КАТАЛИЗАТОРЫ Российский патент 2016 года по МПК B01J23/75 B01J37/08 C07C1/04 B01J35/00 B01J23/889 B01J23/89 

Область изобретения

Данное изобретение относится к катализаторам. В частности оно относится к способу приготовления предшественника кобальтсодержащего катализатора синтеза углеводородов, способу приготовления катализатора синтеза углеводородов и способу получения углеводородов, в котором применяют указанный катализатор синтеза углеводородов.

Предпосылки создания изобретения

Известно, что нанесенные кобальтсодержащие катализаторы синтеза Фишера-Тропша (FTS) можно приготовить путем пропитки носителя катализатора солью кобальта с последующей сушкой пропитанного носителя, дальнейшим прокаливанием полученного высушенного носителя и получения предшественника катализатора FTS. Затем предшественник катализатора восстанавливают и получают катализатор FTS, содержащий диспергированные на носителе кристаллиты кобальта.

Известно также, что способ проведения стадии прокаливания может влиять на активность катализатора. Например, в WO 2010/011332 раскрыт способ приготовления нанесенного кобальтсодержащего катализатора с равномерно диспергированными мелкими кристаллитами. Этот способ включает нанесение нитрата кобальта на носитель катализатора и затем прогревание носителя в кислородсодержащей, практически безводной атмосфере до примерно 160°C с образованием промежуточного продукта разложения. Этот промежуточный продукт разложения затем прокаливают, восстанавливают и получают катализатор с равномерно диспергированными мелкими кристаллитами.

Известно (например, из WO 2010/011332), что активность кобальтсодержащего катализатора FTS пропорциональна количеству частиц размером более 6 нм, и соответственно ожидается, что мелкие кристаллиты и высокая степень их диспергирования приведут к повышенной активности катализатора.

В US 6806226 раскрыт кобальтсодержащий катализатор, который на стадии прокаливания обрабатывают таким образом, что весь способный к восстановлению кобальт имеет формульный состав СоО_аН_b. Установлено, что приготовленные таким образом катализаторы обладают повышенной активностью.

В настоящее время установлено, что при приготовлении кобальтсодержащего катализатора прокаливание включает как период быстрого нагревания, который сопровождается подачей газового потока с высокой скоростью, так и период медленного нагревания согласно настоящему изобретению, в результате чего получают катализатор с мелкими кристаллитами и/или с высокой активностью.

Сущность изобретения

Согласно первому аспекту настоящего изобретения, предложен способ приготовления предшественника кобальтсодержащего катализатора синтеза углеводородов, который включает прокаливание носителя катализатора с нанесенным соединением кобальта, при котором носитель катализатора с нанесенным соединением кобальта нагревают в интервале температур от 90°C до 220°C, с использованием

одного или нескольких периодов быстрого нагревания в определенном интервале температур, причем нагревание носителя катализатора с нанесенным соединением кобальта проводят со скоростью по меньшей мере 10°C/мин при скорости газа через носитель катализатора с нанесенным соединением кобальта по меньшей мере 5 м³ _н/кг соединения кобальта/час; и

одного или нескольких периодов медленного нагревания в определенном интервале температур, причем нагревание носителя катализатора с нанесенным соединением кобальта проводят со скоростью менее 6°C/мин, и таким образом прокаливание соединения кобальта позволяет получить предшественник кобальтсодержащего катализатора синтеза углеводородов.

Прокаливание

Прокаливание носителя катализатора с нанесенным соединением кобальта может включать разложение соединения кобальта и/или его реакцию с кислородом. Во время прокаливания соединение кобальта, например, нитрат кобальта, можно превратить в оксид кобальта, предпочтительно оксид кобальта, который выбирают из СоО, СоО(ОН), Сo₃О₄, Сo₂О₃ или из смесей нескольких оксидов.

При нагревании в течение одного или нескольких периодов быстрого нагревания температура носителя катализатора с нанесенным соединением кобальта, т.е. соединения кобальта и носителя катализатора, может повышаться по меньшей мере на 10°C; предпочтительно по меньшей мере на 20°C; более предпочтительно по меньшей мере на 50°C; еще более предпочтительно по меньшей мере на 90°C.

