RU2484897C1 - Высокоселективный катализатор для производства фракций высококачественного бензина из синтез-газа и способ его изготовления - Google Patents

Высокоселективный катализатор для производства фракций высококачественного бензина из синтез-газа и способ его изготовления Download PDF

Info

Publication number
RU2484897C1
RU2484897C1 RU2011141198/04A RU2011141198A RU2484897C1 RU 2484897 C1 RU2484897 C1 RU 2484897C1 RU 2011141198/04 A RU2011141198/04 A RU 2011141198/04A RU 2011141198 A RU2011141198 A RU 2011141198A RU 2484897 C1 RU2484897 C1 RU 2484897C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
hours
molecular sieve
temperature
catalyst
solution
Prior art date
Application number
RU2011141198/04A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2011141198A (ru
Inventor
Йе ВАН
Цзиньцань КАН
Лэй Чжан
Цинхун ЧЖАН
Кан Чэн
Цингэ ЧЖАЙ
Цзяньшэн ДИН
Вэйци ХУА
Иньчуань ЛОУ
Original Assignee
Ваньхуа Индастриал Груп Ко., Лтд
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 Ваньхуа Индастриал Груп Ко., Лтд filed Critical Ваньхуа Индастриал Груп Ко., Лтд
Publication of RU2011141198A publication Critical patent/RU2011141198A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2484897C1 publication Critical patent/RU2484897C1/ru

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
    • B01J29/00Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/80Mixtures of different zeolites
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/064Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof containing iron group metals, noble metals or copper
    • B01J29/072Iron group metals or copper
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/08Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the faujasite type, e.g. type X or Y
    • B01J29/085Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the faujasite type, e.g. type X or Y containing rare earth elements, titanium, zirconium, hafnium, zinc, cadmium, mercury, gallium, indium, thallium, tin or lead
    • B01J29/088Y-type faujasite
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/08Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the faujasite type, e.g. type X or Y
    • B01J29/10Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the faujasite type, e.g. type X or Y containing iron group metals, noble metals or copper
    • B01J29/14Iron group metals or copper
    • B01J29/146Y-type faujasite
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/08Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the faujasite type, e.g. type X or Y
    • B01J29/16Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the faujasite type, e.g. type X or Y containing arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J29/166Y-type faujasite
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/18Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the mordenite type
    • B01J29/185Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the mordenite type containing rare earth elements, titanium, zirconium, hafnium, zinc, cadmium, mercury, gallium, indium, thallium, tin or lead
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/18Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the mordenite type
    • B01J29/20Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the mordenite type containing iron group metals, noble metals or copper
    • B01J29/22Noble 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
    • B01J29/00Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/18Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the mordenite type
    • B01J29/20Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the mordenite type containing iron group metals, noble metals or copper
    • B01J29/24Iron group metals or copper
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/18Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the mordenite type
    • B01J29/26Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the mordenite type containing arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, 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
    • B01J29/00Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/40Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the pentasil type, e.g. types ZSM-5, ZSM-8 or ZSM-11, as exemplified by patent documents US3702886, GB1334243 and US3709979, respectively
    • B01J29/405Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the pentasil type, e.g. types ZSM-5, ZSM-8 or ZSM-11, as exemplified by patent documents US3702886, GB1334243 and US3709979, respectively containing rare earth elements, titanium, zirconium, hafnium, zinc, cadmium, mercury, gallium, indium, thallium, tin or lead
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/40Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the pentasil type, e.g. types ZSM-5, ZSM-8 or ZSM-11, as exemplified by patent documents US3702886, GB1334243 and US3709979, respectively
    • B01J29/42Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the pentasil type, e.g. types ZSM-5, ZSM-8 or ZSM-11, as exemplified by patent documents US3702886, GB1334243 and US3709979, respectively containing iron group metals, noble metals or copper
    • B01J29/44Noble 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
    • B01J29/00Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/40Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the pentasil type, e.g. types ZSM-5, ZSM-8 or ZSM-11, as exemplified by patent documents US3702886, GB1334243 and US3709979, respectively
    • B01J29/42Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the pentasil type, e.g. types ZSM-5, ZSM-8 or ZSM-11, as exemplified by patent documents US3702886, GB1334243 and US3709979, respectively containing iron group metals, noble metals or copper
    • B01J29/46Iron group metals or copper
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/40Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the pentasil type, e.g. types ZSM-5, ZSM-8 or ZSM-11, as exemplified by patent documents US3702886, GB1334243 and US3709979, respectively
    • B01J29/48Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the pentasil type, e.g. types ZSM-5, ZSM-8 or ZSM-11, as exemplified by patent documents US3702886, GB1334243 and US3709979, respectively containing arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, 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
    • B01J29/00Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/70Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65
    • B01J29/7007Zeolite Beta
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/70Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65
    • B01J29/7038MWW-type, e.g. MCM-22, ERB-1, ITQ-1, PSH-3 or SSZ-25
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/70Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65
    • B01J29/7049Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65 containing rare earth elements, titanium, zirconium, hafnium, zinc, cadmium, mercury, gallium, indium, thallium, tin or lead
    • B01J29/7057Zeolite Beta
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/70Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65
    • B01J29/7049Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65 containing rare earth elements, titanium, zirconium, hafnium, zinc, cadmium, mercury, gallium, indium, thallium, tin or lead
    • B01J29/7088MWW-type, e.g. MCM-22, ERB-1, ITQ-1, PSH-3 or SSZ-25
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/70Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65
    • B01J29/72Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65 containing iron group metals, noble metals or copper
    • B01J29/76Iron group metals or copper
    • B01J29/7615Zeolite Beta
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/70Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65
    • B01J29/72Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65 containing iron group metals, noble metals or copper
    • B01J29/76Iron group metals or copper
    • B01J29/7676MWW-type, e.g. MCM-22, ERB-1, ITQ-1, PSH-3 or SSZ-25
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/70Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65
    • B01J29/78Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65 containing arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J29/7815Zeolite Beta
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/70Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65
    • B01J29/78Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65 containing arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J29/7876MWW-type, e.g. MCM-22, ERB-1, ITQ-1, PSH-3 or SSZ-25
    • 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
    • B01J35/40Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by dimensions, e.g. grain size
    • 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
    • B01J37/0009Use of binding agents; Moulding; Pressing; Powdering; Granulating; Addition of materials ameliorating the mechanical properties of the product catalyst
    • B01J37/0027Powdering
    • B01J37/0036Grinding
    • 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
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B39/00Compounds having molecular sieve and base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites; Their preparation; After-treatment, e.g. ion-exchange or dealumination
    • C01B39/02Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof; Direct preparation thereof; Preparation thereof starting from a reaction mixture containing a crystalline zeolite of another type, or from preformed reactants; After-treatment thereof
    • C01B39/36Pentasil type, e.g. types ZSM-5, ZSM-8 or ZSM-11
    • C01B39/38Type ZSM-5
    • C01B39/40Type ZSM-5 using at least one organic template directing agent
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B39/00Compounds having molecular sieve and base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites; Their preparation; After-treatment, e.g. ion-exchange or dealumination
    • C01B39/02Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof; Direct preparation thereof; Preparation thereof starting from a reaction mixture containing a crystalline zeolite of another type, or from preformed reactants; After-treatment thereof
    • C01B39/46Other types characterised by their X-ray diffraction pattern and their defined composition
    • C01B39/48Other types characterised by their X-ray diffraction pattern and their defined composition using at least one organic template directing agent
    • 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
    • C10G2/334Production 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 molecular sieve catalysts
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/04Liquid carbonaceous fuels essentially based on blends of hydrocarbons
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2229/00Aspects of molecular sieve catalysts not covered by B01J29/00
    • B01J2229/30After treatment, characterised by the means used
    • B01J2229/38Base 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
    • C10G2300/00Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
    • C10G2300/70Catalyst aspects
    • 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
    • C10G2400/00Products obtained by processes covered by groups C10G9/00 - C10G69/14
    • C10G2400/02Gasoline

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Abstract

Изобретение относится к катализатору для селективного синтеза фракций высококачественного бензина из синтез-газа и к способу его получения. Описан высокоселективный катализатор для производства фракций высококачественного бензина из синтез-газа, состоящий из кобальта, промотора и молекулярного сита, в котором массовое содержание кобальта составляет 1-30%, массовое содержание промотора составляет 0,01-5%, а остальная часть представляет собой молекулярное сито, в расчете на массу катализатора, причем молекулярное сито представляет собой одно или несколько молекулярных сит, выбранных среди молекулярных сит Beta, ZSM-5, MOR, Y и МСМ-22, при этом кислотность молекулярного сита выражается через количество адсорбированного NH, а адсорбционная способность молекулярного сита составляет от 0,16 до 0,50 ммоль NH/г; молекулярное сито обладает микропористо-мезопористой структурой, причем микропоры имеют диаметр 0,4-0,9 нм, а мезопоры имеют диаметр 2-30 нм, удельная площадь поверхности молекулярного сита составляет 100-900 м/г и объемы микропор и мезопор составляют 0,1-0,6 см/г, соответственно. Описан способ получения высокоселективного катализатора, который используется для синтеза фракций высококачественного бензина из синтез-газа с использованием синтеза Фишера-Тропша, включающий следующие стадии: (1) приготовление навески кобальтовой соли согласно содержанию компонентов, указанному выше, смешение с растворителем, представляющим собой деионизированную воду, спирт или кетон, с получением раствора, содержащего кобальтовую соль с концентрацией 0,5-20 мас.%; (2) приготовление навески промотора согласно содержанию компонентов, установленному в�

