[go: up one dir, main page]

RU2455065C1 - Method of producing catalyst for synthesis of higher hydrocarbons from co and h2 and catalyst obtained using said method - Google Patents

Method of producing catalyst for synthesis of higher hydrocarbons from co and h2 and catalyst obtained using said method Download PDF

Info

Publication number
RU2455065C1
RU2455065C1 RU2011122269/04A RU2011122269A RU2455065C1 RU 2455065 C1 RU2455065 C1 RU 2455065C1 RU 2011122269/04 A RU2011122269/04 A RU 2011122269/04A RU 2011122269 A RU2011122269 A RU 2011122269A RU 2455065 C1 RU2455065 C1 RU 2455065C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cobalt
oxide
synthesis
aluminides
catalyst
Prior art date
Application number
RU2011122269/04A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Николаевич Санин (RU)
Владимир Николаевич Санин
Вячеслав Николаевич Борщ (RU)
Вячеслав Николаевич Борщ
Дмитрий Евгеньевич Андреев (RU)
Дмитрий Евгеньевич Андреев
Денис Михайлович Икорников (RU)
Денис Михайлович Икорников
Владимир Исаакович Юхвид (RU)
Владимир Исаакович Юхвид
Светлана Яковлевна Жук (RU)
Светлана Яковлевна Жук
Альберт Львович Лапидус (RU)
Альберт Львович Лапидус
Олег Леонидович Елисеев (RU)
Олег Леонидович Елисеев
Руслан Владимирович Казанцев (RU)
Руслан Владимирович Казанцев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения Российской академии наук
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт органической химии им. Н.Д. Зелинского Российской академии наук
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения Российской академии наук, Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт органической химии им. Н.Д. Зелинского Российской академии наук filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения Российской академии наук
Priority to RU2011122269/04A priority Critical patent/RU2455065C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2455065C1 publication Critical patent/RU2455065C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Catalysts (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to petrochemistry, gas chemistry and catalytic chemistry. The method of producing a catalyst for synthesis of higher hydrocarbons from CO and H2 involves preparation of an exothermic mixture of powder of starting components containing aluminium and at least cobalt oxide or cobalt oxide and at least one oxide selected from a group comprising nickel oxide, iron oxide, vanadium oxide, putting the mixture into a heat-resistant mould whose inner surface is coated with a functional protective coating of corundum, putting the mould with the mixture into a centrifuge, igniting the mixture and conducting synthesis in combustion mode with centrifugal acceleration of 40-80 g in an air atmosphere, separating the end molten alloy from synthesis by-products, grinding the alloy, separating the fraction of granules with size from 0.5-1.5 mm, subsequent leaching of the obtained product with aqueous solution of an alkali metal hydroxide and washing the catalyst, wherein content of cobalt oxide in the exothermic mixture is equal to 25-43 wt %. The exothermic mixture of starting components can contain not less than 5 wt % zirconium. The catalyst is a polymetallic material based on cobalt aluminides or cobalt and nickel aluminides or cobalt and iron aluminides or cobalt and vanadium aluminides or cobalt and zirconium aluminides with a highly grained, nanostructured active surface and specific surface area of 11.2-25.5 m2/g.
EFFECT: simple synthesis method, high efficiency of synthesis, high catalytic activity of the catalyst with a nanostructured active surface for synthesis of higher hydrocarbons from CO and H2, low cost, high output (selectivity) of the end product (C5+).
3 cl, 2 tbl, 2 dwg, 5 ex

Description

Изобретение относится к области нефтехимии, газохимии и каталитической химии, в частности к катализаторам на основе полиметаллических материалов, содержащих кобальт, и способам их получения, которые могут быть использованы при получении синтетических углеводородов C5-25 из монооксида углерода CO и водорода H2 (синтез Фишера-Тропша).The invention relates to the field of petrochemistry, gas chemistry and catalytic chemistry, in particular to catalysts based on polymetallic materials containing cobalt, and methods for their preparation, which can be used to produce synthetic hydrocarbons C 5-25 from carbon monoxide CO and hydrogen H 2 (synthesis Fischer-Tropsch).

Полученные продукты служат компонентами моторных топлив (бензина и дизельного топлива), а также предназначены для дальнейшей переработки углеводородов в процессах нефтехимии, в частности в линейные спирты и α-олефины.The resulting products serve as components of motor fuels (gasoline and diesel fuel), and are also intended for further processing of hydrocarbons in petrochemical processes, in particular linear alcohols and α-olefins.

