[发明专利]使用包含镓金属氧化物的混合催化剂生产C2

说明书

一种用于制备C₂至C₅链烷烃的方法包括将包含氢气和选自一氧化碳、二氧化碳以及它们的混合物的含碳气体的进料流引入反应器的反应区中。在存在混合催化剂的情况下，将所述进料流转化为包含C₂至C₅链烷烃的产物流。所述混合催化剂包含微孔催化剂组分；以及选自以下项的金属氧化物催化剂组分：(A)由氧化镓组成的本体材料，(B)存在于二氧化钛载体材料上的氧化镓，以及(C)存在于载体材料上的氧化镓和至少一种助催化剂的混合物，所述载体材料选自IUPAC元素周期表第4族。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年12月28日提交的美国临时专利申请第62/785,831号的优先权，该申请的全部公开内容特此通过引用并入。

技术领域

本说明书整体涉及包含镓金属氧化物组分的催化剂以及有效地将各种含碳流转化为C₂至C₅链烷烃的方法。具体地，本说明书涉及包含镓的混合催化剂以及实现合成气体进料的高转化率从而产生碳的良好转化率和所需产物的高产率的方法。合成气体包含氢气和选自由一氧化碳、二氧化碳以及它们的混合物组成的组的含碳气体。混合催化剂通常包含串联操作的金属氧化物组分和微孔催化剂组分的组合。

背景技术

在许多工业应用中，链烷烃用于生产塑料、燃料和各种下游化学品，或是用于生产塑料、燃料和各种下游化学品的起始材料。此类链烷烃包括C₂至C₅材料，诸如乙烷、丙烷、丁烷和戊烷。已开发了用于生产这些低链烷烃的多种工艺，包括石油裂化和各种合成工艺。

用于将进料碳转化为所需产物诸如链烷烃的合成工艺是已知的。这些合成工艺中的一些开始使用混合催化剂。还探索了不同类型的催化剂以及不同种类的进料流和进料流组分的比例。然而，这些合成工艺中的许多具有低碳转化率，并且许多进料碳(1)并未被转化并以与进料碳相同的形式离开工艺；(2)被转化为CO₂；或者(3)这些合成工艺随时间推移具有低稳定性并且催化剂迅速失去其碳转化活性和/或其对所需产物的选择性。例如，许多合成工艺随时间推移往往会增加甲烷产量，从而降低C₂至C₅链烷烃产量。

因此，需要既具有进料碳到所需产物(诸如C₂至C₅链烷烃)的高转化率又具有催化剂的高稳定性的混合催化剂和方法。

发明内容

根据一个实施方案，一种用于制备C₂至C₅链烷烃的方法包括：将包含氢气和选自由一氧化碳、二氧化碳以及它们的混合物组成的组的含碳气体的进料流引入反应器的反应区；以及在存在混合催化剂的情况下，在所述反应区中将所述进料流转化为包含C₂至C₅链烷烃的产物流，所述混合催化剂包含：微孔催化剂组分；以及选自由以下项组成的组的金属氧化物催化剂组分：(A)由氧化镓组成的本体材料，(B)存在于二氧化钛载体材料上的氧化镓，以及(C)存在于载体材料上的氧化镓和至少一种助催化剂的混合物，所述载体材料包含至少一种选自IUPAC元素周期表第4族的金属的氧化物。

根据实施方案，一种用于制备C₂至C₅链烷烃的方法包括：将包含氢气和选自由一氧化碳、二氧化碳以及它们的混合物组成的组的含碳气体的进料流引入反应器的反应区中；以及在存在混合催化剂的情况下，在所述反应区中将所述进料流转化为包含C₂至C₅链烷烃的产物流，所述混合催化剂包含：微孔催化剂组分；以及金属氧化物催化剂，其中所述金属氧化物催化剂组分是由氧化镓组成的本体材料。