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Данное изобретение относится к катализатору для синтеза Фишера-Тропша и способу его изготовления. В частности, это изобретение относится к катализатору для синтеза Фишера-Тропша, который может обеспечить высокоэффективное производство фракций бензина с высоким содержанием изопарафинов, и к способу его изготовления.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Синтез Фишера-Тропша представляет собой процесс превращения синтез-газа в углеводороды в результате протекания каталитических реакций, в том числе реакций образования алканов и алкенов, а также реакций образования кислородсодержащих соединений и сдвига равновесия в водяном газе. Реагенты синтеза Фишера-Тропша, т.е. синтез-газ, можно получать, из угля, природного газа, метана из угольного пласта или биомассы путем их газификации или реформинга. Продуктами синтеза Фишера-Тропша являются чистое жидкое топливо, такое как бензин, дизельное топливо и керосин, основное химическое сырье, такое как короткоцепочечные алкены, и химические продукты с высокой добавочной стоимостью, такие как высококачественный воск. В последние годы, когда постоянно расходуется на нефть и во всем мире продолжает расти спрос на энергию и ресурсы, синтез Фишера-Тропша был повсеместно признан в качестве надежно проверенного способа производства жидкого топлива и химических продуктов с высокой добавочной стоимостью. Такие компании, как Sasol и Shell, уже построили установки для промышленного производства жидкого топлива из угля (CTL) и из природного газа (GTL). Кроме того, такие компании, например, как Exxon Mobil, Syntroleum и ВР, и страны с большими запасами газа/угля также планируют наладить промышленное использование синтеза Фишера-Тропша. В Китае такие компании, например, как Shenhua, SYNFUELs CHINA и Yankuang Group, построили опытные промышленные установки для непрямого производства жидкого топлива из угля с использованием синтеза Фишера-Тропша.
Исследования синтеза Фишера-Тропша проводили на протяжении почти 90 лет, но все еще остались нерешенными некоторые проблемы, среди которых самой важной является отсутствие эффективного контроля селективности образования продуктов. Поскольку рост цепи у продуктов происходит по механизму полимеризации, а селективность образования продуктов обычно подчиняется распределению Андерсона-Шульца-Флори, сравнительно высокой селективности образования удается добиться только для метана и тяжелых углеводородов (С21+), для других продуктов селективность образования низка, в частности для фракций бензина (С511), селективность образования не превышает 45%, а для фракций дизельного топлива (C12-C20) селективность образования не превышает 30%. Продукт, полученный при проведении синтеза Фишера-Тропша в промышленных масштабах, обычно представляет собой смесь нескольких компонентов. Поэтому большое внимание было уделено разработке нового катализатора, который позволяет эффективно контролировать селективность образования продукта.
В заявке CN 101811050 A приведено описание катализатора на основе кобальта, модифицированного липофильной органической группой для использования в синтезе Фишера-Тропша. Этот катализатор содержит 5,0-30,0% кобальта, 50-80% носителя, 5-20% кремнезема и 5-40% липофильной группы. Катализатор несложно синтезировать, и он позволяет проводить синтез Фишера-Тропша с высокой степенью конверсии СО (60%), селективностью образования промежуточной фракции С511 50% и селективностью образования фракции С19+ менее 2%.
В заявке CN 1418933А приведено описание катализатора для селективного синтеза фракций бензина и дизельного топлива из синтез-газа. Катализатор содержит активный металл Fe и промоторы, такие, например, как Сu, К, Со и Ru, а в качестве носителя использует активированный уголь. Этот катализатор обеспечивает высокую селективность образования углеводородов C1-C20, причем селективность образования углеводородов C5-C20 может достигать 76,6%.
В заявке CN 101269328 А приведено описание катализатора на основе кобальта для синтеза фракций бензина и дизельного топлива из синтез-газа. Катализатор содержит в основном Со и TiO2, позволяет проводить конверсию СО на 60% и обеспечивает в реакторах с неподвижным слоем катализатора селективность образования C511, равную 40%.
В заявке CN 101224430 A приведено описание катализатора на основе кобальта, модифицированного липофильными органическими группами для использования в синтезе Фишера-Тропша, который состоит в основном из кобальта, благородных металлов-промоторов и пористого силикагеля. Этот катализатор позволяет проводить конверсию СО самое большее на 70% и обеспечивает селективность образования C511 около 50%.
Martinez и др. (A. Martinez et al. - J. Catal. 2007, 249, 162) обнаружили, что высокую селективность образования фракций бензина можно обеспечить с помощью композиционного катализатора, полученного путем физического смешения обычного катализатора на основе кобальта для синтеза Фишера-Тропша и цеолитового молекулярного сита (например, H-ZSM-5). Так, например, композиционный катализатор Co/SiO2+ZSM-5 обеспечивает селективность образования C5-C12 до 62% при степени конверсии синтез-газа 60%. Согласно опубликованному сообщению (Y. Li et al. - Energy Fuel, 2008, 22, 1897) лучшими каталитическими свойствами может обладать катализатор, полученный путем осаждения Со на смешанный окисел, полученный путем смешения SiO2 и ZSM-5, который обеспечивает конверсию СО в степени свыше 80%, селективность образования С512 55% и содержание изопарафинов более 10%. Цубаки и др. (N. Tsubaki et al. - Angew. Chem. Int. Ed., 2008, 47, 353; J. Catal. 2009, 265, 26) изготовили новый катализатор для синтеза Фишера-Тропша, имеющий структуру ядро-оболочка (core-shell), путем обертывания обычного катализатора Со/Al2O3 пленкой из образованного на месте молекулярного сита типа H-beta. Этот катализатор позволяет проводить синтез Фишера-Тропша с селективностью образования фракций C5-C12, состоящих главным образом из изопарафинов, 55%. Однако этот катализатор обладает тем недостатком, что селективность образования метана обычно превышает 15%.
Дополнительно, этот заявитель позже создал катализатор, обеспечивающий высокую селективность синтеза фракций бензина из синтез-газа согласно заявке CN 101890361 А. Этот катализатор состоит из Ru и молекулярного сита и обеспечивает довольно высокую селективность образования углеводородных фракций С511. Опираясь на это изобретение, заявитель разработал новый катализатор для синтеза Фишера-Тропша, позволяющий получать фракции высококачественного бензина из синтез-газа за одну стадию с высокой селективностью образования, как заявлено в этом изобретении.
Краткое описание изобретения
Целью этого изобретения является создание улучшенного катализатора для синтеза Фишера-Тропша и способа его получения. Этот катализатор обеспечивает высокую селективность синтеза углеводородов С511 и позволяет избежать или значительно уменьшить закоксовывание катализатора, причем оба эти фактора вносят свой вклад в производство из синтез-газа высококачественного бензина по низкой себестоимости.
Катализатор для синтеза Фишера-Тропша с высокой селективностью образования фракций высококачественного бензина из синтез-газа, предлагаемый в этом изобретении, состоит из кобальта, промотора и молекулярного сита. Катализатор содержит в отношении к общей массе катализаторау 1-30% кобальта, 0,01-5% промотора, а остальная часть представляет собой молекулярное сито.
Согласно настоящему изобретению катализатор для синтеза Фишера-Тропша преимущественно содержит металлический кобальт и промотор в массовом отношении 8-15% и 0,05-2%, соответственно.
Согласно этому изобретению катализатор для синтеза Фишера-Тропша содержит промотор, который представляет собой один или несколько элементов, выбранных из группы, в состав которой входят металлы групп IA, IIA, переходные металлы и редкоземельные элементы, преимущественно представляет собой один или несколько металлов, выбранных из Na, К, Mg, Mn, Ru, Zr, Се и La, но более предпочтительно представляет собой один или несколько металлов, выбранных среди Mn, Na и Ru.
Согласно этому изобретению катализатор для синтеза Фишера-Тропша содержит молекулярное сито, которое представляет собой одно или несколько молекулярных сит, выбранных среди молекулярных сит Beta, ZSM-5, MOR, Y и МСМ-22, которые обладают кислотностью и особой пористой структурой. Отношение Si/Al у этих молекулярных сит составляет от 5 до 300. Предпочтительно молекулярные сита представляют собой Beta и/или ZSM-5, имеющие отношение Si/Al в диапазоне от 20 до 100.
Кислотность молекулярного сита выражается количеством адсобрированного NH3. Адсорбционная способность этого молекулярного сита составляет от 0,16 до 0,50 ммоль NH3/г. Молекулярное сито обладает микропористо-мезопористой структурой, причем микропоры имеют диаметр в диапазоне от 0,4 до 0,9 нм, а мезопоры имеют диаметр в диапазоне от 2 до 30 нм, удельная площадь поверхности молекулярного сита составляет от 100 до 900 м2/г, а объем микропор и мезопор составляет 0,1-0,6 см3/г, соответственно.
Согласно этому изобретению молекулярное сито, представляющее собой одно или несколько молекулярных сит, выбранных среди молекулярных сит Beta, ZSM-5, MOR, Y и МСМ-22, подвергают обработке основным раствором. В частности, эта обработка включает следующие стадии:
(1) подготовка щелочного раствора, преимущественно водного раствора, содержащего ионы щелочного или щелочноземельного металла в количестве от 0,005 моль/л до насыщения, причем водный раствор, содержащий ионы щелочного или щелочноземельного металла, получают растворяя в воде одну или несколько соединений, выбранных из группы, в состав которой входят нитрат, нитрит, карбонат, бикарбонат, хлорид, оксалат, ацетат, цитрат, гидроокись и окись щелочного или щелочноземельного металла;
(2) подготовка молекулярного сита в таком количестве, чтобы объемное отношение молекулярного сита к основному раствору составляло от 0,2 до 20, предпочтительно от 0,5 до 5, смешение молекулярного сита с основным раствором и их перемешивание в течение 0,1-5 ч при температуре в диапазоне от комнатной температуры до 150°С;
(3) фильтрование полученной смеси и промывка деионизированной водой до достижения концентрации ионов щелочного или щелочноземельного металла в фильтрате не более 1 мас.%, достаточно полное высушивание отфильтрованного осадка до достижения содержание физически адсорбированной воды не более 5 мас.%, предпочтительно не более 1 мас.%;
(4) добавление подвергшегося предварительной обработке молекулярного сита к раствору, содержащему аммониевые ионы в концентрации от 0,05 до 3,0 моль/л, в котором аммониевые ионы содержатся в виде одной или нескольких солей, выбранных среди NH4NO3, NH4Cl, (NN4)2CO3, NH4HCO3 и CH3COONH4, перемешивание их смеси в течение 0,1-3 ч при температуре 30-100°С, фильтрование и промывка смеси деионизированной водой до достижения концентрации аммония и анионов в фильтрате уровня не более 100 ppm, последующуе высушивание отфильтрованного осадка при температуре 80-120°С в течение 5-20 ч и прокаливание на воздухе при температуре 400-600°С в течение 3-10 ч, приводящее к получению обработанного молекулярного сита.
Согласно этому изобретению молекулярные сита Beta и ZSM-5 можно также синтезировать с использованием гидротермального синтеза, включающего следующие стадии:
(1) добавление определенного количества соединения алюминия к 5-20 мас.% матричному раствору и перемешивание в течение 0,5-2 ч с образованием смеси, в которой соединение алюминия представляет собой одну или несколько солей, выбранных из Al(NO3)3, NaAlO2, AlCl3, Al(ООССН3)3 и Al(O-СН-(СН3)2)3, матрица представляет собой гидроксид алкиламмония или бромид алкиламмония, предпочтительно гидроксид тетраэтиламмония или бромид тетрапропиламмония, и молярное отношение между матрицей и алюминиевым соединением составляет от 3 до 15;
