[发明专利]在基于捕获在中孔氧化物基质中的钴并由至少一种胶体前体获得的催化剂的存在下由合成气合成烃的方法

说明书

本发明涉及在催化剂的存在下由包含一氧化碳和氢气的进料合成直链链烷烃的方法，所述催化剂包含中孔氧化物基质和按元素钴的重量计0.5％至60％的含量，以相对于所述催化剂的总重量的金属的重量％表示，所述催化剂按照包括至少以下步骤的制备方法制备：a)在水性或水‑有机溶剂中将包含钴的至少一种分子前体和包含至少一种选自硅、铝、钛、锆、铈及其混合物的元素X的所述中孔氧化物基质的至少一种胶体前体混合，所述包含钴的分子前体溶解在所述水性或水‑有机溶剂中；b)喷雾干燥步骤a)中获得的混合物以导致形成球形液滴；c)在10℃‑300℃的温度下干燥所述球形液滴以获得固体颗粒；d)通过还原处理活化所述固体颗粒，以便形成氧化态为0的钴的纳米颗粒。

本发明的技术领域

本发明涉及费-托(FT)法领域，即涉及由合成气合成烃的方法。更具体地说，本发明涉及使用基于在中孔氧化物基质中捕获的元素钴并由至少一种分子前体获得的催化剂由合成气合成烃的方法。

现有技术

费-托方可用于由CO+H₂的混合物(通常称为合成气)获得各种各样的烃馏分。费-托合成的总体方程式可写成如下：

n CO + (2n+1) H₂ → C_nH_2n+2 + n H₂O

费-托合成是将天然气、煤或生物质转化为燃料或化学工业用中间体的方法的核心。当天然气用作初始进料时，这些工艺被称为GTL(“天然气制油(Gas to Liquids)”)，当煤用作初始进料时，这些工艺被称为CTL(“煤制油(Coal to Liquids)”)，当生物质用作初始进料时，这些工艺被称为BTL(“生物质制油(Biomass to Liquids)”)。

在每种情况下，初始进料首先被气化成合成气，即一氧化碳和氢气的混合物。然后使用费-托合成将合成气主要转化成链烷烃，然后可能使用加氢异构化-加氢裂化方法将这些链烷烃转化成燃料。例如，诸如重馏分(C16+)的加氢裂化、脱蜡和加氢异构化的转化过程可用于生产在中间馏分油范围内的各种类型的燃料：瓦斯油(180-370℃馏分)和煤油(140-300℃馏分)。较轻的C5-C15馏分可以被蒸馏并用作溶剂。

费-托合成反应可以在各种类型的反应器(固定床、移动床或三相(气体、液体、固体)，例如连续搅拌的高压釜型或鼓泡塔型)中进行并且反应产物具有不含含硫、含氮或芳族类型的化合物的特定特征。

在鼓泡塔型反应器(或“浆料鼓泡塔”，其可以简称为“浆料”)中的一种实施方式中，特征在于通过将催化剂分成非常细的粉末状态(典型地具有几十微米的量级)来使用该催化剂，该粉末与反应介质形成悬浮液。

费-托反应通常在1至4MPa(10至40巴)下、在通常为200℃至350℃的温度下进行。该反应总体上是放热的，这意味着必须特别关注如何使用催化剂。

用于费-托合成的催化剂基本上是基于钴或基于铁的催化剂，尽管也可以使用其他金属。然而，与其他金属相比，钴和铁提供了良好的性能/价格折中。