Известно много изобретений, направленных на осуществление реакции Фишера-Тропша с использованием катализаторов на основе кобальта. Общими признаками способов их получения является пропитка растворимыми солями кобальта носителя, который включает оксид алюминия, γ-оксид алюминия, моногидрат алюминия, тригидрат алюминия, алюмосиликат, силикат магния, диоксид кремния, силикат, силикалит, γ-цеолит, морденит, титан, торий, цирконий, ниобий, гидрокальцит, кизельгур, аттапульгитовую глину, оксид цинка, другие глины, другие цеолиты и их комбинации: RU 2292238 C2, 27.01.2007; гиббсит - RU 2279912 C1, 20.07.2006; цеолит RU 2297879 C1, 27.04.2007, галюмин RU 2256502, 20.07.2005.Many inventions are known for the implementation of the Fischer-Tropsch reaction using cobalt-based catalysts. Common features of methods for their preparation are impregnation with a soluble salt of cobalt carrier, which includes aluminum oxide, γ-alumina, aluminum monohydrate, aluminum trihydrate, aluminosilicate, magnesium silicate, silicon dioxide, silicate, silicalite, γ-zeolite, mordenite, titanium, thorium, zirconium, niobium, hydrocalcite, kieselguhr, attapulgite clay, zinc oxide, other clays, other zeolites and their combinations: RU 2292238 C2, 01.27.2007; Gibbsit - RU 2279912 C1, 07.20.2006; Zeolite RU 2297879 C1, 04/27/2007, Hallumin RU 2256502, 07/20/2005.

Общим недостатком отмеченных способов получения катализаторов является сложность и энергоемкость процесса приготовления.A common disadvantage of the above methods for producing catalysts is the complexity and energy intensity of the cooking process.

Общим недостатком полученных таким образом катализаторов является низкая теплопроводность носителей, что затрудняет теплоотвод из зоны экзотермической реакции и приводит к возникновению локальных перегревов катализаторов.A common disadvantage of the catalysts thus obtained is the low thermal conductivity of the carriers, which complicates the heat removal from the exothermic reaction zone and leads to the occurrence of local overheating of the catalysts.

Известен катализатор для синтеза алифатических углеводородов C5-C25 из CO и H2, содержащий кобальт на носителе, в качестве которого используется порошок металлического алюминия, при этом катализатор имеет следующий состав, мас.%: Со 10-50, Al - остальное (RU 2256501 C1, B01J 23/75, B01J 23/89, C07C 1/04, 20.07.2005). В патенте описан также способ получения катализатора, который включает две стадии: на первой стадии определенное количество нитрата кобальта растворяют дистиллированной водой, к полученному раствору при перемешивании добавляют алюминиевую пудру, выдерживают 15 мин и сушат на водяной бане при постоянном перемешивании 1 ч, затем полученный порошок смешивают с кварцем (диаметр частиц кварца - 3-4 мм) в объемном отношении 1:1 и прокаливают в токе воздуха при 450°С в течение 1 ч, образец охлаждают до комнатной температуры и отделяют от кварца. На второй стадии определенное количество нитрата кобальта Со(NO3)2×6Н2О растворяют в 15 мл дистиллированной воды и приливают к прокаленному образцу при перемешивании. Выдерживают 15 мин и сушат на водяной бане 1 ч и получают катализатор состава, мас.%: Со 10-50, Al - остальное.A known catalyst for the synthesis of aliphatic hydrocarbons C 5 -C 25 from CO and H 2 containing cobalt on a support, which is used as a powder of aluminum metal, the catalyst has the following composition, wt.%: Co 10-50, Al - the rest ( RU 2256501 C1, B01J 23/75, B01J 23/89, C07C 1/04, 07.20.2005). The patent also describes a method of producing a catalyst, which includes two stages: in the first stage, a certain amount of cobalt nitrate is dissolved with distilled water, aluminum powder is added to the resulting solution with stirring, it is kept for 15 minutes and dried in a water bath with constant stirring for 1 hour, then the resulting powder mixed with quartz (particle diameter of quartz - 3-4 mm) in a volume ratio of 1: 1 and calcined in a stream of air at 450 ° C for 1 h, the sample is cooled to room temperature and separated from quartz. In the second stage, a certain amount of cobalt nitrate Co (NO 3 ) 2 × 6H 2 O is dissolved in 15 ml of distilled water and added to a calcined sample with stirring. Stand for 15 minutes and dried in a water bath for 1 hour and get a catalyst composition, wt.%: With 10-50, Al - the rest.

Катализатор по известному изобретению позволяет:The catalyst according to the known invention allows:

- повысить активность и селективность в синтезе углеводородов C5-C25 из CO и H2: при атмосферном давлении и невысоких температурах конверсия CO составляет 50-75%, выход углеводородов C5-C25 - 85-120 г/м3, а селективность их образования - 70-91%;- increase the activity and selectivity in the synthesis of C 5 -C 25 hydrocarbons from CO and H 2 : at atmospheric pressure and low temperatures, the CO conversion is 50-75%, the yield of C 5 -C 25 hydrocarbons is 85-120 g / m 3 , and the selectivity of their formation is 70-91%;

- за счет улучшения теплоотвода из зоны реакции повысить стабильность работы катализатора.- by improving the heat removal from the reaction zone to increase the stability of the catalyst.