(2) добавление источника кремния к смеси в стехиометрическом количестве, рассчитанном по требуемому отношению Si/Al, и их перемешивание в течение 0,5-2 ч, причем источник кремния представляет собой одно или несколько веществ, выбранных из группы, в состав которой входят микрокремнезем, силикагель, жидкое стекло и тетраэтилортосиликат;
в случае получения молекулярного сита Beta - загрузка смеси в реактор гидротермального синтеза и проведение реакции при температуре 100-170°С в течение 24-96 ч, добавление полученной суспензии после охлаждения к 50-100 мл водного раствора, содержащего бромид гексадецилтриметиламмония в массовом отношении 1-15%. Доведение кислотности смеси до pH 7,5-10,5 с помощью раствора, содержащего уксусную кислоту с концентрацией 30-70 мас.%, загрузка смеси обратно в реактор гидротермального синтеза и дальнейшее проведение реакции при температуре 90-130°С в течение 24-96 ч;
в случае получения молекулярного сита ZSM-5 - после добавления источника кремния добавление к смеси 30-50 мл метанольного раствора хлорида N,N-диметил-N-(3-(триметилсилил)пропил)гексадекан-1-аммония, имеющего концентрацию 40-70%, перемешивание в течение 0,5-2 ч и загрузка в ректор для проведения реакции при температуре 120-170°С в течение 24-72 ч;
(3) извлечение реакционной смеси из реактора после охлаждения, фильтрование и промывка деионизированной водой, высушивание отфильтрованного осадка при температуре 80-120°С в течение 5-20 ч;
(4) дробление полученного вещества в достаточной степени и прокаливание на воздухе при температуре 400-600°C с целью образования молекулярного сита.
Настоящее изобретение обеспечивает способ получения катализатора для синтеза Фишера-Тропша, обеспечивающего высокую селективность изготовления из синтез-газа фракций высококачественного бензина, который включает следующие стадии:
(1) приготовление навески кобальтовой соли согласно соотношению компонентов в предлагаемом катализаторе, смешение с растворителем, представляющим собой деионизированную воду, спирт или кетон, с целью образования раствора, содержащего кобальтовую соль с концентрацией 0,5-20 вес.%;
(2) приготовление навески промотора согласно соотношению компонентов в предлагаемом катализаторе, добавление к приготовленному раствору кобальтовой соли и перемешивание в течение 0,5-3 ч;
(3) приготовление навески молекулярного сита согласно соотношению компонентов в предлагаемом катализаторе, добавление молекулярного сита к приготовленному раствору кобальтовой соли, перемешивание в течение 0,1-15 ч и выдержка в течение 0,1-24 ч;
(4) выпаривание суспензии при температуре 40-100°С и высушивание полученного твердого вещества при температуре 30-100°С под вакуумом в течение 1-24 ч;
(5) прокаливание высушенного вещества на воздухе при температуре 300-550°С в течение 2-10 ч;
(6) формовка прокаленного порошка в качестве предшественника катализатора;
(7) проведение восстановления предшественника катализатора в атмосфере водорода или смеси водорода с инертным газом при т-ре 300-550°С в течение 1-10 ч.
Согласно предлагаемому способу изготовления катализатора для синтеза Фишера-Тропша с высокой селективностью образования из синтез-газа фракций высококачественного бензина восстановление предшественника катализатора можно проводить либо во время изготовления катализатора, либо перед проведением синтеза Фишера-Тропша.
Согласно предлагаемому способу изготовления катализатора для синтеза Фишера-Тропша с высокой селективностью образования из синтез-газа фракций высококачественного бензина кобальтовая соль преимущественно представляет собой одну или несколько солей, выбранных среди CoCl2, Со(NO3)2, CoBr2, ацетилацетоната кобальта(II) и Со(ООССН3)2.
Согласно предлагаемому способу изготовления катализатора для синтеза Фишера-Тропша с высокой селективностью образования из синтез-газа фракций высококачественного бензина для изготовления раствора кобальтовой соли преимущественно используют деионизированную воду, а концентрация кобальтовой соли в растворе составляет от 0,5 до 20 мас.%, но предпочтительно от 3 до 15 мас.%.
Согласно предлагаемому способу изготовления катализатора для синтеза Фишера-Тропша с высокой селективностью образования из синтез-газа фракций высококачественного бензина промотор включает собой один или несколько элементов, выбранных из группы, в состав которой входят металлы групп IA и IIA, переходные металлы и редкоземельные элементы, предпочтительно один или несколько металлов, выбранных среди Na, К, Mg, Mn, Ru, Zr, Се и La, еще более предпочтительно один или несколько металлов, выбранных из Mn, Na и Ru; промотор используется в виде соли, которая представляет собой одну или несколько солей, выбранных среди хлоридов, нитратов, бромидов и ацетатов перечисленных выше элементов, входящих в состав промотора.
Как указано в описании настоящего изобретения, катализатор для синтеза Фишера-Тропша с высокой селективностью образования из синтез-газа фракций высококачественного бензина можно использовать для проведения реакций в реакторах с неподвижным слоем, а также в реакторах с трехфазным псевдоожиженным слоем или кипящим слоем. Обычно синтез Фишера-Тропша с использованием катализатора проводят при т-ре 180-300°С, давлении от 0,1 до 5 МПа, объемной скорости подачи синтез-газа от 500 до 6000 ч-1 и объемном отношении между Н2 и СО в синтез-газе 1-3.
По сравнению с известным уровнем техники предлагаемый катализатор для синтеза Фишера-Тропша и способ его изготовления обеспечивают перечисленные ниже преимущества.
(1) Предлагаемый катализатор для синтеза Фишера-Тропша обеспечивает превосходную селективность образования углеводородов, содержащих 5-11 атомов углерода и состоящих в основном из изопарафинов, что позволят получать высококачественный бензин. Кроме того, этот катализатор обеспечивает очень низкую селективность образования воскообразных углеводородов, содержащих более 20 атомов углерода, так что можно обойтись без устройств для дальнейшего каталитического крекинга воска и значительно уменьшить такие осложнения, например, как закоксовывание катализатора или закупорка трубопроводов, и тем самым успешно снизить инвестиции в оборудование и текущие расходы.
(2) В предлагаемом катализаторе используется молекулярное сито особой пористой структуры, которое можно легко изготовлять по низкой себестоимости, причем это молекулярное сито значительно увеличивает селективность образования углеводородов С511 и в то же время ограничивает образование легких углеводородов.
(3) Предлагаемый катализатор для синтеза Фишера-Тропша пригоден для синтез-газа, полученного из разных источников, такого как синтез-газ с низким отношением Н2/СО, полученный из угля, или синтез-газ с высоким отношением Н2/СО, полученный из природного газа или метана из угольного пласта. Поэтому при использовании предлагаемого катализатора можно переходить от одного источника синтез-газа к другому, не оказывая влияния на выход фракций высококачественного бензина.
(4) Носитель, используемый в предлагаемом катализаторе, бифункционален. С одной стороны, благодаря своей кислотности он способствует крекингу и изомеризации тяжелых углеводородов, приводящему к образованию фракций бензина, а с другой стороны, обладая подходящей мезопористой структурой, он облегчает диффузию промежуточных фракций, а также крекинг и изомеризацию тяжелых углеводородов. Синергетический эффект обеих функций значительно увеличивает селективность образования фракций бензина.
В конечном итоге, предлагаемый катализатор является бифункциональным, имеет низкую себестоимость изготовления и обеспечивает производство фракций высококачественного бензина. И вдобавок этот катализатор значительно снижает инвестиции в оборудование и текущие расходы на синтез Фишера-Тропша, а также он позволяет гибко использовать в производстве синтез-газ из различных источников.
Подробное описание
Ниже приведено подробное описание предлагаемого катализатора для синтеза Фишера-Тропша и способа его получения, которое не налагает каких-либо ограничений на сущность и объем настоящего изобретения.
Пример 1
0,085 г NaNO3 добавили к 100 мл воды и получили раствор NaNO3 с концентрацией 0,01 моль/л. К этому раствору добавили 8,0 г молекулярного сита MOR,
имеющего отношение Si/Al, равное 12 (продукт NKF-12 производства компании Nankai University Catalyst Company). Полученную смесь перемешивали при т-ре 30°С в течение 20 мин, а затем подвергли фильтрованию. Отфильтрованный осадок промывали деионизированной водой, а затем - сушили при т-ре 100°С в течение 5 ч. 5,0 г подвергшегося предварительной обработке молекулярного сита добавили к раствору NH4NO3 с концентрацией 1,0 моль/л, полученную смесь перемешивали при т-ре 50°С в течение 1 ч, а затем подвергли фильтрованию. Отфильтрованный осадок промывали деионизированной водой и сушили при т-ре 100°С в течение 15 ч, а затем прокаливали на воздухе при т-ре 500°С в течение 5 ч и получали молекулярно-ситовый носитель, получивший маркировку MOR-0.01M.
Приготовили раствор нитрата кобальта, растворив 0,8856 г Со(NO3)2·6H2O в 25 мл деионизированной воды, а затем добавили к нему 0,0165 г RuCl3·3Н2О. После перемешивания до полного растворения к полученному раствору добавили 2,0 г молекулярного сита MOR-0.01M и перемешивали полученную смесь в течение 10 ч при комнатной температуре, выдерживали без перемешивания в течение 15 ч, а затем выпарили на водяной бане при т-ре 60°С. После сушки под вакуумом при т-ре 40°С в течение 15 ч вещество измельчали в достаточной степени, полученный порошок нагревали на воздухе до т-ры 400°С со скоростью 1°С/мин и прокаливали при этой температуре в течение 8 ч. Прокаленный порошок подвергали таблетированию, а затем дробили и отделяли частицы размером 30-60 меш в качестве предшественника катализатора. 0,8 г предшественника катализатора подвергали восстановлению в атмосфере водорода при т-ре 400°С в течение 10 ч и получали катализатор MOR-0.01M, содержащий в 8 мас.% Со - 0,1 мас.% Ru.
Синтез Фишера-Тропша проводили в микроавтоклаве из нержавеющей стали, содержащем неподвижный слой катализатора. Реакцию проводили при следующих условиях: температура 250°С, давление 2 МПа, объемная скорость подачи синтез-газа 1,5 л/(г·ч), объемное отношение между Н2 и СО в синтез-газе 2:1 и количество катализатора 0,8 г. Полученный продукт подвергали анализу с помощью работающего в реальном масштабе времени газового хроматографа (метод анализа, предоставленный компанией Shanghai Solution Analytic Technology Co.). Результаты, полученные при проведении реакции с использованием катализатора MOR-0.01M, содержащего 8 мас.% Со - 0,1 мас.% Ru, приведены в табл.1.
Таблица 1
Характеристика катализатора MOR-0.01M, содержащего 8 мас.% Со - 0,1 мас.% Ru
Степень конверсии СО, % 90,5
Селективность образования CH4, % 12,0
Селективность образования газообразных углеводородов С24, % 12,1
Селективность образования фракций бензина (С511), % 71,7
Селективность образования фракций дизельного топлива (С1220), % 4,2
Селективность образования воска С21+, % Не обнаружен
Пример 2
0,085 г NaNO3 добавили к 100 мл воды и получили раствор NaNO3 с концентрацией 0,01 моль/л. К этому раствору добавили 8,0 г молекулярного сита Beta, имеющего отношение Si/Al, равное 25 (продукт NKF-6 производства компании Nankai University Catalyst Company). Полученную смесь перемешивали при т-ре 30°С в течение 30 мин, а затем подвергли фильтрованию. Отфильтрованный осадок промывали деионизированной водой и сушили при т-ре 100°С в течение 5 ч. 5,0 г подвергшегося предварительной обработке молекулярного сита добавили к раствору NH4NO3 с концентрацией 1,0 моль/л, полученную смесь перемешивали при т-ре 50°С в течение 1 ч, а затем подвергли фильтрованию. Отфильтрованный осадок промывали деионизированной водой и сушили при т-ре 100°С в течение 15 ч, а затем прокаливали на воздухе при т-ре 500°С в течение 5 ч и получали молекулярно-ситовый носитель, получивший маркировку Beta-0.01М.
