RU2432990C2 - Cobalt catalyst for synthesis of c5+ hydrocarbons, synthesis method thereof and method of producing said catalyst - Google Patents
Cobalt catalyst for synthesis of c5+ hydrocarbons, synthesis method thereof and method of producing said catalyst Download PDFInfo
- Publication number
- RU2432990C2 RU2432990C2 RU2009143170/04A RU2009143170A RU2432990C2 RU 2432990 C2 RU2432990 C2 RU 2432990C2 RU 2009143170/04 A RU2009143170/04 A RU 2009143170/04A RU 2009143170 A RU2009143170 A RU 2009143170A RU 2432990 C2 RU2432990 C2 RU 2432990C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- catalyst
- synthesis
- hydrocarbons
- cobalt
- producing
- Prior art date
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 63
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title claims abstract description 56
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 title claims abstract description 45
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 title claims abstract description 33
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 title claims abstract description 31
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 19
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 title claims abstract description 19
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 19
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 title 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 24
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical class [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 229910052702 rhenium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N rhenium atom Chemical compound [Re] WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- UFMZWBIQTDUYBN-UHFFFAOYSA-N cobalt dinitrate Chemical compound [Co+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O UFMZWBIQTDUYBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229910001981 cobalt nitrate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 claims abstract description 5
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 5
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 8
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 claims description 5
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 4
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 3
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Natural products C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 17
- 239000000047 product Substances 0.000 abstract description 12
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 abstract description 5
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 abstract description 4
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 abstract description 2
- 239000003245 coal Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 abstract 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 229910002090 carbon oxide Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 12
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 11
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 229910052573 porcelain Inorganic materials 0.000 description 3
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 206010067484 Adverse reaction Diseases 0.000 description 1
- 229910020706 Co—Re Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006838 adverse reaction Effects 0.000 description 1
- 150000001338 aliphatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- BLJNPOIVYYWHMA-UHFFFAOYSA-N alumane;cobalt Chemical compound [AlH3].[Co] BLJNPOIVYYWHMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 229910001593 boehmite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 239000012018 catalyst precursor Substances 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 229910001679 gibbsite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 description 1
- FAHBNUUHRFUEAI-UHFFFAOYSA-M hydroxidooxidoaluminium Chemical compound O[Al]=O FAHBNUUHRFUEAI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000000543 intermediate Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012263 liquid product Substances 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 1
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001577 simple distillation Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Catalysts (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Изобретение относится к нефтехимии, газохимии, углехимии и касается катализатора синтеза углеводородов, содержащих 5 и более атомов углерода, из синтез-газа (смесь моноксида углерода СО с газообразным водородом Н2) (синтеза Фишера-Тропша), способа получения углеводородов С5+ с использованием указанного катализатора и способа получения катализатора.The invention relates to petrochemistry, gas chemistry, coal chemistry and relates to a catalyst for the synthesis of hydrocarbons containing 5 or more carbon atoms from synthesis gas (a mixture of carbon monoxide WITH hydrogen gas H 2 ) (Fischer-Tropsch synthesis), a method for producing hydrocarbons With 5+ with using the specified catalyst and a method for producing a catalyst.
Уровень техникиState of the art
Смеси алифатических углеводородов, содержащих 5 и более атомов углерода (C5+), являются ценными полупродуктами для производства компонентов моторных топлив и смазочных масел, которые выделяют из этих смесей посредством простой дистилляции.Mixtures of aliphatic hydrocarbons containing 5 or more carbon atoms (C 5+ ) are valuable intermediates for the production of components of motor fuels and lubricants, which are isolated from these mixtures by simple distillation.
