Процес синтезу вуглеводнів
Номер патенту: 98660
Опубліковано: 11.06.2012
Автори: Хайзер Йоганнес Якобус, Янсе ван Вюрен Маттіс Джозефус
Формула / Реферат
1. Трифазовий низькотемпературний процес Фішера-Тропша, за яким початкову реакційну суміш СО та Н2 перетворюють на вуглеводні та можливі продукти їх окиснення контактуванням синтез-газу, який містить СО та Н2, у присутності каталізатора Фішера-Тропша на основі заліза, де перетворення Н2 та СО у початковій реакційній суміші здійснюють при тиску від атмосферного до 3,5 МПа та при температурі від 150 до 300 °С, а молярне співвідношення H2:СО у початковій реакційній суміші становить від 0,5 до менше ніж 1, причому каталізатор Фішера-Тропша на основі заліза активують згідно з наступними етапами:
(а) забезпечення каталізатором на основі заліза, який містить залізо у стані позитивного окиснення та один або декілька промоторів, які вибирають з групи: джерела лужного металу, джерела лужноземельного металу, джерела Сu та джерела Si, та
(б) контактування каталізатора на основі заліза у реакторі з відновлювальним газом, вибраним з СО та комбінації Н2 та СО, при молярному співвідношенні H2:СО від 100:1 до 1:100, при температурі відновлення щонайменше 245 °С та нижче 280 °С, при тиску відновлювального газу більше 0,5 МПа та не більше ніж 2,2 МПа, та при середньогодинній швидкості подачі (GHSV) усього відновлювального газу, який подають до реактора, щонайменше 6000 мл(норм.)/г кат./годину, з відновленням заліза, яке є у стані позитивного окиснення у каталізаторі.
2. Процес за п. 1, в якому одержують менше ніж 1,0 х 10-3 моль COOH- на моль CO, що перетворюють на вуглеводні та можливі продукти їх окислення.
3. Процес за п. 1, де каталізатор на основі заліза містить від 0,5 до 8 г Сu на 100 г Fe.
4. Процес за п. 1, де відновлювальний газ містить суміш Н2 та СО, при цьому співвідношення Н2:СО у відновлювальному газі становить від 5:1 до 1:5.
5. Процес за п. 1, де температура відновлення становить від 250 до 265 °С.
6. Процес за п. 1, де GHSV відновлювального газу становить щонайменше 10000 мл(норм.)/г кат./годину.
7. Процес за п. 1, де співвідношення Н2:СО у початковій реакційній суміші становить від 0,6 до 0,85.
8. Процес за п. 1, де GHSV початкової реакційної суміші Н2 та CO становить від 100 до 30000 мл(норм.)/г кат./годину.
9. Процес за п. 1, де GHSV початкової реакційної суміші Н2 та CO становить щонайменше принаймні від 1000 до 8000 мл(норм.)/г кат./годину.
