JP2003535677A - 炭化水素の製造中に新触媒の活性を増大するスラリー炭化水素合成 - Google Patents

炭化水素の製造中に新触媒の活性を増大するスラリー炭化水素合成

Info

Publication number
JP2003535677A
JP2003535677A JP2002501799A JP2002501799A JP2003535677A JP 2003535677 A JP2003535677 A JP 2003535677A JP 2002501799 A JP2002501799 A JP 2002501799A JP 2002501799 A JP2002501799 A JP 2002501799A JP 2003535677 A JP2003535677 A JP 2003535677A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
slurry
activity
hydrocarbon
synthesis
gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2002501799A
Other languages
English (en)
Other versions
JP5097324B2 (ja
Inventor
マート,チャールズ,ジョン
ネスコラ,ダニエル,レイ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ExxonMobil Research and Engineering Co
Original Assignee
Exxon Research and Engineering Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Exxon Research and Engineering Co filed Critical Exxon Research and Engineering Co
Publication of JP2003535677A publication Critical patent/JP2003535677A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5097324B2 publication Critical patent/JP5097324B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2/00Production of liquid hydrocarbon mixtures of undefined composition from oxides of carbon
    • C10G2/30Production of liquid hydrocarbon mixtures of undefined composition from oxides of carbon from carbon monoxide with hydrogen
    • C10G2/32Production of liquid hydrocarbon mixtures of undefined composition from oxides of carbon from carbon monoxide with hydrogen with the use of catalysts
    • C10G2/33Production of liquid hydrocarbon mixtures of undefined composition from oxides of carbon from carbon monoxide with hydrogen with the use of catalysts characterised by the catalyst used
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C1/00Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon
    • C07C1/02Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon from oxides of a carbon
    • C07C1/04Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon from oxides of a carbon from carbon monoxide with hydrogen
    • C07C1/0425Catalysts; their physical properties
    • C07C1/0445Preparation; Activation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C1/00Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon
    • C07C1/02Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon from oxides of a carbon
    • C07C1/04Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon from oxides of a carbon from carbon monoxide with hydrogen
    • C07C1/06Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon from oxides of a carbon from carbon monoxide with hydrogen in the presence of organic compounds, e.g. hydrocarbons
    • C07C1/063Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon from oxides of a carbon from carbon monoxide with hydrogen in the presence of organic compounds, e.g. hydrocarbons the organic compound being the catalyst or a part of the catalyst system
    • C07C1/066Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon from oxides of a carbon from carbon monoxide with hydrogen in the presence of organic compounds, e.g. hydrocarbons the organic compound being the catalyst or a part of the catalyst system used for dissolving, suspending or transporting the catalyst
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2/00Production of liquid hydrocarbon mixtures of undefined composition from oxides of carbon
    • C10G2/30Production of liquid hydrocarbon mixtures of undefined composition from oxides of carbon from carbon monoxide with hydrogen
    • C10G2/32Production of liquid hydrocarbon mixtures of undefined composition from oxides of carbon from carbon monoxide with hydrogen with the use of catalysts
    • C10G2/34Apparatus, reactors
    • C10G2/342Apparatus, reactors with moving solid catalysts
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2300/00Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
    • C10G2300/70Catalyst aspects
    • C10G2300/703Activation