Приготовили раствор нитрата кобальта, растворив 0,8856 г Со(NO3)2·6H2O в 20 мл деионизированной воды, а затем добавили к нему 0,0781 г KNO3. После перемешивания до полного растворения к полученному раствору добавили 2,0 г молекулярного сита Beta-0.01М. Полученную смесь перемешивали в течение 4 ч при комнатной температуре, выдерживали без перемешивания в течение 10 ч, а затем выпарили на водяной бане при т-ре 60°С. После сушки под вакуумом при т-ре 50°С в течение 10 ч вещество измельчали в достаточной степени, полученный порошок нагревали на воздухе со скоростью 5°С/мин до т-ры 450°С и прокаливали при этой температуре в течение 8 ч. Прокаленный порошок подвергали таблетированию, а затем дробили и отделяли частицы размером 30-60 меш в качестве предшественника катализатора. 1,0 г этого предшественника катализатора подвергали восстановлению в атмосфере водорода при т-ре 450°С в течение 3 ч и получали катализатор Beta-0.01М, содержащий в 8 мас.% Со - 1 мас.% К.
Синтез Фишера-Тропша проводили в микроавтоклаве из нержавеющей стали, содержащем неподвижный слой катализатора. Условия проведения реакции и анализ продукта были такими же, что и в примере 1. Полученные результаты приведены в табл.2.
Пример 3
0,085 г NaNO3 добавили к 100 мл воды и получили раствор NaNO3 с концентрацией 0,01 моль/л. К этому раствору добавили 8,0 г молекулярного сита ZSM-5, имеющего отношение Si/Al, равное 38 (продукт NKF-5 производства компании Nankai University Catalyst Company). Полученную смесь перемешивали при т-ре 30°С в течение 30 мин, а затем подвергли фильтрованию. Отфильтрованный осадок промывали деионизированной водой и сушили при т-ре 100°С в течение 5 ч. 5,0 г подвергшегося предварительной обработке молекулярного сита добавили к раствору NH4NO3 с концентрацией 1,0 моль/л, полученную смесь перемешивали при т-ре 50°С в течение 2 ч, а затем подвергли фильтрованию. Отфильтрованный осадок промывали деионизированной водой, сушили при т-ре 100°С в течение 15 ч, а затем прокаливали на воздухе при т-ре 500°С в течение 5 ч и получали молекулярно-ситовый носитель, получивший маркировку ZSM-5-0.01 М.
Таблица 2
Характеристика катализатора Beta-0.01М, содержащего в 8 мас.% Со - 1 мас.% К
Степень конверсии СО, % 86,0
Селективность образования CH4, % 12,5
Селективность образования газообразных углеводородов С24, % 11,1
Селективность образования фракций бензина (C5-C11), % 67,4
Селективность образования фракций дизельного топлива (C12-C20), % 8,8
Селективность образования воска C21+, % 0,2
Приготовили раствор нитрата кобальта, растворив 1,6605 г Со(NO3)2·6H2O в 30 мл деионизированной воды, а затем добавили к нему 0,0674 г NaNO3. После перемешивания до полного растворения к полученному раствору добавили 2,0 г молекулярного сита ZSM-5-0.01M. Полученную смесь перемешивали в течение 4 ч при комнатной температуре, выдерживали без перемешивания в течение 10 ч, а затем выпарили на водяной бане при т-ре 60°С. После сушки под вакуумом при т-ре 50°С в течение 10 ч вещество измельчали в достаточной степени, полученный порошок нагревали на воздухе со скоростью 5°С/мин до т-ры 450°С и прокаливали при этой температуре в течение 8 ч. Прокаленный порошок подвергали таблетированию, а затем дробили и отделяли частицы размером 30-60 меш в качестве предшественника катализатора. 0,8 г этого предшественника катализатора подвергали восстановлению в атмосфере водорода при т-ре 450°С в течение 3 ч и получали катализатор ZSM-5-0.01M, содержащий в 15 мас.% Со - 1 мас.% Na.
Синтез Фишера-Тропша проводили в микроавтоклаве из нержавеющей стали, содержащем неподвижный слой катализатора. Условия проведения реакции и анализ продукта были такими же, что и в примере 1. Полученные результаты приведены в табл.3.
Таблица 3
Характеристика катализатора ZSM-5-0.01M, содержащего в 15 мас.% Со - 1 мас.% Na
Степень конверсии СО, % 91,4
Селективность образования СН4, % 15,0
Селективность образования газообразных углеводородов С24, % 13,2
Селективность образования фракций бензина (С511), % 69,1
Селективность образования фракций дизельного топлива (C12-C20), % 2,7
Селективность образования воска C21+, % Не обнаружен
Пример 4
0,5128 г Mg(NO3)2·6H2O добавили к 100 мл воды и получили раствор Mg(NO3)2 с концентрацией 0,02 моль/л. К этому раствору добавили 8,0 г молекулярного сита Y, имеющего отношение Si/Al, равное 5 (продукт NKF-8 производства компании Nankai University Catalyst Company). Полученную смесь перемешивали при т-ре 30°С в течение 30 мин, а затем подвергли фильтрованию. Отфильтрованный осадок промывали деионизированной водой и сушили при т-ре 100°С в течение 5 ч. 5,0 г подвергшегося предварительной обработке молекулярного сита добавили к раствору NH4NO3 с концентрацией 2,0 моль/л, полученную смесь перемешивали при т-ре 50°С в течение 2 ч, а затем подвергли фильтрованию. Отфильтрованный осадок промывали деионизированной водой, сушили при т-ре 100°С в течение 15 ч, а затем прокаливали на воздухе при т-ре 500°С в течение 5 ч и получали молекулярно-ситовый носитель, получивший маркировку Y-0.02M.
Приготовили раствор нитрата кобальта, растворив 0,4428 г Со(NO3)2·6H2O в 30 мл деионизированной воды, а затем добавили к нему 0,0104 г Се(NO3)3·6H2O. После перемешивания до полного растворения к полученному раствору добавили 4,0 г молекулярного сита Y-0.02M. Полученную смесь перемешивали в течение 4 ч при комнатной температуре, выдерживали без перемешивания в течение 10 ч, а затем выпарили на водяной бане при т-ре 60°С. После сушки под вакуумом при т-ре 50°С в течение 10 ч вещество измельчали в достаточной степени, полученный порошок нагревали на воздухе со скоростью 5°С/мин до т-ры 450°С и прокаливали при этой температуре в течение 8 ч. Прокаленный порошок подвергали таблетированию, а затем дробили и отделяли частицы размером 30-60 меш в качестве предшественника катализатора. 0,8 г этого предшественника катализатора подвергали восстановлению в атмосфере водорода при т-ре 450°С в течение 3 ч и получали катализатор Y-0.02M, содержащий в 2 мас.% Со - 0,1 мас.% Се.
Синтез Фишера-Тропша проводили в микроавтоклаве из нержавеющей стали, содержащем неподвижный слой катализатора. Условия проведения реакции и анализ продукта были такими же, что и в примере 1. Полученные результаты приведены в табл.4.
Таблица 4
Характеристика катализатора Y-0.02M, содержащего в 2 мас.% Со - 0,1 мас.% Се
Степень конверсии СО, % 36,1
Селективность образования СН4, % 16,5
Селективность образования газообразных углеводородов С24, % 13,2
Селективность образования фракций бензина (С511), % 60,6
Селективность образования фракций дизельного топлива (С1220), % 9,1,
Селективность образования воска C21+, % 0,6
Пример 5
0,425 г NaNO3 добавили к 100 мл воды и получили раствор NaNO3 с концентрацией 0,05 моль/л. К этому раствору добавили 8,0 г молекулярного сита МСМ-22, имеющего отношение Si/Al, равное 30 (продукт NKF-10 производства компании Nankai University Catalyst Company). Полученную смесь перемешивали при т-ре 30°С в течение 30 мин, а затем подвергли фильтрованию. Отфильтрованный осадок промывали деионизированной водой и сушили при т-ре 100°С в течение 5 ч. 5,0 г подвергшегося предварительной обработке молекулярного сита добавили к раствору МН4МО3 с концентрацией 2,0 моль/л, полученную смесь перемешивали при т-ре 50°С в течение 2 ч, а затем подвергли фильтрованию. Отфильтрованный осадок промывали деионизированной водой, сушили при т-ре 100°С в течение 15 ч, а затем прокаливали на воздухе при т-ре 500°С в течение 5 ч и получили молекулярно-ситовый носитель, получивший маркировку МСМ-22-0.05М.
Приготовили раствор нитрата кобальта, растворив 6,1992 г Со(NO3)2·6H2O в 50 мл деионизированной воды, а затем добавили к нему 0,7583 г Zr(NO3)4·5H2O. После перемешивания до полного растворения к полученному раствору добавили 4,0 г молекулярного сита МСМ-22-0.05М. Полученную смесь перемешивали в течение 4 ч при комнатной температуре, выдерживали без перемешивания в течение 10 ч, а затем выпарили на водяной бане при т-ре 60°С. После сушки под вакуумом при т-ре 50°С в течение 10 ч вещество измельчали в достаточной степени, полученный порошок нагревали на воздухе со скоростью 5°С/мин до т-ры 450°С и прокаливали при этой температуре в течение 8 ч. Прокаленный порошок подвергали таблетированию, а затем дробили и отделяли частицы размером 30-60 меш в качестве предшественника катализатора. 0,8 г этого предшественника катализатора подвергали восстановлению в атмосфере водорода при т-ре 450°С в течение 3 ч и получали катализатор МСМ-22-0.05М, содержащий в 28 мас.% Со - 5 мас.% Zr.
Синтез Фишера-Тропша проводили в микроавтоклаве из нержавеющей стали, содержащем неподвижный слой катализатора. Условия проведения реакции и анализ продукта были такими же, что и в примере 1. Полученные результаты приведены в табл.5.
Таблица 5
Характеристика катализатора МСМ-22-0.05М, содержащего в 28 мас.% Со - 5 мас.% Zr
Степень конверсии СО, % 95,3
Селективность образования CH4, % 11,5
Селективность образования газообразных углеводородов С24, % 13,8
Селективность образования фракций бензина (С24), % 61,7
Селективность образования фракций дизельного топлива (С511), % 10,5
Селективность образования воска С21+, % 2,5
Пример 6
Приготовили раствор нитрата кобальта, растворив 1,7712 г Со(NO3)2·6H2O в 30 мл деионизированной воды, а затем добавили к нему 0,1562 г KNO3. После перемешивания до полного растворения к полученному раствору добавили 2,0 г молекулярного сита Beta-0.01М и 0,2 г молекулярного сита ZSM-5-0.01M. Полученную смесь перемешивали в течение 4 ч при комнатной температуре, выдерживали без перемешивания в течение 10 ч, а затем выпарили на водяной бане при т-ре 60°С. После сушки под вакуумом при т-ре 50°С в течение 10 ч вещество измельчали в достаточной степени, полученный порошок нагревали на воздухе со скоростью 5°С/мин до т-ры 450°С и прокаливали при этой температуре в течение 8 ч. Прокаленный порошок подвергали таблетированию, а затем дробили и отделяли частицы размером 30-60 меш в качестве предшественника катализатора. 0,8 г этого предшественника катализатора подвергали восстановлению в атмосфере водорода при т-ре 450°С в течение 3 ч и получали катализатор Beta-0.01 M+ZSM-5-0.01М, содержащий 8 мас.% Со - 1 мас.% К.
Синтез Фишера-Тропша проводили в микроавтоклаве из нержавеющей стали, содержащем неподвижный слой катализатора. Условия проведения реакции и анализ продукта были такими же, что и в примере 1. Полученные результаты приведены в табл.6.
Таблица 6
Характеристика катализатора Beta-0.01 M+ZSM-5-0.01М, содержащего 8 мас.% Со - 1 мас.% К
Степень конверсии СО, % 85,3
Селективность образования СН4, % 14,3
Селективность образования газообразных углеводородов C2-C4, % 14,0
Селективность образования фракций бензина (C5-C11), % 66,8
Селективность образования фракций дизельного топлива (С1220), % 4,9
Селективность образования воска С21+, % Не обнаружен
Пример 7