Недостатком известного катализатора является низкая степень конверсии СО.A disadvantage of the known catalyst is the low degree of conversion of CO.

Недостатком способа получения указанного катализатора является длительность по времени и сложность процесса нанесения кобальта.The disadvantage of this method of obtaining the specified catalyst is the length of time and the complexity of the process of applying cobalt.

Задачей изобретения является создание высокопроизводительного способа получения катализатора с высокоразветвленной наноструктурированной активной поверхностью для получения высших углеводородов из CO и H2 (синтез Фишера-Тропша), с высокой каталитической активностью за счет сбалансированного химического состава компонентов катализатора.The objective of the invention is to provide a high-performance method for producing a catalyst with a highly branched nanostructured active surface for producing higher hydrocarbons from CO and H 2 (Fischer-Tropsch synthesis), with high catalytic activity due to the balanced chemical composition of the catalyst components.

Техническим результатом изобретения является упрощение способа получения, увеличение его производительности, повышение каталитической активности катализатора с наноструктурированной активной поверхностью для синтеза высших углеводородов из СО и H2, снижение стоимости, повышение выхода (селективности) целевого продукта (C5+), повышение однородности по химическому и структурному составу.The technical result of the invention is to simplify the production method, increase its productivity, increase the catalytic activity of a catalyst with a nanostructured active surface for the synthesis of higher hydrocarbons from CO and H 2 , reduce the cost, increase the yield (selectivity) of the target product (C 5+ ), increase chemical uniformity and structural composition.

Технический результат в части способа достигается тем, что способ получения катализатора для синтеза высших углеводородов из СО и H2 включает приготовление экзотермической смеси порошков исходных компонентов, содержащей алюминий и, по крайней мере, оксид кобальта или оксид кобальта и, по крайней мере, один оксид из группы, включающей оксид никеля, оксид железа, оксид ванадия, помещение смеси в тугоплавкую форму, покрытую с внутренней поверхности функциональным защитным слоем из корунда, размещение формы со смесью на центрифуге, воспламенение смеси и проведение синтеза в режиме горения при центробежном ускорении 40-80 g, в атмосфере воздуха, отделение целевого литого сплава от побочных продуктов синтеза, размол сплава, выделение фракции гранул с размером от 0,5 до 1,5 мм, последующее выщелачивание полученного продукта водным раствором гидроксида щелочного металла и отмывка катализатора, при этом содержание оксида кобальта в составе экзотермической смеси составляет 25-43 мас.%. Дополнительно в экзотермическую смесь вводят не менее 5 мас.% циркония.The technical result in terms of the method is achieved by the fact that the method of producing a catalyst for the synthesis of higher hydrocarbons from CO and H 2 includes the preparation of an exothermic mixture of powders of the starting components containing aluminum and at least cobalt oxide or cobalt oxide and at least one oxide from the group comprising nickel oxide, iron oxide, vanadium oxide, placing the mixture in a refractory form coated with a functional protective layer of corundum from the inner surface, placing the form with the mixture in a centrifuge, ignited mixing the mixture and carrying out synthesis in the combustion mode at centrifugal acceleration of 40-80 g, in an atmosphere of air, separating the target cast alloy from the by-products of synthesis, grinding the alloy, isolating the granule fraction from 0.5 to 1.5 mm in size, then leaching the resulting the product with an aqueous solution of alkali metal hydroxide and washing the catalyst, while the content of cobalt oxide in the composition of the exothermic mixture is 25-43 wt.%. Additionally, at least 5 wt.% Zirconium is introduced into the exothermic mixture.

Технический результат в части вещества достигается тем, что катализатор представляет собой полиметаллический материал на основе алюминидов кобальта, или алюминидов кобальта и никеля, или алюминидов кобальта и железа, или алюминидов кобальта и ванадия, или алюминидов кобальта и циркония с высокоразветвленной, наноструктурированной активной поверхностью и удельной поверхностью 11,2-25,5 м2/г.The technical result in terms of the substance is achieved in that the catalyst is a polymetallic material based on cobalt aluminides, or cobalt and nickel aluminides, or cobalt and iron aluminides, or cobalt and vanadium aluminides, or cobalt and zirconium aluminides with a highly branched, nanostructured active surface and specific a surface of 11.2-25.5 m 2 / g.