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Abstract

(57)【要約】 新鮮触媒粒子をスラリー炭化水素合成反応器に添加し、触媒活性増大手段においてスラリー中の現場で水素と接触されることによって、反応器において炭化水素を製造しつつ、新鮮触媒粒子の活性を増大する。該手段は、頂部および底部が開口した、垂直に配置された簡単な中空チューブであり、その中にスラリーおよび水素処理ガスが送られる。該処理ガスは、リフトガスとして機能し、これによってスラリーが該手段中に入り、そこから出て、スラリー体中に戻るスラリー循環が提供され、同時に触媒粒子の活性が増大される。新鮮触媒の活性増大中に、部分的かつ可逆的に活性化された触媒粒子が賦活化される。活性増大手段は、反応器の内部にあってその少なくとも一部がスラリー中に浸漬されていても、反応器の外にあっても、これらの両方であってもよい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 開示の背景発明の分野 本発明は、合成反応中に、スラリー液体中の現場で新鮮触媒の活性を増大する
ことを含むスラリー炭化水素合成方法に関する。より詳しくは、本発明は、炭化
水素を合成ガスから製造するためのスラリーフィッシャー−トロプシュ炭化水素
合成法であって、スラリー反応器に添加された新鮮合成触媒の活性が、合成反応
中に、スラリー中の現場で増大される方法に関する。
【0002】発明の背景 スラリーフィッシャー−トロプシュ炭化水素合成法は今や周知であり、特許お
よび技術文献のいずれにも報告されている。この方法には、HおよびCOの混
合物を含む合成ガスを、HおよびCOが反応して液体炭化水素を形成するのに
効果的な反応条件下で、適切な微粒子状フィッシャー−トロプシュ型触媒が分散
・懸濁された、高温の合成炭化水素液体を含む反応性スラリー中に上昇して送る
工程が含まれる。炭化水素液体は、反応器から連続的に回収され、一つ以上の品
質向上工程によって品質向上される。品質向上工程には、分留、および少なくと
もいくらかの炭化水素分子の分子構造の一部を変化させる転化(水素転化など)
操作が含まれる。品質向上された生成物には、例えば合成原油、種々の燃料油お
よび潤滑油留分、並びにワックスが含まれる。合成反応において、合成ガス中に
可逆的に触媒を失活する種(NHおよびHCNなど)が存在すると、触媒活性
が低下する。この活性ロスは可逆的であり、賦活化により反応器において現場で
回復される。このことは公知であり、例えば米国特許第5,283,216号、
同第5,811,363号、同第5,811,468号、同第5,817,70
2号、同第5,821,270号、同第5,844,005号および同第5,9
58,986号に開示される。触媒の賦活化は、スラリー中に浸漬されている、
垂直に配置された中空導管またはチューブの底部、または合成反応器の外にある
別個の槽に、水素または水素処理ガスを送ることによって達成される。これによ
り、チューブ内にスラリー循環が構成される。ここで、スラリー液体中で水素ガ
スが触媒粒子と接触し、それによりその活性の少なくとも一部が回復されること
によって、それらが賦活化される。活性ロスのいくらかは永久的なものであり、
それにより結局、触媒の再生または交換が必要となる。スラリープロセスの一つ
の利点は、反応器をオフラインにし、その結果合成反応を停止することなく、触
媒を添加・除去できることである。米国特許第5,292,705号には、合成
反応器における炭化水素合成スラリー中の現場での水素処理を含む、炭化水素液
体中での水素処理によって、新鮮フィッシャー−トロプシュ型炭化水素合成触媒
の活性が増大されることが開示されている。触媒活性を増大するための水素処理
は、好ましくはCOの非存在下に行われる。従ってこのプロセスにおいては、ス
ラリー合成反応器における炭化水素合成スラリー中の現場での処理によって触媒
活性が増大される場合、新鮮触媒の活性を増大させつつ、合成反応器において炭
化水素を製造することはない。反応器において炭化水素を製造しつつ、反応器に
添加される新鮮触媒の活性が、合成反応の選択性または生産性に悪影響を及ぼす
ことなく増大されるならば、それは技術の進歩であろう。
【0003】発明の概要 本発明は、スラリーフィッシャー−トロプシュ炭化水素合成反応器において、
炭化水素を製造しつつ、反応器において炭化水素を合成するのに用いられる炭化
水素合成スラリー中の現場で、新鮮炭化水素合成触媒を水素または水素含有ガス
と接触させることにより、新鮮炭化水素合成触媒の活性を(従って生産性も)、
その初期値を超えて増大させる方法に関する。これは、合成反応器中またはその
外にある炭化水素合成スラリーに新鮮触媒を添加し、新鮮触媒を含むスラリーの
一部を、一つ以上の触媒活性増大手段を通して上昇して循環することによって達
成される。この触媒活性増大手段の内部は、合成反応器のスラリー体とは分離さ
れている。触媒活性増大手段に水素または水素処理ガスを送り、その中で流動す
るスラリー中の新鮮触媒粒子と接触させ、触媒の活性を増大させる。新鮮触媒と
は、新規かつ未使用であるか、または比較的短期間だけ使用され、新規かつ未使
用の触媒における初期値の少なくとも85%、好ましくは少なくとも90%、よ
り好ましくは少なくとも95%の活性を有するものを意味する。初期値とは、最
初にスラリーに添加された際に新鮮触媒が示すラインアウトされた活性レベル(
ゼロ時間に外挿)を意味する。活性はCO転化の程度に基づいて計算され、所定
の触媒についてのそれは、空間速度、温度、反応物および反応生成物の分圧に加
え、スラリー反応器における流体力学の影響を受ける。スラリー反応器が分散ま
たはスランプ床として操作されるか否かによらず、スラリーの混合条件は、典型
的には、栓流および逆混合という二つの理論的条件の中間のいずれかにある。米
国特許第5,292,705号に開示されるプロセス(合成反応器におけるスラ
リー中の現場で新鮮触媒の活性を増大させる間、合成反応器はオフラインとなり
、炭化水素が製造されない)とは対照的に、本発明の方法においては、炭化水素
の合成反応を中断または阻害することなく、合成反応器においてスラリー中の現
場で、新鮮触媒の活性が増大される。これは、触媒活性増大域が合成反応器のス
ラリー体に完全に没していても、触媒活性増大域がスラリー体から分離されてい
ることにより可能となる。本発明の触媒活性増大法により、(i)反応器への熱
付加、(ii)より高い水素収容能力、および(iii)十分な水素を反応器に
供給し、スラリー循環、およびスラリー液体における触媒の分散を維持し、同時
に触媒活性を増大するためのコンプレッサーに対する必要性が排除される。
【0004】 本発明の方法においては、固体粒子状、または適切な炭化水素液体中にスラリ
ー化された新鮮触媒を、炭化水素合成スラリーに添加する。新鮮触媒を含む炭化
水素合成スラリーを、一つ以上の触媒活性増大域において水素処理ガスと接触さ
せ、そこでそれを新鮮触媒粒子と接触させ、その活性を増大させる。次いで、活
性が増大された触媒を含むスラリーを、炭化水素合成反応器の炭化水素合成スラ
リー体(以下、「スラリー体」と称する)に戻す。一実施形態においては、新鮮
触媒は、新鮮触媒を含むスラリー体の一部(スラリー体から取り出され、一つ以
上の触媒活性増大域を通って上昇し、これを出てスラリー体中に戻る、という経
路で循環する)を用いて反応器のスラリー体に添加されることによって、炭化水
素合成スラリーに添加される。他の実施形態においては、新鮮触媒は、一つ以上
の触媒活性増大域において、炭化水素合成スラリーに添加される。その際、炭化
水素合成スラリーおよび水素ガスが該触媒活性増大域を上昇して通過し、次いで
活性が増大された新鮮触媒を含むスラリーが合成反応器のスラリー体に戻される
。従って、「新鮮触媒は炭化水素合成スラリーに添加される」という表現は、こ
れら二つの実施形態の一方または両方を含むものとする。「炭化水素合成スラリ
ー」とは、合成反応器のスラリー体、または、一つ以上の触媒活性増大域または
手段に送られる前に、ガス気泡が除去されるかまたは除去されることなく、スラ
リー体から抜き出されたスラリーのいずれかを意味する。合成反応器のスラリー
体よりなる炭化水素合成スラリーには、触媒粒子およびガス気泡が、炭化水素ス
ラリー液体中に分散されて含まれる。
【0005】 触媒活性増大手段は、中空で、伸長され、実質的に垂直に配置され、流体の通
過のために両端が開口し、内部が活性増大反応域からなる流体導管(中空チュー
ブなど)からなる。一つ以上の活性増大反応域は、合成反応域の内側にあるか、
反応器の外にあり反応器内のスラリー体と流体で繋がっているか、またはその両
方である。本発明の方法においてこれら三つの方式のうちいずれが用いられるか
によらず、活性増大反応域内の炭化水素合成スラリーおよび触媒活性増大用水素
は、反応器のスラリー体と分離されている。活性増大手段を通って上昇するスラ
リーの循環は、水素処理ガスのリフト効果によって達成されるので、活性増大手
段は、リフトチューブ反応器の一形態とみなしうる。新鮮触媒を含む炭化水素合
成スラリーが、活性増大域を通って上昇し、そこから出て、合成反応器のスラリ
ー体中に戻るスラリー循環は、活性増大域を通って上昇する水素流が維持される
限り継続する。触媒活性増大域を通って上昇する水素流は、新鮮触媒の活性が達
成された後、触媒の賦活化のために継続してもよい。従って、同じ触媒活性増大
手段(域)を、新鮮触媒の活性増大および触媒の賦活化の両方に用いてもよい。
実際問題として、新鮮触媒の活性増大は賦活化と同時に行われ、スラリーが活性
増大域中に送られる前に、ガス気泡(未反応COを含む)の少なくとも一部がス
ラリーから除去されることが好ましい。この程度までであれば、新鮮触媒の活性
増大に、合成反応器において炭化水素を製造しつつ賦活化を可能とするいかなる
手段(前記のものなど)を用いてもよく、好ましくは、スラリーが手段において
反応域中に送られる前に、ガス気泡がスラリーから除去されるものである。
【0006】 一実施形態においては、本発明は、炭化水素合成スラリー中の新鮮炭化水素合
成触媒の活性を増大する方法であって、 (i)スラリーを、一つ以上の触媒活性増大反応域において水素処理ガスと接
触させて、スラリー中の新鮮触媒の活性を増大する工程;および (ii)炭化水素合成反応器において、合成ガスから炭化水素を製造しながら
、該活性が増大された触媒を含む該スラリーを該反応器のスラリー体中に送る工
程 を含み、 該スラリー体は、炭化水素スラリー液中に、炭化水素合成触媒粒子および合成
ガスの気泡を含んでなる炭化水素合成スラリーからなることを特徴とする活性増
大方法に関する。他の実施形態は、HおよびCOの混合物を含む合成ガスから
、炭化水素を製造するためのスラリーフィッシャー−トロプシュ炭化水素合成方
法であって、新鮮合成触媒は炭化水素合成スラリーに添加され、その活性は、炭
化水素合成スラリーの一部をスラリー体から回収し、それと、水素または水素処
理ガスとを、その少なくとも一部が合成反応器のスラリー体中に浸漬しており、
またそこで水素が新鮮触媒と接触し、新鮮触媒の活性が増大される一つ以上の触
媒活性増大域中に送ることによって、炭化水素合成スラリー中の現場で、炭化水
素合成反応器において炭化水素を製造しつつ増大される合成方法に関する。活性
が増大された触媒を含むスラリーは、触媒活性増大域を出てスラリー体中に戻さ