Текст
Реферат: Винахід належить до процесу синтезу вуглеводнів, зокрема до процесу Фішера-Тропша, в якому використовують активований каталізатор, та до використання такого активованого каталізатора, де умови процесу Фішера-Тропша сприяють досягненню низької кислотної селективності. Трифазовий низькотемпературний процес Фішера-Тропша (LTFT), де початкову реакційну суміш Н2 та CO перетворюють на вуглеводні та можливі продукти їх окиснення контактуванням Н2 та СО у присутності каталізатора Фішера-Тропша на основі заліза у реакційній зоні, де молярне співвідношення Н2:СО у початковій реакційній суміші становить від 0,5 та менше ніж 1, та де каталізатор Фішера-Тропша на основі заліза активують згідно з наступними етапами: (а) забезпечення каталізатором на основі заліза, який включає залізо у стані позитивного окиснення; та (б) контактування каталізатора на основі заліза у реакторі з UA 98660 C2 (12) UA 98660 C2 відновлювальним газом, вибраним з CO та комбінації Н2 та СО; при температурі відновлення щонайменше 245 °С та нижче 280 °С; при тиску відновлювального газу більше 0,5 МПа та не більше ніж 2,2 МПа; та при середньогодинній швидкості подачі (GHSV) усього відновлювального газу, поданого до реактора, принаймні 6000 мл(норм.)/г кат./годину, з відновленням заліза, яке є у стані позитивного окиснення, у каталізаторі. UA 98660 C2 5 10 15 20 25 30 Цей винахід належить до процесу синтезу вуглеводнів. Детальніше, проте не виключно, цей винахід належить до процесу Фішера-Тропша (Fischer Tropsch), в якому використовується активований каталізатор, та до використання такого активованого каталізатора, де умови процесу Фішера-Тропша сприяють досягненню низької кислотної селективності. Процес Фішера-Тропша (FT) включає гідрування CO у присутності каталізатора на основі металів, таких як Fe, Co та Ru. Продукти, що утворюються внаслідок цієї реакції, - це вода, газоподібні, рідкі та парафіноподібні вуглеводні, які можуть бути насиченими або ненасиченими. Також утворюються продукти окиснення вуглеводнів, такі як спирти, кислоти, кетони та альдегіди. Гетерогенний процес Фішера-Тропша можна традиційно класифікувати або як високотемпературний процес Фішера-Тропша (HTFT), або як низькотемпературний процес Фішера-Тропша (LTFT). Високотемпературний процес Фішера-Тропша можна описати як двофазовий процес Фішера-Тропша. Зазвичай його здійснюють при температурі від 250 °C до 400 °C, а каталізатор, що використовується, зазвичай є каталізатором на основі заліза. Зазвичай цей процес у комерційних масштабах здійснюють у реакторі з псевдозрідженим шаром. Добре відомо, що високотемпературний синтез Фішера-Тропша (HTFT) є переважним для виробництва лінійних алкенів високої цінності, а каталізатори на основі заліза, що працюють при високих температурах у реакторах з псевдозрідженим шаром, залишаються переважними каталізаторами. Низькотемпературний процес Фішера-Тропша можна описати як трифазовий процес Фішера-Тропша. Його зазвичай здійснюють при температурі від 220 °C до 310 °C, а каталізатор, що використовується, є зазвичай каталізатором або на основі Co, або на основі Fe. Наслідком умов, при яких цей процес здійснюється, є продукти у рідкій та також, можливо, у газовій фазі у реакторі. Отже, цей процес можна описати як трифазовий процес, де реагенти знаходяться у газовій фазі, принаймні деякі продукти знаходяться у рідкій фазі, а каталізатор знаходиться у твердій фазі у реакційній зоні. Зазвичай цей процес здійснюються у комерційних масштабах у реакторі з нерухомим шаром каталізатора або у реакторі, де використовується шар каталізаторної суспензії. Низькотемпературний синтез Фішера-Тропша (LTFT), де використовуються каталізатори на основі заліза, - це зазвичай переважний метод синтезу для перетворення похідного від вугілля синтез-газу (Н2 та CO) на вуглеводневі продукти. Добре відомо у галузі, що каталізатори на основі Fe мають активність гідрування та активність щодо зсуву вода - газ (WGS), при цьому реакція WGS (формула (і) нижче) виникає одночасно з виробництвом вуглеводнів під час синтезу вуглеводнів (формула (іі) нижче). 