JP2018512264A - 炭化水素合成触媒、その調製方法及びその使用 - Google Patents

炭化水素合成触媒、その調製方法及びその使用 Download PDF

Info

Publication number
JP2018512264A
JP2018512264A JP2017544744A JP2017544744A JP2018512264A JP 2018512264 A JP2018512264 A JP 2018512264A JP 2017544744 A JP2017544744 A JP 2017544744A JP 2017544744 A JP2017544744 A JP 2017544744A JP 2018512264 A JP2018512264 A JP 2018512264A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
catalyst
catalyst support
support
cobalt
compound
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
JP2017544744A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6721601B2 (ja
Inventor
マッセウス ボサ ジャン
マッセウス ボサ ジャン
ルーカス ビサジー ジェイコブ
ルーカス ビサジー ジェイコブ
カレン アダム
カレン アダム
ヘロイーズ タルヤールド ヤナ
ヘロイーズ タルヤールド ヤナ
マイヤー リタ
マイヤー リタ
Original Assignee
サゾル テクノロジー(プロプライアタリー)リミティド
サゾル テクノロジー(プロプライアタリー)リミティド
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 サゾル テクノロジー(プロプライアタリー)リミティド, サゾル テクノロジー(プロプライアタリー)リミティド filed Critical サゾル テクノロジー(プロプライアタリー)リミティド
Publication of JP2018512264A publication Critical patent/JP2018512264A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6721601B2 publication Critical patent/JP6721601B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J21/00Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
    • B01J21/06Silicon, titanium, zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof
    • B01J21/063Titanium; Oxides or hydroxides thereof
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/16Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/32Manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/34Manganese
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/74Iron group metals
    • B01J23/75Cobalt
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/76Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/84Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/889Manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/8892Manganese
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/89Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with noble metals
    • B01J23/8913Cobalt and noble metals
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/89Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with noble metals
    • B01J23/8933Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with noble metals also combined with metals, or metal oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/8986Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with noble metals also combined with metals, or metal oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with manganese, technetium or rhenium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/19Catalysts containing parts with different compositions
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/0201Impregnation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/0236Drying, e.g. preparing a suspension, adding a soluble salt and drying
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/024Multiple impregnation or coating
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/024Multiple impregnation or coating
    • B01J37/0244Coatings comprising several layers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/04Mixing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/08Heat treatment
    • 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
    • C10G2/331Production 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 containing group VIII-metals
    • C10G2/332Production 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 containing group VIII-metals of the iron-group
    • 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
    • C10G2/331Production 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 containing group VIII-metals
    • C10G2/333Production 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 containing group VIII-metals of the platinum-group
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2523/00Constitutive chemical elements of heterogeneous catalysts
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/03Precipitation; Co-precipitation
    • B01J37/031Precipitation
    • B01J37/033Using Hydrolysis
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/16Reducing
    • B01J37/18Reducing with gases containing free hydrogen

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Abstract

本発明は、触媒、より具体的にはコバルト含有触媒組成物に関する。本発明は、さらにコバルト含有触媒前駆体の調製方法、コバルト含有触媒の調製方法、及び係る触媒を用いる炭化水素の合成方法に関する。本発明の第一の側面によれば、触媒支持体上、及び/又は触媒支持体中に支持されたコバルト及び/又はコバルト化合物を含み、触媒支持体上、及び/又は触媒支持体中にチタン化合物を、触媒支持体上、及び/又は触媒支持体中にマンガン化合物をさらに含む、コバルト含有触媒組成物が提供される。【選択図】図3