れ、スラリー体と混合される。スラリーが一つ以上の活性増大域に入る前に、ガ
ス気泡の少なくとも一部をスラリーから除去することが好ましい。スラリーが一
つ以上の活性増大域に入る前に、ガス気泡に加えて、スラリーに存在する微粒子
状固体の少なくとも一部をスラリーから除去することがより好ましい。ガス気泡
には、未反応合成ガスに加えて、水蒸気、合成条件でガス状である炭化水素反応
生成物、並びに窒素およびCOなどの不活性物質も含まれる。さらなる実施形
態においては、新鮮触媒を含む炭化水素合成スラリーの一部は、合成反応器の外
にある一つ以上の触媒活性増大域中に入り、そこを通過して循環され、そこで水
素は新鮮触媒粒子と接触し、スラリー中の新鮮触媒粒子の活性が増大される。次
いでスラリーは、反応器のスラリー体に戻される。さらに特定の実施形態におい
ては、本発明は、次の工程を含むスラリー炭化水素合成方法である。即ち、
【0007】 (a)炭化水素合成反応器中において、HおよびCOの混合物を含む合成ガ
スを、該合成ガスの該HおよびCOが反応して炭化水素を形成するのに効果的
な反応条件で、炭化水素合成スラリーからなるスラリー体中に上昇して送る工程
であって、該スラリーは粒子状フィッシャー−トロプシュ触媒および合成ガスの
気泡を炭化水素液体中に分散して含み、形成された該炭化水素の少なくとも一部
は反応条件下で液体であり、また該形成された炭化水素はスラリー炭化水素液体
を構成する工程; (b)新鮮触媒粒子を、該炭化水素合成スラリーに添加する工程;および (c)水素処理ガス、および前記新鮮触媒粒子を含む前記炭化水素合成スラリー
を、該処理ガス中の水素が、該スラリー中の該新鮮触媒粒子と接触して、その少
なくとも一部の活性を増大させる一つ以上の活性増大域を通過させる工程であっ
て、該活性が増大された触媒を含む該スラリーは、該一つ以上の活性増大域を出
て、該反応器の該スラリー体中に送られ、該活性の増大は、該合成反応器におい
て炭化水素を該合成ガスから製造しつつ行われる工程 を含む。
【0008】 送流および接触は、典型的且つ好ましくは、炭化水素合成スラリーに添加され
た実質的に全ての新鮮触媒粒子の活性が増大されるのに十分な時間継続される。
スラリーが活性増大域中に送られる前に、ガス気泡の少なくとも一部がスラリー
から除去されることが好ましい。十分な水素または水素処理ガスが、域中に導入
されてリフトガスとして機能し、好ましくは、機械的なスラリーポンプを必要と
することなく、スラリーが活性増大域中に入り、そこを通過するスラリー循環を
提供する。反応器で製造された炭化水素スラリー液体は、連続的または断続的に
触媒粒子から分離され、一つ以上の品質向上工程によって品質向上される。これ
らの工程には、分留および/または少なくともいくつかの炭化水素分子の分子構
造を変化させる転化操作(水素転化など)の一つ以上が含まれる。可逆的に失活
した触媒粒子を含む炭化水素合成スラリーに新鮮触媒が添加される限りにおいて
は、触媒活性増大域における新鮮触媒の活性増大は触媒の賦活化と同時に行われ
る。新鮮触媒の活性増大および触媒賦活化の両者とも、触媒活性増大域にCOが
存在していても起こることが見出されている。しかし、存在するCOの量が少な
いほど、活性の増大はより早く、より効率的になる。従って、COが存在する場
合には、好ましくは、触媒活性増大域中に送られる、活性増大用の水素または水
素処理ガスの全量におけるCO含有量は10モル%未満であり、ガス中のH
COモル比は、好ましくは3:1超、より好ましくは4:1超、最も好ましくは
5:1超である。触媒活性増大域における活性増大、または活性増大および賦活
化反応によって製造されたオフガスには、未反応水素が含まれる。当業者は、賦
活化によって、スラリー中の可逆的に失活した触媒粒子の活性増大がもたらされ
ることを認識するであろう。しかし本発明においては、重複の可能性はあるが、
用語「活性増大」はスラリーに添加される新鮮触媒粒子に言及するのに用いられ
、「賦活化」は、可逆的に失活した触媒粒子の活性を増大することをいう。
【0009】発明の詳細な説明 用語「新鮮触媒」は上記において、新規・未使用の活性触媒と共に、いくらか
使用されているが、触媒が新規・未使用時に示す初期活性に対して少なくとも8
5%、好ましくは少なくとも90%、より好ましくは少なくとも95%が残る触
媒を含む、と定義されている。新規触媒は、新規に製造された触媒、または再生
された触媒を意味するが、再生された触媒は、不可逆的に失活した触媒から、触
媒活性を回復するように処理して誘導されたものであるという相違がある。再生
は、単に水素と接触させても賦活化されない不可逆的に失活した触媒に対して、
触媒活性を回復するのに用いられる処理をいう。賦活化とは異なり、再生処理に
はいくつかの工程、例えば炭素の焼却、選択的溶出、凝集成分の再分散、焼成ま
たは酸化、還元などが含まれる。これらは全て周知であり、文献に報告される。
スラリーフィッシャー−トロプシュ炭化水素合成方法で有用なフィッシャー−ト
ロプシュ触媒は周知であり、触媒金属成分を、イオン交換、含浸、初期湿潤、複
合化により、または溶融塩から、一種以上の触媒金属担体成分(一種以上の適切
なゼオライト成分を含んでいても、含んでいなくてもよい)と複合化して、触媒
前駆体を形成することによって調製される。これらの触媒には、典型的には、少
なくとも一種の第VIII族触媒金属成分が、少なくとも一種の無機耐火性金属
酸化物の担体物質(シリカ、チタニア、アルミナ、非晶質シリカ−アルミナ、ゼ
オライトなど)上に担持されるか、または複合化された組成物が含まれる。本明
細書に引用される元素の族は、Sargent−Welch Scientif
ic Companyによる「Sargent−Welch Periodic
Table of the Elements」(1968年の著作権)に見
出されるものである。前駆体は、活性化により触媒が形成されるものでなければ
ならない。典型的な活性化方法には、酸化およびそれに続く水素気流中での還元
、多段酸化−還元サイクル(即ちR−O−R)および前酸化のない還元が含まれ
る。適切なフィッシャー−トロプシュ反応型触媒には、例えば一種以上の第VI
II族触媒金属(Fe、Ni、CoおよびRuなど)が含まれる。一実施形態に
おいては、触媒には、触媒有効量のCo、並びにRu、Fe,Ni、Th、Zr
、Hf、U、MgおよびLaのうち一種以上が、適切な無機担体物質(好ましく
は、一種以上の耐火性金属酸化物を含むもの)上に担持されて含まれる。特に、
より高分子量の、主としてパラフィン性の液体炭化水素が望まれるスラリー炭化
水素合成方法が用いられる場合、Co含有触媒の好ましい担体にはチタニアが含
まれる。有用な触媒およびそれらの調製方法は公知であり、その例は、例えば米
国特許第4,492,774号、同第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号に見出されるが、これらに限定されない。
【0010】 新鮮触媒の活性を増大するのに用いられる水素ガスは、高純度水素でもよく、
窒素、メタン、COなどの不活性ガスと混合された水素でもよい。従って、本
発明の明細書においては、用語「水素」および「水素処理ガス」は同義であり、
純粋水素でもよく、反応または生成物のいずれにも悪影響を及ぼさない他のガス
(例えば窒素並びにメタン、COおよびC4−ガスなどの軽質炭化水素)を水
素と共に含む処理ガスストリームである水素含有処理ガスでもよい。処理ガスの
水素分圧は、新鮮触媒粒子の活性を増大すると共に、スラリー中の可逆的に失活
した触媒粒子を賦活化するのに十分なものとしなければならない。COおよび水
蒸気を含まないことが好ましい。触媒を失活する種が最初に除去される場合には
、触媒活性増大反応からのテールガス(水素、メタン、窒素および二酸化炭素の
混合物を含む)も、処理ガスの一部を形成することがある。
【0011】 非シフト条件下で行われるスラリー炭化水素合成方法(本発明を実施するに際
して用いられる方法である)においては、合成ガスのH/COのモル比は約0
.5〜4の広い範囲に及ぶ。しかし、化学量論的に消費される場合のモル比は、
典型的には、約2.1/1である。HおよびCOの混合物を含む合成ガスは、
反応器のスラリー体の底部に注入またはバブリングされ、そこでHおよびCO
は、スラリー液体中の微粒子状フィッシャー−トロプシュ炭化水素合成触媒の存
在下に、炭化水素を形成するのに効果的な条件で反応する。形成された炭化水素
の一部は反応条件で液体であり、また形成された炭化水素は炭化水素スラリー液
体を構成する。合成された炭化水素液体は、単純なろ過などの手段によって、ろ
液として触媒粒子から分離されるが、他の分離手段を用いてもよい。合成された
炭化水素のいくらかは蒸気である。これは、未反応の合成ガスおよびガス状の反
応生成物と共に、炭化水素合成反応器からオーバーヘッドまたはテールガスとし
て送り出される。これらのオーバーヘッド炭化水素蒸気のいくらかは、典型的に
は、液体に凝縮され、液体炭化水素ろ液と混合される。従って、液体炭化水素ろ
液の初留点は、凝縮された炭化水素蒸気のいくらかと混合されるか否かによって
異なる。スラリー炭化水素合成方法の条件は、触媒および所望の生成物によって
、いくらか異なる。主としてC5+パラフィン(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効果的な典型的な条
件には、担持コバルト成分を含む触媒を用いるスラリー炭化水素合成方法におい
ては、例えば、それぞれ約320〜600゜F、80〜600psiおよび10
0〜40,000V/hr/V(COおよびHのガス状混合物の標準容積(6
0゜F、1気圧)/時間/触媒容量として表される)の範囲の温度、圧力および
空間速度が含まれる。これらのC5+およびC10+炭化水素は、これらの留分
が室温でワックス状固体であることから、ときにフィッシャー−トロプシュワッ
クスと呼ばれる。特に、留出燃料油および潤滑油範囲で沸騰する炭化水素が望ま
れる場合には、C5+炭化水素、より好ましくはC10+炭化水素の製造を最大
にする条件下に、合成反応が行われることが好ましい。
【0012】 窒素を含む炭化水素原料(即ち天然ガス)、または窒素含有化合物を含む炭化
水素原料(即ち残油、石炭、シェール、コーク、タールサンドなど)から製造さ
れる合成ガスには必ず、急速に、しかし可逆的に触媒を失活するHCNおよび/
またはNHが含まれる。これらの種による触媒の失活は可逆的であり、知られ
ているように、失活した触媒を水素と接触させることにより、触媒活性が回復さ
れる(触媒が賦活化される)。炭化水素合成スラリー中の可逆的に失活した触媒
粒子の活性は、スラリーを水素または水素含有処理ガスと接触させることによっ
て断続的または連続的に賦活化されて、知られているように、賦活化触媒スラリ
ーが形成される。このことは、例えば「背景」に引用された特許に開示され、ま
た上記に簡単に述べられている。既知のスラリー触媒の賦活化手段は、一部可逆
的に失活した触媒粒子を賦活化することに加えて、その一部失活した粒子と共に
賦活化域を上昇して通過するスラリーに添加される新鮮触媒の活性を増大する。
従って本発明はまた、これは、水素処理ガスおよび両タイプの触媒粒子を含むス
ラリーを、炭化水素合成反応器におけるものと同様の温度および圧力条件で、賦
活化または活性増大反応域を上昇して通過させ、合成反応器のスラリー体中に戻
