[发明专利]用于将合成气转化为醇的催化剂

说明书

在各种方面，本发明总地涉及用于将合成气体(或“合成气”，主要由一氧化碳(CO)和氢气(H₂)组成的气体混合物)转化为醇的混合物(例如，乙醇(EtOH)，丙醇(PrOH)，和丁醇(BuOH)，任选地混有高级醇)的催化剂。在各种方面，本发明特别涉及这样的催化剂，其包含镍，钼，和至少(≥)一种选自钯、钌、铬、金、锆、和铝的金属的组合。该催化剂优选地用碱金属或碱土金属促进。

乙醇以及包括乙醇的醇混合物用作燃料和燃料添加剂代替至少一部分基于石油的产品例如汽油，从而减少对石油的需求。用醇代替基于石油的燃料和燃料添加剂可以保留天然资源并改善环境质量，特别是当醇由非石油的原料如生物质或天然气制得时。也可以将乙醇以及包括乙醇的醇混合物转化为有用的化学工业原料烯烃，例如乙烯(C₂H₆)和丙烯(C₃H₈)。

转化合成气以制备有机化合物是早已公知的。最有用的方法中的一些是将合成气直接转化为醇的那些。这样的转化通常使用非均相催化剂。

美国专利(US)4,762,858教导了使用在载体上的含钼的催化剂将合成气转化为包含乙醇和丙醇的混合醇，其中所述催化剂基本上由以下组成：钼，≥一种选自钍、钇、镧、钆、和镨的金属，和任选的≥一种碱金属或碱土金属。

在一些方面，本发明是合成气转化催化剂，其包含：

a.镍；

b.钼；

c.≥一种金属，所述金属选自：钯，钌，铬，金，锆，和铝；

d.促进剂，包含碱金属或碱土金属中的至少一种；和

e.≥一种催化剂载体，所述催化剂载体选自二氧化硅，氧化铝，和氧化镁，或其混合物。

“C₂-C₄醇”表示一种或多种选自乙醇、丙醇、和丁醇的醇，包括这些化合物的所有已知异构体。

每种合成气转化催化剂的存在形式可以为游离的或组合的。“游离或组合形式”表示金属可以作为游离(或基础)金属、合金、化合物、加合物或其组合存在。代表性的化合物包括氢氧化物，氧化物，硫酸盐，卤化物，碳化物，氰化物，氮化物，硝酸盐，磷酸盐，硼化物，硅化物，硅酸盐，卤氧化物，羧酸盐(例如，乙酸盐和乙酰乙酸盐)，草酸盐，碳酸盐，羰基化合物，氢化物，金属桥接化合物和簇合物，以及其中金属是阴离子或阳离子物类的一部分的化合物。加合物是两种或更多种不同分子的化学加合产物。

对于任何金属，报告以重量百分比(wt%)计的含量，这是通过将作为分子的金属中游离金属含量的质量除以作为分母的所有催化剂组分的质量的比率计算得到。镍，钼，和≥一种选自钯、钌、铬、金、锆、和铝的金属一起通常各存在量下限为0.1wt%，更优选为0.25wt%，最优选为0.5wt%，特别为1wt%。催化剂金属上限为50wt%，更优选为25wt%，最优选为10wt%，特别为8wt%，各wt%均基于催化剂的总游离金属含量。

将≥一种选自钯、钌、铬、金、锆、和铝的金属或其混合物的摩尔数除以镍的摩尔数得到其摩尔比。优选的摩尔比为从下限值1比200、更优选为1比1至上限值8比1，更优选为4比1。

碱金属包括锂，钠，钾，铷和铯。碱土金属包括铍，镁，钙，锶和钡。单独的铯或其与钙的组合代表优选的促进剂。

将镍，钼，和≥一种选自钯、钌、铬、金、锆、和铝的金属或其混合物的摩尔数除以碱金属和碱土金属的摩尔数得到其摩尔比。优选的摩尔比为从下限值1比10、更优选为1比3至上限值10比1、更优选为5比1。

促进剂可以作为金属、氧化物、氢氧化物、氮化物、碳化物或作为盐或其组合存在。在合成气转化催化剂制备过程中可以通过多种方法的任一种引入促进剂，例如早期润湿，浸涂或共沉淀。

适宜的催化剂载体包括二氧化硅，α-氧化铝，氧化镁，碳，氧化铬，二氧化钛，氧化锆，和氧化锌。催化剂载体的存在量优选为≥80wt%，更优选为≥90wt%，且至多为(≤)99wt%，更优选为≤96wt%，各wt%均基于所有催化剂组分的总质量。