Description

本発明は、触媒、より具体的には、コバルト含有触媒組成物に関する。さらに、本発明は、コバルト含有触媒前駆体の調製方法、コバルト含有触媒の調製方法、及び係る触媒を用いる炭化水素合成プロセスに関する。
フィッシャートロプシュ(FT)合成触媒の存在下における水素及び一酸化炭素を含む合成ガス(syngas)からの炭化水素合成は、一般的にFT合成として知られている。FT合成中、合成ガスをFT合成条件下でFT合成触媒と接触させて炭化水素を製造する。低温FT(LTFT)合成で用いられることが多い触媒の1種は、アルミナ、シリカ、チタニア、マグネシアなどの触媒支持体上、及び/又は触媒支持体中に支持されたCo等の活性触媒成分を含み、製造された炭化水素は、通常ワックス状炭化水素生成物の形態である。
FT合成中、支持体上に支持されたCo等の触媒の活性は、通常、徐々に減少し(すなわち、触媒が不活性化する)、その結果炭化水素に転化される合成ガスが減少することが知られている。炭化水素合成中に活性が徐々に減少する場合があるという触媒のこの特性は、触媒の活性安定性とよばれる。
上記のように、触媒の活性安定性の欠如は、触媒が徐々に不活性化し、したがって製造される炭化水素が減少するという効果を有する。この効果に対抗するために、FT合成プロセスの温度を、触媒の活性の損失を補うために増加させることができる。しかし、増加させた反応温度は、FT合成中により望ましくないメタンが形成されるという不利益を有する。触媒量の増加、触媒再生、又は触媒再活性化等の他のコスト高の測定を行って、炭化水素製造を埋め合わせることもできる。
修飾剤、ドーパント、及び促進剤等の多くの異なる成分を、熱水安定性の改善、活性成分の還元性の改善、触媒の活性の改善、触媒の生成物選択性の改善、及びFT合成中の触媒の活性安定性の改善等、触媒のある種の側面を改善するために、触媒中に導入することができることが当分野で知られている。多くのそのような成分が、上記の目的に適しているとして知られており、例えばSi、Ti、Zr、Cu、Zn、Ba、Co、Ni、La、W、Na、K、Ca、Sn、Cr、Fe、Li、Tl、Mg、Sr、Ga、Sb、V、Hf、Th、Ce、Ge、U、Nb、Ta、Mn、Pt、Pd、Re及びRuである。Ti及びMnの組み合わせがコバルト含有触媒に含まれる場合、予想外の利点が得られることが見出された。
WO2014020507;WO9961550;Applied Catalysis A:General、419‐420(2012)148‐155;WO2008104793;WO2012107718;AU2013203123;US20120252665A1;Fuel Processing Technology、89(2008)455‐459及びCatalysis Today、197(2012)18‐23は、触媒中のTiの含有を開示する。
触媒中のMnの含有は、Journal of Catalysis、246(2007)91‐99;Journal of Physical Chemistry B、110(2006)、8626‐8639;EP0966415 A1;US6333294B1;US20020010221A1;Fuel Processing Technology、90(2009)901‐908;Journal of Catalysis、288(2012)104‐114;Journal of Catalysis、237(2006)152‐161;US20080132589;US20080064769A1;US20100099780A1及びUS20040127352A1に開示される。
最も驚くべきことに、支持されたコバルト触媒が、チタン及びマンガンの両方を含む場合、触媒の活性及び/若しくは活性安定性、並びに/又は触媒のより低いメタン選択性、並びに/又は支持体のより低い支持体崩壊が、合成ガスを触媒と接触させる炭化水素合成中に改善されることが見出された。これは、本発明の例、例えば以下の図1、2及び3並びに表5、7、10及び12により示される。
発明の開示
コバルト含有触媒組成物
本発明の第一の側面によれば、触媒支持体上、及び/又は触媒支持体中に支持されたコバルト及び/又はコバルト化合物を含むコバルト含有触媒組成物であって、触媒支持体上、及び/又は触媒支持体中にチタン化合物を、触媒支持体上、及び/又は触媒支持体中にマンガン化合物をさらに含む、触媒組成物が提供される。
触媒組成物は、少なくとも水素及び一酸化炭素から炭化水素及び/又は炭化水素の酸素化物を合成するための炭化水素合成触媒組成物であることができる。好ましくは、触媒組成物は、フィッシャートロプシュ合成を実施するフィッシャートロプシュ(FT)合成触媒組成物である。FT合成は、固定ベッド反応器、スラリーベッド反応器、又は固定流動ベッド反応器において実施されることができる。好ましくは、FT合成は、3相スラリーベッドFT合成プロセスである。
本発明の1つの実施態様において、触媒組成物は、コバルト化合物を含むことができ、その場合において、触媒組成物は触媒前駆体であることができる。コバルト化合物は、コバルト塩であることができ、代替的に、それは酸化コバルトである。コバルト塩は、水酸化コバルト又は硝酸コバルト等の任意の適したコバルト塩を含むことができる。酸化コバルトは、CoO、CoO(OH)、Co34、Co23及びこれらの2種又はそれより多くの混合物からなる群から選択されることができる。好ましくは、酸化コバルトはCo34である。
本発明の別の実施態様において、触媒組成物はゼロ価のコバルトを含むことができ、その場合、触媒組成物は活性触媒であることができる。コバルトは、粒子の形態であることができ、又は好ましくは支持体表面上に分散された結晶子であることができる。
触媒前駆体又は触媒は、5〜70gCo/100g触媒支持体、好ましくは20〜40gCo/100g触媒支持体、及びより好ましくは25〜35gCo/100g触媒支持体の量にてコバルト(Co)を含むことができる。
触媒組成物は、ドーパント、好ましくはコバルト化合物の還元性を増加させることができるドーパントも含むことができる。ドーパントは、パラジウム(Pd)、白金(Pt)、ルテニウム(Ru)、レニウム(Re)、及びこれらの2種又はそれより多くの混合物を含む群から選択される金属の化合物である、ドーパント化合物の形態であることができる。ドーパントの金属(特にパラジウム金属又は白金金属)とコバルト金属との質量割合は、1:300〜1:3000であることができる。
触媒支持体は、1種又はそれより多くの酸化アルミニウムの形態のアルミナ;シリカ(SiO2);チタニア(TiO2);マグネシア(MgO);酸化亜鉛(ZnO)、シリコンカーバイド;及びこれらの混合物からなる群から選択されることができる。好ましくは、支持体は、1種又はそれより多くの酸化アルミニウムの形態のアルミナ;チタニア(TiO2)及びシリカ(SiO2)からなる群から選択される。好ましくは、支持体は、アルミナ触媒支持体又はシリカ(SiO2)触媒支持体である。
アルミナ触媒支持体は、ガンマアルミナ、デルタアルミナ、シータアルミナ、及びこれらの2種又はそれより多くの混合物を含む(好ましくはこれからなる)群から選択されることができる、1種又はそれより多くの酸化アルミニウムを含むことができる。
好ましくは、群は、ガンマアルミナ、デルタアルミナ、及びガンマアルミナとデルタアルミナとの混合物を含むか、好ましくはこれからなる。
酸化アルミニウム触媒支持体は、SASOL Germany GmbHからの商標Puralox、好ましくはPuraloxSCCa2/150で入手可能である。Puralox SCCa2/150(商標)は、ガンマ及びデルタ酸化アルミニウムの混合物からなる噴霧乾燥酸化アルミニウム支持体である。酸化アルミニウムは、焼成PURAL200TMとして知られている、SASOL Germany GmbHにより供給される製品であることもできる。
好ましくは、酸化アルミニウムは、式Al23.xH2O(式中、0<x<1)により記載されることができる結晶性化合物である。用語「酸化アルミニウム」は、したがってAl(OH)3、及びAlO(OH)を除外するが、ガンマ、デルタ、及びシータアルミナ等の化合物を含む。
好ましくは、アルミナ触媒支持体は、50質量%超のAl23、好ましくは80質量%超のAl23、最も好ましくは90質量%超のAl23を含む。
シリカ(SiO2)触媒支持体は、沈殿シリカ支持体であることができる。好ましくは、それはヒュームド(それは火成とよばれる場合もある)シリカ支持体、又はシリカゲル支持体である。好ましくは、それはアモルファスシリカ支持体、特にアモルファスヒュームドシリカ支持体又はアモルファスシリカゲル支持体である。
アルミナ触媒支持体は多孔質支持体であり、また、好ましくはそれは予め成形されている。アルミナ支持体は、好ましくは8〜50ナノメートル、より好ましくは10〜15ナノメートルの平均細孔直径を有する。
シリカ触媒支持体は多孔質支持体であり、また、好ましくはそれは予め成形されている。シリカ支持体は、10〜20ナノメートルの平均細孔直径を有することができる。
支持体細孔体積は、0.1〜1ml/g触媒支持体、好ましくは0.3〜0.9ml/g触媒支持体であることができる。
予め成形された支持体は、粒状支持体であることができ、好ましくは1〜500マイクロメートル、好ましくは10〜250マイクロメートル、特に、45〜200マイクロメートルの平均粒子サイズを有する粒状支持体であることができる。
好ましくは、触媒組成物は、アルミナ触媒支持体、又はシリカ(SiO2)触媒支持体などの他の触媒支持体の質量(Tiの質量を除く)を基準として1質量%超かつ10質量%以下のTiを含み、Tiは1種又はそれより多くのチタン化合物の形態で存在する。
好ましくは、触媒組成物は、5質量%超のTiを含まず、好ましくは3.5質量%以下のTiである。好ましくは、1種又はそれより多くのチタン化合物の形態のチタンは、1.5質量%超、好ましくは少なくとも2.0質量%、より好ましくは少なくとも2.4質量%のTiの量で、触媒支持体中、及び/又は触媒支持体上に存在することができる。
好ましくは、1種又はそれより多くのチタン化合物の形態のチタンは、3.5質量%未満、好ましくは3質量%以下、ただし好ましくは2質量%超のTiの量で触媒支持体中、及び/又は触媒支持体上に存在することができる。
触媒支持体中、及び/又は触媒支持体上に存在する1種又はそれより多くのチタン化合物の形態のチタンの好ましい量は、約2.6質量%のTiである。Tiは、好ましくは酸化チタンとして存在する。
好ましくは、Tiは支持体修飾剤として、すなわちコバルト化合物が触媒支持体の上、及び/又はその中に導入されるより前に触媒支持体の上、及び/又はその中に導入され(好ましくはさらに焼成され)たTiとして含まれる。
代替的に、Tiは促進剤、すなわちコバルト化合物が触媒支持体の上、及び/又はその中に導入される間、及び/又は導入された後に触媒支持体の上、及び/又はその中に導入されたTiとして含まれることができる。
好ましくは、触媒組成物は、アルミナ触媒支持体、又はシリカ(SiO2)触媒支持体などの他の触媒支持体の質量(Mnの質量を除く)を基準として0.5質量%超かつ10質量%未満のMnを含み、Mnは1種又はそれより多くのマンガン化合物の形態で存在する。
好ましくは、触媒組成物は7.5質量%超のMnを含まず、好ましくは5質量%以下のMnである。好ましくは、1種又はそれより多くのマンガン化合物の形態のマンガンは、1質量%超、好ましくは少なくとも1.5質量%、より好ましくは少なくとも1.8質量%のMnの量で触媒支持体中、及び/又は触媒支持体上に存在することができる。
好ましくは、1種又はそれより多くのマンガン化合物の形態のマンガンは、5質量%未満、好ましくは3.5質量%以下、ただし好ましくは1.8質量%超のMnの量で触媒支持体中、及び触媒支持体上に存在することができる。
触媒支持体中、及び触媒支持体上に存在する1種又はそれより多くのマンガン化合物の形態の好ましいマンガンの量は、約3.1質量%のMnである。マンガンは、好ましくは酸化マンガンとして存在する。
Mnは、促進剤として、すなわちコバルト化合物が触媒支持体の上、及び/又はその中に導入される間、及び/又は導入された後に触媒支持体の上、及び/又はその中に導入されたMnとして含まれることができる。
代替的に、及び好ましくは、Mnは、支持体修飾剤として、すなわちコバルト化合物が触媒支持体の上、及び/又はその中に導入されるより前に触媒支持体の上、及び/又はその中に導入され(好ましくはさらに焼成され)たMnとして含まれることができる。
本発明の1つの実施態様において、触媒組成物は、Reを含まないか、実質的に含まない。好ましくは、任意のReが触媒組成得物中に存在する場合、ReとCoの質量比は0.001:1未満である。
コバルト含有触媒前駆体の調製方法
本発明の第二の側面によれば、コバルト含有触媒前駆体の調製方法であって、触媒支持体の上、及び/又はその中にコバルト化合物を導入すること;触媒支持体の上、及び/又はその中にコバルト化合物を導入するより前、及び/又は導入する間、及び/又は導入した後に、触媒支持体の上、及び/又はその中にチタン化合物を導入すること;並びに触媒支持体の上、及び/又はその中にコバルト化合物を導入するより前、及び/又は導入する間、及び/又は導入した後に、触媒支持体の上、及び/又はその中にマンガン化合物を導入すること、それによりコバルト含有触媒前駆体を提供することを含む、方法が提供される。
触媒支持体の上、及び/又はその中に化合物を導入することにより、化合物を支持体の前駆体化合物と接触させることができ、又はそれを支持体自体と接触させることができることが理解されるであろう。
触媒前駆体は、好ましくは上記の触媒前駆体である。
方法は、好ましくは少なくとも触媒支持体の中、及び/又はその上に導入されたチタン及びマンガン化合物を、それぞれ酸化チタン及び酸化マンガンに転化する、1つ又はそれより多くの焼成工程を含む。
触媒支持体は、好ましくは上記の触媒支持体であり、好ましくはそれはアルミナ又はシリカ(SiO2)触媒支持体である。
チタン含有触媒支持体の調製
チタン化合物は、(i)触媒支持材料(触媒支持材料は、アルミニウム系触媒支持材料以外の触媒支持材料を含むことができ、好ましくはそれはアルミニウム系触媒支持材料、又はシリコン系触媒支持材料を含む)をチタン化合物と接触させること、又は(ii)加水分解性チタン化合物及びAl(OR”)3(式中、全てのR”は同じか、又は異なり、各々有機基である。)を共加水分解すること;及び200℃超の温度にてチタン含有触媒支持材料を焼成して、1種又はそれより多くのチタン化合物の形態のTiを含む触媒支持体(触媒支持体は、アルミナ触媒支持体以外の触媒支持体を含むことができるが、好ましくはそれはアルミナ触媒支持体又はシリカ(SiO2)触媒支持体)を含む)を得ることにより、チタン含有触媒支持材料を調製することにより、触媒支持体(触媒支持体は、アルミナ触媒支持体以外の触媒支持体を含むことができ、好ましくはそれはアルミナ触媒支持体又はシリカ(SiO2)触媒支持体を含む)の上、及び/又はその中に導入されることができる。
これ以降の本明細書で用いられる場合、「触媒支持体」及び「触媒支持材料」は、前記用語が用いられる文脈が明確に他のものを示さない限り、上記段落に記載されたように、それぞれ特定の触媒支持体及び触媒支持材料も指すように理解されるべきである。例えば、「アルミナ触媒支持体」の文脈において、それはアルミナ触媒支持体のみを指し、他の言及された触媒支持体を指さない。
触媒支持材料をチタン化合物と接触させること
触媒支持材料は、その焼成により触媒支持体への転化が可能な触媒支持体前駆体;及び触媒支持体からなる群から選択されることができる。触媒支持体前駆体は、アルミニウム系触媒支持体前駆体以外の触媒支持体前駆体を含むことができる。好ましくは、触媒支持体前駆体は、アルミニウム系触媒支持体前駆体、又はシリコン系触媒支持体前駆体を含む。
用語「触媒支持体前駆体」は、前記用語が用いられる文脈が明確に他のものを示さない限値、上記段落に記載されたような特定の触媒支持体前駆体も指すと理解されたい。
触媒支持材料が触媒支持体前駆体である際、チタン化合物は、好ましくは触媒支持体の上、及び/又はその中にコバルト化合物を導入するより前に、触媒支持体の上、及び/又はその中に導入される(好ましくはさらに焼成される)。この実施態様において、チタンは支持体修飾剤として働くことができる。
アルミニウム系触媒支持体前駆体は、Al(OH)3(例えばギブサイト及び/又はバイヤーライト)、及び/又はAlO(OH)であることができ、より好ましくはそれはベーマイトである。
触媒支持体前駆体は、触媒支持体前駆体の上、及び/又はその中にチタン化合物を導入した後に、好ましくはその焼成の前に、粒状形態に成形されることができる。成形は、例えば噴霧乾燥により実施することができる。
触媒支持体前駆体の成形より前に、それを部分的に乾燥させることができる。得られた成形生成物は、次いで触媒支持体前駆体を触媒支持体に転化するために、200℃超での焼成に供されることができる。焼成は、成形生成物の上、及び/又はその中にコバルト化合物を導入するより前に実施することができる。所望の粒子サイズ分布を達成するために、例えばサイクロン又はふるいを用いて、成形粒状生成物で分類を実施することができる。
