[发明专利]烃合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及烃合成方法。更具体地，但并不是排他性地，本发明 涉及使用活化催化剂的费托方法并涉及这种活化催化剂的用途，其中 所述费托方法的条件有助于实现低的酸选择性。

发明背景

费托(FT)方法包括在基于金属例如Fe、Co和Ru的催化剂的存 在下对CO进行加氢。由该反应生成的产物为水、气体烃、液体烃和 蜡质烃，这些烃可以是饱和或不饱和的。也生成了烃的氧化产物例如 醇、酸、酮和醛。

可方便地将非均相费托方法分为高温费托(HTFT)方法或低温费托 (LTFT)方法。所述HTFT方法被描述为两相费托方法。其通常在 250℃～400℃的温度下实施且所使用的催化剂通常为铁基催化剂。通 常，在流化床反应器中工业化实施所述方法。熟知的是，优选HTFT 合成来生产高价值的线状烯烃，且催化剂仍被选为在流化床反应器中 于高温下运行的铁催化剂。

能够将所述LTFT法描述为三相费托方法。通常在220℃～310℃的 温度下实施所述方法，且所使用的催化剂通常为Co基催化剂或Fe基 催化剂。实施该方法的条件导致产物在反应器中为液体且还可能为气 相。因此，能够将该方法描述为三相法，其中在反应区内所述反应物 为气相，至少一部分产物为液相且催化剂为固相。通常，在固定床反 应器或淤浆床反应器中工业化实施该方法。

使用Fe基催化剂的LTFT合成通常为选定的合成程序以将煤衍生 的合成气(H₂和CO)转化成烃产物。另外在本领域内熟知，Fe基催化 剂具有加氢和水煤气变换(WGS)活性，所述WGS反应(下式i)与烃合 成(下式ii)期间烃的产生同时发生。

CO+H₂O→CO₂+H₂               i

nCO+(2n+1)H₂→CnH(2n+2)+nH₂Oii

出于商业原因，考虑WGS反应对烃合成反应的影响和烃合成反应 对WGS反应的影响，期望以最经济的方式运行FT烃合成方法。在 本领域中熟知，因为将在烃合成期间形成的水用作WGS反应中的反 应物，且由于WGS反应消耗CO并产生氢气，因此在用于烃合成的 进料(合成气)中氢气与CO之比可高于或低于用于烃合成反应中的氢 气与CO的利用比(即ΔH₂/ΔCO)。

因此，已知利用具有低的氢气与CO之比、典型地在0.5和1.3之 间的合成气，在高转化率下且反应器中水的分压低的条件下运行FT 烃合成方法。

然而，上述经济有利的条件对用于FT烃合成方法中的铁基催化剂 的活性和稳定性存在影响。

尽管在本领域中已经进行并报道了许多研究以试图发现能够在严格 的上述条件下运行的铁基催化剂，但是对铁基催化剂进行活化的方式与 在低羧酸选择性下催化剂所使用的选定的烃合成条件的组合对催化剂 的稳定性和活性、以及对FT烃合成方法的烃产率的影响，尚未进行广 泛研究。

Catalysis Today 36(1997)325；Canadian J.Chem.Eng.，74(1996) 399-404；Applied Catalysis.A：General 186(1999)255-275；Journal of Catalysis 155，(1995)366-375和Energy and Fuels，10(1996)921-926对 不同的催化剂活化程序及其对FT合成的影响进行了描述。公开了在 活化期间所使用的不同的还原气体(H₂、CO或H₂和CO的组合)的影 响。也公开了在不同压力和温度下的还原。然而，没有一篇文献公开 本发明的活化条件。

另外从本领域了解，较少将重点放在铁基催化剂活化方式与催化 剂所使用的选定的烃合成条件的组合对烃产物的氧化产物的产率的影 响上和更特别地对羧酸的产率的影响，该羧酸不仅对弱化所述催化剂 的机械整体性存在影响，而且还腐蚀用来运行FT合成的设备(B-T Teng，C-H Zang，J Yang，D-B Cao.J Chang，H-W Xiang and Y-W Li； Fuel，84，(2005)791-800)。