35 CO + Н2О СО2 + Н2 (і) nСО + (2n+1) Н2 СnH(2n + 2) + nН2О (іі) 40 Для комерційних цілей бажано, щоб процес синтезу вуглеводнів Фішера-Тропша здійснювався найбільш економічним шляхом, при цьому слід враховувати вплив реакції WGS на реакцію синтезу вуглеводнів та навпаки. У галузі добре відомо, що оскільки вода, яка утворюється під час синтезу вуглеводнів, використовується як реагент у реакції WGS, та оскільки реакція WGS споживає CO та виробляє водень, відношення водню до CO у подаваній реакційній суміші, що використовується для синтезу вуглеводнів (синтез-газ), може бути вищим або нижчим 45 50 55 ніж експлуатаційне співвідношення (а саме H2 ) CO водню та CO, що використовується у реакції синтезу вуглеводнів. Отже, відомо, що треба здійснювати процес синтезу вуглеводнів Фішера-Тропша з синтезгазу, що має низький вміст водню у відношенні до CO, звичайно між 0,5 та 1,3, та при високій швидкості перетворення та низькому парціальному тиску води у реакторі. Сприятливі з економічної точки зору умови, що обговорюються вище, проте шкідливо впливають на активність та стабільність каталізатора на основі заліза, який використовується у процесі синтезу вуглеводнів Фішера-Тропша. Незважаючи на те, що було запроваджено багато дослідів, про які повідомлялося у галузі, стосовно намаганню визначити каталізатори на основі заліза, які є спроможними функціонувати у жорстких вищезгаданих умовах, вплив комбінації способу, у який активується каталізатор на основі заліза, та вибраних умов синтезу вуглеводнів, при яких використовується цей каталізатор з низькою селективністю до карбонової кислоти, на стабільність та активність каталізатора та на 1 UA 98660 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 виробництво вуглеводнів в процесі синтезу вуглеводнів Фішера-Тропша не був предметом інтенсивних дослідів. В роботах Catalysis Today 36 (1997) 325; Canadian J. Chem. Eng., 74 (1996) 399-404; Applied Catalysis. A: General 186 (1999) 255-275; Journal of Catalysis 155, (1995) 366-375 та Energy and Fuels, 10 (1996) 921-926 описані різні процедури активації каталізатора та їх вплив на синтез Фішера-Тропша. Описано вплив різних відновлювальних газів (Н 2, CO, або комбінації Н2 та CO), що застосовуються під час активації. Описано також відновлення при різних тисках та температурах. Проте, жоден з цих документів не описує умови активації цього винаходу. Слід також відзначити, що, згідно інформації у цій галузі, мало уваги приділяється впливу комбінації способу, у який активізується каталізатор на основі заліза, та вибраних умов синтезу вуглеводнів, при яких цей каталізатор використовується, на виробництво продуктів окиснення вуглеводневих продуктів, та, більш детально, на виробництво карбонової кислоти, яка впливає не тільки на ослаблення механічної цілісності каталізатора, але також і на руйнування обладнання, що використовується для здійснення синтезу Фішера-Тропша (В-Т Teng, C-H Zang, J Yang, D-B Cao. J Chang, H-W Xiang and Y-W Li; Fuel, 84, (2005) 791-800). Автори цього винаходу тепер визначили, що комбінація активації каталізатора на основі заліза при умовах, визначених у цьому описі, та шляху здійснення синтезу Фішера-Тропша при сприятливих умовах з урахуванням реакції WGS дозволяє здійснювати процес синтезу ФішераТропша, де швидкість виробництва вуглеводнів є прийнятною з низьким виробництвом карбонової кислоти, та що каталізатор, активований за згаданими нижче умовами, має належний строк служби каталізатора та