修正形態は、当業者には自明なもの
であり、上記の本発明の範囲および精神から逸脱することなく容易に実行可能で
あると考えられる。従って、本明細書に添付されている特許請求の範囲は、上記
の詳細な説明に限定されるものではなく、特許請求の範囲には、本発明に関連し
た技術分野の当業者によって等価なものとして扱われるすべての特徴および実施
形態を含めて、本発明に属する特許性のある新規な特徴のすべてが包含されるも
のとみなされる。
Various other embodiments and modifications of the procedure of the invention will be apparent to those skilled in the art and are considered to be readily feasible without departing from the scope and spirit of the invention described above. To be Therefore, the claims appended hereto are not to be limited to the above detailed description, and the claims are equivalent to those skilled in the art to which the present invention pertains. All patentable novel features belonging to this invention are considered to be encompassed, including all features and embodiments treated as.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4G069 AA03 AA08 BA01A BA02A BA02B BA04A BA05B BA15A BB01C BB02A BB02B BC16A BC65A BC67A BC67B BC69A BC70A BD01C BD06C CC23 DA05 EA02Y FA01 FA02 FA08 FB14 FB29 FB44 FC04 FC08 4H029 CA00 DA00 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F-term (reference) 4G069 AA03 AA08 BA01A BA02A                       BA02B BA04A BA05B BA15A                       BB01C BB02A BB02B BC16A                       BC65A BC67A BC67B BC69A                       BC70A BD01C BD06C CC23                       DA05 EA02Y FA01 FA02                       FA08 FB14 FB29 FB44 FC04                       FC08                 4H029 CA00 DA00

Claims (20)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 炭化水素合成触媒の性能を増強する方法であって、少なくと
も1つの触媒金属成分を含む該触媒を、水素とアンモニアの混合物を含む還元性
ガスに触媒還元条件で接触させることを含む方法。
1. A method for enhancing the performance of a hydrocarbon synthesis catalyst, comprising contacting the catalyst containing at least one catalytic metal component with a reducing gas containing a mixture of hydrogen and ammonia under catalytic reducing conditions. How to include.
【請求項2】 増強された前記触媒が、炭化水素合成時、下記(i)〜(i
ii)よりなる群から選択される少なくとも1つの性質を示すことを特徴とする
請求項1に記載の炭化水素合成触媒の性能を増強する方法。 (i)前記水素とアンモニアを含む還元性ガス混合物で前記触媒を増強しなかっ
たときよりも高いC5+選択率。 (ii)前記水素とアンモニアを含む還元性ガス混合物で前記触媒を増強しなか
ったときよりも大きな炭化水素合成反応のシュルツ・フローリー分布のα。 (iii)前記水素とアンモニアを含む還元性ガス混合物で前記触媒を増強しな
かったときよりも低いレベルにまで減少したメタン生成量。
2. The enhanced catalyst comprises the following (i) to (i) during hydrocarbon synthesis.
A method for enhancing the performance of a hydrocarbon synthesis catalyst according to claim 1, characterized in that it exhibits at least one property selected from the group consisting of ii). (I) Higher C 5+ selectivity than when the catalyst was not enhanced with the reducing gas mixture containing hydrogen and ammonia. (Ii) a larger Schulz-Flory distribution α of the hydrocarbon synthesis reaction than when the catalyst was not enhanced with the reducing gas mixture containing hydrogen and ammonia. (Iii) Methane production reduced to a lower level than when the catalyst was not enhanced with the reducing gas mixture containing hydrogen and ammonia.
【請求項3】 前記触媒がフィッシャー・トロプシュ型炭化水素合成触媒を
含むことを特徴とする請求項2に記載の炭化水素合成触媒の性能を増強する方法
3. The method for enhancing the performance of a hydrocarbon synthesis catalyst according to claim 2, wherein the catalyst comprises a Fischer-Tropsch type hydrocarbon synthesis catalyst.
【請求項4】 前記少なくとも1つの触媒金属成分の一部が、前記水素およ
びアンモニアを含む還元性ガスとの前記接触の結果として、触媒活性な金属形に
還元されることを特徴とする請求項3に記載の炭化水素合成触媒の性能を増強す
る方法。
4. A portion of said at least one catalytic metal component is reduced to a catalytically active metal form as a result of said contacting with said reducing gas comprising hydrogen and ammonia. 4. A method for enhancing the performance of the hydrocarbon synthesis catalyst according to 3.
