[发明专利]伴随合成气调节的低温耐硫焦油脱除

说明书

相关申请交叉引用

本申请为非临时申请，要求2010年9月13日提交的、标题为“伴随合成气调节的低温耐硫焦油脱除”的美国临时申请序列号61/382,140的优先权利益，通过引用将其全部内容并入本文中。

关于联邦政府资助研究或开发的陈述

无

发明领域

低温耐硫焦油脱除催化剂。

发明背景

合成气具有各种杂质如焦油、H₂S、NH₃和颗粒物。焦油通常定义为在含碳材料如木、煤或泥炭的热解中形成的多核芳族化合物，会导致操作问题如工艺管线堵塞和热交换表面积垢负责，这会导致降低的工艺效率和装置停机。焦油倾向于充当焦炭前体，导致气化器下游的催化剂减活。另外，焦油的一些组分是已知的致癌物。因此，重要的是从合成气料流中除去焦油以将合成气经济地转化成增值产品。

焦油的浓度可取决于原料、气化器类型和操作条件变化。多数下游转化方法和设备具有0或非常低(ppb范围)的焦油耐受性。尽管焦油的催化脱除是最简单且最经济的方法，甚至在连续25年的研究和开发努力以后不存在商业化低温(<500℃)焦油脱除催化剂。本领域中目前使用的催化剂需要至少600℃，优选800℃的温度，其需要加热和昂贵的设备。通过将合成气直接从发生器中取出，不需要任何额外加热额外费用和机器。

需要找到焦油脱除催化剂，所述催化剂显示出：1)耐硫性；2)耐焦化性；3)经得住高温和还原环境的能力；4)在NH₃、HCl和一些重金属的存在下作用的能力；和5)抗磨性。

公开内容简述

催化剂，其包含NiO、包含或主要包含MoO₃或WO₃中至少一种的金属混合物、包含SiO₂和Al₂O₃中至少一种的混合物和P₂O₅。在该实施方案中，催化剂上的金属位被硫化且催化剂能够从合成气中除去焦油，同时在300-600℃的温度下进行甲烷化反应和水煤气轮换反应。

在可选实施方案中，包含或主要包含以1-10重量%存在的NiO、10-20重量%的包含MoO₃的金属混合物、包含SiO₂和Al₂O₃中至少一种的混合物和0.001-1重量%的P₂O₅的催化剂。在该实施方案中，催化剂上的金属位被硫化且催化剂能够从未加热合成气中除去焦油，同时进行甲烷化反应和水煤气轮换反应。催化剂能够以在350℃下大于65%的转化率除去焦油，同时在350-550℃的温度下进行甲烷化反应和水煤气轮换反应，其中甲烷化反应产生150-800μmol/g催化剂/s的CH₄，水煤气轮换反应产生30-50%的CO转化率。

在另一实施方案中，该方法通过产生合成气而开始。然后使合成气与催化剂接触以产生经处理的合成气。在该实施方案中，催化剂包含或主要包含NiO、包含MoO₃或WO₃中至少一种的金属混合物、包含SiO₂和Al₂O₃和P₂O₅中至少一种的混合物。催化剂上的金属位被硫化且催化剂能够从合成气中除去焦油，同时在300-600℃的温度下进行甲烷化反应和水煤气轮换反应。然后将经处理的合成气引入催化化学反应中。在该实施方案中，在与催化剂接触以前不将合成气加热，且在经受催化化学反应以前不将经处理的合成气冷却。