すことにより、(i)新鮮触媒粒子の活性を増大し、同時に(ii)炭化水素合
成スラリー中の可逆的に失活した触媒粒子を賦活化する方法を含む。
【0013】 図1は、スラリー型炭化水素合成反応器10を簡単に示す概略図である。これ
は、内部に三相系反応性炭化水素合成スラリー(スラリー体)14を含む円筒形
の槽12からなる。原料ライン16は、反応器の底部にある充気空間18中に、
合成ガス原料を上昇して送る。原料はそこから、点線で簡単に示されるガス分配
グリッド20により、炭化水素合成スラリー中に上昇して送られる。グリッド2
0は、その表面全体に広がる、表面に水平に配置されたガス注入ジェット(示さ
れない)を除いて、固体、液体およびガスを通さない。スラリー中のガス気泡は
白丸で示され、分散された触媒粒子は黒丸で示される。合成ガスの気泡がスラリ
ーを通って上昇する際に、ガス中のHおよびCOが触媒粒子の存在下に反応し
て、炭化水素が製造され、その一部は反応条件で液体であり、またこれはスラリ
ー炭化水素液体を構成する。合成反応のガス状生成物および未反応合成ガスは、
スラリーの上にある反応器の頂部空間22中に上昇し、ライン24を経てオーバ
ーヘッドとして回収される。簡単に枠で示される、スラリー中に浸漬されたろ過
手段26は、反応器からライン27を経て合成炭化水素液体を連続的または断続
的に回収することを可能にする。両端が開口した簡単な垂直の中空チューブまた
は導管32は、添加された新鮮触媒の活性を増大するための手段を提供する。チ
ューブの内部には、触媒活性増大/触媒賦活化二元反応域が含まれ、手段32は
、リフトチューブ反応器の一形態として機能する。上に向かって開口し、概ねバ
ケツまたはカップ型をした手段28は、32の下部に送られるスラリーからガス
気泡を除去するためのもので、示されるように、32の底部を一部おおって配置
される。28の円筒形の側壁は32の底部部分を囲んでおり、32の外側と28
の内側との間に環状空間30を提供する。上昇する合成ガスの気泡は、空間30
においてスラリーと接触できない。従って、30を通過するスラリーのガス気泡
は、上部のスラリー体中に上昇して送られ、このことにより、32中に上昇して
送られるスラリーのガス気泡の含有量が低減される。28の底部はスラリー中の
固体粒子の安息角より大きい角度で傾斜しているので、分離されたスラリー粒子
はみな流下し、中央部に配置されたオリフィス31を経て流出する。従って、傾
斜した底部およびオリフィス31の組合せにより、28における微粒子状固体の
蓄積が防止される。簡単なバッフル34は、上昇する合成ガス気泡がチューブお
よび手段28中に上昇して混入するのを防止する。さもなければ、(i)ガス気
泡の除去、(ii)新鮮触媒粒子の活性増大、および(iii)触媒の賦活化の
効果が阻害される。28のようなガス除去手段を有する垂直なチューブというこ
の組合せは公知であり、米国特許第5,817,702号に開示される。その開
示は引用して本明細書に含まれる。水素処理ガスは、底部近傍に配置されたガス
ライン36を経てチューブ中に注入される。処理ガスはまたリフトガスとして機
能し、機械的なポンプを必要とすることなく、炭化水素合成スラリーがチューブ
を通って上昇し、そこから出て循環される。この実施形態においては、チューブ
の頂部は、スラリー体の頂部よりもわずかに上部にあるように示される。そのた
め、活性が増大された新鮮触媒粒子を含むスラリーからガスが分離し、ガスが低
減されたスラリーは、次いでスラリー体14中に下方に戻される。これは好まし
いことで、賦活化におけるガス状反応生成物として形成される、触媒を失活する
種がみな、汚染物質となりうる物質としてスラリー体中に導入されることなく、
反応器を上昇してそこから送り出される。新鮮触媒供給ライン38は、必要に応
じて、新鮮触媒粒子を含むスラリーを反応器のスラリー体中に注入する。リフト
チューブ32を上昇する水素処理ガス流は、反応器中の炭化水素合成スラリー(
新鮮触媒粒子、およびスラリー体からの賦活化可能な部分的に失活した触媒粒子
を含む)を、ガス気泡除去手段28を介してチューブ内に循環させる。そこで、
水素が流上するスラリー中の触媒粒子と接触し、新鮮触媒粒子の活性が増大され
、可逆的に失活した粒子が賦活化される。次いでスラリーはチューブの頂部から
出て、スラリー体中に戻され、スラリー体と混合される。チューブ中への水素流
は、少なくとも、望ましいレベルの活性増大が達成されるまで継続され、典型的
には、触媒の賦活化が維持されるように継続される。より典型的には、リフトチ
ューブまたは手段は、新鮮触媒が添加される前に、触媒の賦活化のために運転さ
れ、新鮮触媒の活性が増大された後にも賦活化のための運転が継続される。これ
は、典型的には全活性が最大に到達する時である。示されてはいないが、一つ以
上の垂直なガス気泡分離用下降管(米国特許第5,382,748号に開示され
、クレームされている形式のものであり、その開示は本明細書に引用して含まれ
る)をスラリー体の内部に配置し、垂直方向の触媒分布を向上させてもよい。さ
らなる実施形態においては、混合手段(示されていない)が活性増大手段内に配
置され、その中を流れる水素ガスおよびスラリーの混合が向上される。
【0014】 図2は、本発明の方法の他の実施形態を表す。ここでは、新鮮触媒粒子の活性
を増大するための反応域は、反応器の外に配置される。活性増大/賦活化両用の
リフトチューブ反応器手段が外に位置すること以外、図1および2の方法は同一
であり、同じ数字は同じ要素をさしている。図2を見ると、スラリー型炭化水素
合成反応器50は、図1のものと同様のスラリー体14およびフィルター手段2
6を内部に有する、円筒形の槽12からなる。しかし、垂直の触媒活性増大/賦
活化手段52(実質的に垂直に配置された、中空の流体導管の形状である)は、
示されるように、反応器の外に配置されている。反応器の外部にある52の垂直
な部分は、リフトチューブ反応器を構成する。手段52の底部は反応器中に伸び
、その中のスラリー体中に上向きに伸びており、その頂部にガス気泡分離カップ
58を有する実質的に垂直の脚部56が形成されている。ガス分離カップは、ス
ラリー体から52に供給される炭化水素スラリー中のガス気泡濃度を低減する。
これにより、52の反応器外にある部分でスラリーが水素処理ガスと接触するま
でに、スラリーの密度が高められる。新鮮触媒粒子の活性を増大し、可逆的に失
活した触媒粒子を賦活化するための水素処理ガスは、ライン54を経て、反応器
外にある垂直導管の内部に注入される。52の内部の、54より下流側の部分に
は、新鮮触媒の活性増大および賦活化のための反応域が含まれる。水素処理ガス
はリフトガスとして機能し、炭化水素スラリーを確実に導管を上方に通過させて
、循環させる。従って52の内部は、炭化水素合成反応器中のスラリー体から分
離されてはいるが、それと流体で繋がる。処理ガスのリフト機能は、58におけ
るガス気泡除去によってもたらされる密度差の水力学により、いくらか促進され
る。図1に示されるプロセスの事例のように、活性が増大された新鮮触媒粒子お
よび賦活化された触媒粒子を含む炭化水素スラリーは、52の頂部を出て、反応
器頂部の、スラリー体の上部にあるガス空間22に送られ、図1のプロセスで示
されるものと同じ方式および同じ理由でオフガスの分離が行われる。図1および
2では、活性増大/賦活化両用の手段が一つだけ示されているが、実際にはこれ
らの手段が多数用いられる。図1に示される実施形態の事例のように、図2の実
施形態のプロセスにおいても、一つ以上の垂直なガス気泡分離用下降管(米国特
許第5,382,748号に開示され、クレームされる形式のもの)を合成反応
器のスラリー体中に配置し、垂直方向の触媒分布を向上させてもよい。さらに、
混合手段(示されていない)を、一つ以上の活性増大手段または域内に存在せし
め、その中を流れる水素ガスおよびスラリーの混合を向上させてもよい。しかし
、活性増大域が合成反応器の外にあるという、この実施形態および他の実施形態
においては、新鮮触媒を合成反応器のスラリー体に直接添加するという選択に加
えて、新鮮触媒の全てまたは一部は、適切な手段により、典型的にはスラリーと
して、反応器外にある一つ以上の活性増大チューブ手段中に直接送ってもよい。
そこで新鮮触媒は、流上する炭化水素合成スラリーと混合・分散し、その活性を
増大する水素ガスと接触する。新鮮触媒を反応器外の活性増大手段中に送ること
は、水素添加位置の上流側、下流側またはその両方のいずれにおいて行なっても
よい。この実施形態においては、反応器外の触媒活性増大域を経て反応器中に導
入される新鮮触媒の一部については、触媒活性増大域を通って上昇する一回の通
油では、活性が増大されないか、少なくとも完全には増大されない可能性がある
。反応器外の活性増大域に添加される触媒粒子がそこを上昇して通過し、そこを
出て反応器のスラリー体中に送られるのに要する時間は、典型的には1分未満で
ある。全ての新鮮触媒を、反応器外の活性増大域を経て反応器中に導入するには
、さらにより多くの時間を要する。従って、最大の活性増大を得るのに必要とさ
れる時間を考慮すると、この実施形態に関しては、たとえ全ての新鮮触媒を一つ
以上の反応器外の活性増大域を経て合成反応器に導入するとしても、実際には、
新鮮触媒粒子を活性増大域中に導入する際に、新鮮触媒粒子がスラリー体にも含
まれることになると考えられる。スラリー体の新鮮触媒の濃度は、触媒の添加が
終了するまで増加し続ける。同時に、触媒活性増大手段を通って循環するスラリ
ー体中の新鮮触媒の活性増大は、活性増大が望ましいレベルに達するまで、典型
的には全触媒活性が最大に達するまで継続する。他の実施形態(示されていない
)においては、リフト反応器52に続いて他の活性増大域、例えば、米国特許第
5,821,270号(その開示は本明細書に引用して含まれる)に示され、開
示されている形式の槽である活性増大域を用いてもよい。このような実施形態に
おいては、新鮮触媒の活性は、反応器外の二つの連続した活性増大域において増
大される。
【0015】 当業者は、触媒の賦活化に用いられる手段、好ましくはスラリーガス気泡の除
去を含む手段を、新鮮触媒粒子の活性を増大する手段としても用いうることを認
識するであろう。本発明を実施する際に有用なこれらの手段のさらなる例は、例
えば米国特許第5,811,363号、同第5,811,468号および同第5
,958,986号(これらの開示は本明細書に引用して含まれる)に開示され
るが、これらに限定されない。さらに、上記されるように、所望により、新鮮触
媒の活性を増大することにより製造される水素リッチのオフガスの一部または全
てを回収し、清浄化して汚染物質を除去した後に、処理ガスの一部として用いて
もよい。スラリー炭化水素合成プロセスに伴うリフトガス反応器からオフガスを
別個に回収する有用な手段には、例えばリフトチューブ反応器(新鮮触媒活性増
大槽を含んでいても、含んでいなくてもよい)の下流側に設けられた分離槽、例
えば、米国特許第5,958,986号および同第5,821,270号に開示
されたものなどが含まれる。他の手段には、米国特許第5,811,363号の
図4に開示される形式のシュラウドおよびオフガス導管が含まれていてもよい。
しかし、オフガスを別個に回収することが望まれる場合、シュラウドオフガスオ
ーバーヘッド導管は、触媒活性増大反応からのオフガスを合成反応器のオフガス
ライン中に送らない。最後に、新鮮触媒は、合成反応器中のスラリー体中に、固