Сущность способа получения катализатора состоит в использовании тепловой энергии, выделяемой в ходе протекания экзотермических реакций в волне горения после инициирования смеси исходных реагентов при центробежном ускорении 40-80 g,. В результате реализации высоких температур непосредственно в волне горения процесс синтеза является кратковременным и занимает несколько десятков секунд. Синтез проводят в атмосфере воздуха на центробежных установках. Нанесенный на внутреннюю поверхность формы функциональный защитный слой на основе оксида алюминия исключает контакт расплава целевого продукта с материалом формы и снижает скорость охлаждения расплава, выполняя функцию теплоизоляционного слоя. В целом наличие функционального слоя приводит к увеличению времени "жизни" расплава, что способствует более полному фазоразделению при перегрузках 40-80 g, позволяет упростить конструкцию центрифуги и проводить синтез на больших массах исходных смесей. Толщина слоя зависит от соотношения исходных компонентов, величины гравитации и объема формы.The essence of the method of producing the catalyst consists in the use of thermal energy released during exothermic reactions in the combustion wave after initiating a mixture of the starting reagents under centrifugal acceleration of 40-80 g. As a result of the implementation of high temperatures directly in the combustion wave, the synthesis process is short-term and takes several tens of seconds. The synthesis is carried out in an atmosphere of air in centrifugal units. A functional protective layer based on aluminum oxide deposited on the inner surface of the mold eliminates the contact of the melt of the target product with the mold material and reduces the cooling rate of the melt, acting as a heat-insulating layer. In general, the presence of a functional layer leads to an increase in the “life” time of the melt, which contributes to a more complete phase separation at overloads of 40–80 g, allows us to simplify the design of the centrifuge and carry out the synthesis on large masses of the initial mixtures. The layer thickness depends on the ratio of the initial components, the magnitude of gravity and the volume of the form.

После синтеза продукт представляет собой слиток, который состоит из двух слоев: нижний - интерметаллидный сплав на основе алюминидов Со, Ni, Fe, V и Zr и верхний - литой оксидный материал на основе Al2O3 (корунд), слои отделяют друг от друга и используют по назначению. Литой оксидный материал на основе Al2O3 используют для изготовления суспензии на покрытие внутренней поверхности используемых литейных форм из материала графит.After synthesis, the product is an ingot, which consists of two layers: the lower is an intermetallic alloy based on Co, Ni, Fe, V and Zr aluminides and the upper is a cast oxide material based on Al 2 O 3 (corundum), the layers are separated from each other and use as directed. Cast oxide material based on Al 2 O 3 is used to make a suspension for coating the inner surface of the used molds from graphite material.

Интерметаллидный сплав на основе алюминидов Со, Ni, Fe, V и Zr подвергают размолу и классификации на стандартном оборудовании, время занимает от 20 до 30 мин, после чего выделенные фракции гранул с размером от 0,5 до 1,5 мм выщелачивают водным раствором гидроксида щелочного металла в течение 20-40 минут в нержавеющих емкостях, с последующей отмывкой катализатора до нейтральной реакции промывных вод.The intermetallic alloy based on the aluminides Co, Ni, Fe, V, and Zr is subjected to grinding and classification using standard equipment, the time takes from 20 to 30 minutes, after which the separated granule fractions with sizes from 0.5 to 1.5 mm are leached with an aqueous solution of hydroxide alkali metal for 20-40 minutes in stainless steel tanks, followed by washing the catalyst to a neutral wash water reaction.

Катализатор, полученный по описанному способу, представляет собой полиметаллический материал в виде гранул с размером частиц 0,5-1,5 мм со сложной двухуровневой структурой полиметаллических сплавов на основе алюминидов кобальта, или алюминидов кобальта и никеля, или алюминидов кобальта и железа, или алюминидов кобальта и ванадия, или алюминидов кобальта и циркония с высокоразветвленной, наноструктурированной активной поверхностью и удельной поверхностью порошка 11,2-25,5 м2/г.The catalyst obtained by the described method is a polymetallic material in the form of granules with a particle size of 0.5-1.5 mm with a complex two-level structure of polymetallic alloys based on cobalt aluminides, or cobalt and nickel aluminides, or cobalt and iron aluminides, or aluminides cobalt and vanadium, or cobalt and zirconium aluminides with a highly branched, nanostructured active surface and a specific powder surface of 11.2-25.5 m 2 / g.

Гранулы катализатора используют для получения высших углеводородов из CO и H2 (синтез Фишера-Тропша) перспективного процесса, позволяющего диверсифицировать сырьевую базу нефтехимии путем переработки угля, газа, сланцев и другого углеродсодержащего сырья в синтез-газ с последующим его превращением в высшие углеводороды.Catalyst granules are used to produce higher hydrocarbons from CO and H 2 (Fischer-Tropsch synthesis) a promising process that allows to diversify the petrochemical raw material base by processing coal, gas, shale and other carbon-containing raw materials into synthesis gas with its subsequent conversion to higher hydrocarbons.