активність щодо процесу, що відбувається за особливими умовами, які обговорюються у цьому описі. Суть винаходу Згідно з першим аспектом цього винаходу запропоновано трифазовий низькотемпературний процес Фішера-Тропша, в якому подавану реакційну суміш Н2 та CO перетворюють на вуглеводні та можливі продукти їх окиснення контактуванням Н2 та CO у присутності каталізатора Фішера-Тропша на основі заліза у реакційній зоні, де молярне співвідношення Н2:СО у подаваній реакційній суміші становить від 0,5 та менше ніж 1,0, та де каталізатор Фішера-Тропша на основі заліза активують згідно з наступними етапами: (а) забезпечення каталізатором на основі заліза, який включає залізо у стані позитивного окиснення; та (б) контактування каталізатора на основі заліза у реакторі з відновлювальним газом, вибраним з CO та комбінації Н2 та CO; при температурі відновлення щонайменше 245 °C та нижче 280 °C; при тиску відновлювального газу більше 0,5 МПа та не більше ніж 2,2 МПа; та при GHSV (середньогодинній швидкості подачі газу) усього відновлювального газу, що подається до реактора, щонайменше 6000 мл(норм.)/г кат./годину, таким чином відновлюючи залізо, яке знаходиться у стані позитивного окиснення, у каталізаторі. Зрозуміло, що це є комбінацією умов, при яких проводять низькотемпературний процес Фішера-Тропша, та умов активації каталізатора на основі заліза, що складає основу винаходу. -3 Переважно виробляється менш ніж 1,0 × 10 моль СООН на моль CO, що перетворюється на продукти Фішера-Тропша, тобто вуглеводні та можливі продукти їх окиснення. Низькотемпературний процес Фішера-Тропша Низькотемпературний процес Фішера-Тропша - це трифазовий низькотемпературний процес Фішера-Тропша, де за реакційними умовами реагенти знаходяться у газовій фазі, принаймні деякі продукти знаходяться у рідкій фазі, а каталізатор знаходиться у твердій фазі. Переважно низькотемпературний процес Фішера-Тропша здійснюють у реакторі, у якому застосовується шар суспензії, або у реакторі з нерухомим шаром. Переважно реактор - це реактор, у якому застосовується шар суспензії. Внаслідок реакції WGS умови реакції процесу LTFT переважно є такими, що експлуатаційне співвідношення є по суті таким самим, що і співвідношення Н 2г:СО у синтез-газі, що подається до реактора. Треба відзначити, що у присутності каталізатора на основі заліза та внаслідок реакції WGS молярне співвідношення Н2:СО може бути низьким співвідношенням, звичайно, як згадується у цьому описі, воно становить від 0,5 та менше ніж 1,0, переважно від 0,60 до 0,85. Цей процес можна здійснювати при температурі від 150 до 300 °C, переважно від 200 до 290 °C та більш переважно від 245 до 280 °C. У варіанті здійснення винаходу цей процес можна здійснювати при тиску від атмосферного тиску до 3,5 МПа, переважно від 1 до 3 МПа та більш переважно від 1,2 до 2,7 МПа. Передбачається, що використання, поміж іншого, більш високих температур та більш низького тиску, порівняно з тими, що зазвичай застосовуються у процесі LTFT, разом з 2 UA 98660 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 активацією каталізатора, як описано у цьому описі, забезпечує сприятливий низькотемпературний процес Фішера-Тропша (LTFT). Середньогодинна швидкість подачі газової реакційної суміші Н 2 та CO для синтезу вуглеводнів та можливих продуктів їх окиснення становить від 100 до 30000 мл(норм.)/г кат./годину, переважно від 500 до 10000 мл(норм.)/г кат./годину та більш переважно від 1000 до 8000 мл(норм.)