しかし、触媒支持材料は、好ましくは触媒支持体である。触媒支持体は、好ましくは少なくとも水素及び一酸化炭素からの炭化水素及び/又は炭化水素の酸素化物の合成のための触媒、特に、フィッシャートロプシュ(FT)合成触媒中の支持体として用いるのに適している。FT合成触媒は、固定ベッド反応器、スラリーベッド反応器、又は固定流動ベッド反応器において実施されるプロセスで用いることができる。好ましくは、プロセスは、3相スラリーベッドFT合成反応器で実施されることができる。
本発明の好ましい実施態様において、触媒支持体又は触媒支持体前駆体は、触媒支持体の上、及び/又はその中にコバルト化合物を導入するより前に、チタン化合物と接触させる(好ましくはさらに焼成する)ことができる。この実施態様において、チタンは支持体修飾剤として働くことができる。また、好ましくは、チタン含有触媒支持材料の焼成は、アルミナ触媒支持体の上、及び/又はその中にコバルト化合物を導入するより前に実施される。
本発明の代替的な実施態様において、触媒支持体又は触媒支持体前駆体は、触媒支持体の上、及び/又はその中にコバルトを導入する間、及び/又は導入した後にチタン化合物と接触させることができる。この実施態様において、チタンは促進剤として働くことができる。チタン含有触媒支持材料の焼成は、次いで触媒支持体の上、及び/又はその中にコバルト化合物を導入した後に実施される。
触媒支持体は、本開示で上記に記載されたものであることができる。
上記のように、触媒支持材料を、チタン化合物と接触させる。チタン化合物は、無機チタン化合物であることができるが、好ましくはそれは有機チタン化合物である。
本明細書で言及される際、有機チタン化合物は、チタンが、結合、例えば共有結合、金属‐リガンド配位、又はイオン性相互作用により、少なくとも1つの有機基と結合したチタン化合物であると理解されるべきである。
好ましくは、有機チタン化合物において、チタンは、少なくとも1つの有機基の少なくとも1つの非炭素原子、特に有機基の酸素原子と結合している。本発明の1つの実施態様において、有機チタン化合物の少なくとも1つの有機基は、キレート化合物、好ましくは少なくとも1つの非炭素原子、好ましくは酸素原子により(好ましくは2つの酸素原子により)チタンと結合するキレート化合物であることができる。好ましくは、全てのチタンと結合した基は有機基であり、好ましくは、全ての前記有機基は、酸素原子を介してチタンと結合している。
本発明の1つの実施態様において、有機基の幾つか、ただし好ましくは全ては、式‐(O)‐R(式中、Rは有機基である)である。異なる‐(O)‐R基中のRは、同じか、又は異なることができる。‐(O)‐R基のRは、別の‐(O)‐R基のRに結合されるか、又は結合されないことができる。
Rは、アシル若しくはヒドロカルビル基であることができ、又はそれはヘテロヒドロカルビル基(すなわち、炭素、水素及び炭素又は水素ではない少なくとも1つの原子からなる有機基)であることができ、好ましくはヒドロカルビル基、好ましくはアルキル基、及び好ましくは8つ以下の炭素原子を有するアルキル基であることができる。
代替的に、Rは式‐OR1(式中、R1はヒドロカルビル基であることができ、又はそれはヘテロヒドロカルビル基(すなわち、炭素、水素、及び炭素又は水素ではない少なくとも1つの原子からなる有機基)であることができる。)、好ましくはアルキル基、好ましくは8つ以下の炭素原子を有するアルキル基であることができる。
本発明の1つの実施態様において、有機チタン化合物は、チタン(IV)メトキシド;チタン(IV)エトキシド;チタン(IV)プロポキシド;チタン(IV)イソプロポキシド;チタン(IV)ジイソプロポキシドビス(アセチルアセトネート);チタン(IV)2‐エチルヘキソキシド;チタン(IV)ヘキソキシド;チタン(IV)ブトキシド;及びチタン(IV)ビス(アンモニウムラクタト)ジヒドロキシドからなる群から選択されることができる。
触媒支持材料をチタン化合物と接触させることは、例えば含浸、沈殿、吸着、又は化学気相堆積などの任意の適した方法によることができる。
好ましくは、チタン化合物を触媒支持材料と接触させることは、含浸による。適した含浸液体媒体を用いることにより、チタン化合物と触媒支持材料との接触を生じさせることができる。含浸は、初期湿潤含浸であることができるが、好ましくはそれはスラリー相含浸である。好ましくは、液体媒体は、有機液体媒体等の非水性媒体であり、好ましくはそれはエタノール等のアルコールである。代替的に、液体媒体は、水等の無機液体媒体である。好ましくは、液体媒体は、チタン化合物の溶媒である。
含浸は、好ましくは25℃超の温度にて実施される。温度は、50〜60℃であることができる。含浸は、1分〜20時間、好ましくは1分〜5時間の間実施されることができる。含浸は、大気圧にて達成される場合がある。
含浸後、過剰な含浸液体媒体は、好ましくは乾燥により除去されることができる。好ましくは、乾燥は、大気圧より低い条件、好ましくは0.01〜0.9bar(a)にて実施される。乾燥は、好ましくは25℃超の温度、より好ましくは125℃以下の温度にて実施される。
加水分解性チタン化合物及びAl(OR”)3の共加水分解
本発明の共加水分解の実施態様において、形成される触媒支持材料は、アルミニウム系触媒支持材料であることが理解されるであろう。
共加水分解の実施態様において、チタン化合物は、好ましくは触媒支持体の上、及び/又はその中にコバルト化合物を導入するより前に、触媒支持体の上、及び/又はその中に導入される(好ましくはさらに焼成される)。この実施態様において、チタンは支持体修飾剤として働くことができる。
加水分解性チタン化合物及びAl(OR”)3の共加水分解は、加水分解性チタン化合物及びAl(OR”)3を混合することと、混合物を加水分解することにより実施されることができる。混合物の加水分解は、混合物に水を加えることにより実施されることができる。
好ましくは、共加水分解により形成されるチタン含有触媒支持材料は、チタン含有ベーマイトである。チタン含有ベーマイトを乾燥させることができ、好ましくはそれはその焼成の前に粒状形態に成形される。成形は、噴霧乾燥により実施されることができる。得られる成形生成物は、次いで200℃超での焼成に供されることができる。焼成は、成形生成物の上、及び/又はその中にコバルト化合物を導入するより前に実施することができる。所望の粒子サイズ分布を達成するために、例えばサイクロン又はふるいを用いて、成形粒状生成物で分類を実施することができる。
加水分解性チタン化合物は、加水分解性有機チタン化合物であることができる。本明細書において、加水分解性有機チタン化合物は、チタンが、結合、例えば共有結合、金属‐リガンド配位、又はイオン性相互作用により、少なくとも1つの有機基の少なくとも1つの酸素原子と結合したチタン化合物である。
本発明の1つの実施態様において、加水分解性有機チタン化合物の少なくとも1つの有機基は、キレート化合物、好ましくは少なくとも1つの酸素原子;好ましくは2つの酸素原子によりチタンに結合するキレート化合物であることができる。好ましくは、チタンと結合した全ての基は有機基であり、好ましくは前記全ての有機基は、酸素原子を介してチタンと結合している。
本発明の1つの実施態様において、加水分解性有機チタン化合物は、Ti(OR’)4(式中、全てのR’は同じか、又は異なり、各々は有機基である)であることができる。‐(OR’)基のR’は別の‐(OR’)基に結合されることができ、又は結合されないことができる。R’はアシル若しくはヒドロカルビル基であることができ、又はそれはヘテロヒドロカルビル基(すなわち、炭素、水素、及び炭素又は水素ではない少なくとも1つの原子からなる有機基)であることができ、好ましくはヒドロカルビル基、好ましくはアルキル基、好ましくは12個以下の炭素原子を含むアルキル基、好ましくは8つ以下の炭素原子を含むアルキル基であることができる。好ましくは、R’は、2つより多い炭素原子を含むアルキルである。本発明の1つの好ましい実施態様において、R’はヘキシルである。好ましくは、全てのR’基は同じである。
本発明の1つの実施態様において、加水分解性有機チタン化合物は、チタン(IV)メトキシド;チタン(IV)エトキシド;チタン(IV)プロポキシド;チタン(IV)イソプロポキシド;チタン(IV)ジイソプロポキシドビス(アセチルアセトネート);チタン(IV)2‐エチルヘキソキシド;チタン(IV)ヘキソキシド;チタン(IV)ブトキシド及びチタン(IV)ビス(アンモニウムラクタト)ジヒドロキシドからなる群から選択されることができる。
Al(OR”)3中の(OR”)基のR”は、別の(OR”)基のR”に結合されることができ、又は結合されないことができる。R”は、アシル若しくはヒドロカルビル基であることができ、又はそれはヘテロヒドロカルビル基(すなわち、炭素、水素、及び炭素又は水素ではない少なくとも1つの原子からなる有機基)であることができ、好ましくはヒドロカルビル基、好ましくはアルキル基、及び好ましくは12個以下の炭素原子を含むアルキル基であることができる。好ましくは、R”は2つより多くの炭素原子を含むアルキルである。本発明の1つの好ましい実施態様において、R”はヘキシルである。好ましくは、全てのR”基は同じである。
チタン含有支持材料の焼成
チタン含有触媒支持材料の焼成は、非還元環境、好ましくは空気中等の酸化環境において実施することができる。焼成は、固定又は流動ベッドか焼炉において実施されることができる。焼成は、代わりに回転釜において実施することができる。しかし、最も好ましくは、回転釜である。焼成は、典型的には10分〜10時間の間実施することができる。
触媒支持材料をチタン化合物と接触させることにより調製されたチタン含有触媒支持材料を焼成する間、触媒支持材料中、及び/若しくは触媒支持材料上のチタン化合物は反応することができ、並びに/又はそれは分解することができ、並びに/又はそれは触媒支持材料に化学的に結合することができる。しかし、好ましくは、焼成は、チタン化合物を酸化チタンに、好ましくは分解及び/又は反応により転化させる。共加水分解により調製されたチタン含有触媒支持材料の焼成の間、アルミニウム‐チタン酸化物への転化が起こることができる。
チタン含有支持材料の焼成は、好ましくは350℃、又はそれを超える温度にて、好ましくは少なくとも400℃にて、より好ましくは500℃超にて、いっそう好ましくは少なくとも525℃にて実施される。好ましくは、焼成は1200℃未満、好ましくは950℃未満で実施される。
焼成後のTiレベルは、上記に記載されたようなものであることができる。
本発明の1つの好ましい実施態様において、チタン化合物は、触媒支持体の上、及び/又はその中にコバルト化合物を導入するより前に、触媒支持体の上、及び/又はその中に導入される(好ましくはさらに焼成される)ことができる。この実施態様において、チタンは支持体修飾剤として働くことができる。代替的に、チタン化合物は、触媒支持体の上、及び/又はその中にコバルト化合物を導入する間、及び/又は導入した後に触媒支持体の上、及び/又はその中に導入されることができる。この実施態様において、チタンは促進剤として働くことができる。
マンガン含有触媒支持体の調製
マンガン化合物は、(i)触媒支持材料をマンガン化合物と接触させること、又は(ii)加水分解性マンガン化合物及びAl(OR”)3(式中、全てのR”は同じか、又は異なり、各々有機基である)を共加水分解すること;並びに180℃超の温度にてマンガン含有触媒支持材料を焼成して、1種又はそれより多くのマンガン化合物の形態のMnを含む触媒支持体を得ることにより、マンガン含有触媒支持材料を調製することにより、触媒支持体の上、及び/又はその中に導入されることができる。
触媒支持材料をマンガン化合物と接触させること
触媒支持材料は、その焼成により触媒支持体に転化可能な触媒支持体前駆体;及び触媒支持体からなる群から選択されることができる。
触媒支持材料が触媒支持体前駆体である際、マンガン化合物は、好ましくは、触媒支持体の上、及び/又はその中にコバルト化合物を導入するより前に、触媒支持体の上、及び/又はその中に導入される(好ましくはさらに焼成される)。この実施態様において、マンガンは支持体修飾剤として働くことができる。
アルミニウム系触媒支持体前駆体は、Al(OH)3(例えばギブサイト及び/又はバイヤーライト)、及び/又はAlO(OH)であることができ、より好ましくはそれはベーマイトである。
触媒支持体前駆体は、触媒支持体前駆体の上、及び/又はその中にマンガン化合物を導入した後、及び好ましくはその焼成の前に、粒状形態に成形されることができる。成形は、例えば噴霧乾燥により実施されることができる。触媒支持体前駆体を成形するより前に、それを部分的に乾燥させることができる。得られる成形生成物は、次いで触媒支持体前駆体を触媒支持体に転化するために、焼成に供されることができる。焼成は、成形生成物の上、及び/又はその中にコバルト化合物を導入するより前に実施することができる。所望の粒子サイズ分布を達成するために、例えばサイクロン又はふるいを用いて、成形粒状生成物で分類を実施することができる。
しかし、触媒支持材料は、好ましくは触媒支持体である。触媒支持体は、好ましくは上記に記載されたものである。
本発明の1つの実施態様において、触媒支持体又は触媒支持体前駆体を、触媒支持体の上、及び/又はその中にコバルト化合物を導入するより前にマンガン化合物と接触させることができる。この実施態様において、マンガンは支持体修飾剤として働くことができる。好ましくは、マンガン含有触媒支持材料の焼成も、触媒支持体の上、及び/又はその中にコバルト化合物を導入するより前に実施される。
本発明の代替的な実施態様において、触媒支持体又は触媒支持体前駆体を、触媒前駆体の上、及び/又はその中にコバルト化合物を導入する間、及び/又は導入した後にマンガン化合物を接触させることができる。本発明のこの実施態様において、マンガンは促進剤として働くことができる。マンガン含有触媒支持材料の焼成は、次いで触媒支持体の上、及び/又はその中にコバルト化合物を導入した後に実施される。
好ましくは、触媒支持体又は触媒支持体前駆体を、触媒支持体の上、及び/又はその中にチタン化合物が導入された後に、マンガン化合物と接触させる。
触媒支持体は、本開示で上記に記載されたものであることができる。
上記のように、触媒支持材料をマンガン化合物と接触させる。マンガン化合物は、硝酸マンガン等の無機マンガン化合物であることができる。代替的に、それは有機マンガン化合物であることができる。
本明細書において、有機マンガン化合物は、マンガンが、結合、例えば共有結合、金属‐リガンド配位、又はイオン性相互作用により少なくとも1つの有機基と結合したマンガン化合物である。
好ましくは、有機マンガン化合物において、マンガンは、少なくとも1つの有機基の少なくとも1つの非炭素原子、特に、有機基の酸素原子と結合している。好ましくは、マンガンと結合した全ての基は有機基であり、好ましくは全ての前記有機基は、酸素原子を介してマンガンと結合している。マンガン化合物は、酢酸マンガン(II)四水和物であることができる。
触媒支持材料をマンガン化合物と接触させることは、例えば含浸、沈殿、吸着又は化学気相堆積を含む任意の適した方法によることができる。
好ましくは、マンガン化合物を触媒支持材料と接触させることは、含浸による。適した含浸液体媒体を用いて、マンガン化合物と触媒支持材料との接触を生じさせることができる。含浸は、初期湿潤含浸であることができる。好ましい代替的な実施態様において、含浸はスラリー相含浸であることができる。好ましくは、液体媒体は水等の無機液体媒体である。好ましくは、液体媒体はマンガン化合物の溶媒である。
含浸後、過剰な含浸液体媒体は、好ましくは乾燥により除去されることができる。乾燥は、好ましくは大気圧より低い条件、好ましくは0.01〜0.9bar(a)にて実施される。乾燥は、好ましくは25℃超の温度、より好ましくは125℃以下の温度にて実施される。
加水分解性マンガン化合物及びAl(OR”)3の共加水分解
本発明の共加水分解の実施態様において、形成される触媒支持材料は、アルミニウム系触媒支持材料であることが理解されるであろう。共加水分解の実施態様において、マンガン化合物は、好ましくは触媒支持体の上、及び/又はその中にコバルト化合物を導入するより前に触媒支持体の上、及び/又はその中に導入される(好ましくはさらに焼成される)。この実施態様において、マンガンは触媒修飾剤として働くことができる。
加水分解性マンガン化合物及びAl(OR”)3の共加水分解は、加水分解性マンガン化合物及びAl(OR”)3を混合することと、混合物を加水分解することにより実施されることができる。混合物の加水分解は、混合物に水を加えることにより実施されることができる。
加水分解性マンガン化合物は、加水分解性有機マンガン化合物であることができる。
好ましくは、共加水分解により形成されるマンガン含有触媒支持材料は、マンガン含有ベーマイトである。マンガン含有ベーマイトを乾燥させることができ、好ましくはそれはその焼成の前に粒状形態に成形される。
成形は、噴霧乾燥により実施されることができる。得られる成形生成物は、次いで180℃超での焼成に供される。所望の粒子サイズ分布を達成するために、例えばサイクロン又はふるいを用いて、成形粒状生成物で分類を実施することができる。