Сущность способа поясняется примерами.The essence of the method is illustrated by examples.

Пример 1Example 1

Готовят экзотермическую реакционную смесь исходных компонентов при следующем соотношении, мас.%: CoO=43,0; Al=47,0.An exothermic reaction mixture of the starting components is prepared in the following ratio, wt.%: CoO = 43.0; Al = 47.0.

Предварительно на внутреннюю поверхность графитовой формы наносят суспензию, приготовленную из измельченной литой оксидной фазы на основе корунда (побочный продукт способа) и органического связующего (поливинилбутираля на спирту). Ламинированную форму подвергают высушиванию при температуре 150°С не менее 1,5 часа. Затем готовую смесь засыпают в форму и помещают в центробежную установку. Ротор центрифуги приводят во вращение и создают перегрузку 40 g, после чего реакционную смесь воспламеняют электрической спиралью. После завершения процесса горения продукт синтеза охлаждают и извлекают из реакционной формы. Продукт синтеза состоит из двух слоев: нижний - интерметаллидный сплав на основе алюминидов кобальта и верхний (побочный продукт синтеза) - литой оксидный материал Al2O3 (корунд) с незначительными примесями невосстановленных исходных оксидов металлов. Слои легко отделяются друг от друга. Интерметаллидный сплав подвергают размолу и классификации на стандартном оборудовании в течение 60 мин, после чего выделенные фракции гранул с размером от 0,5 до 1,5 мм выщелачивают водным раствором гидроксида щелочного металла в течение 20 минут с последующей отмывкой катализатора до нейтральной реакции промывных вод.Previously, a suspension is prepared on the inner surface of the graphite form, prepared from a crushed cast oxide phase based on corundum (a by-product of the method) and an organic binder (alcohol polyvinyl butyral). The laminated form is dried at a temperature of 150 ° C for at least 1.5 hours. Then the finished mixture is poured into a mold and placed in a centrifugal installation. The centrifuge rotor is rotated and creates an overload of 40 g, after which the reaction mixture is ignited by an electric spiral. After completion of the combustion process, the synthesis product is cooled and removed from the reaction form. The synthesis product consists of two layers: the lower is an intermetallic alloy based on cobalt aluminides and the upper (by-product of synthesis) is a cast oxide material Al 2 O 3 (corundum) with minor impurities of unreduced starting metal oxides. Layers are easily separated from each other. The intermetallic alloy is subjected to grinding and classification on standard equipment for 60 minutes, after which the separated granule fractions with a size of 0.5 to 1.5 mm are leached with an aqueous alkali metal hydroxide solution for 20 minutes, followed by washing the catalyst to a neutral wash water reaction.

Катализатор представляет собой полиметаллический материал, включающий кобальт и низшие алюминиды кобальта, его состав в пересчете на элементы, мас.%: Со - 89,2; Al - 11,8. Удельная поверхность гранул составляет 23,2 м2/г.The catalyst is a polymetallic material, including cobalt and lower cobalt aluminides, its composition in terms of elements, wt.%: Co - 89.2; Al - 11.8. The specific surface area of the granules is 23.2 m 2 / g.

Другие примеры осуществления способа представлены в таблице 1.Other examples of the method are presented in table 1.

Состав и свойства целевого материала по примерам представлены в таблице 2.The composition and properties of the target material by examples are presented in table 2.

Как видно из представленных данных, предложенный способ позволяет получать полиметаллический катализатор в виде гранул с размерами 0,5-1,5 мм, с удельной поверхностью 11,2-25,5 м2/г, содержащий в своем составе Со и Al; Co, Ni и Al; Co, Fe и Al; Со, V и Al; Co, Zr и Al в зависимости от состава исходной экзотермической смеси с содержанием не более 0,6 мас.% примесей. Выход целевого катализатора, от расчетных значений, составляет 95-97% (в зависимости от условий гравитации и соотношения компонентов).As can be seen from the data presented, the proposed method allows to obtain a polymetallic catalyst in the form of granules with sizes of 0.5-1.5 mm, with a specific surface area of 11.2-25.5 m 2 / g, containing Co and Al; Co, Ni and Al; Co, Fe and Al; Co, V and Al; Co, Zr and Al, depending on the composition of the initial exothermic mixture with a content of not more than 0.6 wt.% Impurities. The yield of the target catalyst, from the calculated values, is 95-97% (depending on the conditions of gravity and the ratio of components).

Рентгенофазовый анализ синтезированного полиметаллического катализатора выявил наличие пяти основных интерметаллидных фаз: CoAl3, NiAl3, Ni2Al3, Co4Al3, Fe4Al13.X-ray phase analysis of the synthesized polymetallic catalyst revealed the presence of five main intermetallic phases: CoAl 3 , NiAl 3 , Ni 2 Al 3 , Co 4 Al 3 , Fe 4 Al 13 .