体粒子の形状で直接導入してもよいが、炭化水素液体中に新鮮触媒粒子を分散さ
せたスラリーとして導入してもよい。しかし、新鮮触媒粒子が一つ以上の反応器
外の活性増大域を経て合成反応器中に導入される場合には、新鮮触媒粒子を適切
な液体、典型的には炭化水素液体中に分散させる。炭化水素液体に直接添加する
と、凝集してスラリー反応器中に分散されにくくなる恐れのある、非常に微細な
粒子サイズの触媒については、米国特許第5,977,192号(その開示は本
明細書に引用して含まれる)に開示されるように、新鮮触媒を最初に含酸素化合
物液体中、次いで炭化水素液体中でスラリー化させてもよい。
【0016】 本発明の炭化水素合成方法により製造される炭化水素は、典型的には、その全
てまたは一部を、分留および/または転化に付すことによって、より有用な生成
物に品質向上される。転化とは、炭化水素の少なくとも一部の分子構造を変化さ
せる一つ以上の操作を意味し、非接触処理(例えばスチーム分解)および接触処
理(水素または他の共反応体の存在下または非存在下で、留分が適切な触媒と接
触する)の両方が含まれる。水素が反応体として存在する場合には、これらのプ
ロセス工程は一般に水素転化と呼ばれ、例えば水素異性化、水素化分解、水素化
精製およびより過酷な水素化精製(水素処理という)が含まれる。品質向上によ
り形成される適切な生成物の例には、合成原油、液体燃料油、オレフィン、溶剤
、潤滑油、工業油、医薬油、ワックス質炭化水素、窒素および酸素含有化合物な
どの一種以上が含まれるが、これらに限定されない。液体燃料油には、自動車ガ
ソリン、ディーゼル燃料油、ジェット燃料油および灯油の一種以上が含まれ、潤
滑油には、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含
まれる。工業油には、油井掘削流体、農業油、熱伝達流体などが含まれる。
【0017】 本発明は、下記の実施例を引用してさらに理解されるであろう。
【0018】
【実施例】実施例 この実施例においては、C5+炭化水素液体の製造能力が1バレル超/日のパ
イロットプラント炭化水素合成スラリー反応器を用いた。運転の開始に際して、
触媒粒子を含まない高温のフィッシャー−トロプシュ合成炭化水素液体を反応器
に充填した。この炭化水素液体は、コバルト触媒成分およびチタニアを含む触媒
を用い、この実施例で用いられるものと同じ範囲内の反応条件下に、スラリーフ
ィッシャー−トロプシュプロセスにより合成された。この炭化水素液体は、合成
反応条件で液体であり、スラリー液体と同じ組成を有するスラリー合成反応器生
成物であった。従ってこの炭化水素液体は、微粒子状フィッシャー−トロプシュ
型炭化水素合成触媒(コバルト12wt%およびレニウム1wt%をチタニア担
体上に担持してなり、アルミナ−シリカバインダーを含む)の存在下に、H
COをモル比2.1:1で含む合成ガスから製造された。この組成を有する商業
生産された新鮮触媒粒子はまず、流動床の気−固反応器中、700゜F以下の温
度で水素気流中で還元することによって活性化した。還元に続いて、触媒を一酸
化炭素で不導態化した。次いで、ガス流を反応器中に上向きに流し始め、反応器
を約350゜Fまで加熱した。その後、約250〜300゜Fの温度に加熱した
上記の炭化水素液体を反応器に供給した。次いで、反応器の条件を合成運転条件
まで立上げ、名目上H/COモル比2.1:1の合成ガス流を高温の炭化水素
液体中に上昇させ、不動態化された触媒粒子を反応器に供給して、三相の炭化水
素合成スラリーを形成した。これらの条件には、反応器出口圧力275psig
、温度420゜Fおよび合成GHSV(hr−1)約6600が含まれる。CO
転化率は40〜45%に維持した。反応器には、ガス気泡除去式の、垂直の触媒
賦活化手段(米国特許第5,817,702号に開示され、クレームされる形式
のもの)が高温スラリー中に浸漬されて含まれていた。これは、実験中に新鮮触
媒粒子の活性を増大するのに用いられた。米国特許第5,382,748号に開
示されるタイプのスラリー循環下降管もまた、スラリー液体中に浸漬されて含ま
れていた。
【0019】 反応器を上記の条件で2日間運転して、新規触媒の初期活性を確認した。図3
のグラフで、最初の二つの点はこの初期触媒活性を表す。図3に示される触媒活
性レベルはいずれも、新鮮触媒粒子の従来の活性増大方法(米国特許第5,29
2,705号の実施例に開示されるものと類似)によって得られたピーク最大触
媒活性レベルに対する相対値である。従来方法は後述の比較例に示され、結果は
図4に示される。初期活性試験の後、新鮮触媒が活性ロスを示す前に、水素気流
を賦活化チューブの底部に上向きに流し始め、反応器の触媒粒子の活性を増大さ
せた。チューブ中の水素ガスのリフト効果により、底部のガス気泡除去手段を通
ってスラリーが流下し、次いでリフトチューブ中に入り、そこを通り、その頂部
から流出した。それによって、チューブおよび反応器を通る垂直のスラリー循環
がもたらされた。反応性スラリーに浸漬されたチューブを通って上昇する、活性
増大用水素の流速は745scf/hrであり、スラリーのポンプ速度は225
lb/hrと計算された。チューブ底部のガス気泡分離手段により、スラリー液
体がチューブ中に流入する前に、合成ガス気泡をスラリー液体から除去した。賦
活化チューブ中の、触媒およびスラリーのそれぞれに対する各水素処理比は、5
.4scf−H/lb(触媒)および2.9scf−H/lbであった。図
3に示される、日数4〜5日から12日までの期間の触媒活性の増大中に、スラ
リー温度は、275psigで約435゜Fに上昇された。後述の方法とは異な
り、この実験では、新鮮触媒の活性が増大し続ける全期間にわたり、反応性スラ
リー中に上昇する合成ガス流を維持し、合成反応器において炭化水素を製造し続
けた。ドラフトチューブ中を上昇する触媒活性増大用水素気流は、反応器におい
て炭化水素を合成し続ける間(約10日間)継続した。反応器は、一定の生産性
を維持するように運転された。これは、触媒の容量または重量当たりのCO転化
率が一定であることを意味する。
【0020】 図3のグラフのデータ点で示されるように、本発明の活性増大水素処理により
、反応性スラリーにおける触媒活性は約8日間にわたって連続的に増大し、その
後一定となった。本発明の実施により達成された、活性が増大された新鮮触媒の
このラインアウトされた最大活性は、後述する比較例で得られた、活性が増大さ
れた新鮮触媒のピークまたは最大活性と実質的に同じであった。活性増大前の初
期活性は、この増大された活性の最大値に対して正規化したところ、約40%で
あった。このことは、本発明の新鮮触媒の活性を増大する水素処理により、合成
反応器に供給された新鮮触媒の初期活性の二倍を越える活性がもたらされたこと
を示す。このことはまた、触媒活性増大チューブまたは手段を装着した反応器に
添加された新鮮触媒粒子は、合成反応器が運転され、合成ガス原料から炭化水素
が製造されている間、その活性が増大することを示す。
【0021】比較例 この実験は、上記の実施例に用いられたものと同じパイロットプラント反応器
において、同じ温度および圧力下に、同じ触媒組成を用いて行われた。ただしこ
の実験においては、新鮮触媒の活性を増大する手段として触媒賦活化チューブを
用いる代わりに、活性増大用の水素を、反応器のスラリー体中に上昇して注入し
た。同じ触媒を用いる先行運転によって製造された炭化水素スラリー液体を、反
応器に供給し、運転温度まで立ち上げた。次いで新鮮触媒を反応器に添加し、炭
化水素液体および新鮮触媒のスラリー中を上昇する合成ガス流を流し始めた。新
鮮触媒の初期活性を測定するために約8時間の初期運転を行った後、反応器への
合成ガス流を停止し、触媒活性の増大をCOの不存在下に行った。従って、活性
増大の間、合成反応器は、実質的にオフラインであり、その際炭化水素は製造さ
れなかった。初期運転条件には、温度435゜F、圧力278psigおよびG
HSV約8400hr−1が含まれる。合成ガス流を停止した後、水素処理ガス
をスラリー体中に1時間上昇して送り、スラリー中の新鮮触媒の活性を増大させ
た。この間に、温度は438゜Fに上昇し、圧力は150psigとなり、水素
処理速度は触媒に対して24.8scf−H/lb、スラリーに対して約4s
cf−H/lbであった。活性増大反応からのテールガスはリサイクルして戻
され、スラリー体の底部にあるガス分配器またはグリッドを通して上昇する十分
なガス速度が維持される適切な量で、ガス分配器またはグリッドを通して上昇し
て送られ、これにより、触媒粒子が分配器のガス注入手段から流出せず、スラリ
ー体中に分布するよう維持された。この後、合成ガス流をスラリー中に再度注入
し、反応器を395゜F、約278psig、約8450hr−1のGHSVお
よび約35〜40%のCO転化率という条件に立ち上げた。活性増大処理前の新
鮮触媒で得られた初期CO転化率は、435゜Fで約40%であった。従って、
活性が増大された触媒により、395゜Fという実質的により低い温度で、名目
上同等のCO転化率が得られた。従来技術の新鮮触媒活性増大処理の前後におけ
る炭化水素合成触媒の活性の差は、図4のグラフに示される。ここでは、最大に
増強または増大された触媒活性が100%と定義され、活性はこれに対して正規
化されている。
【0022】 本発明を実施するに際して、種々の他の実施形態および変更形態は、上記した
本発明の範囲および精神から逸脱することなく、当業者に自明であろうし、また
当業者によって容易に実施されるであろうと解される。従って、本明細書に添付
される特許請求の範囲は、上述された正確な記載に限定されるものではなく、む
しろ請求は、本発明が関連する分野の当業者によってそれらの等価物として扱わ
れるであろうすべての特徴および実施形態を含めて、本発明に帰属する特許を受
けることができる新規性の特徴をすべて包含するものとみなされる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明を実施することによってスラリーに添加される新鮮触媒の活性を増大す
るための、垂直の中空流体導管またはチューブを内部に有するスラリー型フィッ
シャー−トロプシュ反応器の簡単な概略図である。
【図2】 導管が反応器の外にあることを除いて、図1と同様である。
【図3】 本発明の方法を用いたときの、時間の関数としての触媒活性のグラフである。
【図4】 合成反応器をオフラインにして新鮮触媒の活性を増大するための、従来のスラ
リープロセスを図示する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C07C 9/14 C07C 9/22 9/22 C07B 61/00 300 // C07B 61/00 300 B01J 23/84 311M (72)発明者 ネスコラ,ダニエル,レイ アメリカ合衆国,ルイジアナ州 70806, バトン ルージュ,クレイナート アベニ ュー 2045 Fターム(参考) 4G069 AA03 AA10 AA20 BA02B BA04B BB01C BC64B BC67A BC67B BD01C CC23 DA08 EA02X EA02Y FA08 FB44 FB77 FC04 GA05 4H006 AA02 AC25 BA16 BA20 BA30 BA55 BC10 BC11 BC18 BD81 4H039 CA99 CB40 CB90 CL35