本明細書において、加水分解性有機マンガン化合物は、マンガンが、結合、例えば共有結合、金属‐リガンド配位、又はイオン性相互作用により、少なくとも1つの有機基の少なくとも1つの酸素原子と結合したマンガン化合物である。
マンガン含有支持材料の焼成
マンガン含有触媒支持材料の焼成は、非還元環境、好ましくは空気中等の酸化環境において実施することができる。焼成は、固定又は流動ベッドか焼炉において実施されることができる。焼成は、代わりに回転釜において実施することができる。好ましい実施態様において、焼成は流動ベッドか焼炉において実施される。焼成は、典型的には10分〜10時間の間実施することができる。
触媒支持材料をマンガン化合物と接触させることにより調製されたマンガン含有触媒支持材料を焼成する間、触媒支持材料中、及び/若しくは触媒支持材料上のマンガン化合物は反応することができ、並びに/又はそれは分解することができ、並びに/又はそれは触媒支持材料に化学的に結合することができる。しかし、好ましくは、焼成は、マンガン化合物を酸化マンガンに、好ましくは分解及び/又は反応により転化させる。共加水分解により調製されたマンガン含有触媒支持材料の焼成の間、アルミニウム‐マグネシウム酸化物への転化が起こることができる。
マグネシウム含有支持材料の焼成は、好ましくは350℃、又はそれを超える温度にて、好ましくは少なくとも400℃にて、より好ましくは500℃超にて実施され、いっそう好ましくは焼成は少なくとも525℃にて実施される。好ましくは、焼成は、1200℃未満、好ましくは950℃未満で実施される。
焼成後のMnレベルは、上記に記載されたようなものであることができる。
本発明の1つの実施態様において、マンガン化合物は、触媒支持体の上、及び/又はその中にコバルト化合物を導入するより前に、触媒支持体の上、及び/又はその中に導入される(好ましくはさらに焼成される)ことができる。この実施態様において、マンガンは支持体修飾剤として働くことができる。代替的に、マンガン化合物は、触媒支持体の上、及び/又はその中にコバルト化合物を導入する間、及び/又は導入した後に、触媒支持体の上、及び/又はその中に導入されることができる。この実施態様において、マンガンは促進剤として働くことができる。
本発明の好ましい実施態様において、チタン化合物は、触媒支持体の上、及び/又はその中にコバルト化合物を導入するより前に触媒支持体の上、及び/又はその中に導入される(好ましくはさらに焼成される)。この実施態様において、チタンは支持体修飾剤として働くことができる。
チタン化合物及びマンガン化合物は、触媒支持体の上、及び/又はその中に別個に又は同時に導入されることができる。1つの実施態様において、マンガン化合物は、触媒支持体の上、及び/又はその中にチタン化合物を導入する前、又は導入と共に触媒支持体の上、及び/又はその中に導入される。別の実施態様において、マンガン化合物は、チタン化合物が触媒支持体の上、及び/又はその中に導入された後に触媒支持体の上、及び/又はその中に導入される。
1つの実施態様において、マンガン化合物は、チタン化合物を含む触媒支持体の上、及び/又はその中に導入されることができ、マンガン化合物は、チタン化合物を含む触媒支持体の上、及び/又はその中にコバルト化合物を導入する間、及び/又は導入した後に導入される。最後に言及した実施態様において、マンガンは促進剤として働くことができる。
触媒支持体の上、及び/又はその中へのコバルト化合物の導入
コバルト化合物は、任意の適した方法、ただし、好ましくは含浸によって、コバルト化合物を触媒支持体と接触させることにより、触媒支持体の上、及び/又はその中に導入されることができる。好ましくは、含浸は、コバルト化合物、コバルト化合物の液体担体、及び触媒支持体の混合物を形成することにより実施される。
液体担体は、コバルト化合物の溶媒を含むことができ、好ましくは前記コバルト化合物は液体担体中に溶解される。液体担体は水であることができる。
含浸は、初期湿潤含浸、又はスラリー相含浸などの任意の適した含浸方法により達成されることができる。スラリー相含浸が好ましい。
好ましくは、コバルト化合物を、溶液の体積がxyリットル超となるように液体担体に溶解させ、その溶液は、次いで触媒支持体と混合される(式中、xは触媒支持体のBET細孔体積(l/kg支持体)であり、yは含浸される触媒支持体の質量(kg)である)。好ましくは、溶液の体積は1.5xyリットル(「l」)より大きく、好ましくはそれは約2xyリットルである。
含浸は、大気圧より低い圧力、好ましくは85kPa(a)未満、好ましくは20kPa(a)以下で実施されることができる。また、好ましくは、含浸は25℃を超える温度にて実施される。含浸温度は、40℃超、好ましくは60℃超であることができ、ただし好ましくは95℃を超えない。
含浸の後に、含浸した支持体の好ましくは25℃を超える温度における少なくとも部分的な乾燥が続くことができる。乾燥温度は40℃超、好ましくは60℃超であることができ、ただし好ましくは95℃を超えない。好ましくは、乾燥は大気圧より低い条件、好ましくは85kPa(a)未満、好ましくは20kPa(a)以下にて達成されることができる。
本発明の1つの実施態様において、触媒支持体の含浸及び少なくとも部分的な乾燥は、触媒支持体を、25℃を超える温度及び大気圧より低い圧力にてコバルト化合物により含浸(好ましくはスラリー含浸)させ、得られた生成物を乾燥させる第一の工程と;後の工程の温度が、第一の工程のものより高く、及び/又は後の工程における大気圧より低い圧力が第一の工程におけるものより低いように、第一の工程の得られた少なくとも部分的に乾燥した含浸触媒支持体を、25℃を超える温度、及び大気圧より低い圧力における処理に供する少なくとも1つの後の工程とを含む手順を用いて実施されることができる。この2工程の含浸手順は、参照により本開示に組み入れられるWO00/20116に記載されたようなものであることができる。
コバルト化合物のコバルトの還元性を向上させることができるドーパントも、触媒支持体の上、及び/又はその中に導入されることができる。ドーパントは、触媒支持体の上、及び/又はその中へのコバルト化合物の導入の間、又は導入後に導入されることができる。ドーパントは、パラジウム(Pd)、白金(Pt)、ルテニウム(Ru)、レニウム(Re)、及びこれらの2種又はそれより多くの混合物からなる群から選択される金属の化合物であるドーパント化合物として導入されることができる。好ましくは、ドーパント化合物は無機塩であり、それは好ましくは水に溶解することができる。ドーパントの金属とコバルト金属との質量割合は、上記に記載されたものであることができる。
触媒支持体の上、及び/又はその中に導入されたコバルト化合物は、任意の適したコバルト化合物であることができる。好ましくは、それは無機化合物、より好ましくはコバルトの無機塩である。コバルト化合物は、硝酸コバルトであることができ、特にそれはCo(NO32.6H2Oであることができる。
本発明の代替的な実施態様において、コバルト化合物は、不溶性コバルト化合物(たとえば水酸化コバルト)を触媒支持体と接触させること、好ましくは不溶性コバルト化合物の粒子のスラリーを形成することにより、担体液体中の触媒支持体の粒子と接触させること;及びスラリーから担体液体を除去して、次いで焼成される乾燥生成物を得ることにより、触媒支持体の上、及び/又はその中に導入されることができる。プロセスは、溶解性コバルト化合物(たとえば硝酸コバルト)の形態のコバルト化合物を加える工程も含むことができる。好ましくは、溶解性コバルト化合物は、担体液体中の触媒支持体の粒子と共に、不溶性コバルト化合物の粒子のスラリーに含まれる。
プロセスは、酸、好ましくはカルボン酸、好ましくは一般式(1)
HOOC‐C*1*2‐COOH (1)
又はその前駆体(式中、C*1及びC*2の各々におけるC*はsp2炭素であり、R1及びR2は同じか、又は異なり、各々水素及び有機基からなる群から選択される)を有する多官能性カルボン酸を、コバルト化合物より前に、又はそれと同時に触媒支持体の中、及び/又はその上に導入する工程も含むことができる。
好ましくは、触媒支持体の支持体表面積に対して用いられるカルボン酸の量の比は、少なくとも0.3μモルカルボン酸/支持体表面積のm2である。
原理上は、式(1)に従う任意の多官能性カルボン酸、又は無水物等のその前駆体を用いることができる。適したカルボン酸の非制限的な例は、マレイン酸、メサコン酸、シトラコン酸、及びフマル酸である。適した酸前駆体の例は、無水マレイン酸である。式(1)の酸又はその前駆体の混合物も用いることができ、式(1)の酸若しくはその前駆体と式(1)に適合しない酸又はその前駆体との混合物であってもよい。
支持体上、及び/又は支持体中にコバルト化合物を含む触媒支持体を焼成することができる。好ましくは、焼成は乾燥工程後に実施される。焼成は、コバルト化合物を分解するため、及び/又は酸素と反応させるために実施することができる。焼成中に、コバルトの1種又は複数種の酸化物を形成することができる。例えば、コバルト化合物(例えば硝酸コバルト又は水酸化コバルト)をCoO、CoO(OH)、Co34、Co23又はこれらの2種若しくはそれより多くの混合物から選択される化合物に転化することができる。
焼成は、回転釜内等の任意の適した方法で実施されることができるが、好ましくはそれは流動ベッド反応器又はか焼炉内で実施される。
焼成は、不活性雰囲気中で実施されることができるが、好ましくは酸化雰囲気中、好ましくは酸素の存在下、より好ましくは空気中で実施される。
好ましくは、焼成は95℃超の温度、より好ましくは120℃超、いっそう好ましくは200℃超の温度にて実施されるが、好ましくは400℃を超えず、より好ましくは300℃を超えない。
焼成は、以下の基準に適合する加熱速度及び空気空間速度を用いて実施されることができる:
(i)加熱速度が≦1℃/分である場合、空気空間速度は少なくとも0.76Nm3/(kgCo(NO326H2O)/hであり、
(ii)加熱速度が1℃/分より高い場合、空気空間速度は関係:
を満たす。
含浸、少なくとも部分的な乾燥及び焼成は、触媒支持体の上及び/又はその中へのコバルト化合物のより高い添加量を達成するように繰り返されることができる。本発明の1つの実施態様において、初めの含浸、乾燥及び焼成手順の後に、焼成材料の部分的な還元手順が続くことができ;部分的に還元された材料は、次いで更なる含浸、乾燥及び焼成手順に供されることができる。部分的な還元手順は、100℃〜300℃の最終的な温度で実行されることができる。
本発明の1つの実施態様において、コバルト化合物は、第一の調製工程において担体液体中の有機コバルト化合物により触媒支持体を含浸すること、含浸支持体を少なくとも部分的に乾燥させること、及び少なくとも部分的に乾燥した含浸支持体を焼成して焼成中間体を得ること;並びに第二の調製工程において、第一の調製工程からの焼成中間体を、担体液体中の無機コバルト化合物により含浸すること、含浸支持体を少なくとも部分的に乾燥させること、及び少なくとも部分的に乾燥した含浸支持体を焼成して触媒前駆体を得ることを含む方法により、触媒支持体の上、及び/又はその中に導入されることができる。
活性化
本発明の第三の側面によれば、上記のコバルト含有触媒前駆体を調製すること;及び触媒前駆体を還元すること、それにより触媒前駆体を活性化することを含む、コバルト含有触媒の調製方法が提供される。
触媒前駆体の還元は、好ましくは還元ガスによりそれを処理してそれを活性化することを含む。好ましくは、還元ガスは水素又は水素含有ガスである。水素含有ガスは、水素と、活性化触媒に対して不活性な1種又はそれより多くの不活性ガスからなることができる。水素含有ガスは、好ましくは少なくとも90体積%の水素を含有する。
還元ガスは、任意の適した方法で触媒前駆体を接触させることができる。好ましくは、触媒前駆体は、還元ガスが、粒子のベッドを通して流される粒子のベッドの形態において提供される。粒子のベッドは固定ベッドであることができるが、好ましくは流動ベッドであり、好ましくは還元ガスは、触媒前駆体粒子のベッドの流動媒体として働く。
還元は、0.6〜1.5bar(a)、好ましくは0.8〜1.3bar(a)の圧力にて実施されることができる。代替的に、圧力は1.5bar(a)〜20bar(a)であることができる。しかしながら、好ましくは圧力はおおよそ大気圧である。
還元は、好ましくは触媒前駆体が活性形態に還元されるであろう25℃超の温度にて実施される。好ましくは、還元は150℃超、かつ好ましくは600℃未満の温度にて実施される。好ましくは、還元は500℃未満、より好ましくは450℃未満の温度にて実施される。
還元中、温度を変化させることができ、好ましくは上記の最大温度に増加させる。
触媒ベッドを通る還元ガスの流れは、好ましくは、還元中に製造される汚染物質が十分に低水準にて維持されることを確実にするように制御される。還元ガスは再循環されることができ、好ましくは再循環された還元ガスは、還元中に製造された1種又はそれより多くの汚染物質を除去するように処理される。汚染物質は、水及びアンモニアの1種又はそれより多くを含むことができる。
還元は、2つ又はそれより多くの工程において実施されることができ、その間に加熱速度及び還元ガスの空間速度のどちらか又は両方が変化する。
本発明の1つの実施態様において、活性触媒は、活性触媒粒子と溶融有機物質の形態のコーティング媒体(温度T1においてであり、それはT2<T1のようなより低い温度T2にて固化し、又は凝固する)との混合物を少なくとも1つの型に導入すること;及び有機物質を温度T3(T3≦T2)に冷却するように、型を冷却液体に少なくとも部分的に浸漬することにより、好ましくはコーティングされることができる。
還元中、水分圧は、好ましくは可能な限り低く、より好ましくは0.1気圧未満に維持される。水素空間速度は、触媒のグラム当たり2〜4リットル/時であることができる。
本発明の1つの実施態様において、コバルト含有触媒の調製方法は、カーバイド形成工程において、ゼロ価のコバルトを支持する触媒支持体を含む活性化触媒を、CO含有ガスにより(好ましくはT1が200℃〜280℃である温度T1において)処理してコバルトをコバルトカーバイドに転化することにより、コバルトカーバイド含有触媒前駆体を得ること;及び
続く活性化工程において、コバルトカーバイド含有触媒前駆体を水素含有ガスにより(好ましくはT2が少なくとも300℃である温度T2において)処理してコバルトカーバイドをコバルト金属に転化することにより、コバルトカーバイド含有触媒前駆体を活性化すること、及びコバルト含有炭化水素合成触媒を得ることを含むことができる。
触媒は、好ましくは上記の触媒である。
炭化水素合成
本発明の第四の側面によれば、上記のコバルト含有触媒を調製すること;並びに一酸化炭素を含む水素を100℃超の温度かつ少なくとも10barの圧力にて触媒と接触させて炭化水素、及び任意選択的に炭化水素の酸素化物を製造することを含む炭化水素の合成プロセスが提供される。
好ましくは、炭化水素合成プロセスは、フィッシャートロプシュプロセス、好ましくは3相フィッシャートロプシュプロセス、より好ましくはワックス生成物を製造するスラリーベッドフィッシャートロプシュプロセスである。
スラリーベッド中の水分圧は、少なくとも5bar(a)、好ましくは少なくとも8bar(a)に到達することができる。全供給H2/COモル比は、1.4〜2、好ましくは約1.5、代替的には約1.8であることができる。代替的な実施態様において、スラリーベッド中の水分圧は、5bar(a)未満であることができる。全供給H2/COモル比は、1.4〜2、好ましくは約1.5であることができる。
炭化水素合成プロセスは、炭化水素及び任意選択的にその酸素化物を、液体燃料及び/又は他の化学種に転化する水素処理を含むこともできる。
本発明のさらに別の側面によれば、上記の炭化水素合成プロセスにより製造された生成物が提供される。
上記の触媒は、炭化水素合成プロセスの活性安定性又は活性を改善するのに用いることができる。改善は、チタン及びマンガンを含まない触媒を上回ることができる。触媒中に存在するチタン及びマンガンは、炭化水素合成中の触媒の不活性化を低減することができる。改善した活性安定性、活性及び低減した不活性化は、炭化水素合成の3日後、好ましくは10日後に測定されることができる。触媒中に存在するチタン及びマンガンは、メタン選択性を低減する働きをすることができ、及び/又は炭化水素合成中のアルミナ支持体の支持体崩壊を低減することができる。
本発明は、添付の図面を参照して、単なる例示としてより詳細に記載される。
図1は、例9に対する例1、2、6〜8、10、11及び33のFT速度を示すグラフである。 図2は、例9に対する例1、2、6〜8、10、11及び33のメタン選択性を示すグラフである。 図3は、Mn修飾、Ti修飾、MnTi修飾、未修飾アルミナ、Si‐Al23及びMnSiAl23支持体の時間の関数としての累積的なAl崩壊を示すグラフである。
本発明の上記及び他の目的、特徴及び利点は、以下の非制限的な例により、本発明のある実施態様の以下の説明からより明らかとなるであろう。