В процессе выщелачивания интерметаллидного сплава происходит удаление алюминия из состава высших интерметаллидов с понижением его содержания с 47 до 10-12 мас.% в целевом катализаторе.During the leaching of the intermetallic alloy, aluminum is removed from the composition of higher intermetallic compounds with a decrease in its content from 47 to 10-12 wt.% In the target catalyst.

На фиг.1 представлены данные сканирующей электронной микроскопии микроструктуры поверхности гранул катализатора на основе кобальта при различном увеличении (состав Со 89,2 мас.% и Al - остальное), которые свидетельствуют о сильно эродированном характере рельефа частиц (а, б). На снимках при большем увеличении видно, что на поверхности полученных катализаторов формируются нанообразования, представляющие собой сложные двухуровневые структуры. Основной элемент структуры (первый уровень) - это правильно оформленные шестиугольники с гладкой поверхностью фиг.1 (в, г), описанным диаметром около 1 мкм и толщиной 70-100 нм. Боковые поверхности шестиугольников имеют структуру второго уровня фиг.1 (д, е), состоящую из упорядоченных (выстроенных в ряды) шестигранников размерами 10-15 нм. Подобного рода структуры впервые обнаружены на поверхности полиметаллических катализаторов. По всей видимости, они определяют высокую активность и селективность полученных катализаторов в процессе Фишера-Тропша.Figure 1 presents the data of scanning electron microscopy of the microstructure of the surface of the granules of the cobalt-based catalyst at various magnifications (composition Co 89.2 wt.% And Al - the rest), which indicate a strongly eroded nature of the particle topography (a, b). In the photographs with a larger magnification, it is seen that nano formations are formed on the surface of the obtained catalysts, which are complex two-level structures. The main element of the structure (first level) is correctly formed hexagons with a smooth surface of Fig. 1 (c, d), described with a diameter of about 1 μm and a thickness of 70-100 nm. The lateral surfaces of the hexagons have a second-level structure of Fig. 1 (e, f), consisting of ordered (arranged in rows) hexagons 10-15 nm in size. Structures of this kind were first discovered on the surface of polymetallic catalysts. Apparently, they determine the high activity and selectivity of the obtained catalysts in the Fischer-Tropsch process.

Указанные в таблице 2 составы катализатора использовались для синтеза углеводородов из CO и H2 (1:2 об. соотношение). Эксперименты проводили в стальном трубчатом реакторе при давлении 2,0 МПа. Катализатор предварительно активировали в реакторе в токе водорода при 400°C. Синтез-газ с добавленными в него 5 об.% аргона в качестве внутреннего стандарта пропускали через реактор с объемной скоростью 3750 ч-1.The catalyst compositions shown in Table 2 were used for the synthesis of hydrocarbons from CO and H 2 (1: 2 vol. Ratio). The experiments were carried out in a steel tubular reactor at a pressure of 2.0 MPa. The catalyst was preactivated in the reactor in a stream of hydrogen at 400 ° C. Syngas with 5 vol% argon added as an internal standard was passed through the reactor at a space velocity of 3750 h -1 .

На фиг.2 представлены температурные зависимости степени превращения CO (а) и селективности по целевым углеводородам C5+ (б). Можно видеть, что селективность большинства катализаторов на уровне >80% сохраняется при величине конверсии CO, достигающей 40%. Такие результаты получаются при достаточно низких температурах (≤220°C), что указывает на высокую активность и селективность предлагаемых катализаторов. Синтезированные углеводороды состояли в основном из парафинов линейного строения (соотношение линейных к изопарафинам равно 6,7) и характеризовались величиной показателя роста цепи α=0,92, что указывает на высокое содержание дизельной фракции и твердых парафинов. Эти данные свидетельствуют о возможности эффективного использования полученных катализаторов для получения высших углеводородов.Figure 2 presents the temperature dependence of the degree of conversion of CO (a) and selectivity for target hydrocarbons C 5+ (b). It can be seen that the selectivity of most catalysts at a level of> 80% is maintained with a CO conversion of up to 40%. Such results are obtained at sufficiently low temperatures (≤220 ° C), which indicates a high activity and selectivity of the proposed catalysts. The synthesized hydrocarbons consisted mainly of linear paraffins (the ratio of linear to isoparaffins is 6.7) and were characterized by a chain growth index of α = 0.92, which indicates a high content of diesel fraction and solid paraffins. These data indicate the possibility of efficient use of the obtained catalysts to produce higher hydrocarbons.