Приготовили раствор нитрата кобальта, растворив 0,8856 г Со(NO3)2·6H2O в 30 мл деионизированной воды, а затем добавили к нему 0,1042 г Mn(СН3СОО)2·4H2O. После перемешивания до полного растворения к полученному раствору добавили 2,0 г молекулярного сита Beta-0.01М. Полученную смесь перемешивали в течение 8 ч при комнатной температуре, выдерживали без перемешивания в течение 15 ч, а затем выпарили на водяной бане при т-ре 80°С. После сушки под вакуумом при т-ре 50°С в течение 15 ч вещество измельчали в достаточной степени, полученный порошок нагревали на воздухе со скоростью 5°С/мин до т-ры 450°С и прокаливали при этой температуре в течение 10 ч. Прокаленный порошок подвергали таблетированию, а затем дробили и отделяли частицы размером 30-60 меш в качестве предшественника катализатора. 0,8 г этого предшественника катализатора подвергали восстановлению в атмосфере водорода при т-ре 400°С в течение 5 ч и получали катализатор Beta-0.01М, содержащий 8 мас.% Со - 1 мас.% Mn.
Синтез Фишера-Тропша проводили в микроавтоклаве из нержавеющей стали, содержащем неподвижный слой катализатора. Условия проведения реакции и анализ продукта были такими же, что и в примере 1. Полученные результаты приведены в табл.7.
Таблица 7
Характеристика катализатора Beta-0.01М, содержащего 8 мас.% Со - 1 мас.% Mn
Степень конверсии СО, % 93,0
Селективность образования СН4, % 12,3
Селективность образования газообразных углеводородов С24, % 12,5
Селективность образования фракций бензина (С511), % 70,1
Селективность образования фракций дизельного топлива (С1220), % 5,1
Селективность образования воска С21+, % Не обнаружен
Пример 8
0,85 г NaNO3 добавили к 100 мл воды и получили раствор NaNO3 с концентрацией 0,1 моль/л. К этому раствору добавили 4,0 г молекулярного сита Beta, имеющего отношение Si/Al, равное 25 (продукт NKF-6 производства компании Nankai University Catalyst Company). Полученную смесь перемешивали при т-ре 65°С в течение 50 мин, а затем подвергли фильтрованию. Отфильтрованный осадок промывали деионизированной водой до достижения концентрации Na+ в фильтрате уровня не более 90 млн-1, а затем сушили при т-ре 100°С в течение 5 ч. 3,0 г подвергшегося предварительной обработке молекулярного сита добавили к раствору NH4NO3 с концентрацией 1,0 моль/л, полученную смесь перемешивали при т-ре 70°С в течение 2 ч, а затем подвергли фильтрованию. Отфильтрованный осадок промывали деионизированной водой, сушили при т-ре 100°С в течение 15 ч, а затем прокаливали на воздухе при т-ре 500°С в течение 5 ч и получали молекулярно-ситовый носитель, получивший маркировку Beta-0.1M.
Приготовили раствор нитрата кобальта, растворив 0,8856 г Со(NO3)2·6H2O в 30 мл деионизированной воды, а затем добавили к нему 0,0062 г NaNO3. После перемешивания до полного растворения к полученному раствору добавили 2,0 г молекулярного сита Beta-0.1M. Полученную смесь перемешивали в течение 10 ч при комнатной температуре, выдерживали без перемешивания в течение 12 ч, а затем выпарили на водяной бане при т-ре 70°С. После сушки под вакуумом при т-ре 50°С в течение 12 ч вещество измельчали в достаточной степени, полученный порошок нагревали на воздухе со скоростью 2°С/мин до т-ры 450°С и прокаливали при этой температуре в течение 3 ч. Прокаленный порошок подвергали таблетированию, а затем дробили и отделяли частицы размером 30-60 меш в качестве предшественника катализатора. 0,8 г этого предшественника катализатора подвергали восстановлению в атмосфере водорода при т-ре 400°С в течение 5 ч и получали катализатор Beta-0.1M, содержащий 8 мас.% Со - 0,1 мас.% Na.
Синтез Фишера-Тропша проводили в микроавтоклаве из нержавеющей стали, содержащем неподвижный слой катализатора. Условия проведения реакции и анализ продукта были такими же, что и в примере 1, но только объемное отношение водорода и окиси углерода в синтез-газе равнялось 1. Полученные результаты приведены в табл.8.
Таблица 8
Характеристика катализатора Beta-0.1M, содержащего 8 мас.% Со - 0,1 мас.% Na
Степень конверсии СО, % 44,2
Селективность образования СН4, % 10,0
Селективность образования газообразных углеводородов С24, % 15,6
Селективность образования фракций бензина (С511), % 69,0
Селективность образования фракций дизельного топлива (C12-C20), % 5,1
Селективность образования воска С21+, % 0,3
Пример 9
4,25 г NaNO3 добавили к 100 мл воды и получили раствор NaNO3 сконцентрацией 0,5 моль/л. К этому раствору добавили 5,0 г молекулярного сита ZSM-5, имеющего отношение Si/Al, равное 38 (продукт NKF-5 производства компании Nankai University Catalyst Company). Полученную смесь перемешивали при т-ре 70°С в течение 60 мин, а затем подвергли фильтрованию. Отфильтрованный осадок промывали деионизированной водой до достижения концентрации Na+ уровня не более 90 млн-1, а затем сушили при т-ре 100°С в течение 5 ч. 3,0 г подвергшегося предварительной обработке молекулярного сита добавили к раствору NH4NO3 с концентрацией 2,0 моль/л, полученную смесь перемешивали при т-ре 70°С в течение 3 ч, а затем подвергли фильтрованию. Отфильтрованный осадок промывали деионизированной водой, сушили при т-ре 100°С в течение 10 ч, а затем прокаливали на воздухе при т-ре 500°С в течение 8 ч и получали молекулярно-ситовый носитель, получивший маркировку ZSM-5-0.5M.
Приготовили раствор нитрата кобальта, растворив 0,8856 г Со(NO3)2·6H2O в 30 мл деионизированной воды, а затем добавили к нему 0,0005 г Mn(СН3СОО)2·4H2O. После перемешивания до полного растворения к полученному раствору добавили 2,0 г молекулярного сита ZSM-5-0.5M. Полученную смесь перемешивали в течение 10 ч при комнатной температуре, выдерживали без перемешивания в течение 12 ч, а затем выпарили на водяной бане при т-ре 70°С. После сушки под вакуумом при т-ре 50°С в течение 12 ч вещество измельчали в достаточной степени, полученный порошок нагревали на воздухе со скоростью 2°С/мин до т-ры 450°С и прокаливали при этой температуре в течение 3 ч. Прокаленный порошок подвергали таблетированию, а затем дробили и отделяли частицы размером 30-60 меш в качестве предшественника катализатора. 0,8 г этого предшественника катализатора подвергали восстановлению в атмосфере водорода при т-ре 450°С в течение 4 ч и получали катализатор ZSM-5-0.5M, содержащий 8 мас.% Со - 0,05 мас.% Mn.
Синтез Фишера-Тропша проводили в микроавтоклаве из нержавеющей стали, содержащем неподвижный слой катализатора. Условия проведения реакции и анализ продукта были такими же, что и в примере 8. Полученные результаты приведены в табл.9.
Таблица 9
Характеристика катализатора ZSM-5-0.5M, содержащего 8 мас.% Со - 0,05 мас.% Mn
Степень конверсии СО, % 45,0
Селективность образования CH4, % 8,2
Селективность образования газообразных углеводородов С24, % 16,0
Селективность образования фракций бензина (С5-C11), % 73,0
Селективность образования фракций дизельного топлива (С1220), % 2,6
Селективность образования воска С21+, % 0,2
Пример 10
3,03 г KNO3 добавили к 100 мл воды и получили раствор KNO3 с концентрацией 0,3 моль/л. К этому раствору добавили 5,0 г молекулярного сита ZSM-5, имеющего отношение Si/Al, равное 38 (продукт NKF-5 производства компании Nankai University Catalyst Company). Полученную смесь перемешивали при т-ре 65°С в течение 50 мин, а затем подвергли фильтрованию. Отфильтрованный осадок промывали деионизированной водой до достижения концентрации K+ в фильтрате уровня не более 90 млн-1, а затем сушили при т-ре 120°С в течение 5 ч. 3,0 г подвергшегося предварительной обработке молекулярного сита добавили к раствору NH4NO3 с концентрацией 1,0 моль/л, полученную смесь перемешивали при т-ре 70°С в течение 2 ч, а затем подвергли фильтрованию. Отфильтрованный осадок промывали деионизированной водой, сушили при т-ре 100°С в течение 10 ч, а затем прокаливали на воздухе при т-ре 550°С в течение 6 ч и получали молекулярно-ситовый носитель, получивший маркировку ZSM-5-0.3M.
Приготовили раствор нитрата кобальта, растворив 0,8856 г Со(NO3)2·6H2O в 30 мл деионизированной воды, а затем добавили к нему 0,005 г Mn(NO3)2·2H2O. После перемешивания до полного растворения к полученному раствору добавили 2,0 г молекулярного сита ZSM-5-0.3M. Полученную смесь перемешивали в течение 10 ч при комнатной температуре, выдерживали без перемешивания в течение 12 ч, а затем выпарили на водяной бане при т-ре 70°С. После сушки под вакуумом при т-ре 50°С в течение 12 ч вещество измельчали в достаточной степени, полученный порошок нагревали на воздухе со скоростью 1°С/мин до т-ры 400°С и прокаливали при этой температуре в течение 5 ч. Прокаленный порошок подвергали таблетированию, а затем дробили и отделяли частицы размером 30-60 меш в качестве предшественника катализатора. 0,8 г этого предшественника катализатора подвергали восстановлению в атмосфере водорода при т-ре 400°С в течение 7 ч и получали катализатор ZSM-5-0.3M, содержащий 8 мас.% Со - 0,05 мас.% Mn.
Синтез Фишера-Тропша проводили в микроавтоклаве из нержавеющей стали, содержащем неподвижный слой катализатора. Условия проведения реакции и анализ продукта были такими же, что и в примере 8. Полученные результаты приведены в табл.10.
Таблица 10
Характеристика катализатора ZSM-5-0.3M, содержащего 8 мас.% Со - 0,05 мас.% Mn
Степень конверсии СО, % 38,9
Селективность образования CH4, % 11,0
Селективность образования газообразных углеводородов С24, % 14,9
Селективность образования фракций бензина (С511), % 68,0
Селективность образования фракций дизельного топлива (С1220), % 6,1
Селективность образования воска С21+, % Не обнаружен
Пример 11
0,44 г NaAlO2 добавили к 100 мл раствора бромида тетрапропиламмония (массовое содержание 10%) и перемешивали раствор в течение 2 ч. К этому раствору добавили 33,12 г тетраэтилортосиликата из расчета на молярное отношение Si/Al, равное 30:1. Затем к полученному раствору добавили 30 мл метанольного раствора хлорида N,N-диметил-N-(3-(трометилсилил)пропил)гексадекан-1-аммония (с концентрацией 64%) и перемешивали их в течение 2 ч. Полученную суспензию загрузили в гидротермальный автоклав и проводили реакцию при т-ре 170°С в течение 48 ч. По завершении реакции реактор охлаждали и подвергали реакционную смесь фильтрованию и промывке деионизированной водой. Отфильтрованный осадок сушили при т-ре 100°С в течение 12 ч, а затем полученный порошок измельчали в достаточной степени, прокаливали на воздухе при т-ре 550°С в течение 8 ч и получали молекулярное сито ZSM-5(30)-HT.
Приготовили раствор нитрата кобальта, растворив 0,8856 г Со(NO3)2·6H2O в 25 мл деионизированной воды, а затем добавили к нему 0,008 г RuCl3·3H2O. После перемешивания до полного растворения к полученному раствору добавили 2,0 г молекулярного сита ZSM-5(30)-HT. Полученную смесь перемешивали в течение 8 ч при комнатной температуре, выдерживали без перемешивания в течение 15 ч, а затем выпарили на водяной бане при т-ре 70°С. После сушки под вакуумом при т-ре 60°С в течение 15 ч вещество измельчали в достаточной степени, полученный порошок нагревали на воздухе со скоростью 2°С/мин до т-ры 450°С и прокаливали при этой температуре в течение 5 ч. Прокаленный порошок подвергали таблетированию, а затем дробили и отделяли частицы размером 30-60 меш в качестве предшественника катализатора. 0,8 г этого предшественника катализатора подвергали восстановлению в атмосфере водорода при т-ре 450°С в течение 5 ч и получали катализатор ZSM-5(30)-HT, содержащий 8 мас.% Со - 0,05 мас.% Ru.
Синтез Фишера-Тропша проводили в микроавтоклаве из нержавеющей стали, содержащем неподвижный слой катализатора. Условия проведения реакции и анализ продукта были такими же, что и в примере 8. Полученные результаты приведены в табл.11.
Таблица 11
Характеристика катализатора ZSM-5(30)-HT, содержащего 8 мас.% Со - 0,05 мас.% Ru
Степень конверсии СО, % 45,5
Селективность образования СН4, % 8,1
Селективность образования газообразных углеводородов С24, % 15,6
Селективность образования фракций бензина (С511), % 73,3
Селективность образования фракций дизельного топлива (C12-C20), % 3,0
Селективность образования воска C21+, % Не обнаружен
Пример 12