Катализаторы, которые подходят для проведения синтеза Фишера-Тропша, содержат, как правило, один или более каталитически активных переходных металлов VIII группы Периодической системы элементов, нанесенных на оксидные носители (Аl2О3, SiO2, TiO2 и т.д.). В частности, железо, кобальт, никель и рутений хорошо известны как активные металлы для такого катализатора. Кобальт является наиболее оптимальным катализатором при преобразовании синтез-газа в углеводороды, содержащие 5 и более атомов углерода, вследствие его высокой селективности по отношению к этим продуктам.Catalysts that are suitable for Fischer-Tropsch synthesis typically contain one or more catalytically active transition metals of group VIII of the Periodic system of elements supported on oxide carriers (Al 2 O 3 , SiO 2 , TiO 2 , etc.) . In particular, iron, cobalt, nickel and ruthenium are well known as active metals for such a catalyst. Cobalt is the most optimal catalyst in the conversion of synthesis gas to hydrocarbons containing 5 or more carbon atoms, due to its high selectivity with respect to these products.
Синтез Фишера-Тропша на кобальтовых катализаторах протекает при температурах выше 150°С. С повышением температуры наблюдается увеличение конверсии СО (линейное в идеальном случае) и выхода жидких и газообразных продуктов синтеза. Типичная температурная зависимость выхода продуктов синтеза приведена на фиг.1Fischer-Tropsch synthesis on cobalt catalysts proceeds at temperatures above 150 ° C. With increasing temperature, there is an increase in the conversion of CO (linear in the ideal case) and the yield of liquid and gaseous synthesis products. A typical temperature dependence of the yield of synthesis products is shown in figure 1
Можно видеть, что селективность процесса при повышении температуры не остается неизменной: выход жидких продуктов вначале возрастает, а затем снижается, выход газов повышается во всем интервале температур.It can be seen that the selectivity of the process with increasing temperature does not remain unchanged: the yield of liquid products initially increases and then decreases, the yield of gases increases over the entire temperature range.
Температура, при которой на катализаторе наблюдается наибольший выход жидких углеводородов, называется оптимальной температурой синтеза. Она определяется составом катализатора и общим давлением в системе (при большем давлении оптимальная температура выше). Показатели процесса обычно сравнивают при оптимальной температуре.The temperature at which the largest yield of liquid hydrocarbons is observed on the catalyst is called the optimum synthesis temperature. It is determined by the composition of the catalyst and the total pressure in the system (at higher pressures, the optimum temperature is higher). Process indicators are usually compared at the optimum temperature.
Усиление газообразования, особенно при высоких температурах, обусловлено не только особенностью синтеза Фишера-Тропша (полимеризации благоприятствует более низкая температура и более высокое давление), но и интенсивным протеканием побочной реакции прямого гидрирования СО до метана (метанирования СО): СО+3Н2=СН4+Н2О. Метанирование СО протекает на активных центрах катализатора, работающих при высоких температурах. Именно эта реакция является причиной резкого изменения селективности катализатора при перегреве, возникающем как следствие плохого теплоотвода.The intensification of gas generation, especially at high temperatures, is caused not only by the feature of Fischer-Tropsch synthesis (lower temperature and higher pressure favor polymerization), but also by the intense side reaction of direct hydrogenation of CO to methane (methanation of CO): CO + 3H 2 = CH 4 + H 2 O. The methanation of CO proceeds at the active centers of the catalyst operating at high temperatures. It is this reaction that causes a sharp change in the selectivity of the catalyst during overheating, which arises as a result of poor heat removal.
При промышленной реализации процесса и создании промышленных образцов катализатора большое значение имеет характер зависимости выхода жидких целевых продуктов от конверсии СО. В идеальном случае (100%-конверсия СО, отсутствие побочных реакций) эта зависимость имеет вид прямой (пунктирная линия на фиг.2).In the industrial implementation of the process and the creation of industrial catalyst samples, the dependence of the yield of liquid target products on the conversion of CO is of great importance. In the ideal case (100% conversion of CO, the absence of adverse reactions) this dependence has the form of a straight line (dashed line in figure 2).