【請求項5】 前記触媒が金属酸化物担体成分を更に含み、前記触媒金属成
分が少なくとも1種の第VIII族金属を含むことを特徴とする請求項4に記載
の炭化水素合成触媒の性能を増強する方法。
5. The performance of a hydrocarbon synthesis catalyst according to claim 4, wherein the catalyst further comprises a metal oxide support component, and the catalyst metal component comprises at least one Group VIII metal. How to strengthen.
【請求項6】 前記少なくとも1つの触媒金属成分の一部が、前記アンモニ
アを用いない水素中での還元の結果として、触媒活性な金属形に還元されること
を特徴とする請求項5に記載の炭化水素合成触媒の性能を増強する方法。
6. The method of claim 5, wherein a portion of the at least one catalytic metal component is reduced to the catalytically active metal form as a result of the ammonia-free reduction in hydrogen. To enhance the performance of hydrocarbon synthesis catalysts of.
【請求項7】 前記アンモニアが、前記水素還元性ガス中に、還元性ガス組
成物全体の0.01〜15モル%の量で存在することを特徴とする請求項6に記
載の炭化水素合成触媒の性能を増強する方法。
7. The hydrocarbon synthesis according to claim 6, wherein the ammonia is present in the hydrogen reducing gas in an amount of 0.01 to 15 mol% of the entire reducing gas composition. A method of enhancing the performance of a catalyst.
【請求項8】 水素とアンモニアの混合物よりなる前記還元性ガス中の水素
対アンモニアのモル比が1000:1〜5:1の範囲にあることを特徴とする請
求項6に記載の炭化水素合成触媒の性能を増強する方法。
8. The hydrocarbon synthesis according to claim 6, wherein the molar ratio of hydrogen to ammonia in the reducing gas consisting of a mixture of hydrogen and ammonia is in the range of 1000: 1 to 5: 1. A method of enhancing the performance of a catalyst.
【請求項9】 前記触媒金属成分が、CoまたはRuの少なくとも1つを含
み、前記担体成分が、アルミナ、シリカ、アルミノ−シリケートおよびチタニア
よりなる群から選択される少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項8に記
載の炭化水素合成触媒の性能を増強する方法。
9. The catalytic metal component comprises at least one of Co or Ru and the support component comprises at least one selected from the group consisting of alumina, silica, alumino-silicates and titania. A method for enhancing the performance of the hydrocarbon synthesis catalyst according to claim 8.
【請求項10】 請求項1に記載の炭化水素合成触媒の性能を増強する方法
に従って製造された触媒。
10. A catalyst produced according to the method for enhancing the performance of a hydrocarbon synthesis catalyst according to claim 1.
【請求項11】 HとCOの混合物よりなる合成ガスから炭化水素を合成
する方法であって、該ガス中の該Hおよび該COが反応して炭化水素を形成す
るのに有効な反応条件で、該ガスが増強されたフィッシャー・トロプシュ炭化水
素合成触媒と接触し;該増強された触媒が、少なくとも1つの触媒金属成分を含
み;また該触媒が、水素とアンモニアの混合物よりなる還元性ガスに触媒還元条
件で該触媒を接触させることにより増強されていることを特徴とする炭化水素の
合成方法。
11. A method for synthesizing a hydrocarbon from a synthesis gas comprising a mixture of H 2 and CO, wherein the H 2 and the CO in the gas react to form a hydrocarbon. Under conditions, the gas is contacted with an enhanced Fischer-Tropsch hydrocarbon synthesis catalyst; the enhanced catalyst comprises at least one catalytic metal component; and the catalyst is a reducing catalyst comprising a mixture of hydrogen and ammonia. A method for synthesizing a hydrocarbon, which is enhanced by bringing the gas into contact with the catalyst under catalytic reduction conditions.