0,82 г NaAlO2 добавили к 30,0 г раствора гидроокиси тетраэтиламмония (с массовым содержанием 20%) и перемешивали раствор в течение 2 ч. К этому раствору добавили 15,0 г микрокремнезема из расчета на молярное отношение Si/Al, равное 25:1, и перемешивали их в течение 1 ч. Полученную суспензию загрузили в гидротермальный автоклав и проводили реакцию при т-ре 140°С в течение 48 ч. По завершении реакции реактор охлаждали, извлекали реакционную смесь из реактора и добавляли ее к 30,0 г водного раствора бромида гексадецилтриметиламмония (с массовым содержанием 10%), а затем доводили рН до 9,0 с помощью раствора, содержащего 50 мас.% уксусной кислоты. Раствор снова загружали в гидротермальный автоклав и нагревали при т-ре 140°С в течение 48 ч. По завершении реакции реактор охлаждали и извлеченную реакционную смесь подвергали фильтрованию и промывке деионизированной водой. Отфильтрованный осадок сушили при т-ре 100°С в течение 12 ч. Полученный порошок измельчали в достаточной степени, прокаливали на воздухе при т-ре 550°С в течение 8 ч и получали молекулярное сито Beta(25)-НТ.
Приготовили раствор нитрата кобальта, растворив 0,8856 г Со(NO3)2·6H2O в 25 мл деионизированной воды, а затем добавили к нему 0,005 г Mn(СН3СОО)2·4H2O. После перемешивания до полного растворения к полученному раствору добавили 2,0 г молекулярного сита Beta(25)-HT. Полученную смесь перемешивали в течение 8 ч при комнатной температуре, выдерживали без перемешивания в течение 15 ч, а затем выпарили на водяной бане при т-ре 70°С. После сушки под вакуумом при т-ре 50°С в течение 12 ч вещество измельчали в достаточной степени, полученный порошок нагревали на воздухе со скоростью 2°С/мин до т-ры 450°С и прокаливали при этой температуре в течение 3 ч. Прокаленный порошок подвергали таблетированию, а затем дробили и отделяли частицы размером 30-60 меш в качестве предшественника катализатора. 0,8 г этого предшественника катализатора подвергали восстановлению в атмосфере водорода при т-ре 430°С в течение 5 ч и получали катализатор Beta(25)-HT, содержащий 8 мас.% Со - 0,05 мас.% Mn.
Синтез Фишера-Тропша проводили в микроавтоклаве из нержавеющей стали, содержащем неподвижный слой катализатора. Условия проведения реакции и анализ продукта были такими же, что и в примере 1. Полученные результаты приведены в табл.12.
Таблица 12
Характеристика катализатора Beta(25)-HT, содержащего 8 мас.% Со - 0,05 мас.% Mn
Степень конверсии СО, % 84,5
Селективность образования CH4, % 13,0
Селективность образования газообразных углеводородов С24, % 14,7
Селективность образования фракций бензина (С511), % 69,2
Селективность образования фракций дизельного топлива (С1220), % 3,1
Селективность образования воска С21+, % Не обнаружен
1,64 г NaAlO2 добавили к 60,0 г раствора гидроокиси тетраэтиламмония (с массовым содержанием 15%), а затем полученный раствор перемешивали в течение 2 ч. К этому раствору добавили 60,0 г микрокремнезема из расчета на молярное отношение Si/Al, равное 50, и перемешивали их в течение 2 ч. Полученную смесь загрузили в гидротермальный автоклав и проводили реакцию при т-ре 130°С в течение 72 ч. По завершении реакции реактор охлаждали, извлекали реакционную смесь из реактора и добавляли к 50,0 г водного раствора бромида гексадецилтриметиламмония (с массовым содержанием 10%), а затем доводили рН до 8,5 с помощью раствора, содержащего 60 мас.% уксусной кислоты. Раствор снова загружали в гидротермальный автоклав и нагревали при т-ре 130°С в течение 72 ч. По завершении реакции реактор охлаждали и извлеченную реакционную массу подвергли фильтрованию и промывке деионизированной водой. Отфильтрованный осадок сушили при т-ре 100°С в течение 12 ч. Полученный порошок измельчали в достаточной степени, прокаливали на воздухе при т-ре 530°С в течение 10 ч и получали молекулярное сито Beta(50)-НТ.
Приготовили раствор нитрата кобальта, растворив 1,3284 г Со(NO3)2·6H2O в 40 мл деионизированной воды, а затем добавили к нему 0,006 г ZR(NO3)4·5H2O. После перемешивания до полного растворения к полученному раствору добавили 2,0 г молекулярного сита Beta(50)-HT. Полученную смесь перемешивали в течение 10 ч при комнатной температуре, выдерживали без перемешивания в течение 12 ч, а затем выпарили на водяной бане при т-ре 60°С. После сушки под вакуумом при т-ре 50°С в течение 15 ч вещество измельчали в достаточной степени, полученный порошок нагревали на воздухе со скоростью 2°С/мин до т-ры 450°С и прокаливали при этой температуре в течение 5 ч. Прокаленный порошок подвергали таблетированию, а затем дробили и отделяли частицы размером 30-60 меш в качестве предшественника катализатора. 0,8 г этого предшественника катализатора подвергали восстановлению в атмосфере водорода при т-ре 400°С в течение 8 ч и получали катализатор Beta(50)-HT, содержащий 12 мас.% Со - 0,1 мас.% Zr.
Синтез Фишера-Тропша проводили в микроавтоклаве из нержавеющей стали, содержащем неподвижный слой катализатора. Условия проведения реакции и анализ продукта были такими же, что и в примере 1. Полученные результаты приведены в табл.13.
Таблица 13
Характеристика катализатора Beta(50)-HT, содержащего 12 мас.% Со - 0,1 мас.% Zr
Степень конверсии СО, % 86,0
Селективность образования СН4, % 15,1
Селективность образования газообразных углеводородов С24, % 14,4
Селективность образования фракций бензина (С511), % 66,3
Селективность образования фракций дизельного топлива (С1220), % 4,2
Селективность образования воска C21+, % Не обнаружен
Сравнительный пример 1
Приготовили раствор нитрата кобальта, растворив 1,6605 г Со(NO3)2·6H2O в 30 мл деионизированной воды, а затем добавили к нему 0,0674 г NaNO3. После перемешивания до полного растворения к полученному раствору добавили 2,0 г молекулярного сита ZSM-5, имеющего отношение Si/Al, равное 38 (продукт NKF-5 производства компании Nankai University Catalyst Company). Полученную смесь перемешивали в течение 4 ч при комнатной температуре, выдерживали без перемешивания в течение 10 ч, а затем выпарили на водяной бане при т-ре 60°С. После сушки под вакуумом при т-ре 50°С в течение 10 ч вещество измельчали в достаточной степени, полученный порошок нагревали на воздухе со скоростью 5°С/мин до т-ры 450°С и прокаливали при этой температуре в течение 8 ч. Прокаленный порошок подвергали таблетированию, а затем дробили и отделяли частицы размером 30-60 меш в качестве предшественника катализатора. 0,8 г этого предшественника катализатора подвергали восстановлению в атмосфере водорода при т-ре 450°С в течение 3 ч и получали катализатор ZSM-5, содержащий 15 мас.% Со - 1 мас.% Na.
Синтез Фишера-Тропша проводили в микроавтоклаве из нержавеющей стали, содержащем неподвижный слой катализатора. Условия проведения реакции и анализ продукта были такими же, что и в примере 1. Полученные результаты приведены в табл.14.
Таблица 14
Характеристика катализатора ZSM-5, содержащего 15 мас.% Со - 1 мас.% Na
Степень конверсии СО, % 81,3
Селективность образования СН4, % 22,1
Селективность образования газообразных углеводородов С24, % 18,5
Селективность образования фракций бензина (C5-C11), % 55,8
Селективность образования фракций дизельного топлива (С1220), % 3,6
Селективность образования воска C21+, % Не обнаружен
Сравнительный пример 2
Приготовили раствор нитрата кобальта, растворив 0,8856 г Со(NO3)2·6H2O в 20 мл деионизированной воды, а затем добавили к нему 0,005 г Mn(СН3СОО)2·4H2O. После перемешивания до полного растворения к полученному раствору добавили 2,0 г молекулярного сита Beta, имеющего отношение Si/Al, равное 25 (продукт NKF-6 производства компании Nankai University Catalyst Company). Полученную смесь перемешивали в течение 4 ч при комнатной температуре, выдерживали без перемешивания в течение 10 ч, а затем выпарили на водяной бане при т-ре 60°С, После сушки под вакуумом при т-ре 50°С в течение 10 ч вещество измельчали в достаточной степени, полученный порошок нагревали на воздухе со скоростью 5°С/мин до т-ры 450°С и прокаливали при этой температуре в течение 8 ч. Прокаленный порошок подвергали таблетированию, а затем дробили и отделяли частицы размером 30-60 меш в качестве предшественника катализатора. 0,8 г этого предшественника катализатора подвергали восстановлению в атмосфере водорода при т-ре 450°С в течение 3 ч и получали катализатор Beta, содержащий 8 мас.% Со - 0,05 мас.% Mn.
Синтез Фишера-Тропша проводили в микроавтоклаве из нержавеющей стали, содержащем неподвижный слой катализатора. Условия проведения реакции и анализ продукта были такими же, что и в примере 1. Полученные результаты приведены в табл.15.
Таблица 15
Характеристика катализатора Beta, содержащего 8 мас.% Со - 0,05 мас.% Mn
Степень конверсии СО, % 75,3
Селективность образования СН4, % 17,4
Селективность образования газообразных углеводородов С24, % 18,8
Селективность образования фракций бензина (С511), % 57,5
Селективность образования фракций дизельного топлива (С1220), % 5,1
Селективность образования воска C21+, % 1,2
Сравнительный пример 3
Приготовили раствор нитрата кобальта, растворив 0,8856 г Со(NO3)2·6H2O в 30 мл деионизированной воды, а затем добавили к нему 0,005 г Mg(NO3)2·2H2O. После перемешивания до полного растворения к полученному раствору добавили 2,0 г молекулярного сита ZSM-5, имеющего отношение Si/Al, равное 38 (продукт NKF-5 производства компании Nankai University Catalyst Company). Полученную смесь перемешивали в течение 10 ч при комнатной температуре, выдерживали без перемешивания в течение 12 ч, а затем выпарили на водяной бане при т-ре 70°С. После сушки под вакуумом при т-ре 50°С в течение 12 ч вещество измельчали в достаточной степени, полученный порошок нагревали на воздухе со скоростью 1°С/мин до т-ры 400°С и прокаливали при этой температуре в течение 5 ч. Прокаленный порошок подвергали таблетированию, а затем дробили и отделяли частицы размером 30-60 меш в качестве предшественника катализатора. 0,8 г этого предшественника катализатора подвергали восстановлению в атмосфере водорода при т-ре 400°С в течение 7 ч и получали катализатор ZSM-5, содержащий 8 мас.% Со - 0,05 мас.% Mn.
Синтез Фишера-Тропша проводили в микроавтоклаве из нержавеющей стали, содержащем неподвижный слой катализатора. Условия проведения реакции и анализ продукта были такими же, что и в примере 8. Полученные результаты приведены в табл.16.
Таблица 16
Характеристика катализатора ZSM-5, содержащего 8 мас.% Со - 0,05 мас.% Mn
Степень конверсии СО, % 25,0
Селективность образования СН4, % 15,1
Селективность образования газообразных углеводородов С24, % 20,5
Селективность образования фракций бензина (С511), % 56,7
Селективность образования фракций дизельного топлива (С1220), % 6,3
Селективность образования воска C21+, % 1,4
Таблица 17
Сопоставление катализаторов, изготовленных в примерах и сравнительных примерах
Примеры/сравнительные примеры Конв. S1 S2-4 S5-11 S12-20 S21+
1 90,5 12,0 12,1 71,7 4,2 Не обнаружен
2 86,0 12,5 11,1 67,4 8,8 0,2
3 91,4 15,0 13,2 69,1 2,7 Не обнаружен
4 36,1 16,5 13,2 60,6 9,1 0,6
5 95,3 11,5 13,8 61,7 10,5 2,5
6 85,3 14,3 14,0 66,8 4,9 Не обнаружен
7 93,0 12,3 12,5 70,1 5,1 Не обнаружен
8 44,2 10,0 15,6 69,0 5,1 0,3
9 45,0 8,2 16,0 73,0 2,6 0,2
10 38,9 11,0 14,9 68,0 6,1 Не обнаружен
11 45,5 8,1 15,6 73,3 3,0 Не обнаружен
12 84,5 13,0 14,7 69,2 3,1 Не обнаружен
13 86,0 15,1 14,4 66,3 4,2 Не обнаружен
14 81,3 22,1 18,5 55,8 3,6 Не обнаружен
15 75,3 17,4 18,8 57,5 5,1 1,2
16 25,0 15,1 20,5 56,7 6,3 1,4
Примечание.
В этой таблице использованы следующие обозначения:
Конв. - степень конверсии СО;
Si - селективность образования СН4, %;
S2-4 - селективность образования газообразных углеводородов C2-C4, %;
S5-11 - селективность образования фракций бензина (C5-C11), %;
S12-20 - селективность образования фракций дизельного топлива (C12-C20), % и
S21+ - селективность образования воска C21+, %.
В этой таблице в строках 14,15 и 16 приведены данные, полученные в сравнительных примерах 1-3, соответственно.