В реальных условиях ведения процесса повышение конверсии СО достигается путем подъема температуры. Однако на поверхности катализаторов ФТ, помимо активных центров полимеризации, присутствуют обычно также центры метанирования СО. В результате при некоторой величине конверсии СО («конверсионный барьер») наблюдается снижение выхода целевых продуктов в результате заметного падения селективности процесса из-за усиления газообразования. Конверсионный барьер определяет область работы катализатора в условиях неизменной селективности, что чрезвычайно важно для получения стабильных показателей процесса.Under real conditions of the process, an increase in the conversion of CO is achieved by raising the temperature. However, on the surface of FT catalysts, in addition to active polymerization centers, there are usually also CO methanation centers. As a result, at a certain CO conversion (“conversion barrier”), a decrease in the yield of the target products is observed as a result of a marked decrease in the selectivity of the process due to increased gas generation. The conversion barrier determines the region of operation of the catalyst under conditions of constant selectivity, which is extremely important for obtaining stable process performance.
В настоящее время внимание исследователей сосредоточено на разработке катализаторов, обладающих способностью к полимеризации и пониженной селективностью в отношении образования метана - основного побочного продукта синтеза.Currently, researchers are focused on the development of catalysts with the ability to polymerize and reduced selectivity for the formation of methane, the main by-product of the synthesis.
Способность к полимеризации оценивают по величине показателя альфа в уравнении Шульца-Флори, описывающем молекулярно-массовое распределение образующихся углеводородов:The ability to polymerize is evaluated by the value of the alpha index in the Schulz-Flory equation describing the molecular weight distribution of the resulting hydrocarbons:
, ,
где Wn-массовая доля нормального парафина с числом углеродных атомов n, n - число углеводородных атомов, α - константа, характеризующая вероятность роста углеводородной цепи.where W n is the mass fraction of normal paraffin with the number of carbon atoms n, n is the number of hydrocarbon atoms, α is a constant characterizing the probability of growth of the hydrocarbon chain.
Чем больше α, тем более селективным является катализатор в отношении образования тяжелых продуктов.The higher α, the more selective the catalyst is in relation to the formation of heavy products.
Известны катализаторы для проведения синтеза высокомолекулярных углеводородов из CO и H2, содержащие в качестве активного компонента кольбат и γ-оксид алюминия в качестве носителя (патенты США №4801573, 5028634, 6271432, европейская патентная заявка ЕР 031375). Однако в присутствии этих катализаторов синтез проходит с относительно высокой селективностью в отношении образования метана, которая достигает 14%.Known catalysts for the synthesis of high molecular weight hydrocarbons from CO and H 2 containing as the active component kolbat and γ-alumina as a carrier (US patent No. 4801573, 5028634, 6271432, European patent application EP 031375). However, in the presence of these catalysts, the synthesis proceeds with relatively high selectivity for methane formation, which reaches 14%.
В большинстве случаев исходным материалом для производства γ-оксида алюминия (γ-Аl2О3) служит бемит АlO(ОН), например, заявки US 2004/0214904 A1, US 2004/0132833 A1, US 2004/0132833 A1. Из всех модификаций оксида алюминия γ-Аl2О3 находит наибольшее применение в катализе и, в частности, в синтезе углеводородов из синтез-газа. Обычно катализаторы на основе γ-Аl2О3 готовят нанесением металлов (в частности, кобальта) на оксид алюминия посредством пропитки в несколько стадий растворами солей металлов с последующим прокаливанием после каждой стадии с целью закрепления активного металла на носителе.In most cases, the starting material for the production of γ-alumina (γ-Al 2 O 3 ) is boehmite AlO (OH), for example, applications US 2004/0214904 A1, US 2004/0132833 A1, US 2004/0132833 A1. Of all the modifications of alumina, γ-Al 2 O 3 is most used in catalysis and, in particular, in the synthesis of hydrocarbons from synthesis gas. Typically, γ-Al 2 O 3 -based catalysts are prepared by depositing metals (in particular cobalt) on alumina by impregnation in several steps with metal salt solutions followed by calcination after each step to fix the active metal to the support.