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 炭化水素合成スラリー中の新鮮炭化水素合成触媒の活性増大
    方法であって、 (i)炭化水素合成スラリーを、一つ以上の触媒活性増大域において水素処理
    ガスと接触させて、該スラリー中の新鮮炭化水素合成触媒の活性を増大する工程
    ;および (ii)炭化水素合成反応器において、合成ガスから炭化水素を製造しながら
    、該活性が増大された触媒を含む該スラリーを該反応器のスラリー体中に送る工
    程 を含み、 該スラリー体は、炭化水素スラリー液中に、炭化水素合成触媒粒子および合成
    ガスの気泡を含んでなる炭化水素合成スラリーからなることを特徴とする活性増
    大方法。
  2. 【請求項2】 前記一つ以上の活性増大域は、その少なくとも一部が前記反
    応器の前記スラリー体中に浸漬されているか、該反応器の外にあるか、またはそ
    の両方であることを特徴とする請求項1に記載の活性増大方法。
  3. 【請求項3】 前記ガス気泡の少なくとも一部は、それが一つ以上の活性増
    大域中に送られる前に、前記炭化水素合成スラリーから除去されることを特徴と
    する請求項2に記載の活性増大方法。
  4. 【請求項4】 前記接触において前記新鮮触媒を含んでいる前記炭化水素合
    成スラリーは、前記スラリー体から得られるスラリーを含むことを特徴とする請
    求項3に記載の活性増大方法。
  5. 【請求項5】 前記合成ガスから製造される前記炭化水素は、合成反応条件
    下で液体であり、前記スラリー体のスラリー液体からなる炭化水素を含むことを
    特徴とする請求項4に記載の活性増大方法。
  6. 【請求項6】 前記炭化水素合成スラリーは、前記活性増大域で少なくとも
    部分的に賦活化される、可逆的に失活した触媒を含むことを特徴とする請求項5
    に記載の活性増大方法。
  7. 【請求項7】 前記スラリー体のスラリー液体の少なくとも一部を前記反応
    器から回収し、 (i)分留;および (ii)炭化水素分子の少なくとも一部の分子構造を変化させる転化操作 の少なくとも一つを含む、一つ以上の品質向上操作に送ることを特徴とする請求
    項6に記載の活性増大方法。
  8. 【請求項8】 前記活性増大域は、実質的に垂直に配置されて伸び、頂部お
    よび底部が開口した中空流体導管の内部からなるリフトガス反応域を含み、前記
    スラリーおよび処理ガスがそこを通って流れることを特徴とする請求項7に記載
    の活性増大方法。
  9. 【請求項9】 前記水素処理ガスは、前記一つ以上のリフトガス反応域にお
    いてリフトガスとして機能して、前記スラリーを前記スラリー体から前記リフト
    ガス反応域中に送り、さらに該スラリー体中に戻すスラリー循環を提供し、 該処理ガスは10%未満のCOを含み、 該処理ガスの水素/COモル比は3:1超であり、 該触媒は触媒コバルト成分を含む ことを特徴とする請求項8に記載の活性増大方法。
  10. 【請求項10】 (a)炭化水素合成反応器中において、HおよびCOの
    混合物を含む合成ガスを、該合成ガスの該HおよびCOが反応して炭化水素を
    形成するのに効果的な反応条件で、炭化水素合成スラリーからなるスラリー体中
    に上昇して送る工程であって、該スラリーは粒子状フィッシャー−トロプシュ触
    媒および合成ガスの気泡を炭化水素液体中に分散して含み、形成された該炭化水
    素の少なくとも一部は反応条件下で液体であり、また該形成された炭化水素はス
    ラリー炭化水素液体を構成することを特徴とする工程; (b)新鮮触媒粒子を、該炭化水素合成スラリーに添加する工程;および (c)水素処理ガス、および前記新鮮触媒粒子を含む前記炭化水素合成スラリー
    を、該処理ガス中の水素が、該スラリー中の該新鮮触媒粒子と接触して、その少
    なくとも一部の活性を増大させる一つ以上の活性増大域を通過させる工程であっ
    て、該活性が増大された触媒を含む該スラリーは、該一つ以上の活性増大域を出
    て、該反応器の該スラリー体中に送られ、該活性の増大は、該合成反応器におい
    て炭化水素を該合成ガスから製造しつつ行われる工程 を含むことを特徴とするスラリー炭化水素合成方法。
  11. 【請求項11】 前記一つ以上の活性増大域は、その少なくとも一部が前記
    反応器の前記スラリー体中に浸漬されているか、該反応器の外にあるか、または
    その両方であることを特徴とする請求項10に記載のスラリー炭化水素合成方法
  12. 【請求項12】 前記ガス気泡の少なくとも一部は、それが前記一つ以上の
    活性増大域中に送られるか、またはそこに循環される前に、前記スラリーから除
    去されることを特徴とする請求項11に記載のスラリー炭化水素合成方法。
  13. 【請求項13】 前記新鮮触媒粒子は、前記一つ以上の活性増大域を通過す
    る前記スラリー体または前記スラリーに添加されることを特徴とする請求項12
    に記載のスラリー炭化水素合成方法。
  14. 【請求項14】 前記スラリー体は、前記活性増大中に、前記活性増大域に
    おいて少なくとも部分的に賦活化される、部分的かつ可逆的に失活した触媒粒子
    を含むことを特徴とする請求項13に記載のスラリー炭化水素合成方法。
  15. 【請求項15】 前記合成炭化水素液体の一部を、前記反応器から連続的ま
    たは断続的に回収し、 (i)分留;および (ii)炭化水素分子の少なくとも一部の分子構造を変化させる転化操作 の少なくとも一つを含む、一つ以上の品質向上操作に送ることを特徴とする請求
    項14に記載のスラリー炭化水素合成方法。
  16. 【請求項16】 前記一つ以上の活性増大域における前記循環および前記水
    素との接触は、前記反応器に添加された前記新鮮触媒粒子の活性が増大するのに
    十分な時間継続し、そのことは触媒活性のピークにより示されることを特徴とす
    る請求項15に記載のスラリー炭化水素合成方法。
  17. 【請求項17】 前記活性増大域は、リフトチューブ反応域を含み、前記水
    素処理ガスは、該リフトチューブ反応域においてリフトガスとして機能して、ス
    ラリーが前記スラリー体から前記リフトチューブ反応域中に入り、該スラリー体
    中に戻るスラリー循環を提供することを特徴とする請求項15に記載のスラリー
    炭化水素合成方法。
  18. 【請求項18】 前記リフトチューブ反応域は、実質的に垂直に配置されて
    伸び、頂部および底部が開口した中空流体導管の内部からなり、前記スラリーが
    そこを通って流れることを特徴とする請求項17に記載のスラリー炭化水素合成
    方法。
  19. 【請求項19】 前記処理ガスは10%未満のCOを含み、該処理ガスの水
    素/COのモル比は3:1超であることを特徴とする請求項18に記載のスラリ
    ー炭化水素合成方法。
JP2002501799A 2000-06-02 2001-04-27 炭化水素の製造中に新触媒の活性を増大するスラリー炭化水素合成 Expired - Fee Related JP5097324B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/587,148 2000-06-02
US09/587,148 US6696502B1 (en) 2000-06-02 2000-06-02 Slurry hydrocarbon synthesis with fresh catalyst activity increase during hydrocarbon production
PCT/US2001/013699 WO2001094281A1 (en) 2000-06-02 2001-04-27 Slurry hydrocarbon synthesis with fresh catalyst activity increase during hydrocarbon production