本発明は、以下の非制限的な実験例を参照して記載される。
例1(比較)‐30gCo/0.04gPt/100g未修飾Al23
組成30gCo/0.04gPt/100g支持体を有するコバルト系フィッシャートロプシュ合成触媒前駆体は、未修飾Al23(150m2/gの表面積を有するPuralox、これ以降でPuraloxとよばれる)支持体を用いて調製された。
第一の含浸工程において、Co(NO32.6H2O(79.0g)及び(NH43Pt(NO32(0.026g)を蒸留水(100g)に溶解させた。カルボン酸を、約0.03モル/100g支持体の量でこの溶液中に溶解させた。Puralox(100g)を、次いでこの混合物に加え、表1の乾燥プロファイルを用いて減圧下で過剰の水を除去して、自由流動性粉末を得た。
自由流動性粉末は、次いで2.5Nm3/kgCo(NO32.6H2O/時のGHSVを用いて、250℃までの1℃/分の加熱ランプ速度、6時間の保持時間で流動ベッドか焼炉内で焼成された。
次いで、第二の含浸段階において、上記の工程は、水(100g)中に溶解したCo(NO32.6H2O(56.8g)及び[Pt(NH44(NO32](0.042g)を用いて繰り返された。予め焼成された材料(100g)をこの混合物に加え、過剰の水を表1の乾燥プロファイルを用いて減圧下で除去して、自由流動性粉末を得た。自由流動性粉末は、次いで2.5Nm3/kgCo(NO32.6H2O/時のGHSVを用いて、250℃までの1℃/分の加熱ランプ速度、6時間の保持時間で流動ベッドか焼炉内で再び焼成された。
例2(比較)‐30gCo/0.04gPt/3.1gMn/100g未修飾Al23(促進剤としてMn)
コバルト系フィッシャートロプシュ合成触媒前駆体は、例1に記載のように調製された。
この例において、マンガンは触媒促進剤として加えられた。第二の含浸段階の後、Mn(NO32.4H2O(10.1g)が水(100g)中に溶解され、焼成された材料(100g)に加えられた。過剰な水を、表1の乾燥プロファイルを用いて減圧下で除去して、自由流動性粉末を得た。自由流動性粉末は、次いで2.5Nm3/kgCo(NO32.6H2O/時のGHSVを用いて、250℃までの1℃/分の加熱ランプ速度、6時間の保持時間で流動ベッドか焼炉内で再び焼成された。
例3(比較)‐Ti‐Al23(Puralox)支持体(修飾剤としてTi)
チタン(IV)イソプロポキシド(17.2g)をエタノール(78.9g)に加え、10分間混合した。Al23(Puralox)(100g)をこの溶液に加え、さらに10分間混合した。これに続き、エタノールを表2の乾燥プロファイルを用いて減圧下で除去して、自由流動性粉末を得た。
乾燥工程後、修飾支持体は、425℃までの1℃/分の加熱速度を用いて、この温度における保持工程なく、焼成ガスとして空気を用いて2.5Nm3/kg支持体/時のGHSVにより流動ベッドか焼炉内で焼成された。この流動ベッド焼成工程の後に、支持材料は、マッフルオーブン内で、550℃までの5℃/分の加熱速度、5時間の最終の保持時間でさらに焼成された。得られた修飾支持体は、2.6gTi/100gAl23を含んでいた。
例4(比較)‐MnAl23(Puralox)支持体(修飾剤としてMn)
酢酸マンガン(II)四水和物(13.8g)を水(80〜100g)に溶解させ、10分間混合した。Al23(Puralox)(100g)をこの溶液に加え、さらに10分間混合した。これに続き、水を表3の乾燥プロファイルを用いて減圧下で除去して、自由流動性粉末を得た。
乾燥工程後、修飾支持体は、425℃までの1℃/分の加熱速度を用いて、この温度における保持工程なく、焼成ガスとして空気を用いて2.5Nm3/時/kg支持体のGHSVにより流動ベッドか焼炉内で焼成された。この流動ベッド焼成工程の後に、それぞれの支持材料は、マッフルオーブン内で、550℃までの5℃/分の加熱速度、5時間の最終の保持時間でさらに焼成された。得られた修飾支持体は、3.1gMn/100gAl23を含んでいた。
例5‐MnTi‐Al23(Puralox)支持体(修飾剤としてMn及びTi)
例3から得られたTi‐Al23支持体を例4に記載の酢酸マンガン(II)四水和物により含浸した。得られた修飾支持体は、2.6gTi/3.1gMn/100gAl23を含んでいた。
例6(比較)‐30gCo/0.075gPt/100gTi‐Al23(修飾剤としてTi)
30gCo/0.075gPt/100g支持体を含むコバルト系フィッシャートロプシュ合成触媒前駆体は、例1に記載のように調製されたが、例3に記載のTi‐Al23支持体が用いられた。
例7(比較)‐30gCo/0.075gPt/100gMn‐Al23(修飾剤としてMn)
組成30gCo/0.075gPt/100g支持体を有するコバルト系フィッシャートロプシュ合成触媒前駆体は、例1に記載のように調製された。しかし、触媒調製中、カルボン酸は加えられなかった。例4に記載のMn‐Al23支持体が用いられた。
例8(本発明)‐30gCo/0.075gPt/100gMnTi‐Al23(修飾剤としてTi及びMn)
組成30gCo/0.075gPt/100g支持体を有するコバルト系フィッシャートロプシュ合成触媒前駆体は、例1に記載のように調製された。しかし、触媒調製中、カルボン酸は加えられなかった。例5に記載のMnTi‐Al23支持体が用いられた。
例9(本発明)‐30gCo/0.075gPt/3.1gMn/100gTi‐Al23(修飾剤としてTi及び促進剤としてMn)
組成30gCo/0.075gPt/3.1gMn/100g支持体を有するコバルト系フィッシャートロプシュ合成触媒前駆体は、例2に記載のように調製されたが、例3に記載のTi‐Al23支持体が用いられた。
例10(比較)‐30gCo/0.04gPt/100gSi‐Al23(修飾剤としてSi)
組成30gCo/0.04gPt/100g支持体を有するコバルト系フィッシャートロプシュ合成触媒前駆体は、例1に記載のように調製された。2.1gSi/100gAl23支持体が用いられた。TEOS(テトラエトキシシラン)が、支持体修飾のための出発物質として用いられた。
例11(比較)‐30gCo/0.04gPt/3.1gMn/100gSi‐Al23(修飾剤としてSi及び促進剤としてMn)
コバルト系フィッシャートロプシュ合成触媒前駆体は、例10に記載のように調製された。しかし、第二の含浸段階中、Co(NO326H2O(56.8g)、[Pt(NH44(NO32](0.042g)及びMn(NO32.4H2O(11.6g)を水(100g)に溶解させ、第一の含浸段階で得られた焼成材料(100g)に加えた。
例12(比較)‐30gCo/0.075gPt/100gTi‐Al23(修飾剤としてTi)
組成30gCo/0.075gPt/100g支持体を有するコバルト系フィッシャートロプシュ合成触媒前駆体は、例1に記載のように調製された。しかし、触媒調製中、カルボン酸は加えられなかった。Ti‐Al23が用いられ、例3に記載のように調製された。
例13(比較)‐30gCo/0.075gPt/100gTi‐Al23(修飾剤としてTi)
コバルト系フィッシャートロプシュ合成触媒前駆体は、例12に記載のように調製された。しかし、5gTi/100gAl23支持体が用いられ、例3に記載のように調製された。
例14(比較)‐30gCo/0.075gPt/100gTi‐Al23(修飾剤としてTi)
コバルト系フィッシャートロプシュ合成触媒前駆体は、例12に記載のように調製された。しかし、10gTi/100gAl23支持体が用いられ、例3に記載のように調製された。
例15‐還元
焼成された触媒前駆体は、大気圧において、2.0Nm3/kg触媒/時の純粋なH2流を用いて、フィッシャートロプシュ合成より前に還元された。以下の加熱プロファイルが用いられた。110℃まで1℃/分、3時間保持、次いで425℃まで1℃/分、10時間保持。還元触媒を室温まで冷却し、溶融ワックスに懸濁させ、不活性ガスブランケット(アルゴン又は窒素)下でCSTRに添加した。
例16‐フィッシャートロプシュ合成
例15に記載の活性化され、ワックス保護された触媒は、230℃の反応器温度及び約22barの反応器圧力にて実験室マイクロスラリーCSTRにおいてそのスラリー相FTS性能に関して試験され、その間の純粋なH2及びCO及びAr供給ガス混合物は、約5%のAr含有量及び約1.8の全供給モルH2/CO比で用いられた。この反応器は電気的に加熱され、任意のガス‐液体物質移動制限をなくすように十分に高い撹拌速度が用いられた。合成ガス転化が約78±1%であるように、供給ガス空間速度を変化させた。水分圧は約10barであった。
議論
例9(Co/3.1gMn/100gTi‐Al23)は、初期に触媒不活性化を示したが、5日操業後に触媒性能が安定化し、50日の期間に亘って安定性が維持された。
図1は、例9に対する例1、2、6〜8、10、11及び33のFT速度の差(パーセント)を示し、それは、(例1、2、6〜8、10、11又は33のFT速度−例9のFT速度)/例9のFT速度として算出することができる。理解することができるように、例2(Co/3.1gMn/100g未修飾Al23)は、触媒促進剤としてのマンガンの添加が、操業時間と共に例1(未促進、未修飾触媒サンプル)に対して触媒の活性安定性を改善しなかったことを示す。この傾向は、Si修飾Al23支持体を含み、例11としてマンガンにより促進された触媒(Co/3.1gMn/100gSi‐Al23)と、例10(Co/100gSi‐Al23)の触媒との比較においても観察された。
しかし、例6(Co/100gTi‐Al23)及び例7(Co/100gMn‐Al23)は、Al23支持体修飾剤として、それぞれチタン及びマンガンが、例1(未促進、及び未修飾触媒サンプル)に対して活性及び活性安定性に向上をもたらしたことを示した。
例7に移って、この例は、触媒崩壊の指標である黒いワックスを示した。これは、チタン及びマンガン支持体修飾剤の組み合わせを含む触媒(例8、Co/100gMnTi‐Al23)では観察されなかった。
さらに驚くべきことには、チタン及びマンガンの組み合わせ、支持体修飾剤として加えられたマンガン(例8)又は触媒促進剤として加えられたマンガン(例9)を含む触媒は、例1、2、6、7、10及び11に対して活性化及び活性安定性に十分な向上を示した。
例9に対する例1、2、6〜8、10、11及び33のメタン選択性の差(パーセント)は図2に示され、(例1、2、6〜8、10、11又は33の%CH4選択性−例9の%CH4選択性)/例9の%CH4選択性として算出されることができる。理解することができるように、Mn/Tiの組み合わせを含む例8及び9は、試験された触媒サンプルの残りと比較して、長時間に亘ってより低く、安定なメタン選択性を示した。Mn修飾Al23を含む例7は、初期の低いメタン選択性を示し、それは、Ti‐修飾Al23支持体を含む例6に関して観察されたメタン選択性まで増加した。
以下の表4は、初期の活性に対する例12〜14のFT性能を示す。これらのサンプルは、Ti修飾のレベルを変化させつつ、Ti修飾Al23を用いて調製された。理解することができるように、2.6gTi/100gAl23から10gTi/100gAl23へのTi含有量の増加は、例12のものと比較して、触媒の活性安定性の相対的な改善をもたらさなかった。より高い量のTiを含む触媒は、操業時間と共により低い活性安定性をもたらした。
例17‐フィッシャートロプシュ合成
例8及び9に関して、例15に記載の活性化され、ワックス保護された触媒は、230℃の反応器温度及び約19barの反応器圧力にて実験室マイクロスラリーCSTRにおいてそのスラリー相FTS性能に関して試験され、その間の純粋なH2、CO及びAr供給ガス混合物は、10%Ar含有量及び約1.5の全供給モルH2/CO比で用いられた。
この反応器は電気的に加熱され、任意のガス‐液体物質移動制限をなくすように十分に高い撹拌速度が用いられた。合成ガス転化が約72±1%であるように、供給ガス空間速度を変化させた。水分圧は約6barであった。
例8及び9は例17に記載の条件下で試験された。表5から理解することができるように、MnTi支持体修飾を含む例8、及び(促進剤としてMn及び支持体修飾剤としてTiを含む)例9は、操業時間と共に匹敵する相対的なFT活性及びメタン選択性を示した。これは、FT条件下でのMnTiの組み合わせ及び触媒促進剤又は触媒修飾剤としてのMnの添加の有利な効果を示す。
例18(比較)‐30gCo/0.075gPt/100gMn‐Al23
組成30gCo/0.075gPt/100g支持体を有するコバルト系フィッシャートロプシュ合成触媒前駆体は、例1に記載のように調製された。しかし、触媒調製中、カルボン酸は加えられなかった。例4に記載のMn‐Al23支持体が用いられた。しかし、得られた修飾支持体は2.1gMn/100gAl23からなった。
例19(比較)‐30gCo/0.075gPt/100gMn‐Al2O3
組成30gCo/0.075gPt/100g支持体を有するコバルト系フィッシャートロプシュ合成触媒前駆体は、例1に記載のように調製された。しかし、触媒調製中、カルボン酸は加えられなかった。例4に記載のMn‐Al23支持体が用いられた。しかし、得られた修飾支持体は、7.5gMn/100gAl23からなった。
例20(比較)‐30gCo/0.075gPt/100gMn‐Al23
組成30gCo/0.075gPt/100g支持体を有するコバルト系フィッシャートロプシュ合成触媒前駆体は、例1に記載のように調製された。しかし、触媒調製中、マレイン酸は加えられなかった。例4に記載のMn‐Al23支持体が用いられた。しかし、得られた修飾支持体は、10gMn/100gAl23からなった。
例21‐フィッシャートロプシュ合成
例18〜20に関して、例15に記載の活性化され、ワックス保護された触媒は、実験室マイクロスラリーCSTRにおいて、そのスラリー相FTS性能に関して試験された。合成が導入された後に、圧力を18barに、温度を230℃に増加させた。
合成供給ガスは、水素、一酸化炭素からなり、それは約1.6の全供給モルH2/CO比と共に内部標準として10%のArを含んでいた。この反応器は電気的に加熱され、任意のガス‐液体物質移動制限をなくすように十分に高い撹拌速度が用いられた。Brooksマスフローコントローラにより供給流を制御することにより、%H2+CO転化を60±2%に維持した。水分圧は約5barであった。
表6は、例18〜20の相対的なFT性能を示す。これらのサンプルは、Mn修飾のレベルを変化させつつ、Mn修飾Al23を用いて調製された。2.1gMn/100gAl23から10gMn/100gAl23へのMn含有量の増加に伴う有利な効果は観察されなかった。Mnレベルの増加は、操業時間と共にFT速度の十分な動向(減少)をもたらした。
例22(比較)‐MnSi‐Al23(Puralox)支持体
例10に記載のSi‐Al23支持体を例4に記載の酢酸マンガン(II)四水和物により含浸させた。得られた修飾支持体は、3gMn/100gSiAl23からなった。
例23(比較)‐MnSi‐Al23(Puralox)支持体
例10に記載のSi‐Al23支持体を例4に記載の酢酸マンガン(II)四水和物で含浸させた。得られた修飾支持体は、5gMn/100gSi‐Al23からなった。
例24(導電性測定)