Один или несколько периодов быстрого нагревания могут обеспечить весь интервал температур нагревания от 90°C до 220°C, в то время как скорость нагревания во время одного или нескольких периодов медленного нагревания может составлять 0°C/мин. Альтернативно один или несколько периодов быстрого нагревания можно проводить таким образом, чтобы обеспечить только часть интервала температур нагревания от 90°C до 220°C, т.е. менее 100% интервала температур нагревания от 90°C до 220°C.

Предпочтительно проводить один или несколько периодов быстрого нагревания таким образом, чтобы обеспечить по меньшей мере 50% интервала температур нагревания от 90°C до 220°C. Предпочтительно, чтобы указанная доля составляла по меньшей мере 65%; более предпочтительно по меньшей мере 75% и в некоторых предпочтительных вариантах изобретения эта доля может составлять по меньшей мере 90%.

Предпочтительно, чтобы по меньшей мере за одним периодом быстрого нагревания сразу следовал по меньшей мере один период медленного нагревания. В одном варианте изобретения прокаливание может включать один или несколько периодов быстрого нагревания, причем после одного или нескольких периодов быстрого нагревания следует период медленного нагревания. Предпочтительно, чтобы после каждого периода быстрого нагревания сразу следовал период медленного нагревания.

Предпочтительно, чтобы один или несколько периодов медленного нагревания обеспечивал интервал температур нагревания и прокаливания, не достигнутый в периоды быстрого нагревания.

Прокаливание в ходе одного или нескольких периодов быстрого нагревания можно проводить в любом подходящем аппарате для прокаливания. Такие аппараты прокаливания могут включать реактор с псевдоожиженным слоем (торговая марка Torbed), горизонтальную печь с псевдоожиженным слоем или микроволновой нагреватель. Предпочтительным является аппарат для прокаливания Torbed. Следует подчеркнуть, что интервал температур нагревания от 90°C до 220°C относится к температуре слоя в реакторе или печи, т.е. к температуре слоя носителя катализатора с нанесенным соединением кобальта.

Важно, что можно прокаливать также выше 220°C, например, до 230°C или до 250°C или даже до 270°C. В этом случае один или нескольких периодов быстрого нагревания можно проводить до достижения по меньшей мере 50% всего интервала температур нагревания выше 90°C. Предпочтительно, чтобы указанная доля составляла по меньшей мере 65%; более предпочтительно по меньшей мере 75% и в некоторых предпочтительных вариантах изобретения она может доходить по меньшей мере до 90%.

Скорость нагревания во время периода(ов) быстрого нагревания может составлять по меньшей мере 15°C/мин и предпочтительно по меньшей мере 20°C/мин.

Объемная скорость газового потока во время периода(ов) быстрого нагревания может быть по меньшей мере 7 м³ _н/кг соединения кобальта/час; предпочтительно по меньшей мере 10 м³ _н/кг соединения кобальта/час; предпочтительно 18 м³ _н/кг соединения кобальта/час.

Газ, применяемый во время прокаливания, может быть любым газом, например, инертным газом или кислородсодержащим газом. Инертным газом может быть азот. Кислородсодержащим газом может быть воздух.

Предпочтительно, чтобы во время периода медленного нагревания поток газа через носитель катализатора с нанесенным соединением кобальта также увеличивался. В одном варианте изобретения объемная скорость газового потока во время периода медленного нагревания составляла менее 5 м³ _н/кг соединения кобальта/час, предпочтительно менее 3 м³ _н/кг соединения кобальта/час, более предпочтительно менее 2 м³ _н/кг соединения кобальта/час.

В другом предпочтительном варианте данного изобретения объемная скорость газового потока во время периода медленного нагревания составляла по меньшей мере 5 м³ _н/кг соединения кобальта/час, предпочтительно по меньшей мере 7 м³ _н/кг соединения кобальта/час; предпочтительно по меньшей мере 10 м³ _н/кг соединения кобальта/час, более предпочтительно по меньшей мере 18 м³ _н/кг соединения кобальта/час. Предпочтительно, чтобы объемная скорость газового потока во время периода медленного нагревания была равна объемной скорости газового потока во время периода быстрого нагревания.