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2003535677A true JP2003535677A (ja) 2003-12-02
JP5097324B2 JP5097324B2 (ja) 2012-12-12

Family

ID=24348561

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002501799A Expired - Fee Related JP5097324B2 (ja) 2000-06-02 2001-04-27 炭化水素の製造中に新触媒の活性を増大するスラリー炭化水素合成

Country Status (14)

Country Link
US (1) US6696502B1 (ja)
EP (1) EP1292554B1 (ja)
JP (1) JP5097324B2 (ja)
AR (1) AR028932A1 (ja)
AT (1) ATE308492T1 (ja)
AU (2) AU5922401A (ja)
BR (1) BR0111315A (ja)
CA (1) CA2408529C (ja)
DE (1) DE60114619T2 (ja)
DK (1) DK1292554T3 (ja)
ES (1) ES2252229T3 (ja)
NO (1) NO20025787L (ja)
WO (1) WO2001094281A1 (ja)
ZA (1) ZA200209151B (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005515887A (ja) * 2002-01-29 2005-06-02 エクソンモービル リサーチ アンド エンジニアリング カンパニー 一酸化炭素水素添加用担持触媒の再生
JP2007520336A (ja) * 2004-01-28 2007-07-26 スタトイル・エーエスエー フィッシャー・トロプシュ触媒
JP2007260669A (ja) * 2006-02-28 2007-10-11 Nippon Steel Corp 合成ガスから炭化水素を製造する触媒、触媒の製造方法、合成ガスから炭化水素を製造する方法、及び、触媒の再生方法
WO2011105118A1 (ja) * 2010-02-26 2011-09-01 Jx日鉱日石エネルギー株式会社 活性化フィッシャー・トロプシュ合成触媒の製造方法及び炭化水素の製造方法
JP2014524835A (ja) * 2011-07-12 2014-09-25 アルケマ フランス 流動床反応器内での連続触媒再生