Таким образом, заявляемая в формуле совокупность признаков позволяет получать интерметаллидный сплав на основе алюминидов Со Ni, Fe, V и Zr, который после химической обработки (выщелачивания) представляет собой полиметаллический материал, используемый в качестве катализатора получения высших углеводородов из CO и N2.Thus, the combination of features claimed in the formula makes it possible to obtain an intermetallic alloy based on aluminides Co Ni, Fe, V, and Zr, which after chemical treatment (leaching) is a polymetallic material used as a catalyst for the production of higher hydrocarbons from CO and N 2 .

Предложенный способ получения каталитического материала не требует больших затрат электроэнергии, имеет высокую производительность, экологически чист, а полученный катализатор имеет высокий уровень каталитической активности при получении высших углеводородов.The proposed method for producing catalytic material does not require large expenditures of electricity, has high productivity, is environmentally friendly, and the resulting catalyst has a high level of catalytic activity in the production of higher hydrocarbons.

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Claims (3)

1. Способ получения катализатора для синтеза высших углеводородов из CO и H2, включающий приготовление экзотермической смеси порошков исходных компонентов, содержащей алюминий и, по крайней мере, оксид кобальта или оксид кобальта и, по крайней мере, один оксид из группы, включающей оксид никеля, оксид железа, оксид ванадия, помещение смеси в тугоплавкую форму, покрытую с внутренней поверхности функциональным защитным слоем из корунда, размещение формы со смесью на центрифуге, воспламенение смеси и проведение синтеза в режиме горения при центробежном ускорении 40-80 g в атмосфере воздуха, отделение целевого литого сплава от побочных продуктов синтеза, размол сплава, выделение фракции гранул с размером от 0,5 до 1,5 мм, последующее выщелачивание полученного продукта водным раствором гидроксида щелочного металла и отмывку катализатора, при этом содержание оксида кобальта в составе экзотермической смеси составляет 25-43 мас.%.1. A method of producing a catalyst for the synthesis of higher hydrocarbons from CO and H 2 , comprising preparing an exothermic mixture of powders of the starting components containing aluminum and at least cobalt oxide or cobalt oxide and at least one oxide from the group comprising nickel oxide , iron oxide, vanadium oxide, placing the mixture in a refractory form coated with a functional protective layer of corundum from the inner surface, placing the form with the mixture in a centrifuge, igniting the mixture and carrying out synthesis in the combustion mode by accelerating 40-80 g in an atmosphere of air, separating the target cast alloy from by-products of synthesis, grinding the alloy, isolating a fraction of granules with a size of 0.5 to 1.5 mm, then leaching the resulting product with an aqueous alkali metal hydroxide solution and washing the catalyst, while the content of cobalt oxide in the composition of the exothermic mixture is 25-43 wt.%. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в экзотермическую смесь дополнительно вводят не менее 5 мас.% циркония.2. The method according to claim 1, characterized in that at least 5 wt.% Zirconium is additionally introduced into the exothermic mixture. 3. Катализатор, полученный по способу пп.1 и 2, представляющий собой полиметаллический материал на основе алюминидов кобальта, или алюминидов кобальта и никеля, или алюминидов кобальта и железа, или алюминидов кобальта и ванадия, или алюминидов кобальта и циркония с высокоразветвленной, наноструктурированной активной поверхностью и удельной поверхностью 11,2-25,5 м2/г. 3. The catalyst obtained by the method of claims 1 and 2, which is a polymetallic material based on cobalt aluminides, or cobalt and nickel aluminides, or cobalt and iron aluminides, or cobalt and vanadium aluminides, or cobalt and zirconium aluminides with a highly branched, nanostructured active surface and specific surface area 11.2-25.5 m 2 / g.
RU2011122269/04A 2011-06-02 2011-06-02 Method of producing catalyst for synthesis of higher hydrocarbons from co and h2 and catalyst obtained using said method RU2455065C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011122269/04A RU2455065C1 (en) 2011-06-02 2011-06-02 Method of producing catalyst for synthesis of higher hydrocarbons from co and h2 and catalyst obtained using said method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011122269/04A RU2455065C1 (en) 2011-06-02 2011-06-02 Method of producing catalyst for synthesis of higher hydrocarbons from co and h2 and catalyst obtained using said method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2455065C1 true RU2455065C1 (en) 2012-07-10