Наиболее близким к предлагаемому в изобретении катализатору является катализатор 30% Со - 0,5% Rе/γ-Аl2О3 синтеза углеводородов С5+-С100 из СО и Н2, разработанный ранее авторами предлагаемого изобретения (патент РФ 2279912, опубл. 20.07.2006). Катализатор содержит в качестве носителя стабильный в гидротермальных условиях γ-оксид алюминия. Способ получения катализатора включает термообработку предшественника носителя - гиббсита с получением γ-оксида алюминия, на который пропиткой в несколько стадий наносят кобальт из водного раствора его нитрата. Помимо кобальта и γ-Аl2О3, известный катализатор содержит также рений, способствующий восстановлению кобальта из смешанных оксидов кобальта и алюминия. Катализатор отличается высокой селективностью в отношении образования углеводородов С5+ (около 90%) и низкой селективностью по метану (до 4%). Однако зависимость выход С5+-КСО, полученная для этого катализатора, далека от линейной, и конверсионный барьер составляет всего 50%, что существенно затрудняет эксплуатацию катализатора в промышленных условиях.Closest to the catalyst proposed in the invention is a catalyst of 30% Co - 0.5% Re / γ-Al 2 O 3 synthesis of C 5+ -C 100 hydrocarbons from CO and H 2 , previously developed by the authors of the present invention (RF patent 2279912, publ. . 07.20.2006). The catalyst contains gamma-alumina stable under hydrothermal conditions as a support. A method of producing a catalyst includes heat treatment of a carrier precursor, gibbsite, to produce γ-alumina, onto which cobalt is applied in several stages from an aqueous solution of its nitrate. In addition to cobalt and γ-Al 2 O 3 , the known catalyst also contains rhenium, which contributes to the recovery of cobalt from mixed oxides of cobalt and aluminum. The catalyst is highly selective for the formation of C 5+ hydrocarbons (about 90%) and low methane selectivity (up to 4%). However, the dependence of the yield of C 5+ -K CO obtained for this catalyst is far from linear, and the conversion barrier is only 50%, which significantly complicates the operation of the catalyst in an industrial environment.
Поставленная задача состояла в разработке Co-Re/Аl2О3 катализатора, позволяющего получать линейную зависимость выход С5+- КСО с конверсионным барьером выше 80%.The task was to develop a Co-Re / Al 2 O 3 catalyst, which allows to obtain a linear dependence of the yield of C 5+ - K CO with a conversion barrier above 80%.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Технической задачей настоящего изобретения является создание катализатора синтеза углеводородов С5+ из оксида углерода и водорода, обладающего высокой селективностью в отношении образования целевых продуктов синтеза (более 90%) и пониженной селективностью в отношении образования побочного продукта - метана (до 4%), позволяющего получать линейную зависимость выход С5+-КСО с конверсионным барьером выше 80%.An object of the present invention is to provide a catalyst for the synthesis of C 5+ hydrocarbons from carbon monoxide and hydrogen, which has high selectivity for the formation of target synthesis products (more than 90%) and reduced selectivity for the formation of a by-product methane (up to 4%), which allows to obtain the linear dependence of the yield of C 5+ -K CO with a conversion barrier above 80%.
В соответствии с этим объектом предложенного изобретения является катализатор синтеза углеводородов C5+, содержащий носитель на основе γ-оксида алюминия, 30 мас.% кобальта и 0,5 мас.% рения, отличающийся тем, что в качестве носителя используют фторированный γ-оксид алюминия.In accordance with this object of the proposed invention is a catalyst for the synthesis of hydrocarbons C 5+ containing a carrier based on γ-alumina, 30 wt.% Cobalt and 0.5 wt.% Rhenium, characterized in that fluorinated γ-oxide is used as a carrier aluminum.
Вышеуказанный фторированный оксид алюминия γ-Аl2О3 выпускается отечественными предприятиями в соответствии с ТУ 2163-025-04610600-2003.The above fluorinated alumina γ-Al 2 O 3 is produced by domestic enterprises in accordance with TU 2163-025-04610600-2003.
