[发明专利]用于液化石油气生产的催化剂和使用该催化剂生产液化石油气的方法

说明书

技术领域

本发明涉及催化剂，其用于通过使甲醇和二甲醚的至少一种与氢气反应来生产主要由丙烷或丁烷组成的液化石油气，还涉及使用这样的催化剂生产液化石油气的方法。

此外，本发明涉及由从合成气生成的甲醇和/或二甲醚生产主要由丙烷或丁烷组成的液化石油气的方法。此外，本发明涉及由从含碳原料例如天然气生成的甲醇和/或二甲醚生产主要由丙烷或丁烷组成的液化石油气的方法。

背景技术

术语“液化石油气(LPG)”是指通过压缩在平常的温度和压力下以气体形式存在的石油基或天然气基的烃所得到的液体产物，用或不用同时冷却。液化石油气主要含有丙烷或丁烷。可以以液体形式存储和运输的LPG在便携性方面是极好的。不象需要通过管道来供应的天然气的情况，LPG的特征在于当装入气罐时，它们可以被供应到任何地点。因此，主要由丙烷(即丙烷气)组成的LPG已经广泛用作家用/商用燃料。目前，也在日本，丙烷气供应至约25,000,000家庭(超过总家庭的50％)。而且，LPG不仅用作家用/商用燃料而且用作便携式设备或仪器例如便携式气炉或一次性打火机的燃料(主要含有丁烷气)、工业用燃料和汽车燃料。

迄今为止，通过以下方法等来生产LPG：1)从湿天然气中回收LPG的方法；2)在稳定化原油的步骤中回收LPG的方法(用蒸气压控制)；3)分离/提取在石油精炼步骤中生成的产物的方法。

用作家用/商用燃料的LPG，和特别是丙烷气，预计在将来有需求。因此，以可工业实践的方式建立生产LPG的新型方法是非常有用的。

迄今为止，本发明人已经研究了根据下式(I)由氢气和甲醇和二甲醚的至少一种合成主要由丙烷或丁烷组成的LPG的方法。本发明人称该方法为“半-间接方法”。

该半-间接方法的反应包括由甲醇或二甲醚生成烯烃的反应(烯化反应)和对烯烃进行加氢生成链烷烃(即LPG)的反应(加氢反应)。

迄今为止，本发明人已经研究了用于该半-间接方法的多种催化剂(见非专利文献1-3等)。然而，使用迄今为止已经开发的半-间接方法催化剂，尚未实现令人满意的LPG选择性水平。

例如，非专利文献1公开了含有担载Pd的二氧化硅和USY沸石的组合物的混杂催化剂作为半-间接方法催化剂。然而，二甲醚转化为工业上无用的一氧化碳和二氧化碳的转化率达到了约百分之几的水平，这是成问题的。此外，丙烷和丁烷在产生的烃中的合并比例至多为约65％。

而且，在常规半-间接方法催化剂的情况下，普遍将促进烯化反应的催化剂与促进烯烃加氢以将烯烃转化为链烷烃的催化剂混合。因此，在常规的半-间接方法催化剂的情况下需要复杂的生产步骤，这是成问题的。例如，非专利文献1描述了其中单独使用SiO₂∶Al₂O₃摩尔比为37∶1的担载Pd的β-沸石催化剂以由二甲醚和氢气生产LPG的实验。然而，氢气产率为73.6％和在烃中所含的丙烷和丁烷的合并比例为2.1％，这是非常低的。因此，所得到的产物不能在工业上应用。

非专利文献1：K.Asami等人，Catalysis Today，106(2005)247-251

非专利文献2：Kenji Asami，Qianwen Zhang，HirashimaShunsuke，Xiaohong Li，Sachio Asaoka，Kaoru Fujimoto，the 47^thannual meeting(the 53^rd meeting for research presentation)of theJapan Petroleum Institute，May 2004，Tokyo

非专利文献3：Kenji Asami，Qianwen Zhang，HirashimaShunsuke，Xiaohong Li，Sachio Asaoka，Kaoru Fujimoto，Synthesisof LPG from DME with VIIIB Metal Supported on ZSM-5，the 13^thannual meeting of the Japan Institute of Energy(meeting forresearch presentation)，July 2004，Tokyo

发明内容

本发明要解决的问题

对于所述半-间接方法，一直希望通过降低一氧化碳和二氧化碳的产生来增加烃产率和希望增加在烃中所含的丙烷和丁烷的合并比例。