Claims (13)

1. Высокоселективный катализатор для производства фракций высококачественного бензина из синтез-газа, состоящий из кобальта, промотора и молекулярного сита, в котором массовое содержание кобальта составляет 1-30%, массовое содержание промотора составляет 0,01-5%, а остальная часть представляет собой молекулярное сито, в расчете на массу катализатора, причем молекулярное сито представляет собой одно или несколько молекулярных сит, выбранных среди молекулярных сит Beta, ZSM-5, MOR, Y и МСМ-22, при этом кислотность молекулярного сита выражается через количество адсорбированного NH3, а адсорбционная способность молекулярного сита составляет от 0,16 до 0,50 ммоль NH3/г; молекулярное сито обладает микропористо-мезопористой структурой, причем микропоры имеют диаметр 0,4-0,9 нм, а мезопоры имеют диаметр 2-30 нм, удельная площадь поверхности молекулярного сита составляет 100-900 м2/г и объемы микропор и мезопор составляют 0,1-0,6 см3/г соответственно.
2. Катализатор по п.1, отличающийся тем, что содержание кобальта составляет 8-15%, а содержание промотора составляет 0,05-2%.
3. Катализатор по п.2, отличающийся тем, что отношение Si/Al у молекулярного сита составляет от 5 до 300, предпочтительно молекулярное сито представляет собой молекулярное сито Beta и/или ZSM-5, имеющее отношение Si/Al в диапазоне от 20 до 100.
4. Катализатор по п.1, отличающийся тем, что молекулярное сито подвергают обработке основным раствором, которая включает следующие стадии:
(1) приготовление основного раствора, имеющего концентрацию от 0,005 моль/л до концентрации насыщенного раствора, причем щелочной раствор предпочтительно представляет собой водный раствор, содержащий ионы щелочного или щелочноземельного металла, при этом указанный раствор получают путем растворения в воде одного или более соединений, выбранных из группы, включающей нитрат, нитрит, карбонат, бикарбонат, хлорид, оксалат, ацетат, цитрат, гидроокись и окись щелочного или щелочноземельного металла;
(2) смешивание молекулярного сита и основного раствора в объемном отношении, составляющем от 0,2 до 20, предпочтительно от 0,5 до 5, и перемешивание в течение 0,1-5 ч при температуре в диапазоне от комнатной температуры до 150°С;
(3) фильтрование полученной смеси и промывка деионизированной водой до достижения концентрации ионов щелочных или щелочноземельных металлов в фильтрате не более 1 мас.%, и достаточное высушивание отфильтрованного осадка до достижения содержания физически адсорбированной воды не более 5%, предпочтительно не более 1%;
(4) добавление предварительно обработанного молекулярного сита к аммониевому раствору с концентрацией 0,05-3,0 моль/л, в котором аммониевые ионы содержатся в виде одной или нескольких солей, выбранных из NH4NO3, NH4Cl, (NH4)2CO3, NH4HCO3 и CH3COONH4, перемешивание смеси при температуре 30-100°С в течение 0,1-3 ч, фильтрование и промывка осадка деионизированной водой до достижения содержания аммония и анионов в фильтрате не более 100 млн-1, последующее высушивание отфильтрованного осадка при температуре 80-120°С в течение 5-20 ч и прокаливание на воздухе при температуре 400-600°С в течение 3-10 ч с получением предварительно обработанного молекулярного сита.
5. Катализатор по п.3, отличающийся тем, что молекулярное сито представляет собой молекулярное сито Beta и/или ZSM-5, полученное путем гидротермального синтеза, включающего следующие стадии:
(1) добавление стехиометрического количества соединения алюминия к 5-20 мас.% матричному раствору и перемешивание в течение 0,5-2 ч с образованием смеси, при этом соединение алюминия представляет собой одно или несколько соединений, выбранных из Al(NO3)3, NaAlO2, AlCl3, Al(ООССН3)3 и Al(O-СН-(СН3)2)3, матрица представляет собой гидроксид алкиламмония или бромид алкиламмония, предпочтительно гидроксид тетраэтиламмония или бромид тетрапропиламмония, и молярное отношение матрицы к алюминиевому соединению составляет от 3 до 15;
(2) добавление источника кремния к смеси в стехиометрическом количестве, рассчитанном по требуемому отношению Si/Al, и их перемешивание в течение 0,5-2 ч, причем источник кремния представляет собой одно или несколько веществ, выбранных из группы, включающей микрокремнезем, силикагель, жидкое стекло и тетраэтилортосиликат;
в случае получения молекулярного сита Beta - загрузка смеси в реактор гидротермального синтеза и проведение реакции при температуре 100-170°С в течение 24-96 ч, добавление полученной суспензии после охлаждения к 50-100 мл водного раствора, содержащего 1-15 мас.% бромида гексадецилтриметиламмония, доведение кислотности смеси до pH 7,5-10,5 с помощью раствора, содержащего уксусную кислоту с концентрацией 30-70 мас.%, загрузка смеси обратно в реактор гидротермального синтеза и дальнейшее проведение реакции при температуре 90-130°С в течение 24-96 ч;
в случае получения молекулярного сита ZSM-5 - после добавления источника кремния добавление к смеси 30-50 мл метанольного раствора хлорида N,N-диметил-N-(3-(триметилсилил)пропил)гексадекан-1-аммония, имеющего концентрацию 40-70%, перемешивание в течение 0,5-2 ч и загрузка в реактор для проведения реакции при температуре 120-170°С в течение 24-72 ч;
(3) извлечение реакционной смеси из реактора после охлаждения, фильтрование и промывка деионизированной водой, высушивание отфильтрованного осадка при температуре 80-120°С в течение 5-20 ч;
(4) дробление полученного вещества и прокаливание на воздухе при температуре 400-600°C с получением молекулярного сита.
6. Катализатор по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что промотор представляет собой один или несколько элементов, выбранных из группы, в состав которой входят металлы групп IA, IIA, переходные металлы и редкоземельные элементы, предпочтительно выбранных среди металлов Na, К, Mg, Mn, Ru, Zr, Се и La, более предпочтительно выбранных среди металлов Mn, Na и Ru.
7. Способ получения высокоселективного катализатора, который используется для синтеза фракций высококачественного бензина из синтез-газа с использованием синтеза Фишера-Тропша, включающий следующие стадии:
(1) приготовление навески кобальтовой соли согласно содержанию компонентов, установленному по п.1 или 2, смешение с растворителем, представляющим собой деионизированную воду, спирт или кетон, с получением раствора, содержащего кобальтовую соль с концентрацией 0,5-20 мас.%;
(2) приготовление навески промотора согласно содержанию компонентов, установленному по п.1 или 2, добавление к приготовленному раствору кобальтовой соли и перемешивание в течение 0,5-3 ч;
(3) приготовление навески молекулярного сита согласно содержанию компонентов, установленному по п.1 или 2, добавление молекулярного сита к приготовленному раствору кобальтовой соли, перемешивание в течение 0,1-15 ч и выдерживание в течение 0,1-24 ч;
(4) выпаривание суспензии при температуре 40-100°С и высушивание полученного твердого вещества под вакуумом при температуре 30-100°С в течение 1-24 ч;
(5) прокаливание высушенного вещества на воздухе при температуре 300-550°С в течение 2-10 ч;
(6) формовка прокаленного порошка в качестве предшественника катализатора;
(7) проведение восстановления предшественника катализатора в атмосфере водорода или смеси водорода с инертным газом при температуре 300-550°С в течение 1-10 ч.
8. Способ получения катализатора по п.7, отличающийся тем, что молекулярное сито представляет собой одно или несколько молекулярных сит, выбранных среди молекулярных сит Beta, ZSM-5, MOR, Y и МСМ-22, причем указанное молекулярное сито подвергают обработке основным раствором, которая включает следующие стадии:
(1) приготовление основного раствора, имеющего концентрацию от 0,005 моль/л до концентрации насыщенного раствора, причем основной раствор преимущественно представляет собой водный раствор, содержащий ионы щелочного или щелочноземельного металла, причем этот раствор получают путем растворения в воде одного или нескольких соединений, выбранных из группы, в состав которой входят нитрат, нитрит, карбонат, бикарбонат, хлорид, оксалат, ацетат, цитрат, гидроокись и окись щелочного или щелочноземельного металла;
(2) смешение молекулярного сита и основного раствора в объемном отношении, составляющем от 0,2 до 20, предпочтительно от 0,5 до 5, и перемешивание в течение 0,1-5 ч при температуре в диапазоне от комнатной температуры до 150°С;
(3) фильтрование полученной смеси и промывка деионизированной водой до тех пор, пока в фильтрате концентрация ионов щелочных или щелочноземельных металлов не понизится до уровня не более 1 мас.%, достаточное высушивание отфильтрованного осадка до тех пор, пока содержание физически адсорбированной воды не понизится до уровня не более 5%, предпочтительно до уровня не более 1%;
(4) добавление подвергшегося предварительной обработке молекулярного сита к аммониевому раствору с концентрацией 0,05-3,0 моль/л, в котором аммониевые ионы содержатся в виде одной или нескольких солей, выбранных среди NH4NO3, NH4Cl, (NH4)2CO3, NH4HCO3 и CH3COONH4, перемешивание смеси при температуре 30-100°С в течение 0,1-3 ч, фильтрование и промывка, осадка деионизированной водой до тех пор, пока содержание аммония и анионов в фильтрате не понизится до уровня не более 100 млн-1, последующее высушивание отфильтрованного осадка при температуре 80-120°С в течение 5-20 ч и прокаливание на воздухе при температуре 400-600°С в течение 3-10 ч с получением подвергшегося предварительной обработке молекулярного сита.
9. Способ получения катализатора по п.7, отличающийся тем, что молекулярное сито представляет собой молекулярное сито Beta и/или ZSM-5, которое получают с помощью гидротермального синтеза, включающего следующие стадии:
(1) добавление стехиометрического количества алюминиевого соединения к 5-20 мас.% матричному раствору и их перемешивание в течение 0,5-2 ч с образованием смеси, в которой соединение алюминия представляет собой одно или несколько соединений, выбранных среди Al(NO3)3, NaAlO2, AlCl3, Al(ООССН3)3 и Al(O-СН-(СН3)2)3, матрица представляет собой гидроокись алкиламмония или бромид алкиламмония, но преимущественно гидроокись тетраэтиламмония или бромид тетрапропиламмония, а молярное отношение матрицы к алюминиевому соединению составляет от 3 до 15;
(2) добавление стехиометрического количества источника кремния к смеси, рассчитанного по требуемому отношению Si/Al, и перемешивание в течение 0,5-2 ч, причем источник кремния представляет собой один или несколько веществ, выбранных из группы, в состав которой входят микрокремнезем, силикагель, жидкое стекло и тетраэтилортосиликат;
в случае получения молекулярного сита Beta - загрузка смеси в реактор гидротермального синтеза и проведение реакции при температуре 100-170°С в течение 24-96 ч, добавление полученной суспензии после охлаждения к 50-100 мл водного раствора, содержащего 1-15 мас.% бромида гексадецилтриметиламмония, доведение кислотности раствора до pH 7,5-10,5 с помощью раствора, содержащего уксусную кислоту с массовой концентрацией 30-70%, загрузка смеси обратно в реактор гидротермального синтеза и дальнейшее проведение реакции при температуре 90-130°С в течение 24-96 ч;
в случае получения молекулярного сита ZSM-5 - после добавления источника кремния добавление к смеси 30-50 мл метанольного раствора хлорида N,N-диметил-N-(3-(триметилсилил)пропил)гексадекан-1-аммония, имеющего концентрацию 40-70%, перемешивание в течение 0,5-2 ч и загрузка в реактор для проведения реакции при температуре 120-170°С в течение 24-72 ч;
(3) извлечение реакционной смеси из реактора после охлаждения, фильтрование и промывка деионизированной водой, высушивание отфильтрованного осадка при температуре 80-120°С в течение 5-20 ч;
(4) дробление полученного вещества и прокаливание на воздухе при температуре 400-600°C с получением молекулярного сита.
10. Способ получения катализатора по любому из пп.7-9, отличающийся тем, что кобальтовая соль представляет собой одну или несколько солей, выбранных среди CoCl2, Со(NO3)2, CoBr2, ацетилацетоната кобальта(II) и Со(ООССН3)2.
11. Способ получения катализатора по п.10, отличающийся тем, что раствор кобальтовой соли получают, растворяя ее в деионизированной воде, и массовая концентрация этого раствора составляет от 0,5% до 20%, предпочтительно от 3% до 15%.
12. Способ получения катализатора по п.11, отличающийся тем, что промотор представляет собой один или несколько элементов, выбранных из группы, в состав которой входят металлы групп IA, IIA, переходные металлы и редкоземельные элементы, преимущественно один или несколько металлов, выбранных среди металлов Na, К, Mg, Mn, Ru, Zr, Ce и La, но чаще всего один или несколько металлов, выбранных среди металлов Mn, Na и Ru; промотор используется в виде соли, которая представляет собой одну или несколько солей, выбранных из группы, в состав которой входят хлориды, нитраты, бромиды и ацетаты перечисленных выше элементов, входящих в состав промотора.
13. Способ получения катализатора по любому из пп.7-9 и 11-12, отличающийся тем, что стадию (7) завершают перед проведением реакции Фишера-Тропша.
RU2011141198/04A 2011-04-02 2011-04-02 Высокоселективный катализатор для производства фракций высококачественного бензина из синтез-газа и способ его изготовления RU2484897C1 (ru)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/CN2011/072422 WO2012135993A1 (zh) 2011-04-02 2011-04-02 由合成气高选择性制备高品质汽油馏分的催化剂及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011141198A RU2011141198A (ru) 2013-04-20
RU2484897C1 true RU2484897C1 (ru) 2013-06-20