Фторированный γ-Аl2О3 представляет собой экструдаты цилиндрической формы со следующими физико-химическими показателями:Fluorinated γ-Al 2 O 3 is a cylindrical extrudate with the following physico-chemical characteristics:
Другим объектом предложенного изобретения является способ получения катализатора синтеза углеводородов С5+, включающий предварительную термическую обработку носителя - фторированного γ-оксида алюминия с последующим введением кобальта и рения посредством стадийной пропитки водными растворами солей нитрата кобальта и перрениата аммония и стадийной термической обработки высушиванием и/или прокаливанием.Another object of the proposed invention is a method for producing a catalyst for the synthesis of C 5+ hydrocarbons, including preliminary heat treatment of a carrier - fluorinated γ-alumina, followed by the introduction of cobalt and rhenium by stage impregnation of an aqueous solution of cobalt nitrate and ammonium perrenate salts and a stage heat treatment by drying and / or annealing.
Еще одним объектом изобретения является способ получения углеводородов С5+ путем превращения СО и Н2 в присутствии вышеупомянутого катализатора 30% Со - 0,5% Rе/γ-Аl2О3, обладающего повышенной селективностью в отношении образования целевых углеводородных продуктов синтеза (более 90%) и пониженной селективностью в отношении образования побочного продукта метана (до 4%). Способ характеризуется линейной зависимостью выход С5+-КСО с конверсионным барьером выше 80%.Another object of the invention is a method for producing C 5+ hydrocarbons by converting CO and H 2 in the presence of the aforementioned catalyst 30% Co - 0.5% Re / γ-Al 2 O 3 , which has increased selectivity for the formation of target hydrocarbon synthesis products (more 90%) and reduced selectivity for methane by-product formation (up to 4%). The method is characterized by a linear dependence of the yield of C 5+ -K CO with a conversion barrier above 80%.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
Способ получения кобальт-алюминиевого катализатора 30% Со - 0,5% Rе/γ-Аl2О3, предложенный в настоящем изобретении, заключается в использовании в качестве носителя фторированного γ-оксида алюминия, его предварительной термической обработке и последующем введении кобальта и промотора посредством стадийной пропитки водными растворами солей нитрата кобальта и перрениата аммония с постадийной термической обработкой высушиванием и/или прокаливанием.A method of producing a cobalt-aluminum catalyst of 30% Co - 0.5% Re / γ-Al 2 O 3 , proposed in the present invention, consists in using fluorinated γ-alumina as a carrier, its preliminary heat treatment and the subsequent introduction of cobalt and a promoter by stepwise impregnation of salts of cobalt nitrate and ammonium perrenate salts with aqueous solutions with stepwise heat treatment by drying and / or calcination.
Установлено, что использование катализатора, соответствующего изобретению, в синтезе углеводородов из СО и Н2 приводит к высокой селективности по углеводородам С5+ (около 90%) и низкой селективности по метану (до 4%). Следует отметить, что характеризуется линейной зависимостью выход C5+-КСО с конверсионным барьером выше 80%.It was found that the use of the catalyst corresponding to the invention in the synthesis of hydrocarbons from CO and H 2 leads to high selectivity for C 5+ hydrocarbons (about 90%) and low selectivity for methane (up to 4%). It should be noted that the yield of C 5+ -K CO with a conversion barrier above 80% is characterized by a linear dependence.
На первой стадии приготовления катализатора фторированный γ-оксид алюминия прокаливают в течение 5-10 ч при температуре 400-500°С. Активный компонент (кобальт) наносят пропиткой в несколько стадий из раствора нитрата кобальта. На каждом этапе образец высушивают на водяной бане и полученный предшественник катализатора сушат и/или прокаливают в токе воздуха при температуре 300-500°С в течение 5-10 ч.In the first stage of preparation of the catalyst, fluorinated γ-alumina is calcined for 5-10 hours at a temperature of 400-500 ° C. The active component (cobalt) is applied by impregnation in several stages from a solution of cobalt nitrate. At each stage, the sample is dried in a water bath and the resulting catalyst precursor is dried and / or calcined in a stream of air at a temperature of 300-500 ° C for 5-10 hours.
