[发明专利]耐磨性颗粒催化剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种催化剂，特别是一种喷雾干燥的催化剂。特别地，本发明涉及一种用于三相淤浆反应、特别是在例如三相淤浆鼓泡塔反应器中进行的费-托反应的喷雾干燥催化剂。

背景技术

费-托工艺可用于将烃质进料转化成液态和/或固态烃。在第一步中将进料(例如天然气、伴生气、煤层甲烷生物质、渣油级分和/或煤)转化成氢气和一氧化碳的混合物(该混合物通常被称为合成气)。然后在第二步中在合适的催化剂上在高温和高压下将合成气转化成从甲烷到包含至多200个碳原子或在特定情况下甚至更多碳原子的高分子量分子的链烷烃化合物。

已经开发了多种类型的反应器系统用于进行费-托反应。例如费-托反应器系统包括：固定床反应器，特别是多管式固定床反应器，流化床反应器例如夹带流化床反应器和固定流化床反应器，和淤浆床反应器例如三相淤浆鼓泡塔和沸腾床反应器。

费-托反应是强放热且是温度敏感的，因此需要仔细控制温度以保持最佳的操作条件和所希望的烃产品选择性。应记住表征费-托反应的非常高的反应热、反应器的传质、传热特性和冷却机理非常重要。

在三相淤浆鼓泡反应器中，催化剂颗粒在液态连续相中移动，以便有效地将产生的热从催化剂颗粒转移到冷却表面，同时反应器中大的液体藏量提供了高的热惯性，这有助于防止可能导致温度失控的迅速升温。但催化剂颗粒不断运动导致它们的磨损。催化剂颗粒磨损通常对反应器性能具有负面影响，并且具体而言(由于催化剂必须与反应产物分离)细催化剂颗粒的存在是有问题的。

因此，对催化剂而言一个重要要求是在例如淤浆费-托反应器单元中在其寿命期间具有耐磨性。磨损是一个宽泛的术语，其表示当在工艺中时不希望的颗粒破碎或磨蚀。一般地，存在大颗粒‘破碎’成较小颗粒，以及产生更多‘细粒’的在颗粒边缘的磨蚀。‘细粒’的数目越大，下游过滤器堵塞可能性越大。

移动颗粒材料的磨损是由催化剂颗粒的性能(强度、尺寸、形状、组成等)和环境性能(温度、时间、分散介质、粘度、流体力学(湍动)、机械冲击、设备设计等)确定。目前，没有测量磨损性的标准。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种催化剂，其很坚固并且显示出有利的磨损特性，特别是当用于淤浆鼓泡塔反应器中时更是如此。

本发明的另一个目的是提供一种制备具有有利的磨损特性的催化剂的方法。

本发明的另一个目的是提供一种在费-托反应、特别是淤浆费-托反应器中具有提高的性能的催化剂。

本发明提供一种包含催化活性组分、载体和任选的催化促进剂的喷雾干燥的颗粒催化剂，其中在如本文中所述的剪切试验之后该催化剂的平均粒径减小量为25％或更小，优选小于20％，该颗粒催化剂含有以基于载体重量的纯金属重量表示的含量至多为每100重量份载体100重量份的催化活性组分。

本发明还提供一种包含催化活性组分、载体和任选的催化促进剂的喷雾干燥的颗粒催化剂，其中在如本文中所述的剪切试验之后粒径小于10μm的催化剂的分数小于20％，该颗粒催化剂含有以基于载体重量的纯金属重量表示的含量至多为每100重量份载体100重量份的催化活性组分。

本发明还提供一种包含催化活性组分、载体和任选的催化促进剂的喷雾干燥的颗粒催化剂，其中在将该催化剂暴露于900-1000/秒的剪切速度或速度梯度下之后该催化剂的平均粒径减小量为25％或更小，优选小于20％，该颗粒催化剂含有以基于载体重量的纯金属重量表示的含量至多为每100重量份载体100重量份的催化活性组分。

本发明还提供一种包含催化活性组分、载体和任选的催化促进剂的喷雾干燥的颗粒催化剂，其中在将该催化剂暴露于900-1000/秒的剪切速度或速度梯度下之后粒径小于10μm的催化剂的分数小于20％。