【請求項12】 増強された前記触媒が、炭化水素合成時、下記(i)〜(
iii)よりなる群から選択される少なくとも1つの性質を示すことを特徴とす
る請求項11に記載の炭化水素の合成方法。 (i)前記水素とアンモニアを含む還元性ガス混合物で前記触媒を増強しなかっ
たときよりも高いC5+選択率。 (ii)前記水素とアンモニアを含む還元性ガス混合物で前記触媒を増強しなか
ったときよりも大きな炭化水素合成反応のシュルツ・フローリー分布のα。 (iii)前記水素とアンモニアを含む還元性ガス混合物で前記触媒を増強しな
かったときよりも低いレベルにまで減少したメタン生成量。
12. The enhanced catalyst comprises the following (i) to (
The method for synthesizing a hydrocarbon according to claim 11, which exhibits at least one property selected from the group consisting of iii). (I) Higher C 5+ selectivity than when the catalyst was not enhanced with the reducing gas mixture containing hydrogen and ammonia. (Ii) a larger Schulz-Flory distribution α of the hydrocarbon synthesis reaction than when the catalyst was not enhanced with the reducing gas mixture containing hydrogen and ammonia. (Iii) Methane production reduced to a lower level than when the catalyst was not enhanced with the reducing gas mixture containing hydrogen and ammonia.
【請求項13】 前記触媒が金属酸化物担体成分を更に含み、前記触媒金属
成分が少なくとも1種の第VIII族金属を含むことを特徴とする請求項12に
記載の炭化水素の合成方法。
13. The method of synthesizing hydrocarbons of claim 12 wherein said catalyst further comprises a metal oxide support component, said catalyst metal component comprising at least one Group VIII metal.
【請求項14】 前記少なくとも1つの触媒金属成分の一部が、前記水素お
よびアンモニアを含む還元性ガスとの前記接触の結果として、触媒活性な金属形
に還元されることを特徴とする請求項13に記載の炭化水素の合成方法。
14. A portion of said at least one catalytic metal component is reduced to a catalytically active metal form as a result of said contacting with said reducing gas comprising hydrogen and ammonia. 13. The method for synthesizing a hydrocarbon according to 13.
【請求項15】 前記少なくとも1つの触媒金属成分の一部が、前記アンモ
ニアを用いない水素中での還元の結果として、触媒活性な金属形に還元されるこ
とを特徴とする請求項14に記載の炭化水素の合成方法。
15. The method of claim 14, wherein a portion of the at least one catalytic metal component is reduced to a catalytically active metal form as a result of the reduction in hydrogen without the ammonia. Method for the synthesis of hydrocarbons.
【請求項16】 前記アンモニアが、前記水素還元性ガス中に、還元性ガス
組成物全体の0.01〜15モル%の量で存在し、前記還元性ガス中の水素対ア
ンモニアのモル比が1000:1〜5:1の範囲にあることを特徴とする請求項
15に記載の炭化水素の合成方法。
16. The ammonia is present in the hydrogen reducing gas in an amount of 0.01 to 15 mol% of the total reducing gas composition, and the molar ratio of hydrogen to ammonia in the reducing gas is 16. The method for synthesizing hydrocarbons according to claim 15, wherein the method is in the range of 1000: 1 to 5: 1.
【請求項17】 前記担体成分が、アルミナ、シリカ、アルミノ−シリケー
トおよびチタニアよりなる群から選択される少なくとも1つを含むことを特徴と
する請求項16に記載の炭化水素の合成方法。
17. The method for synthesizing a hydrocarbon according to claim 16, wherein the carrier component contains at least one selected from the group consisting of alumina, silica, alumino-silicate, and titania.
【請求項18】 前記活性化された触媒が、前記炭化水素合成時、流動床中
または固定床中に存在し、或いはスラリー液中に分散されており、また合成され
た前記炭化水素の少なくとも一部が、分画を含む1つ以上の操作および/または
1つ以上の転化操作により品質向上されることを特徴とする請求項17に記載の
炭化水素の合成方法。
18. The activated catalyst is present in a fluidized bed or a fixed bed during the hydrocarbon synthesis, or is dispersed in a slurry liquid, and at least one of the synthesized hydrocarbons is used. Process according to claim 17, characterized in that the parts are upgraded by one or more operations involving fractionation and / or one or more conversion operations.
【請求項19】 前記品質向上される炭化水素の少なくとも一部が、室温お
よび室圧の標準状態で固体であることを特徴とする請求項18に記載の炭化水素
の合成方法。
19. The method for synthesizing a hydrocarbon according to claim 18, wherein at least a part of the hydrocarbon to be improved is a solid in a normal state of room temperature and pressure.
【請求項20】 前記触媒金属成分が、CoまたはRuの少なくとも1つを
含むことを特徴とする請求項19に記載のスラリー炭化水素合成方法。
20. The method for synthesizing a slurry hydrocarbon according to claim 19, wherein the catalyst metal component contains at least one of Co and Ru.
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