Перед проведением синтеза катализатор активируют посредством восстановления в токе водорода при температуре 400-500°С в течение 1-3 ч.Before synthesis, the catalyst is activated by reduction in a stream of hydrogen at a temperature of 400-500 ° C for 1-3 hours
Синтез углеводородов из СО и Н2 проводят в трубчатом реакторе со стационарным слоем катализатора при давлении 1-30 атм (предпочтительно 20 атм) в температурном интервале 150-300°С. Мольное отношение СО:Н2 в синтез-газе составляет 1:1-3 (предпочтительно 1:2).The synthesis of hydrocarbons from CO and H 2 is carried out in a tubular reactor with a stationary catalyst bed at a pressure of 1-30 atm (preferably 20 atm) in the temperature range of 150-300 ° C. The molar ratio of CO: H 2 in the synthesis gas is 1: 1-3 (preferably 1: 2).
Пример 1Example 1
Образец катализатора состава 30% Со - 0,5% Rе/γ-Аl2O3 готовят следующим способом.A sample of the catalyst composition 30% Co - 0.5% Re / γ-Al 2 O 3 is prepared in the following way.
1 стадия: γ-оксид алюминия прокаливают в течение 5-10 ч при температуре 400-500°С.Stage 1: γ-alumina is calcined for 5-10 hours at a temperature of 400-500 ° C.
2 стадия: 21,16 г нитрата кобальта растворяют в дистиллированной воде и добавляют к 30 г носителя, полученного на стадии 1. Смесь помещают в фарфоровую чашку и сушат на водяной бане в течение 30-60 мин, после чего прокаливают при температуре 400°С в течение 1 ч.Stage 2: 21.16 g of cobalt nitrate is dissolved in distilled water and added to 30 g of the carrier obtained in stage 1. The mixture is placed in a porcelain cup and dried in a water bath for 30-60 minutes, after which it is calcined at a temperature of 400 ° C. within 1 hour
3 стадия проводится аналогично второй.Stage 3 is carried out similarly to the second.
4 стадия: 0,22 г перрениата аммония растворяют в дистиллированной воде и добавляют к материалу, полученному на стадии 2 (или 3). Смесь помещают в фарфоровую чашку и сушат на водяной бане в течение 30-60 мин, после чего прокаливают при температуре 450°С в течение 1 ч.Stage 4: 0.22 g of ammonium perrenate is dissolved in distilled water and added to the material obtained in stage 2 (or 3). The mixture is placed in a porcelain cup and dried in a water bath for 30-60 minutes, after which it is calcined at a temperature of 450 ° C for 1 hour.
5 стадия: 21,16 г нитрата кобальта растворяют в дистиллированной воде и добавляют к материалу, полученному на стадии 3 (или 4). Смесь помещают в фарфоровую чашку и сушат на водяной бане в течение 30-60 мин.Stage 5: 21.16 g of cobalt nitrate is dissolved in distilled water and added to the material obtained in stage 3 (or 4). The mixture is placed in a porcelain cup and dried in a water bath for 30-60 minutes.
Перед проведением синтеза образец активируют в токе водорода при 450°С в течение 1 ч.Before carrying out the synthesis, the sample is activated in a stream of hydrogen at 450 ° С for 1 h.
Синтез углеводородов из СО и Н2 проводят в трубчатом реакторе со стационарным слоем катализатора при давлении 1 атм (предпочтительно 20 атм) в температурном интервале 150-220°С. Мольное соотношение СО:Н2 в синтез-газе составляет 1:2.The synthesis of hydrocarbons from CO and H 2 is carried out in a tubular reactor with a stationary catalyst bed at a pressure of 1 atm (preferably 20 atm) in the temperature range of 150-220 ° C. The molar ratio of CO: H 2 in the synthesis gas is 1: 2.
Основные показатели синтеза приведены в таблице. На фиг.3 приведена зависимость выход С5+-КСО. Можно видеть, что полученная зависимость отличается от линейной. Конверсионный барьер составляет 60%.The main indicators of synthesis are given in the table. Figure 3 shows the dependence of the yield of C 5+ -K CO . You can see that the resulting dependence is different from linear. The conversion barrier is 60%.