アルミナは、低pHにおいて水性媒体に溶解する。アルミナの溶解は、アルミニウムイオンの形成をもたらす。アルミナの溶解が増加すると、アルミニウムの濃度は時間と共に増加する。経時的なアルミニウムの増加に続いて、2の一定pHにて導電性を観察した。pHは、10%硝酸溶液の自動添加により一定に維持された。結果は、修飾及び未修飾Al23に関して図3に与えられる。
Ti(例3)、Mn(例4)及びSi修飾Al23支持体は、長時間に亘って非常に類似したAl崩壊挙動を示した。Al23のMnSi修飾(例22)は、Al崩壊の減少をもたらした。しかし、Mn量のさらなる増加(例23)は、Al崩壊の抑制を無効にし、Si修飾Al23支持体に類似のAl崩壊挙動をもたらした。驚くべきことに、MnTi修飾支持体(例5)のAl崩壊は、MnSi修飾Al23(例22)に対して十分に抑制されたことを理解することができる。
例25(本発明)‐30gCo/0.075gPt/3.1gMn/100g(2.6gTi/100gAl23)(Co加水分解、修飾剤としてTi及び促進剤としてMn)、C4639
組成30gCo/0.075gPt/3.1gMn/100g(2.6gTi/100gAl23)を有するコバルト系フィッシャートロプシュ合成触媒前駆体は、例9に記載のように調製されたが、例9において用いられたTi‐Al23支持体は、WO2014020507の例37に記載のチタン(IV)2‐エチルヘキソキシド及びAlヘキサノレートの共加水分解を介して調製されたチタン含有支持体と置き換えられた。
例26(本発明)‐30gCo/0.075gPt/3.1gMn/100g(2.6gTi/100gAl23)(支持体として焼成PURAL200TM、修飾剤としてTi及び促進剤としてMn)、C4685
コバルト系フィッシャートロプシュ合成触媒前駆体は、例9に記載のように、組成30gCo/0.075gPt/3.1gMn/100g(2.6gTi/100gAl23)で調製されたが、例9で用いられたPuraloxは、例25の支持体の細孔直径に類似の細孔直径を有し、かつ、約90m2/gの表面積を有する焼成PURAL200TMと置き換えられた。
例27‐還元及びフィッシャートロプシュ合成(FTS)
例25及び26の焼成触媒前駆体は、例15に記載のように還元され、溶融ワックス中に懸濁された。例25及び26の活性化され、ワックス保護された触媒のFTS性能は、約1.6の入口モルH2/CO比の供給ガス混合物を用いて、230℃の固定ベッド反応器及び約16barの反応器圧力において評価された。供給ガス空間速度を、合成ガス転化が約62%〜65%であるように変化させた。
議論
表7は、類似のFTS触媒性能結果が、Ti修飾支持体(例25)と例26(Tiのスラリー含浸)の共加水分解を介して調製されたCo/Pt/Mn/Ti‐Al23触媒サンプルの比較において得られたことを示し、Ti修飾支持体の共加水分解が、アルミナ上のチタンのスラリー含浸の代替であることを示した。
例28:(比較)‐30gCo/0.075gPt/5gNi/100g(2.6gTi/100gAl23)(修飾剤としてTi及び促進剤としてNi)、C4140
Co(NO32.6H2O(11.9g)、(NH34Pt(NO32(0.0075g)及びNi(NO32.6H2O(1.9g)を水(Coに対して13ml、Ptに対して2ml、Niに対して2ml)に溶解させた。溶液のpHを2.3に調節した。例3に記載の15gのTi修飾Puralox支持体を加え、過剰の水を表8の乾燥プロファイルを用いて減圧下で除去して自由流動性粉末を得た。
20gの自由流動性サンプルは、1000ml/分の空気流及び250℃までの1℃/分の加熱速度、6時間の保持時間を用いて垂直路内で焼成された。上記の工程は、Co(NO32.6H2O(6.8g)、(NH34Pt(NO32(0.01g)及びNi(NO32.6H2O(1.2g)を水(Coに対して9ml、Ptに対して2ml、Niに対して3ml)に溶解させることにより、第二の含浸段階において繰り返された。予め焼成された(第一の含浸段階)材料(12g)が混合物に加えられ、過剰の水は表8の乾燥プロファイルを用いて減圧下で除去された。15gの自由流動性サンプルは、750ml/分の空気流、及び250℃までの1℃/分の加熱速度、6時間の保持時間を用いて垂直路内で焼成された。
例29(本発明)‐30gCo/0.075gPt/3.1gMn/100g(2.6gTi/100gAl23)(修飾剤としてTi及び促進剤としてMn‐例9と類似であるが、より少ない量及び異なる乾燥プロファイル)、C4144
Co(NO32.6H2O(13.3g)及び(NH34Pt(NO32(0.0075g)を水(Coに対して13ml、Ptに対して3ml)に溶解させた。溶液のpHを2.3に調節した。例3に記載の15gのTi修飾Puralox支持体を加え、過剰の水を表9の乾燥プロファイルを用いた減圧下で除去して自由流動性粉末を得た。
20gの自由流動性サンプルは、1000ml/分の空気流及び250℃までの1℃/分の加熱速度、6時間の保持時間を用いて垂直路内で焼成された。第二の含浸段階において、上記の工程は、Co(NO32.6H2O(5.75g)及び(NH34Pt(NO32(0.01g)、並びにMn(NO32.4H2O(1.4g)を用いて、水(Coに対して10ml、Ptに対して2ml、Mnに対して3ml)に溶解させることにより繰り返された。12gの第一の含浸段階で焼成された材料を混合物に加え、過剰の水を表9の乾燥プロファイルを用いて減圧下で除去して自由流動性粉末を得た。15gの自由流動性サンプルは、750ml/分の空気流、及び250℃までの1℃/分の加熱速度、6時間の保持時間を用いて垂直路内で焼成された。
例30‐還元及びフィッシャートロプシュ合成(FTS)
例28及び29の焼成触媒前駆体は、例15に記載のように還元され、溶融ワックス中に懸濁された。例28及び29の活性化され、ワックス保護された触媒のFTS性能は、例27に記載のように、230℃の固定ベッド反応器において評価された。
議論
ニッケルを活性安定性促進剤として用いることができることが知られている(Ind.Eng.Chem.Res.2010、49、4140〜4148及びUS8143186)。しかし、Co/Pt/Ti‐Al23FTS触媒への促進剤としてのNiの添加は、Mnが促進剤として用いられたときと同じCoFTS触媒性能を示さなかった。促進剤としてのMnは、促進剤としてのNiと比較してより高い活性を伴うより低いメタン選択性をもたらした。表10は、その初期活性に対する例28及び例29に記載の触媒の不活性化の程度、並びにその初期のメタン選択性に対する例28及び29において調製され、例30に記載のように活性化され、試験された触媒上で得られるメタン選択性の動向を示す。
例31:(本発明)‐熱堆積法(HDM)を用いた、修飾剤としてTi及び促進剤としてMnを含む30gCo/0.075gPt/3.1gMn/100g(2.6gTi/100gAl23)、C4585
Co(NO32.6H2O(37.2g)、(NH34Pt(NO32(0.07g)、Mn(NO32.4H2O(7.06g)及びカルボン酸(1.25g)を75mlの水に溶解させた。水酸化コバルト(3g)を、50gの例3に記載のTi修飾Puralox支持体を加えた後に硝酸塩溶液に加えた。追加の3gのCo(OH)2がスラリーに加えられ、65rpmのロータリーエバポレーターで95℃にて混合された。追加の3gのCo(OH)2が、所望の11.8gの添加量に到達するまで加えられた。混合物は、Co(OH)2の完全な吸収まで(約3時間)撹拌された。過剰な水を表11の乾燥プロファイルを用いて減圧下で除去して自由流動性粉末を得、6時間、空気中(2500ml/分/gcat)で加熱速度1℃/分にて250℃にて焼成した。
焼成触媒前駆体は、例15に記載のように還元され、溶融ワックス中に懸濁された。触媒は、例17に記載の実験室マイクロスラリーCSTRにおいてスラリー相FTS性能に関して試験された。
表12から理解することができるように、HDMを用いて調製された例31は、例9(硝酸コバルトスラリー含浸法)による絶対的なCH4選択性及び反応速度と比較した際、より低いメタン選択性及びより高い活性を示した。例31のメタン選択性の動向は、例9より若干高いが、例31及び例9の操業時間に亘る1日に対する不活性化は匹敵する。
例32:MnTi‐SiO2(シリカ支持体上の支持体修飾剤としてのMn及びTi)
チタン(IV)イソプロポキシド(17.2g)を乾燥エタノール(78.9g)に加え、10分間混合した。アモルファスの予め成形されたシリカゲル(100g)、Fuji Silysiaから得られるCARiACT Q‐15をこの溶液に加え、さらに10分間混合した。エタノールを表2の乾燥プロファイルを用いて減圧下で除去して、自由流動性粉末を得た。
酢酸マンガン(II)四水和物(3.1gのMn量に対して13.8gMn(Ac)2.4H2O)を水(80〜100g)に溶解させ、10分間混合した。Ti(OPr)4修飾シリカ(100g)から得られた自由流動性粉末がこの溶液に加えられ、さらに10分間混合された。水を表3の乾燥プロファイルを用いて減圧下で除去して、自由流動性粉末を得た。乾燥工程後、修飾支持体は、425℃までの1℃/分の加熱速度にて、焼成ガスとして空気を用いて、2.5Nm3/kg支持体/時のGSHVで流動ベッドにおいて焼成された。支持材料は、5℃/分の加熱速度における500〜550℃までのマッフルオーブン内で及び5時間の最終の保持時間にてさらに焼成された。得られた修飾支持体は、3.1gMn/2.6gTi/100gSiO2を含んでいた。
例33:(本発明)‐30gCo/0.075gPt/100g(3.1gMn/2.6gTi/100gSiO2(支持体修飾剤としてMn及びTi)、C4859
第一の含浸工程において、Co(NO32.6H2O(39.5g)及び(NH43Pt(NO32(0.025g)を水(50g)に溶解させた。溶液のpHは、希硝酸を用いて2.3に調節された。例32に記載のMnTi‐SiO2(50g)支持体を混合物に加え、過剰の水を表1の乾燥プロファイルを用いて減圧下で除去して、自由流動性粉末を得た。自由流動性粉末は、2500Nm3/kg(Co(NO32.6H2O)/時のGHSVを用いて6時間の保持時間で、250℃までの1℃/分の加熱ランプ速度で流動ベッドか焼炉内で焼成された。
第二の含浸工程において、Co(NO32.6H2O(28.4g)及び(NH43Pt(NO32(0.04g)を水(50g)に溶解させた。溶液のpHは、希硝酸を用いて2.3に調節された。第一の含浸工程の焼成材料(50g)を次いでこの混合物に加え、過剰の水を表1の乾燥プロファイルを用いて減圧下で除去して、自由流動性粉末を得た。自由流動性粉末は、2500Nm3/kg(Co(NO32.6H2O)/時のGHSVを用いて6時間の保持時間で、250℃までの1℃/分の加熱ランプ速度で流動ベッドか焼炉内で焼成された。
焼成触媒材料は、例15に記載のように還元され、溶融ワックス中に懸濁された。触媒は、例17に記載の実験室マイクロスラリーCSTRにおいて、そのスラリー相FTS性能に関して試験された。
議論
前述されたように、図1は例9に対して、例1、2、6〜8、10、11及び33のFT速度の差(パーセント)を示す。シリカ支持体上のMn/Tiの組み合わせ(例33)も、比較例に対して、活性及び活性安定性の十分な向上を示した。
前述されたように、図2は、例9に対して、例1、2、6〜8、10、11及び33の相対的なメタン選択性(のパーセント差)を示す。シリカ支持体上のMn/Tiの組み合わせを含む例33は、試験された触媒サンプルの残りと比較して、長時間に亘って最も低いメタン選択性を示した。
前述されたように、図2は、例9に対して、例1、2、6〜8、10、11及び33の相対的なメタン選択性(のパーセント差)を示す。シリカ支持体上のMn/Tiの組み合わせを含む例33は、試験された触媒サンプルの残りと比較して、長時間に亘って最も低いメタン選択性を示した。
本開示は以下も包含する。
[1]
触媒支持体上、及び/又は触媒支持体中に支持されたコバルト及び/又はコバルト化合物を含むコバルト含有触媒組成物であって、触媒支持体上、及び/又は触媒支持体中にチタン化合物を、触媒支持体上、及び/又は触媒支持体中にマンガン化合物をさらに含む、触媒組成物。
[2]
触媒組成物が、コバルト化合物の還元性を向上させることができるドーパントを含む、上記態様1に記載の触媒組成物。
[3]
触媒支持体が、1種又はそれより多くの酸化アルミニウムの形態のアルミナ;シリカ(SiO 2 );チタニア(TiO 2 );マグネシア(MgO);酸化亜鉛(ZnO);シリコンカーバイド;及びこれらの混合物からなる群から選択される、上記態様1又は2に記載の触媒組成物。
[4]
触媒支持体が、アルミナ触媒支持体又はシリカ(SiO 2 )触媒支持体である、上記態様3に記載の触媒組成物。
[5]
コバルト含有触媒前駆体の調製方法であって、触媒支持体の上、及び/又はその中にコバルト化合物を導入すること;触媒支持体の上、及び/又はその中にコバルト化合物を導入するより前、及び/又は導入する間、及び/又は導入した後に、触媒支持体の上、及び/又はその中にチタン化合物を導入すること;並びに触媒支持体の上、及び/又はその中にコバルト化合物を導入するより前、及び/又は導入する間、及び/又は導入した後に、触媒支持体の上、及び/又はその中にマンガン化合物を導入すること、それによりコバルト含有触媒前駆体を提供することを含む、方法。
[6]
コバルト化合物の還元性を向上させることができるドーパントも、触媒支持体の上、及び/又はその中に導入される、上記態様5に記載の方法。
[7]
触媒支持体が、1種又はそれより多くの酸化アルミニウムの形態のアルミナ;シリカ(SiO 2 );チタニア(TiO 2 );マグネシア(MgO);酸化亜鉛(ZnO);シリコンカーバイド;及びこれらの混合物からなる群から選択される、上記態様5又は6に記載の方法。
[8]
触媒支持体が、アルミナ触媒支持体又はシリカ(SiO 2 )触媒支持体である、上記態様7に記載の方法。
[9]
方法が、触媒支持体の上、及び/又はその中に導入されたチタン及びマンガン化合物が、それぞれ酸化チタン及び酸化マンガンに転化される1つ又はそれより多くの焼成工程を含む、上記態様5〜8のいずれかに記載の方法。
[10]
触媒支持体の上、及び/又はその中に導入されたコバルト化合物を焼成することにより、コバルト化合物を1種又はそれより多くの酸化コバルトに転化する、上記態様5〜9のいずれかに記載の方法。
[11]
触媒前駆体が、触媒支持体の質量(Tiの質量を除く)を基準として1質量%超かつ10質量%以下のTiを含み、Tiが1種又はそれより多くのチタン化合物の形態で存在する、上記態様5〜10のいずれかに記載の方法。
[12]
触媒前駆体が、触媒支持体の質量(Mnの質量を除く)を基準として0.5質量%超かつ10質量%未満のMnを含み、Mnが1種又はそれより多くのマンガン化合物の形態で存在する、上記態様5〜11のいずれかに記載の方法。
[13]
コバルト含有触媒の調製方法であって、上記態様5〜12のいずれかに記載のコバルト含有触媒前駆体を調製すること;及び触媒前駆体を還元することにより、触媒前駆体を活性化することを含む、方法。
[14]
上記態様13に記載のコバルト含有触媒を調製すること;並びに一酸化炭素を含む水素を、100℃超の温度かつ少なくとも10barの圧力にて触媒と接触させて、炭化水素及び任意選択的に炭化水素の酸素化物を製造することを含む、炭化水素合成プロセス。
[15]
炭化水素及び任意選択的にその酸素化物を、液体燃料及び/又は他の化学種に転化する水素処理工程を含む、上記態様14に記載のプロセス。