Скорость нагревания во время по меньшей мере одного периода медленного нагревания может быть менее 5°C/мин, предпочтительно менее 3°C/мин. В одном варианте изобретения указанная скорость нагревания составляет примерно 1°C/мин. В другом варианте изобретения указанная скорость нагревания составляет примерно 0°C/мин. В предпочтительном варианте изобретения указанная скорость нагревания составляет по меньшей мере 0°C/мин. Важно, что когда указанная скорость нагревания составляет 0°C/мин, возможны периоды, когда скорость нагревания ниже 0°C/мин (т.е. охлаждение), но такие периоды не считают периодами медленного нагревания.

Во время прокаливания соединение кобальта разлагается с образованием газообразных продуктов разложения. Например, в случае Со(NO₃)₂·6Н₂O такими продуктами являются Н₂O и NO_x В настоящее время установлено, что во время одного или нескольких периодов быстрого нагревания скорость образования газообразных продуктов разложения такова, что может привести к разрушению частиц предшественника катализатора. Также неожиданно было установлено, что можно уменьшить разрушение частиц предшественника катализатора в результате образования газообразных продуктов разложения во время прокаливания путем комбинирования одного или нескольких периодов медленного нагревания и одного или нескольких периодов быстрого нагревания. Для уменьшения разрушения частиц предшественника катализатор можно варьировать частоту и/или длительность периодов медленного нагревания.

В одном предпочтительном варианте изобретения предлагают по меньшей мере один период медленного нагревания в интервале температур нагревания и прокаливания выше 120°C и предпочтительно ниже 190°C. Предпочтительно, чтобы указанный интервал был выше 125°C, более предпочтительно выше 145°C, и более предпочтительно ниже 180°C.

В одном предпочтительном варианте данного изобретения прокаливание может включать по меньшей мере один период быстрого нагревания, приводящий по меньшей мере к части первого интервала температур нагревания (предпочтительно от 90 до 180°C); по меньшей мере один период быстрого нагревания, приводящий по меньшей мере к части второго интервала температур нагревания выше интервала температур первого интервала температур нагревания (предпочтительно выше 180°C); и по меньшей мере один период медленного нагревания между периодом быстрого нагревания в первом интервале температур нагревания и периодом быстрого нагревания во втором интервале температур нагревания.

В другом варианте данного изобретения прокаливание может включать по меньшей мере один период быстрого нагревания, приводящий по меньшей мере к части первого интервала температур нагревания (предпочтительно от 90 до 125°C); по меньшей мере один период быстрого нагревания, приводящий по меньшей мере к части второго интервала температур нагревания выше интервала температур первого интервала температур нагревания (предпочтительно от температуры выше 125°C до 180°C); по меньшей мере один период быстрого нагревания, приводящий по меньшей мере к части третьего интервала температур нагревания выше интервала температур второго интервала температур нагревания (предпочтительно выше 180°C); по меньшей мере один период медленного нагревания между периодом быстрого нагревания в первом интервале температур нагревания и периодом быстрого нагревания во втором интервале температур нагревания; и один период медленного нагревания между периодом быстрого нагревания во втором интервале температур нагревания и периодом быстрого нагревания в третьем интервале температур нагревания.

Предпочтительно, чтобы прокаливание включало один период быстрого нагревания, приводящий по меньшей мере к части первого интервала температур нагревания. Предпочтительно, чтобы прокаливание включало по меньшей мере один период быстрого нагревания, приводящий по меньшей мере к части второго интервала температур нагревания. Предпочтительно, чтобы прокаливание включало один период быстрого нагревания, приводящий по меньшей мере к части третьего интервала температур нагревания.

Носитель катализатора

Носителем катализатора может быть любой носитель, пригодный для нанесения на него активного компонента катализатора или предшественника активного компонента катализатора. Предпочтительно, чтобы носитель катализатора был пригоден для использования в качестве носителя катализатора синтеза углеводорода и/или оксигенатов углеводородов по меньшей мере из водорода и монооксида углерода. Предпочтительно, чтобы катализатор представлял собой катализатор синтеза Фишера-Тропша (FTS). Синтез с катализатором FTS можно провести в реакторе с неподвижным слоем, с суспензионном слоем или даже в реакторе с псевдоожиженным слоем. Предпочтительно проводить синтез в трехфазном суспензионном реакторе FTS.