Пример 2Example 2
Используют катализатор, полученный способом, описанным в примере 1, но в качестве носителя использован фторированный γ-оксид алюминия.A catalyst obtained using the method described in Example 1 was used, but fluorinated γ-alumina was used as a carrier.
Активацию катализатора и синтез Фишера-Тропша осуществляют аналогично процедурам, описанным в примере 1.Activation of the catalyst and Fischer-Tropsch synthesis is carried out similarly to the procedures described in example 1.
Основные показатели синтеза приведены в таблице. На фиг.4 приведена зависимость выход С5+-КСО. Можно видеть, что полученная на участке 20-80% (по конверсии СО) зависимость является практически линейной. Конверсионный барьер составляет 80%.The main indicators of synthesis are given in the table. Figure 4 shows the dependence of the yield of C 5+ -K CO . It can be seen that the dependence obtained in the range of 20-80% (from CO conversion) is almost linear. The conversion barrier is 80%.
Пример 3Example 3
Используют катализатор, полученный способом, описанным в примере 1.Use the catalyst obtained by the method described in example 1.
Активацию катализатора осуществляют аналогично процедурам, описанным в примере 1.The activation of the catalyst is carried out similarly to the procedures described in example 1.
Синтез углеводородов из СО и Н2 проводят в трубчатом реакторе со стационарным слоем катализатора при давлении 20 атм в температурном интервале 150-220°С. Мольное соотношение СО:Н2 в синтез-газе составляет 1:2.The synthesis of hydrocarbons from CO and H 2 is carried out in a tubular reactor with a stationary catalyst bed at a pressure of 20 atm in a temperature range of 150-220 ° C. The molar ratio of CO: H 2 in the synthesis gas is 1: 2.
Основные показатели синтеза приведены в таблице. На фиг.5 приведена зависимость выход C5+-КСО. Можно видеть, что полученная зависимость не является линейной. Конверсионный барьер составляет 70%.The main indicators of synthesis are given in the table. Figure 5 shows the dependence of the yield of C 5+ -K CO . You can see that the resulting dependence is not linear. The conversion barrier is 70%.
Пример 4Example 4
Используют катализатор, полученный способом, описанным в примере 1, но в качестве носителя использован фторированный γ-оксид алюминия.A catalyst obtained using the method described in Example 1 was used, but fluorinated γ-alumina was used as a carrier.
Активацию катализатора осуществляют аналогично процедурам, описанным в примере 1.The activation of the catalyst is carried out similarly to the procedures described in example 1.
Синтез углеводородов из СО и Н2 проводят в трубчатом реакторе со стационарным слоем катализатора при давлении 20 атм в температурном интервале 150-220°С. Мольное соотношение СО:Н2 в синтез-газе составляет 1:2The synthesis of hydrocarbons from CO and H 2 is carried out in a tubular reactor with a stationary catalyst bed at a pressure of 20 atm in a temperature range of 150-220 ° C. The molar ratio of CO: H 2 in the synthesis gas is 1: 2
Основные показатели синтеза приведены в таблице. На фиг.6 приведена зависимость выход C5+-КСО. Можно видеть, что на участке 20-90% (по конверсии СО) зависимость является практически линейной. Конверсионный барьер составляет 90%.The main indicators of synthesis are given in the table. Figure 6 shows the dependence of the yield of C 5+ -K CO . It can be seen that in the range of 20-90% (by CO conversion), the dependence is almost linear. The conversion barrier is 90%.
Приведенные в таблице ниже результаты показывают, что предложенный способ приготовления кобальтового катализатора приводит к получению каталитических систем, характеризующихся высокой селективностью по целевому продукту (выше 90%) и позволяющих получать углеводороды с высоким молекулярным весом (α>0,9) при низкой селективности образования побочного продукта метана (до 4%).The results in the table below show that the proposed method for the preparation of cobalt catalyst leads to the production of catalytic systems characterized by high selectivity for the target product (above 90%) and allowing to obtain hydrocarbons with a high molecular weight (α> 0.9) with a low selectivity of side formation methane product (up to 4%).