Claims (15)

  1. 触媒支持体上、及び/又は触媒支持体中に支持されたコバルト及び/又はコバルト化合物を含むコバルト含有触媒組成物であって、触媒支持体上、及び/又は触媒支持体中にチタン化合物を、触媒支持体上、及び/又は触媒支持体中にマンガン化合物をさらに含む、触媒組成物。
  2. 触媒組成物が、コバルト化合物の還元性を向上させることができるドーパントを含む、請求項1に記載の触媒組成物。
  3. 触媒支持体が、1種又はそれより多くの酸化アルミニウムの形態のアルミナ;シリカ(SiO2);チタニア(TiO2);マグネシア(MgO);酸化亜鉛(ZnO);シリコンカーバイド;及びこれらの混合物からなる群から選択される、請求項1又は2に記載の触媒組成物。
  4. 触媒支持体が、アルミナ触媒支持体又はシリカ(SiO2)触媒支持体である、請求項3に記載の触媒組成物。
  5. コバルト含有触媒前駆体の調製方法であって、触媒支持体の上、及び/又はその中にコバルト化合物を導入すること;触媒支持体の上、及び/又はその中にコバルト化合物を導入するより前、及び/又は導入する間、及び/又は導入した後に、触媒支持体の上、及び/又はその中にチタン化合物を導入すること;並びに触媒支持体の上、及び/又はその中にコバルト化合物を導入するより前、及び/又は導入する間、及び/又は導入した後に、触媒支持体の上、及び/又はその中にマンガン化合物を導入すること、それによりコバルト含有触媒前駆体を提供することを含む、方法。
  6. コバルト化合物の還元性を向上させることができるドーパントも、触媒支持体の上、及び/又はその中に導入される、請求項5に記載の方法。
  7. 触媒支持体が、1種又はそれより多くの酸化アルミニウムの形態のアルミナ;シリカ(SiO2);チタニア(TiO2);マグネシア(MgO);酸化亜鉛(ZnO);シリコンカーバイド;及びこれらの混合物からなる群から選択される、請求項5又は6に記載の方法。
  8. 触媒支持体が、アルミナ触媒支持体又はシリカ(SiO2)触媒支持体である、請求項7に記載の方法。
  9. 方法が、触媒支持体の上、及び/又はその中に導入されたチタン及びマンガン化合物が、それぞれ酸化チタン及び酸化マンガンに転化される1つ又はそれより多くの焼成工程を含む、請求項5〜8のいずれか1項に記載の方法。
  10. 触媒支持体の上、及び/又はその中に導入されたコバルト化合物を焼成することにより、コバルト化合物を1種又はそれより多くの酸化コバルトに転化する、請求項5〜9のいずれか1項に記載の方法。
  11. 触媒前駆体が、触媒支持体の質量(Tiの質量を除く)を基準として1質量%超かつ10質量%以下のTiを含み、Tiが1種又はそれより多くのチタン化合物の形態で存在する、請求項5〜10のいずれか1項に記載の方法。
  12. 触媒前駆体が、触媒支持体の質量(Mnの質量を除く)を基準として0.5質量%超かつ10質量%未満のMnを含み、Mnが1種又はそれより多くのマンガン化合物の形態で存在する、請求項5〜11のいずれか1項に記載の方法。
  13. コバルト含有触媒の調製方法であって、請求項5〜12のいずれか1項に記載のコバルト含有触媒前駆体を調製すること;及び触媒前駆体を還元することにより、触媒前駆体を活性化することを含む、方法。
  14. 請求項13に記載のコバルト含有触媒を調製すること;並びに一酸化炭素を含む水素を、100℃超の温度かつ少なくとも10barの圧力にて触媒と接触させて、炭化水素及び任意選択的に炭化水素の酸素化物を製造することを含む、炭化水素合成プロセス。
  15. 炭化水素及び任意選択的にその酸素化物を、液体燃料及び/又は他の化学種に転化する水素処理工程を含む、請求項14に記載のプロセス。
JP2017544744A 2015-02-25 2016-02-12 炭化水素合成触媒、その調製方法及びその使用 Active JP6721601B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ZA2015/01288 2015-02-25
ZA201501288 2015-02-25
PCT/IB2016/050745 WO2016135577A1 (en) 2015-02-25 2016-02-12 Hydrocarbon synthesis catalyst, its preparation process and its use