Обычно носитель катализатора является пористым, и предпочтительно его предварительно сформовать. Предпочтительно, чтобы носитель содержал поры среднего диаметра 8-50 нанометров, более предпочтительно 10-15 нанометров. Объем пор носителя может составлять 0.1-1 мл/г носителя катализатора, предпочтительно 0.3-0.9 мл/г носителя катализатора. Предварительно сформованный носитель может иметь вид частиц предпочтительно среднего размера 1-500 микрометров, более предпочтительно 10-250 микрометров, еще лучше 45-200 микрометров.

Носитель катализатора может включать основу носителя катализатора и необязательно один или несколько модификаторов. Основу носителя катализатора можно выбрать из группы, состоящей из одного или более оксидов алюминия; оксида кремния (SiO₂); оксида титана (TiO₂); оксида магния (MgO); оксида цинка (ZnO) и их смесей. Предпочтительно выбирать основу носителя из группы, состоящей из оксида алюминия в виде одного или нескольких оксидов алюминия; оксида титана (ТiO₂) и оксида кремния (SiO₂). Более предпочтительно, чтобы основа носителя представляла собой оксид алюминия в виде одного или нескольких оксидов алюминия. Основой носителя может быть промышленный продукт, например, торговой марки Puralox (от Sasol Germany GmbH).

Предпочтительно, чтобы носитель катализатора включал один или несколько модификаторов. В частности это важно когда основа носителя растворима в нейтральном и/или кислом водном растворе или когда основа носителя чувствительна с гидротермальному воздействию, как описано ниже.

Модификатор может быть компонентом, который выполняет следующие функции:

(i) уменьшает растворение носителя катализатора в водной среде;

(ii) снижает чувствительность носителя катализатора к гидротермальному разрушающему действию (особенно в синтезе Фишера-Тропша);

(iii) увеличивает объем пор в носителе катализатора;

(iv) повышает прочность и/или устойчивость носителя катализатора к истиранию и износу.

В предпочтительном варианте данного изобретения модификатор уменьшает растворение носителя катализатора в водной среде и/или подавляет чувствительность носителя катализатора к гидротермальному воздействию (особенно в синтезе Фишера-Тропша). Водная среда может включать водный кислый раствор и/или водный нейтральный раствор, особенно среду, применяемую на стадии приготовления катализатора путем пропитки водной средой. Гидротермальным воздействием считают спекание носителя катализатора (например, оксида алюминия) во время синтеза углеводородов, особенно синтеза Фишера-Тропша, при высокой температуре в присутствии воды.

Модификатор может включать или состоять из Si, Zr, Со, Ti, Cu, Zn, Mn, Ва, Ni, Na, К, Ca, Sn, Cr, Fe, Li, Ti, Sr, Ga, Sb, V, Hf, Th, Ce, Ge, U, Nb, Та, W, La и смесей двух или нескольких из них.

Модификатор можно выбирать из группы, состоящей из Si; Zr; Cu; Zn; Mn; Ва; La; W; Ni или смесей нескольких из них. Предпочтительно выбирать модификатор из группы, состоящей из Si и Zr. В предпочтительном варианте изобретения модификатором является Si.

В случае, когда модификатором является Si, концентрация кремния в полученном носителе катализатора может составлять по меньшей мере 0.06 Si, предпочтительно по меньшей мере 0.13 Si атома на квадратный нанометр носителя катализатора и более предпочтительно по меньшей мере 0.26 Si атома на квадратный нанометр носителя катализатора.

Предпочтительно, чтобы верхним пределом концентрации была величина 2.8 Si атом/нм² носителя катализатора.