/г кат./годину. Автори винаходу передбачають, що внаслідок процесу, який здійснюється, як описано у цьому описі вище, з каталізатором на основі заліза, активованим, як визначається у цьому описі, буде відбуватися процес синтезу вуглеводнів, де виробництво кислоти становить менш -3 ніж 1,0 × 10 моль СООН на моль CO, що перетворюється у продукти Фішера-Тропша. Відхідний газ (тобто газ, що виходить з реактора Фішера-Тропша) можна переробляти у подавану реакційну суміш Н2 та CO. Переважно молярне співвідношення Н2:СО у відхідному газі є суттєво таким самим, що і молярне співвідношення Н2:СО у подаваній реакційній суміші. Активація каталізатора LTFT на основі заліза Цей каталізатор може включати каталізатор низькотемпературного процесу Фішера-Тропша, тобто каталізатор, придатний для застосування у трифазовому процесі Фішера-Тропша, переважно у реакторі, у якому застосовується шар суспензії. Каталізатор можна активувати на місці або можна активувати окремо та осторонь процесу Фішера-Тропша. Каталізатор на основі заліза може включати один або декілька промоторів, таких як промотор, що підсилює відновлення, та/або структурний промотор. Один або більше промоторів можуть бути вибрані з групи, яка складається з джерела лужного металу, джерела лужноземельного металу, джерела Сu та джерела Si. Каталізатор на основі заліза може включати промотор у формі джерела лужного металу та/або лужноземельного металу. Переважно промотор є у формі джерела лужного металу, а переважно лужний метал - це K, Na або Cs, переважно - це K. Переважно джерело лужного металу - це оксид лужного металу, такий як Na 2O, K2О або Cs2O, переважно - це K2О. Лужний метал може бути присутнім у концентрації від 0,1 до 8 г оксиду лужного металу/100 г Fe, переважно від 4,3 до 5 г оксиду лужного металу/100 г Fe. Каталізатор на основі заліза може також включати промотор з перехідного металу, переважно перехідний метал - це Сu. Вважають, що Cu може підсилювати відновлення каталізатора на основі заліза. Cu може бути присутнім у концентрації від 0,5 до 8 г Cu/100 г Fe, переважно від 3 до 6 г Cu/100 г Fe. Каталізатор на основі заліза може також включати структурний промотор, та переважно ним є SiO2. SiO2 може бути присутнім у концентрації від 7 до 45 г SiO2/100 г Fe, переважно від 22 до 26 г SiO2/100 г Fe. Каталізатор можна виготовити за будь-яким придатним способом, таким як осадження. 2+ 3+ Переважно принаймні деяка кількість заліза є присутньою як Fe та/або Fe до початку відновлення, та переважно принаймні деяка кількість заліза відновлюється до Fe(0). Переважно не більше 15 %, переважно не більше 10 %, переважно 0 % від маси заліза у каталізаторі мають форму Fe(0) до початку відновлення згідно з цим винаходом. Каталізатор може знаходитися у реакторі з нерухомим шаром, проте переважно каталізатор знаходиться у реакторі, у якому застосовується шар суспензії. Каталізатор можна змішати з придатним носієм, таким як парафін, для приготування шару суспензії у реакторі, у якому застосовується шар суспензії. Реактор Будь-який придатний реактор можна застосовувати для відновлення каталізатора на основі заліза. Переважно реактор - це реактор, що є придатним для здійснення синтезу LTFT. Переважно реактор - це реактор з нерухомим шаром або реактор, у якому застосовується шар суспензії. Переважно реактор - це реактор, у якому застосовується шар суспензії. Відновлювальний газ Як зазначено вище, відновлювальний газ включає газ, вибраний з CO та комбінації Н2 та CO. Комбінація Н2 та CO також відома як "синтез-газ". Переважно відновлювальний газ - це комбінація Н2 та CO. Синтез-газ можна отримати будь-яким придатним способом, та в одному варіанті здійснення винаходу синтез-газ може бути синтез-газом, що походить з вугілля. Переважно молярне співвідношення Н2:СО становить від 100:1 до 1:100, переважно від 5:1 до 1:5, переважно від 1:2 до 2:1. Відновлювальний газ може складати частину газу, що подається, який включає один або декілька інших газів, таких як, наприклад, легкі вуглеводневі продукти синтезу Фішера-Тропша, або інертні гази, наприклад, СО2, аргон та азот. 3 UA 