Family

ID=46964780

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011141198/04A RU2484897C1 (ru) 2011-04-02 2011-04-02 Высокоселективный катализатор для производства фракций высококачественного бензина из синтез-газа и способ его изготовления

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9168515B2 (ru)
EP (1) EP2535107A4 (ru)
AU (1) AU2011232735C1 (ru)
CA (1) CA2756795C (ru)
RU (1) RU2484897C1 (ru)
WO (1) WO2012135993A1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2712543C1 (ru) * 2018-11-29 2020-01-29 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) Способ получения цеолита типа mww
RU2740381C1 (ru) * 2019-12-09 2021-01-13 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) Цеолит типа mww и способ его получения

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103599812B (zh) * 2013-12-04 2016-02-24 淮南师范学院 一种复合孔沸石分子筛负载贵金属加氢脱硫催化剂及其制备方法
CN104258901B (zh) * 2014-08-27 2017-05-17 上海华谊(集团)公司 一种Cs负载型纯硅分子筛催化剂及其制备方法和应用
CN106795438B (zh) * 2014-09-23 2019-08-30 陶氏环球技术有限责任公司 形成轻烃
CN105749913B (zh) * 2014-12-15 2018-11-27 中国科学院大连化学物理研究所 醋酸酯加氢制备乙醇的催化剂及醋酸酯加氢制备乙醇方法
CN105289718B (zh) * 2015-11-02 2018-01-23 西安近代化学研究所 一种合成3,3,3‑三氟丙酸乙酯的催化剂及其制备方法
CN107519925B (zh) * 2016-06-21 2019-10-11 中国石油天然气股份有限公司 Y/Sm2O3/SBA-3/ASA复合材料及其制备方法
CN106563494A (zh) * 2016-09-30 2017-04-19 昆明理工大学 一种改性H‑Beta分子筛催化剂的制备方法与应用
GB201702251D0 (en) 2017-02-10 2017-03-29 Bp Plc Process for producting a fischer-tropsch synthesis catalyst
CN109794283B (zh) * 2017-11-15 2022-01-14 中国科学院大连化学物理研究所 一种由合成气直接制取芳烃的方法
CN110368983A (zh) * 2018-04-13 2019-10-25 株式会社模范 一种合成气合成航空煤油用催化剂的制备方法以及由此得到的催化剂和其应用
US10350585B1 (en) 2018-08-14 2019-07-16 Saudi Arabian Oil Company Methods for synthesizing hierarchical zeolites for catalytic cracking
CN109675566A (zh) * 2019-01-30 2019-04-26 兰州城市学院 一种Co-Ti双金属有序介孔催化剂及其制备方法和应用
CN112058303A (zh) * 2019-06-11 2020-12-11 中国石油天然气股份有限公司 用于加氢异构脱蜡反应的复合分子筛、催化剂及其制备方法和应用
CN112973775B (zh) * 2019-12-14 2023-03-21 中国科学院大连化学物理研究所 一种含mcm-22分子筛的催化剂及其在合成气一步法制液体燃料中的应用
CN113351239A (zh) * 2020-03-05 2021-09-07 华东理工大学 一种镍基纯硅型分子筛催化剂及其制备方法与应用
CN111215124B (zh) * 2020-03-12 2022-08-02 青岛理工大学 协同脱除垃圾气化污染物中硫化氢和单质汞的催化剂的制备方法
CN111437875B (zh) * 2020-03-24 2023-10-27 武汉科技大学 一种具有宽温度范围的铈铁分子筛基催化剂及其制备方法
US20240059630A1 (en) * 2021-01-11 2024-02-22 China Petroleum & Chemical Corporation Catalytic cracking agent containing phosphorus-modified molecular sieve, preparation process thereof, preparation system and use thereof
CN116062766B (zh) * 2021-10-29 2024-05-07 中国石油化工股份有限公司 一种改性zsm-5分子筛及其制备方法和应用
CN116060113B (zh) * 2021-10-29 2024-05-07 中国石油化工股份有限公司 一种直馏柴油加氢改质催化剂及其制备方法和应用
CN114160192B (zh) * 2021-12-08 2023-11-28 吉林化工学院 一种氢型ZSM-5@Beta复合型分子筛催化剂及其制备方法和应用
CN114797963B (zh) * 2022-04-14 2023-07-25 厦门大学 一种用于合成气一步法制乙酸的催化剂及其制备方法和应用
CN116462208A (zh) * 2023-03-29 2023-07-21 河北欣芮再生资源利用有限公司 一种使用催化裂化废催化剂制备zsm-5分子筛的方法
CN116463140A (zh) * 2023-05-12 2023-07-21 中国科学技术大学 一种利用低碳混合醇制取航空煤油的方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1986000295A1 (en) * 1984-06-27 1986-01-16 Union Carbide Corporation Improved catalyst and process for converting synthesis gas to liquid motor fuels
WO1993005000A1 (en) * 1991-08-28 1993-03-18 The Broken Hill Proprietary Company Limited Fischer tropsch catalyst comprising cobalt and scandium
RU2101324C1 (ru) * 1992-08-18 1998-01-10 Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. Способ получения углеводородного топлива
US6765026B2 (en) * 1999-10-29 2004-07-20 Exxonmobil Research And Engineering Company Process for carbon monoxide hydrogenation
US6858127B2 (en) * 2001-03-05 2005-02-22 Shell Oil Company Process for the preparation of middle distillates
RU2292238C2 (ru) * 2001-05-08 2007-01-27 Сад-Кеми, Инк. Катализатор для процесса фишера-тропша (варианты) и способ его получения
RU2326101C1 (ru) * 2006-12-27 2008-06-10 ООО "Объединенный центр исследований и разработок" Синтетическая нефть, способ ее получения, катализатор для этого способа и способ получения катализатора
WO2010075516A2 (en) * 2008-12-24 2010-07-01 Chevron U.S.A. Inc. Zeolite supported cobalt hybrid fischer-tropsch catalyst

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4659743A (en) * 1981-10-09 1987-04-21 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Process and catalyst for converting synthesis gas to liquid hydrocarbon mixture
CN1213802C (zh) 2001-11-14 2005-08-10 中国石油化工股份有限公司 一种由合成气选择合成汽、柴油馏分用的催化剂
DE102005056784A1 (de) * 2005-11-28 2007-05-31 Basf Ag Verfahren zur Herstellung von Olefinen aus Synthesegas in einer Reaktionskolonne
CN101195490B (zh) * 2007-11-30 2010-08-11 华南理工大学 用纳米微晶与离子表面活性剂在微波辐射条件下制备中微双孔分子筛的方法
BRPI0704436A2 (pt) * 2007-11-30 2009-07-28 Petroleo Brasileiro Sa processo de produção de hidrocarbonetos
CN101224430B (zh) 2008-01-30 2010-09-22 中国科学院山西煤炭化学研究所 一种疏水有机改性钴基费托合成催化剂及制备和应用
CN101269328A (zh) 2008-05-19 2008-09-24 中国科学院山西煤炭化学研究所 一种合成汽柴油馏分的钴基催化剂及制法和应用
EP2272939B1 (en) * 2009-07-03 2012-09-12 BP Corporation North America Inc. Alkene oligomerization process
CN101811050B (zh) 2010-05-05 2012-06-27 中国科学院山西煤炭化学研究所 一种有机疏水改性钴基费托合成催化剂及制备和应用
CN101890361B (zh) * 2010-07-27 2013-04-24 万华实业集团有限公司 由合成气高选择性制备汽油馏分的催化剂的制备方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1986000295A1 (en) * 1984-06-27 1986-01-16 Union Carbide Corporation Improved catalyst and process for converting synthesis gas to liquid motor fuels
WO1993005000A1 (en) * 1991-08-28 1993-03-18 The Broken Hill Proprietary Company Limited Fischer tropsch catalyst comprising cobalt and scandium
RU2101324C1 (ru) * 1992-08-18 1998-01-10 Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. Способ получения углеводородного топлива
US6765026B2 (en) * 1999-10-29 2004-07-20 Exxonmobil Research And Engineering Company Process for carbon monoxide hydrogenation
US6858127B2 (en) * 2001-03-05 2005-02-22 Shell Oil Company Process for the preparation of middle distillates
RU2292238C2 (ru) * 2001-05-08 2007-01-27 Сад-Кеми, Инк. Катализатор для процесса фишера-тропша (варианты) и способ его получения
RU2326101C1 (ru) * 2006-12-27 2008-06-10 ООО "Объединенный центр исследований и разработок" Синтетическая нефть, способ ее получения, катализатор для этого способа и способ получения катализатора
WO2010075516A2 (en) * 2008-12-24 2010-07-01 Chevron U.S.A. Inc. Zeolite supported cobalt hybrid fischer-tropsch catalyst

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
V.U.S.Rao et al. Promotion and characterization of zeolitic catalysts used in the synthesis of hydrocarbons from syngas. Journal of Molecular Catalysis, vol.29, pages 271-283, 1985. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2712543C1 (ru) * 2018-11-29 2020-01-29 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) Способ получения цеолита типа mww
RU2740381C1 (ru) * 2019-12-09 2021-01-13 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) Цеолит типа mww и способ его получения

Also Published As

Publication number Publication date
EP2535107A1 (en) 2012-12-19
RU2011141198A (ru) 2013-04-20
US9168515B2 (en) 2015-10-27
AU2011232735B2 (en) 2015-04-02
AU2011232735C1 (en) 2015-10-08
CA2756795A1 (en) 2012-10-02
WO2012135993A1 (zh) 2012-10-11
AU2011232735A1 (en) 2012-10-18
US20140018232A1 (en) 2014-01-16
CA2756795C (en) 2016-07-05
EP2535107A4 (en) 2015-03-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2484897C1 (ru) Высокоселективный катализатор для производства фракций высококачественного бензина из синтез-газа и способ его изготовления
AU2017201067B2 (en) Methods of preparation and forming supported active metal catalysts and precursors
US10532961B2 (en) Catalyst and method of preparing light olefin directly from synthesis gas by one-step process
US7943674B1 (en) Zeolite supported cobalt hybrid fischer-tropsch catalyst
WO2011090554A2 (en) Process of synthesis gas conversion to liquid hydrocarbon mixtures using synthesis gas conversion catalyst and hydroisomerization catalyst
CN112108180A (zh) 一种合成气直接转化制低碳烯烃的催化剂及其制备方法
CN102918137A (zh) 降低费-托产品料流的烯烃含量的方法和系统
AU2011332325A1 (en) Ruthenium hybrid Fischer-Tropsch catalyst, and methods for preparation and use thereof
WO2022022510A1 (zh) 核壳型复合催化剂及其制备方法和用途
JP2010001241A (ja) 一酸化炭素と水素からの炭化水素の製造方法
KR101970811B1 (ko) 메조기공 제올라이트에 담지된 피셔-트롭시 공정용 코발트 촉매 및 이를 이용한 합성액체연료 제조 방법
CN102049277B (zh) 生产石脑油和制乙烯原料的加氢裂化催化剂
US11306049B2 (en) Process using catalytic composition for the conversion of syngas to higher alcohols
RU2799070C1 (ru) Мезопористый биметаллический катализатор синтеза фишера-тропша
TWI637910B (zh) 一種選擇性製備烷基苯化合物之方法
WO2021112767A1 (en) Nanostructured hybrid iron-zeolite catalysts
CN117480233A (zh) 用于双功能催化加氢异构化的钴和/或铈掺杂的沸石
CN117654598A (zh) 催化汽油降烯烃芳构化催化剂及其制备方法和应用

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170403