В предпочтительно варианте данного изобретения носитель катализатора включает основу носителя катализатора, необязательно содержащую модификатор, выбранный из Si и Zr, причем основу носителя катализатора выбирают из группы, состоящей из оксида алюминия в виде одного или нескольких оксидов алюминия; оксида кремния (SiO₂) и оксида титана (ТiO₂). Предпочтительно, чтобы основа носителя представляла собой оксид алюминия в виде одного или нескольких оксидов алюминия и включала модификатор, который предпочтительно выбирать из Si и Zr, предпочтительно Si. В одном предпочтительном варианте изобретения носитель катализатора можно выбирать из оксида алюминия в виде одного или нескольких оксидов алюминия; оксида кремния (SiO₂), оксида титана (ТiO₂), оксида магния, оксида алюминия, модифицированного оксидом кремния, и их смесей. Предпочтительно, чтобы носитель представлял собой модифицированный оксидом кремния оксид алюминия, например, продукт торговой марки Siralox от Sasol Germany GmbH. Siralox представляет собой носитель из оксида алюминия, содержащий высушенный распылительной сушкой оксид кремния. Носитель из модифицированного оксидом кремния оксида алюминия может быть продуктом, описанным в патенте США 5045519, который включен здесь ссылкой.

Один или несколько оксидов алюминия можно выбрать из группы, включающей (предпочтительно состоящей из) гамма оксид алюминия, дельта оксид алюминия, тета оксид алюминия и смеси двух или нескольких оксидов. Предпочтительно, чтобы такая группа включала или предпочтительно состояла из гамма оксида алюминия, дельта оксида алюминия и смеси гамма оксида алюминия и дельта оксида алюминия. Носитель катализатора из оксида алюминия можно приобрести под торговой маркой Puralox, предпочтительно Puralox SCCa2/150 от SASOL Germany GmbH. Puralox SCCa 2/150 (торговая марка) представляет собой носитель из оксида алюминия, высушенного распылительной сушкой, состоящий из смеси гамма и тета-оксидов алюминия.

Предпочтительно, чтобы оксид алюминия представлял собой кристаллическое соединение формулы Al₂O₃·xH₂O, где 0<x<1. Термин оксид алюминия не включает Al(OH)₃ и АlO(ОН), но включает соединения типа гамма, дельта и тета оксида алюминия.

Соединение кобальта, нанесенное на носитель катализатора

Соединение кобальта может представлять собой соль кобальта.

Соединение кобальта может быть органическим соединением кобальта, но предпочтительно, чтобы это было неорганическое соединение кобальта. Неорганическое соединение кобальта может представлять собой соль кобальта, предпочтительно нитрат кобальта и в частности Co(NO₃)₂·6H₂O.

На носитель катализатора можно также нанести легирующую добавку, которая может повысить способность активного компонента катализатора к восстановлению. Легирующая добавка может быть в виде легирующего соединения, которое является соединением металла, выбранного из группы, включающей палладий (Pd), платину (Pt), рутений (Ru), рений (Re) или смесь нескольких из них. Массовое соотношение металлов в легирующей добавке (особенно металлического палладия или платины) и кобальта может составлять от 0.01:100 до 3:100.

В одном варианте данного изобретения соединение кобальта, нанесенное на носитель катализатора, можно приготовить путем введения соединения кобальта в носитель катализатора и/или на носитель катализатора. Соединение кобальта можно вводить на и/или носитель катализатора любым подходящим способом, но предпочтительно делать этой пропиткой. Предпочтительно пропитывать носитель катализатора соединением кобальта путем формирования смеси соединения - предшественника катализатора; жидкого носителя для соединения - предшественника катализатора и носителя катализатора.

Жидкий носитель может представлять собой растворитель для соединения - предшественника и предпочтительно растворять соединение - предшественник катализатора. Жидкий носитель может быть водой.

Предшественник катализатора

Кобальт в предшественнике катализатора может быть оксидом кобальта, в том числе оксогидроксидным соединением. Оксид кобальта можно выбрать из группы, состоящей из СоО, СоО(ОН), СO₃О₄, СO₂О₃ или смеси нескольких из них.

Предшественник катализатора может содержать кобальт в количестве 5-70 г Со/100 г носителя катализатора, предпочтительно 20-40 г Со/100 г носителя катализатора и более предпочтительно 25-35 г Со/100 г носителя катализатора.

Оксид кобальта может быть в форме частиц или кристаллитов, распределенных по поверхности носителя.

Предшественник катализатора синтеза углеводородов может быть предшественником катализатора синтеза Фишера-Тропша.