98660 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Температура відновлення Як зазначено вище, температура, при якій здійснюють відновлення каталізатора, становить щонайменше 245 °C та нижче 280 °C, переважно нижче 270 °C та більш переважно від 250 °C до 265 °C. Тиск відновлення Як зазначено вище, відновлення каталізатора здійснюють при тиску відновлювального газу вище 0,5 МПа та не більше ніж 2,2 МПа. Слід відзначити, що тиск відновлювального газу - це тиск усього відновлювального газу у реакторі, що є спроможним відновлювати залізо за умов, що існують у реакторі, та виключає тиск усього газу, який не відновлює залізо (такого як СО2 та аргон). Переважно, згаданий тиск є нижче 2,0 МПа та вище 0,5 МПа. Переважно згаданий тиск становить від 1,0 МПа до 1,8 МПа. Середньогодинна швидкість подачі газу (GHSV) Як зазначено вище, GHSV усього газу, що подається до реактора, становить щонайменше 6000 мл(норм.)/г кат./годину. Переважно згадана GHSV становить щонайменше 7000 мл(норм.)/г кат./годину, переважно щонайменше 9000 мл(норм.)/г кат./годину, переважно щонайменше 10000 мл(норм.)/г кат./годину. Відновлення Тривалість відновлення може становити до 36 годин, переважно до 24 годин, переважно до 16 годин. Винахід відтепер буде описано за допомогою наступних необмежувальних прикладів. Приклади Каталізатор на основі заліза, який використовується у прикладах, виготовили згідно з наведеною нижче специфікацією та згідно з методом, описаним Frohning'oм зі співавторами (CD. Frohning, W. Rotting, F. Schnur, J. Falbe (Ed), "Chemierohstoffe aus kohle", Thieme, Stuttgart, 1977, p. 234.). Слід відзначити, що цей каталізатор можна виготовити за іншими відомими у цій галузі способами та без відходу від духу та обсягу цього винаходу. Fe 30 - 70 % за масою Cu 0,5 - 8 г/100 г Fe K2О 0,1 - 8 г/100 г Fe SiO2 7 - 45 г/100 г Fe Незначна відмінність, при якій процеси синтезу вуглеводнів Фішера-Тропша проводять у прикладах 1 та 2 нижче, призначена для переконання у тому, що експлуатаційне співвідношення є подібним до співвідношення Н 2:СО у подаваній реакційній суміші, та для фахівця у галузі повинно бути очевидним, що відмінності в умовах процесу є настільки незначними, щоб враховувати їх стосовно впливу на кислотну селективність, як показано у прикладах. Приклад 1 10 грамів каталізатора, виготовленого як описано вище, додали до 350 г комерційно виробленого парафіну Н1 (комерційно виробленого Sasol Wax South Africa (Pty) Limited) при 150 °C у реакторі, у якому застосовується шар суспензії. Реактор, у якому застосовується шар суспензії, зачинили та опресували інертним газом, а саме аргоном, до 1,35 МПа. Температуру реактора підвищили до 255 °C та при цій температурі пропускали синтез-газ (Н2:СО = 1,5) через реактор при GHSV 10500 мл(норм.)/г кат./годину та підтримували цей режим протягом 16 годин. Зробили GC-аналіз свіжої подаваної реакційної суміші та відхідного газу, використовуючи потік з вмістом аргону приблизно 10 % у газі, що подається, як внутрішній стандарт, та його застосовували для розрахунку швидкості та перетворення. Після цього періоду активації/відновлення температуру підтримували незмінною при 255° С, а тиск у реакторі підвищили до 2,0 МПа. Співвідношення у синтез-газі свіжої подаваної реакційної суміші змінилося до 0,76 (Н2:СО), та він подавався до реактора при GHSV 2000 мл(норм.)/г кат./годину. Наслідком цих умов став порівнянний показник швидкості синтезу -5 Фішера-Тропша та WGS (швидкість FTS=0,4 × 10 моль СО/г кат./секунду), експлуатаційне співвідношення, подібне до співвідношення у подаваній газоподібній реакційній суміші ( H2 0,78 ). Цей каталізатор не демонстрував жодної втрати активності навіть через 7 днів з CO 55 селективністю стосовно метану, що стабілізувалася на показнику приблизно 4 %. Загальне -3 виробництво кислоти (фракція оливи та води) становило приблизно 0,9 × 10 (моль СООН/моль CO продукти Фішера-Тропша). Приклад 2 4 UA 98660 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Цей приклад демонструє негативний вплив вибору неналежних умов відновлення/активації для ідентичного каталізатора, що застосовувався у прикладі 1. 