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018512264A true JP2018512264A (ja) 2018-05-17
JP6721601B2 JP6721601B2 (ja) 2020-07-15

Family

ID=55702028

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017544744A Active JP6721601B2 (ja) 2015-02-25 2016-02-12 炭化水素合成触媒、その調製方法及びその使用

Country Status (12)

Country Link
US (1) US10569255B2 (ja)
EP (1) EP3262018B1 (ja)
JP (1) JP6721601B2 (ja)
CN (1) CN107429167B (ja)
AU (1) AU2016225128C1 (ja)
BR (1) BR112017017809B1 (ja)
CA (1) CA2977175C (ja)
EA (1) EA033748B1 (ja)
MY (1) MY182458A (ja)
PE (1) PE20171664A1 (ja)
WO (1) WO2016135577A1 (ja)
ZA (1) ZA201705049B (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6916219B2 (ja) * 2016-08-11 2021-08-11 サソル サウス アフリカ リミティド コバルト含有触媒組成物
CN109261183B (zh) * 2018-11-14 2021-03-05 太原科技大学 一种用于二氧化碳甲烷化的钴基催化剂及应用
JP7418461B2 (ja) 2018-12-10 2024-01-19 サソル サウス アフリカ リミテッド コバルト含有触媒前駆体を調製するための方法および炭化水素合成のための方法

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04256443A (ja) * 1990-08-27 1992-09-11 Phillips Petroleum Co アルカリ金属触媒組成物
US5958985A (en) * 1996-12-13 1999-09-28 Shell Oil Company Process for the preparation of hydrocarbons
US6333294B1 (en) * 1998-05-22 2001-12-25 Conoco Inc. Fischer-tropsch processes and catalysts with promoters
JP2002301364A (ja) * 2000-11-10 2002-10-15 Inst Fr Petrole 孔路型構造を有する窒素酸化物の除去用物質
US20030181535A1 (en) * 2000-07-24 2003-09-25 Van Hardeveld Robert Martija Shell metal catalyst and a precursor thereof, a process for their preparation and the use of the catalyst
JP2010520043A (ja) * 2007-03-01 2010-06-10 オックスフォード カタリスツ リミテッド 炭化物を基材とする促進化フィッシャー−トロプシュ触媒、その製造方法およびその使用
CN102911693A (zh) * 2011-08-01 2013-02-06 中国石油化工股份有限公司 一种采用混合催化剂的费托合成方法
US20140045953A1 (en) * 2012-08-07 2014-02-13 Oxford Catalysts Limited Treating of catalyst support
US20140088206A1 (en) * 2011-02-07 2014-03-27 Oxford Catalysts Limited Catalysts
JP2014514153A (ja) * 2011-05-06 2014-06-19 サゾル テクノロジー(プロプライアタリー)リミティド コバルト含有炭化水素合成触媒前駆体を調製する方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020010221A1 (en) 1999-05-19 2002-01-24 Olga Ionkina Fischer-tropsch processes and catalysts with promoters
KR20020010673A (ko) 1998-05-27 2002-02-04 에너지 인터내셔날 코포레이션 알루미나상 코발트 촉매의 개선된 피셔-트롭슈 활성
ES2201768T3 (es) 1998-10-05 2004-03-16 Sasol Technology (Proprietary) Limited Procedimiento de impregnacion para catalizadores.
CA2500549A1 (en) 2002-10-16 2004-04-29 Conocophillips Company High hydrothermal stability catalyst support
CA2540353A1 (en) * 2003-09-30 2005-04-07 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Titania supports for fisher-tropsch catalysts
GB2410449B (en) 2004-01-28 2008-05-21 Statoil Asa Fischer-Tropsch catalysts
EP1719555A4 (en) 2004-02-24 2012-04-11 Japan Oil Gas & Metals Jogmec CATALYST FOR PRODUCTION OF HYDROCARBONS, PREPARATION METHOD THEREFOR, AND HYDROCARBON PRODUCTION PROCESS USING SAME
AU2005286263B2 (en) 2004-09-23 2010-07-08 Petro Sa Promoted Fischer-Tropsch catalysts
AU2007324595B2 (en) 2006-11-22 2010-08-12 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Process for hydrocarbon synthesis
US20120252665A1 (en) 2010-10-01 2012-10-04 Philip John Hughes Multiphase alumina particle
GB201201619D0 (en) 2012-01-30 2012-03-14 Oxford Catalysts Ltd Treating of catalyst support
MY169719A (en) * 2012-08-02 2019-05-13 Sasol Tech Pty Ltd Catalysts

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04256443A (ja) * 1990-08-27 1992-09-11 Phillips Petroleum Co アルカリ金属触媒組成物
US5958985A (en) * 1996-12-13 1999-09-28 Shell Oil Company Process for the preparation of hydrocarbons
US6333294B1 (en) * 1998-05-22 2001-12-25 Conoco Inc. Fischer-tropsch processes and catalysts with promoters
US20030181535A1 (en) * 2000-07-24 2003-09-25 Van Hardeveld Robert Martija Shell metal catalyst and a precursor thereof, a process for their preparation and the use of the catalyst
JP2002301364A (ja) * 2000-11-10 2002-10-15 Inst Fr Petrole 孔路型構造を有する窒素酸化物の除去用物質
JP2010520043A (ja) * 2007-03-01 2010-06-10 オックスフォード カタリスツ リミテッド 炭化物を基材とする促進化フィッシャー−トロプシュ触媒、その製造方法およびその使用
US20140088206A1 (en) * 2011-02-07 2014-03-27 Oxford Catalysts Limited Catalysts
JP2014514153A (ja) * 2011-05-06 2014-06-19 サゾル テクノロジー(プロプライアタリー)リミティド コバルト含有炭化水素合成触媒前駆体を調製する方法
CN102911693A (zh) * 2011-08-01 2013-02-06 中国石油化工股份有限公司 一种采用混合催化剂的费托合成方法
US20140045953A1 (en) * 2012-08-07 2014-02-13 Oxford Catalysts Limited Treating of catalyst support

Also Published As

Publication number Publication date
PE20171664A1 (es) 2017-11-15
EA033748B1 (ru) 2019-11-21
AU2016225128A1 (en) 2017-08-17
MY182458A (en) 2021-01-25
BR112017017809B1 (pt) 2022-12-20
BR112017017809A2 (pt) 2018-04-10
AU2016225128C1 (en) 2019-11-14
AU2016225128B2 (en) 2019-07-25
CN107429167A (zh) 2017-12-01
ZA201705049B (en) 2018-11-28
CA2977175C (en) 2022-11-15
US20180008961A1 (en) 2018-01-11
JP6721601B2 (ja) 2020-07-15
EP3262018A1 (en) 2018-01-03
CN107429167B (zh) 2019-12-17
EP3262018B1 (en) 2019-01-30
US10569255B2 (en) 2020-02-25
CA2977175A1 (en) 2016-09-01
EA201791650A1 (ru) 2017-12-29
WO2016135577A1 (en) 2016-09-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6916219B2 (ja) コバルト含有触媒組成物
JP5442776B2 (ja) フィッシャー・トロプシュ触媒の調製およびその使用
JP5837620B2 (ja) 触媒
JP6301923B2 (ja) 触媒
JP6721601B2 (ja) 炭化水素合成触媒、その調製方法及びその使用
JP5961694B2 (ja) コバルト含有のフィッシャー・トロプシュ触媒を調製する方法
EA041431B1 (ru) Кобальтсодержащая каталитическая композиция
NZ618839B2 (en) Process for preparing a cobalt-containing fischer tropsch catalyst

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20171024

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20181030

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20190719

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190806

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20191106

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20191119

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200317

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20200319

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20200427

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: 20200602

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20200618

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6721601

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250