[发明专利]催化剂

说明书

技术领域

本发明涉及催化剂。更具体地，本发明涉及一种制备改性催化剂载体的方法、一种制备催化剂前体的方法、一种制备催化剂的方法、以及使用所生成的催化剂合成烃的方法。

背景技术

由氢气和一氧化碳在费托催化剂存在时进行的烃合成通常称为费-托(FT)合成。FT合成形成气体-液体，煤-液体和生物量-液体工艺的一部分，在其中，天然气、煤和生物质通常通过一个三步骤工艺分别转化成液体烃。这三个工艺步骤通常是(i)生产合成气(synthesis gas)(或“合成气(syngas)”)，包括分别源自天然气、煤或生物质的氢和一氧化碳的混合物，(ii)通过FT合成，将合成气转化为含蜡烃或合成原油，以及(iii)加氢裂化或加氢处理步骤，以将含蜡合成原油转化为液体运输燃料，如柴油，汽油，喷气燃料，以及石脑油。

在上述步骤(ii)所描述的FT合成过程中，CO和H₂形式的合成气在FT合成条件下与FT合成催化剂接触，以产生含蜡烃。通常在低温FT(LTFT)合成中使用的催化剂的一种类型包括活性催化剂成分，例如位于诸如氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、氧化镁或类似的催化剂载体上的Co。

在FT合成过程中，利用源于载体，例如氧化铝，以及活性催化剂成分，例如Co，的超细颗粒物质所制备的含蜡烃产物经历污染。这将导致损失昂贵的活性催化剂成分，并污染上述(iii)中所描述的下游工艺以及载体和活性催化剂成分超细颗粒。据认为，这种蜡产品污染是源于以下一种或两种的结果：(a)在催化剂载体与活性催化剂成分的水性浸渍过程中(制备催化剂的过程中)，催化剂载体溶解，这可能导致具有物理结合的其上沉积有活性催化剂成分的非晶载体材料层的大块载体材料的沉淀及涂敷。在FT合成过程中，这个非晶层不够充分稳固，它将导致富含催化剂活性成分的超细颗粒的移位和洗出；以及(b)FT合成催化剂易受水热攻击的影响，而水热攻击是固有的实际FT合成条件。对于暴露及无保护的载体材料的这种水热攻击会导致含蜡烃产物以及富含活性催化剂成分的超细颗粒物质的污染。

WO99/42214、WO02/07883、WO03/012008和US7,365,040均公开了利用改性成分对FT合成催化剂载体进行改性，以减少催化剂载体在包括水热攻击的水性环境中的溶解，从而减少富含活性催化剂成分的超细颗粒对含蜡烃产物进行污染的负面影响。

WO99/42214、WO02/07883和US7,365,040均公开了通过在乙醇等有机溶剂中浸渍具有改性成分的载体对FT合成催化剂载体进行改性。在载体改性过程中，为了避免载体在水性环境中溶解，尤其避免使用水。

WO2009/049280公开了通过在水中使用改性成分浸渍载体对催化剂载体进行改性。WO2009/049280不限于制备FT催化剂，相应地，与载体溶解在水性介质中相关的问题不会起到在该情况下如此重要的作用。应当注意的是，WO2009/049280于第17页中公开了，在载体与改性成分的浸渍过程中，与使用无水乙醇相比，当使用水时，将在载体上得到更低的硅含量。这是与用水作为浸渍液体介质相关的一个相应的缺点。

最意外的是，已经发现，在浸渍过程中，与不使用水相比，当使用一定的水和有机溶剂的混合物将改性成分浸渍到催化剂载体上时，可以使更高含量的改性成分将被沉积到载体上。因此，这将导致更高的改性成分利用率。这与上文所载WO2009/049280的教导所预期的结果相反，即，使用水而不是乙醇作为浸渍液体介质，将导致更低的改性成分使用率。这种更高的改性成分利用率将导致改性成分更高的负载或者改性成分的更少地浪费。众所周知，改性成分更高的负载将导致催化剂载体在水中更低的溶解度。令人惊讶的是，相比仅使用水(以及仅使用乙醇的一些情况)作为浸渍液体介质，当在浸渍液体介质中使用特定量的水时，将提高改性催化剂载体的抗磨性。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种制备改性催化剂载体的方法，该方法包括：

在浸渍液体介质中，使催化剂载体材料与改性成分前体接触，其中，该浸渍液体介质包括水和用于该改性成分前体的有机液体溶剂的混合物，该混合物包含基于所述浸渍液体介质的总体积的体积小于17％的水，该改性成分前体包括选自由Si、Zr、Co、Ti、Cu、Zn、Mn、Ba、Ni、Al、Fe、V、Hf、Th、Ce、Ta、W、La及其两种或两种以上混合物组成的组的改性成分的化合物，从而获得包含催化剂载体材料的改性成分；以及

可选地，在高于100℃的温度下煅烧该包含催化剂载体材料的改性成分，以获得改性催化剂载体。