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7419928B2 (en) * 2003-04-11 2008-09-02 Exxonmobil Research And Engineering Company Fischer-Tropsch catalyst production
US7230034B2 (en) * 2004-03-19 2007-06-12 Conocophillips Company Prevention of and recovering from a catalyst bed slumping in a gas-agitated multiphase reactor
GB2446127A (en) * 2007-01-30 2008-08-06 Gtl F1 Ag Preparation of Fischer-Tropsch Catalysts
DE102008021628A1 (de) 2008-04-25 2009-12-24 Ibh Engineering Gmbh Vorrichtung und Verfahren sowie Verwendung eines Reaktors zur Herstellung von Roh,- Brenn- und Kraftstoffen aus organischen Substanzen
GB2473071B (en) 2009-09-01 2013-09-11 Gtl F1 Ag Fischer-tropsch catalysts
GB2475492B (en) 2009-11-18 2014-12-31 Gtl F1 Ag Fischer-Tropsch synthesis
EP2603316B1 (en) 2010-08-09 2017-04-19 Gtl. F1 Ag Fischer-tropsch catalysts
JP5869397B2 (ja) 2012-03-28 2016-02-24 独立行政法人石油天然ガス・金属鉱物資源機構 気泡塔型スラリー床反応器のスタートアップ方法
US9604189B2 (en) 2012-12-20 2017-03-28 Shell Oil Company Methods and systems for promoting hydrogen gas distribution within cellulosic biomass solids during hydrothermal digestion

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6214945A (ja) * 1985-07-08 1987-01-23 バスフ アクチェン ゲゼルシャフト 触媒の製法
US5283216A (en) * 1992-09-24 1994-02-01 Exxon Research And Engineering Company Rejuvenation of hydrocarbon synthesis catalyst
US5292705A (en) * 1992-09-24 1994-03-08 Exxon Research & Engineering Co. Activation of hydrocarbon synthesis catalyst
WO1998050495A1 (en) * 1997-05-06 1998-11-12 Exxon Research And Engineering Company Combination gas disengaging downcomer-rejuvenation tube for in-situ slurry catalyst rejuvenation
JP2001524024A (ja) * 1997-05-02 2001-11-27 エクソン リサーチ アンド エンジニアリング カンパニー 反応器テールガスを触媒再生に用いる炭化水素の合成方法
JP2002500687A (ja) * 1997-05-02 2002-01-08 エクソン リサーチ アンド エンジニアリング カンパニー 多段階触媒再生を含むスラリー炭化水素合成方法
JP2002512649A (ja) * 1997-05-02 2002-04-23 エクソン リサーチ アンド エンジニアリング カンパニー ガス分離による炭化水素合成触媒スラリーの再生方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PE31698A1 (es) 1995-11-08 1998-06-15 Shell Int Research Proceso de activacion y rejuvenecimiento de catalizador
US5811363A (en) 1997-05-02 1998-09-22 Exxon Research And Engineering Company Catalyst rejuvenation in hydrocarbon synthesis slurry with reduced slurry recontamination
US5958986A (en) 1997-05-02 1999-09-28 Exxon Research And Engineering Co. Slurry hydrocarbon synthesis process with catalyst rejuvenation in external lift pipe (law544)
US6323248B1 (en) * 2000-06-02 2001-11-27 Exxonmobil Research And Engineering Company Slurry hydrocarbon synthesis with fresh catalyst activity increase during hydrocarbon production

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6214945A (ja) * 1985-07-08 1987-01-23 バスフ アクチェン ゲゼルシャフト 触媒の製法
US5283216A (en) * 1992-09-24 1994-02-01 Exxon Research And Engineering Company Rejuvenation of hydrocarbon synthesis catalyst
US5292705A (en) * 1992-09-24 1994-03-08 Exxon Research & Engineering Co. Activation of hydrocarbon synthesis catalyst
JP2001524024A (ja) * 1997-05-02 2001-11-27 エクソン リサーチ アンド エンジニアリング カンパニー 反応器テールガスを触媒再生に用いる炭化水素の合成方法
JP2002500687A (ja) * 1997-05-02 2002-01-08 エクソン リサーチ アンド エンジニアリング カンパニー 多段階触媒再生を含むスラリー炭化水素合成方法
JP2002512649A (ja) * 1997-05-02 2002-04-23 エクソン リサーチ アンド エンジニアリング カンパニー ガス分離による炭化水素合成触媒スラリーの再生方法
WO1998050495A1 (en) * 1997-05-06 1998-11-12 Exxon Research And Engineering Company Combination gas disengaging downcomer-rejuvenation tube for in-situ slurry catalyst rejuvenation

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005515887A (ja) * 2002-01-29 2005-06-02 エクソンモービル リサーチ アンド エンジニアリング カンパニー 一酸化炭素水素添加用担持触媒の再生
JP2007520336A (ja) * 2004-01-28 2007-07-26 スタトイル・エーエスエー フィッシャー・トロプシュ触媒
JP2012183536A (ja) * 2004-01-28 2012-09-27 Statoil Asa フィッシャー・トロプシュ触媒
JP2007260669A (ja) * 2006-02-28 2007-10-11 Nippon Steel Corp 合成ガスから炭化水素を製造する触媒、触媒の製造方法、合成ガスから炭化水素を製造する方法、及び、触媒の再生方法
WO2011105118A1 (ja) * 2010-02-26 2011-09-01 Jx日鉱日石エネルギー株式会社 活性化フィッシャー・トロプシュ合成触媒の製造方法及び炭化水素の製造方法
JP2011177626A (ja) * 2010-02-26 2011-09-15 Jx Nippon Oil & Energy Corp 活性化フィッシャー・トロプシュ合成触媒の製造方法及び炭化水素の製造方法
US8557879B2 (en) 2010-02-26 2013-10-15 Jx Nippon Oil & Energy Corporation Process for production of activated Fischer-Tropsch synthesis catalyst, and process for production of hydrocarbon
JP2014524835A (ja) * 2011-07-12 2014-09-25 アルケマ フランス 流動床反応器内での連続触媒再生

Also Published As

Publication number Publication date
NO20025787D0 (no) 2002-12-02
AU2001259224B2 (en) 2005-09-08
BR0111315A (pt) 2003-12-16
EP1292554B1 (en) 2005-11-02
EP1292554A1 (en) 2003-03-19
ES2252229T3 (es) 2006-05-16
AU5922401A (en) 2001-12-17
DK1292554T3 (da) 2006-03-06
NO20025787L (no) 2003-01-27
US6696502B1 (en) 2004-02-24
DE60114619T2 (de) 2006-07-27
ATE308492T1 (de) 2005-11-15
WO2001094281A1 (en) 2001-12-13
DE60114619D1 (de) 2005-12-08
JP5097324B2 (ja) 2012-12-12
AR028932A1 (es) 2003-05-28
ZA200209151B (en) 2003-09-01
CA2408529C (en) 2009-12-08
CA2408529A1 (en) 2001-12-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5260239A (en) External catalyst rejuvenation system for the hydrocarbon synthesis process
CA2286241C (en) Hydrocarbon synthesis catalyst slurry rejuvenation with gas disengagement
JP4210340B2 (ja) 反応器テールガスを触媒再生に用いる炭化水素の合成方法
CA2284939C (en) Catalyst rejuvenation in hydrocarbon synthesis slurry with reduced slurry recontamination
EP1015528B1 (en) Slurry hydrocarbon synthesis process with catalyst rejuvenation in external lift pipe
JP2003535677A (ja) 炭化水素の製造中に新触媒の活性を増大するスラリー炭化水素合成
JP2004534891A (ja) 高純度フィッシャー−トロプシュワックスの直接的製造
US5973012A (en) Hydrocarbon synthesis catalyst slurry rejuvenation with gas disengagement (LAW 783)
AU2001259224A1 (en) Slurry hydrocarbon synthesis with fresh catalyst activity increase during hydrocarbon production
JP2003535676A (ja) スラリー反応器の立上げ時における新鮮触媒の活性増大および炭化水素の製造
AU2002312504C1 (en) Temperature controlled in situ wax purification
CA2150561C (en) External catalyst rejuvenation system for the hydrocarbon synthesis process

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080401

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110906

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120904

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120924

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Ref document number: 5097324

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150928

Year of fee payment: 3

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees