[发明专利]可用于酸气变换反应的催化剂材料

说明书

技术领域

本公开内容提供可用于酸气变换反应的含钼和/或含钨的催化剂材料，以及使用这种催化剂材料的方法。

背景技术

合成气(synthesis gas)，也被叫做合成气(syngas)，包含氢气和碳氧化物(CO和CO₂)，是在化学和能源产业中的一种重要的原料。它可以通过在高温和高压下使用蒸汽和氧气或空气将诸如煤、石油焦炭或其他富碳原料的含碳原料气化来生成。气化作用可以提供CO比H₂的不期望地高的比率。为了补救这个问题，水煤气变换反应：

H₂O+CO→H₂+CO₂

被用来消耗CO并形成H₂。专用的催化剂，例如铜基催化剂、铁基催化剂和镍基催化剂典型地用于水煤气变换反应中。然而，当合成气包含一种或多种硫化合物时，这样的催化剂可能变得钝化。因此，已开发基于例如钴-钼催化剂化合物的耐硫的变换催化剂。当水煤气变换反应在硫杂质的存在下进行时，它被称为“酸气变换”。酸气变换反应通常是放热的，且按照惯例被允许绝热运行，并且出口温度的控制受原料气的入口温度和组成支配。可是，随着温度升高，可能发生不期望的副反应，特别地甲烷化。而且，不安全的反应条件和灾难性反应失控的可能性随温度升高而增加。在入口气流具有高CO浓度的情况下，放热性的问题是特别重要的。但是，用于气化的越来越多的技术产生高CO浓度(超过60％)，大大超过典型的工业酸气变换反应可管理地并安全地运行的40％的CO浓度。为了避免副反应和不安全的操作，变换反应典型地用相当大量的添加的蒸汽来进行。然而，这样的蒸汽添加可以使反应过程复杂化，且产生蒸汽的成本可能是相当大的。

发明内容

在一方面，本发明提供一种催化剂材料，该催化剂材料包含载体材料；和催化活性的钼化合物、催化活性的钨化合物或它们的组合，催化活性的钼化合物、催化活性的钨化合物或它们的组合被布置在载体材料上，以MoO₃或WO₃计算，在基于催化剂材料的总重量的约1重量％到约10重量％的范围内存在。

在此方面，催化活性的钼化合物、催化活性的钨化合物或它们的组合在约2重量％到约8重量％的范围内存在。

在此方面，催化活性的钼化合物、催化活性的钨化合物或它们的组合在约3重量％到约7重量％的范围内存在。

在此方面，催化活性的钼化合物是钼(VI)化合物、钼(V)化合物、钼(IV)化合物，且催化活性的钨化合物是钨(VI)化合物、钨(V)化合物、钨(IV)化合物。

在此方面，催化活性的钼化合物是钼(VI)化合物，且催化活性的钨化合物是钨(VI)化合物。

在此方面，催化活性的钼化合物、催化活性的钨化合物或它们的组合是催化活性的钼化合物。进一步地，催化活性的钼化合物是氧化钼。进一步地，催化活性的钼化合物是氧化钼(VI)。

在此方面，催化剂材料还包含一种或多种额外的催化活性的金属化合物。

在此方面，催化剂材料还包含催化活性的钴化合物、催化活性的镍化合物或它们的组合，催化活性的钴化合物、催化活性的镍化合物或它们的组合以CoO或NiO计算，在至多约1重量％的范围内存在。

在此方面，催化剂材料不包含除了催化活性的钼化合物、催化活性的钨化合物或它们的组合之外的催化活性的金属化合物。

在此方面，催化剂材料不包含除了催化活性的钼化合物之外的催化活性的金属化合物。进一步地，催化活性的钼化合物是氧化钼。进一步地，催化活性的钼化合物是氧化钼(VI)。

在此方面，催化剂材料不包含金属促进剂化合物。

在此方面，催化剂材料中不包含碱金属促进剂化合物。

在此方面，载体材料选自由氧化铝、二氧化硅、氧化镁、氧化锰、氧化锌、氧化钛、铝酸镁、氧化锆和它们的混合物组成的组。

在此方面，载体材料是氧化铝、氧化镁、铝酸镁或它们的混合物。

在此方面，载体材料基本上是氧化铝。进一步地，氧化铝在约90重量％到约99重量％的范围内存在。进一步地，氧化铝在约93重量％到约97重量％的范围内存在。