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009143170/04A RU2432990C2 (en) | 2009-11-24 | 2009-11-24 | Cobalt catalyst for synthesis of c5+ hydrocarbons, synthesis method thereof and method of producing said catalyst |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009143170/04A RU2432990C2 (en) | 2009-11-24 | 2009-11-24 | Cobalt catalyst for synthesis of c5+ hydrocarbons, synthesis method thereof and method of producing said catalyst |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2009143170A RU2009143170A (en) | 2011-05-27 |
RU2432990C2 true RU2432990C2 (en) | 2011-11-10 |
Family
ID=44734542
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009143170/04A RU2432990C2 (en) | 2009-11-24 | 2009-11-24 | Cobalt catalyst for synthesis of c5+ hydrocarbons, synthesis method thereof and method of producing said catalyst |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2432990C2 (en) |
-
2009
- 2009-11-24 RU RU2009143170/04A patent/RU2432990C2/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2009143170A (en) | 2011-05-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2018045652A1 (en) | Production of lower olefins from hydrogenation of co2 | |
CN100500283C (en) | Method for activating catalysts containing cobalt compounds and supports | |
WO1989003725A1 (en) | A catalyst and process for production of hydrocarbons | |
JP2017523910A (en) | Dehydrogenation catalyst and method for producing the same | |
WO2004035194A2 (en) | High hydrothermal stability catalyst support | |
NO322492B1 (en) | Cobalt catalyst for Fischer-Tropsch hydrocarbon synthesis, process for hydrocarbon synthesis and method for improving cobalt catalyst activities. | |
EP2607302B1 (en) | A method for producing hydrogen from ethanol | |
JP5378148B2 (en) | Reforming catalyst, reformer, and hydrogen production device | |
US9415375B2 (en) | Catalyst compositions for producing mixed alcohols | |
WO2016089562A1 (en) | Catalyst materials for hydrogenating olefins and shifting carbon monoxide | |
RU2326101C1 (en) | Synthetic petroleum, method of its production, catalyst for this method and method to produce catalyst | |
WO2016091695A1 (en) | Process for producing a reductively activated fischer-tropsch synthesis catalyst, and process for producing hydrocarbons using the same | |
RU2432990C2 (en) | Cobalt catalyst for synthesis of c5+ hydrocarbons, synthesis method thereof and method of producing said catalyst | |
WO2014182020A1 (en) | Monolith catalyst for carbon dioxide reforming reaction, production method for same, and production method for synthesis gas using same | |
EA036743B1 (en) | Fischer-tropsch process using reductively-activated cobalt catalyst | |
MXPA06007480A (en) | Method for converting a synthesis gas into hydrocarbons in the presence of beta-sic and the effluent of said method. | |
US20090005242A1 (en) | Catalyst for Synthesizing Hydrocarbons C5-C100 and Method of Preparation Thereof | |
KR100903271B1 (en) | Reforming catalyst used in the production of Fischer-Tropsch liquefaction process synthesis gas (H2 / CO2) from natural gas by autothermal reforming and manufacturing method thereof, and method for preparing Fischer-Tropsch liquefaction process synthesis gas using the same | |
JP2022517590A (en) | Method for preparing a substance of formula RSH by hydrosulfurization | |
WO2020210092A1 (en) | Multicomponent catalysts for syngas conversion to light hydrocarbons | |
Dossumov et al. | Nickel oxide catalysts for partial oxidation of methane to synthesis gas | |
RU2825136C1 (en) | Mesoporous aluminosilicate catalyst for oxidative dehydrogenation of propane | |
KR101564404B1 (en) | Hydrocracking method of a Fischer-Tropsch wax using the platinum Al-SBA-15 catalyst | |
JP6084126B2 (en) | Manufacturing method of high calorific value fuel gas | |
CN109806908A (en) | A catalyst for biomass-based synthesis gas to liquid fuel and its preparation and application |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20111125 |