10 грамів такого ж самого каталізатора, як у прикладі 1, додали до 350 г комерційно виробленого парафіну Н1 (комерційно виробленого Sasol Wax South Africa (Pty) Limited) при 150 °C у реакторі, у якому застосовується шар суспензії. Реактор, у якому застосовується шар суспензії, зачинили та опресували інертним газом, а саме аргоном, до 1,8 МПа. Температуру реактора підвищили до 240 °C, та при цій температурі пропускали синтез-газ (Н2:СО = 1,5) через реактор при GHSV 5300 мл(норм.)/г кат./годину та підтримували цей режим протягом 16 годин. Зробили GC-аналіз свіжої подаваної реакційної суміші та відхідного газу, використовуючи потік з вмістом аргону приблизно 10 % у газі, що подається, як внутрішній стандарт, та його застосовували для розрахунку швидкості та перетворення. Після цього періоду активації/відновлення температуру підвищили до 260 °C, а тиск у реакторі підвищили до 2,35 МПа. Співвідношення у синтез-газі свіжої подаваної реакційної суміші змінилося до 0,83 (Н2:СО), та він подавався до реактора при GHSV 2000 мл(норм.)/г кат./годину. Наслідком цих умов став такий показник швидкості Фішера-Тропша та WGS, що були суттєво подібними до показника швидкості процесу Фішера-Тропша та WGS процесу, описаного у прикладі 1. Експлуатаційне співвідношення також становило 0,86. Селективність стосовно метану підвищилася приблизно до 4 %. Загальне виробництво кислоти (фракція оливи та води), проте, у два рази перебільшувало такий показник з прикладу 1 та становило -3 приблизно 1,8 × 10 (моль СООН/моль CO → продукти Фішера-Тропша). Приклад З Цей приклад продемонструє негативний вплив композиції каталізатора, а також процедури активації, що є відмінними від композиції каталізатора та процедури активації, зазначених вище. Композицію, приготована так само, як і у Прикладі 1, є наступною: Fe 61 % за масою Cu 2,7 г/100 г Fe K2О 2,4 г/100 г Fe SiO2 4,8 г/100 г Fe 15 грамів цього каталізатора додали до 350 г комерційно виробленого парафіну Н1 (комерційно виробленого Sasol Wax South Africa (Pty) Limited) при 150 °C у реакторі, у якому застосовується шар суспензії. Реактор, у якому застосовується шар суспензії, зачинили та опресували інертним газом, а саме аргоном, до 1,17 МПа. Температуру реактора підвищили до 270 °C, та при цій температурі пропускали CO через реактор при GHSV 1500 мл(норм.)/г кат./годину та підтримували цей режим протягом 24 годин. Зробили GC-аналіз свіжої подаваної реакційної суміші та відхідного газу, застосовуючи потік з вмістом аргону приблизно 10 % у газі, що подається, як внутрішній стандарт, та його застосовували для розрахунку швидкості та перетворення. Після цього періоду активації/відновлення температуру змінили до 230 °C, а тиск у реакторі залишили незмінним, а саме 1,3 МПа. Співвідношення у синтез-газі свіжої подаваної реакційної суміші змінилося до 0,7 (Н2:СО), та він подавався до реактора при GHSV 3500 мл(норм.)/г кат./годину. Наслідком цих умов став порівнянний показник швидкості синтезу Фішера-Тропша та WGS та експлуатаційне співвідношення, подібне до співвідношення у подаваній газоподібній реакційній суміші, вказане у прикладі 1. Селективність стосовно метану стабілізувалася приблизно на рівні 3 %. Загальне виробництво кислоти (визначалося лише для фракції води), дроте, у 5 разів перебільшувало такий самий показник з прикладу 1 та становило приблизно 4,5 -3 × 10 (моль СООН/моль CO продукти Фішера-Тропша). З цих прикладів стає очевидним, що при використанні каталізатора при відомих умовах процесу, спрямованих на досягнення співвідношення у синтез-газі, що подається, нижче 1 (експлуатаційне співвідношення подібне до співвідношення у подаваній реакційній суміші), виробництво кислоти є дуже високим (приклади 2 та 3), та очевидну перевагу продемонстровано у прикладі 1, де, внаслідок використання каталізатора, підданого дії умов згідно з цим винаходом, можна досягти очевидного та певного зниження кислотної селективності, застосовуючи процес зі співвідношенням у синтез-газі, що подається, на рівні нижче 1 (експлуатаційне співвідношення подібне до співвідношення у подаваній реакційній суміші). ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 60 1. Трифазовий низькотемпературний процес Фішера-Тропша, за яким початкову реакційну суміш СО та Н2 перетворюють на вуглеводні та можливі продукти їх окиснення контактуванням 5 UA 98660 C2 5 10 15 20 25 синтез-газу, який містить СО та Н2, у присутності каталізатора Фішера-Тропша на основі заліза, де перетворення Н2 та СО у початковій реакційній суміші здійснюють при тиску від атмосферного до 3,5 МПа та при температурі від 150 до 300 °С, а молярне співвідношення H2:СО у початковій реакційній суміші становить від 0,5 до менше ніж 1, причому каталізатор Фішера-Тропша на основі заліза активують згідно з наступними етапами: (а) забезпечення каталізатором на основі заліза, який містить залізо у стані позитивного окиснення та один або декілька промоторів, які вибирають з групи: джерела лужного металу, джерела лужноземельного металу, джерела Сu та джерела Si, та (б) контактування каталізатора на основі заліза у реакторі з відновлювальним газом, вибраним з СО та комбінації Н2 та СО, при молярному співвідношенні H2:СО від 100:1 до 1:100, при температурі відновлення щонайменше 245 °С та нижче 280 °С, при тиску відновлювального газу більше 0,5 МПа та не більше ніж 2,2 МПа, та при середньогодинній швидкості подачі (GHSV) усього відновлювального газу, який подають до реактора, щонайменше 6000 мл(норм.)/г кат./годину, з відновленням заліза, яке є у стані позитивного окиснення у каталізаторі. -3 2. Процес за п. 1, в якому одержують менше ніж 1,0 х 10 моль COOH на моль CO, що перетворюють на вуглеводні та можливі продукти їх окислення. 3. Процес за п. 1, де каталізатор на основі заліза містить від 0,5 до 8 г Сu на 100 г Fe. 4. Процес за п. 1, де відновлювальний газ містить суміш Н 2 та СО, при цьому співвідношення Н2:СО у відновлювальному газі становить від 5:1 до 1:5. 5. Процес за п. 1, де температура відновлення становить від 250 до 265 °С. 6. Процес за п. 1, де GHSV відновлювального газу становить щонайменше 10000 мл(норм.)/г кат./годину. 7. Процес за п. 1, де співвідношення Н2:СО у початковій реакційній суміші становить від 0,6 до 0,85. 8. Процес за п. 1, де GHSV початкової реакційної суміші Н 2 та CO становить від 100 до 30000 мл(норм.)/г кат./годину. 9. Процес за п. 1, де GHSV початкової реакційної суміші Н 2 та CO становить щонайменше принаймні від 1000 до 8000 мл(норм.)/г кат./годину. Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюHydrocarbon synthesis process
Автори англійськоюHuyser, Johannes Jacobus, Janse van Vuuren, Matthys Josephus
Назва патенту російськоюПроцесс синтеза углеводородов
Автори російськоюХайзер Йоганнес Якобус, Янсе ван Вюрен Маттис Джозефус
МПК / Мітки
МПК: C07C 1/04, B01J 23/745, C10G 2/00, B01J 37/18
Мітки: процес, вуглеводнів, синтезу
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/8-98660-proces-sintezu-vuglevodniv.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Процес синтезу вуглеводнів</a>
Попередній патент: Пристрій для кріплення рейок
Наступний патент: Спосіб активації каталізатора фішера-тропша
Випадковий патент: Спосіб діагностики розвитку атеросклерозу