Family

ID=46848435

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011122269/04A RU2455065C1 (en) 2011-06-02 2011-06-02 Method of producing catalyst for synthesis of higher hydrocarbons from co and h2 and catalyst obtained using said method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2455065C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1457258A1 (en) * 2001-12-21 2004-09-15 Institut Kataliza Imeni G.K. Boreskova Sibirskogo Otdelenia Rossiiskoi Akademii Nauk Catalyst and method for producing hydrocarbons and the oxygen-containing derivatives thereof obtained from syngas
RU2256501C1 (en) * 2004-03-01 2005-07-20 Институт органической химии им. Н.Д. Зелинского РАН Catalyst for synthesis of hydrocarbons from co and h2
RU2263089C1 (en) * 2004-02-25 2005-10-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") Method of production of a composite material
RU2292238C2 (en) * 2001-05-08 2007-01-27 Сад-Кеми, Инк. Fischer-tropsch process catalyst (variations) and a method for preparation thereof
RU2297879C1 (en) * 2006-04-12 2007-04-27 Альберт Львович Лапидус Method for catalyst production for synthesis of c5-c10-alyphathic hydrocarbons from carbon monoxide and hydrogen
RU2414296C1 (en) * 2009-10-29 2011-03-20 Инфра Текнолоджиз Лтд. Catalyst for synthesis of hydrocarbons from co and h2 and preparation method thereof

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2292238C2 (en) * 2001-05-08 2007-01-27 Сад-Кеми, Инк. Fischer-tropsch process catalyst (variations) and a method for preparation thereof
EP1457258A1 (en) * 2001-12-21 2004-09-15 Institut Kataliza Imeni G.K. Boreskova Sibirskogo Otdelenia Rossiiskoi Akademii Nauk Catalyst and method for producing hydrocarbons and the oxygen-containing derivatives thereof obtained from syngas
RU2263089C1 (en) * 2004-02-25 2005-10-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") Method of production of a composite material
RU2256501C1 (en) * 2004-03-01 2005-07-20 Институт органической химии им. Н.Д. Зелинского РАН Catalyst for synthesis of hydrocarbons from co and h2
RU2297879C1 (en) * 2006-04-12 2007-04-27 Альберт Львович Лапидус Method for catalyst production for synthesis of c5-c10-alyphathic hydrocarbons from carbon monoxide and hydrogen
RU2414296C1 (en) * 2009-10-29 2011-03-20 Инфра Текнолоджиз Лтд. Catalyst for synthesis of hydrocarbons from co and h2 and preparation method thereof

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Андреев Д.Е. СВС литых сплавов на основе интерметаллидов и функциональных композиционных материалов под центробежным воздействием. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. - Черноголовка, 2009, с.5-21. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108236955B (en) Preparation method of catalyst for synthesizing ethanol by dimethyl oxalate hydrogenation, catalyst obtained by preparation method and application of catalyst
Pei et al. Synthesis and catalysis of chemically reduced metal–metalloid amorphous alloys
AU2008296486B2 (en) Strengthened iron catalyst for slurry reactors
AU2009316748B2 (en) Method for activating strengthened iron catalyst for slurry reactors
AU2010279755A1 (en) Support for catalyst of exothermic processes and catalyst prepared thereon
Nadar et al. Immobilization of crystalline Fe2O3 nanoparticles over SiO2 for creating an active and stable catalyst: A demand for high temperature sulfuric acid decomposition
RU2628068C2 (en) Catalysts
US10066169B2 (en) Mesoporous cobalt-metal oxide catalyst for Fischer-Tropsch synthesis reactions and a preparing method thereof
CN105498798A (en) Catalyst for directly converting synthesis gas into long-chain alkene by one-step method
Lu et al. Obtaining a high value branched bio-alkane from biomass-derived levulinic acid using RANEY® as hydrodeoxygenation catalyst
CN106552645B (en) Supported catalyst, preparation method and application thereof, and Fischer-Tropsch synthesis method
EA027378B1 (en) Activated catalyst for fischer-tropsch synthesis reaction and method for producing hydrocarbons
RU2455065C1 (en) Method of producing catalyst for synthesis of higher hydrocarbons from co and h2 and catalyst obtained using said method
CN104475150A (en) One-step synthesis method for B-EU-1/ZSM-5 composite molecular sieve
CN100572347C (en) The preparation method of hanging type tetrahydrochysene dicyclopentadiene
CN101098752B (en) Cobalt-based catalysts for Fischer-Tropsch synthesis
CN103480405B (en) A kind of macropore carbonization Raney nickel and its preparation method and application
CN109384637B (en) Method for preparing ethylbenzene by benzene and ethylene liquid phase alkylation
WO2014031029A1 (en) Method for producing a cobalt catalyst from the synthesis of liquid hydrocarbons by the fischer-tropsch method
CN101134707B (en) One-step method for preparing hanging type tetrahydrodicyclopentadiene
RU2434678C1 (en) Method of producing catalyst for profound oxidation of co and hydrocarbons and catalyst obtained using said method
EP2868646B1 (en) Method for producing aldehyde
WO2002000338A1 (en) Bimodal porous material and catalyst using the same
Sanin et al. Co-based SHS-catalysts for the Fisher-Tropsch process
AU2014200165B2 (en) Method for activating strengthened iron catalyst for slurry reactors

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200603