Катализатор

Согласно второму аспекту настоящего изобретения, предложен способ приготовления катализатора синтеза углеводородов, который включает приготовление предшественника катализатора согласно первому аспекту изобретения и затем восстановление указанного предшественника катализатора и получение катализатора.

Катализатор синтеза углеводородов может быть катализатором синтеза Фишера-Тропша.

Для активации предшественника катализатора предпочтительно обрабатывать его газом-восстановителем. Предпочтительно, чтобы газ-восстановитель был водородом или водородсодержащим газом. Водородсодержащий газ может состоять из водорода и одного или нескольких инертных газов, инертных по отношению к активному катализатору. Предпочтительно, чтобы водородсодержащий газ содержал по меньшей мере 90 об.% водорода.

Газ-восстановитель можно привести в контакт с предшественником катализатора любым подходящим способом. Предпочтительно, чтобы предшественник катализатора был в виде слоя частиц, через который пропускают поток газа-восстановителя. Слой частиц может быть неподвижным, но предпочтительно, чтобы он был псевдоожиженным, и предпочтительно, чтобы газ-восстановитель действовал как псевдоожижающая среда для слоя частиц предшественника катализатора.

Восстановление можно проводить при давлении 0.6-1.5 бар(а), предпочтительно 0.8-1.3 бар(а). Альтернативно давление может быть 1.5 бар(а) - 20 бар(а). Более предпочтительно, чтобы давление было близким к атмосферному.

Предпочтительно проводить восстановление при температуре на 25°C выше температуры, при которой предшественник катализатора восстанавливается до активной формы. Предпочтительно восстанавливать при температуре выше 150°C и предпочтительно ниже 600°C, особенно когда активным компонентом катализатора является кобальт. Предпочтительно восстанавливать при температуре ниже 500°C, предпочтительно ниже 450°C.

Во время активации температуру можно изменять и предпочтительно повышать ее до максимальной, как указано выше.

Поток газа-восстановителя через слой катализатора предпочтительно регулировать таким образом, чтобы концентрация примесей, образующихся во время восстановления, оставалась достаточно низкой. Возможен рецикл газа-восстановителя и предпочтительно обрабатывать газ рецикла для удаления примесей, образующихся во время восстановления. Примеси могут содержать воду, аммиак или обе примеси.

Восстановление можно проводить в две или несколько стадий, в ходе которых изменяют одну или обе скорости нагревания и объемную скорость газа-восстановителя.

В одном варианте данного изобретения можно нанести на активный катализатор покрытие путем введения частиц активного катализатора и покрывающей среды в виде расплавленного органического вещества, которое находится при температуре T₁ и застывает при более низкой температуре Т₂, где T₂<T₁, по меньшей мере в одной форме; эту форму по меньшей мере частично погружают в охлаждающую жидкость для охлаждения органического вещества до температуры Т₃, где Т₃≤Т₂.

Синтез углеводородов

Согласно третьему аспекту данного изобретения, предложен способ синтеза углеводородов, включающий приготовление катализатора синтеза углеводородов, как указано выше, и контактирование водорода и монооксида углерода при температуре выше 100°C и давлении по меньшей мере 10 бар с указанным катализатором для получения углеводородов и необязательно оксигенатов углеводородов.

Температура, при которой водород приводят в контакт с монооксидом углерода, составляет 180°C-250°C, предпочтительно 220°C-230°C. Давление, при котором водород приводят в контакт с монооксидом углерода, может составлять 10 бар - 40 бар.

Предпочтительно, чтобы способ синтеза углеводородов был способом Фишера-Тропша, более предпочтительно трехфазным способом Фишера-Тропша, еще более предпочтительно способом Фишера-Тропша в суспензионном реакторе для получения воска.

Способ синтеза углеводородов может также включает стадию гидрообработки для превращения углеводородов и необязательно их оксигенатов в жидкое топливо и/или химические продукты.

Данное изобретение охватывает также продукты, полученные способом синтеза углеводородов по третьему аспекту изобретения.

Далее изобретение будет описано с помощью следующих не ограничивающих примеров.

Во всех приведенных ниже примерах предшественники катализаторов получали на одной и той же пилотной установке. Во всех случаях носитель катализатора с нанесенным соединением кобальта (или предшественник, содержащий нитрат кобальта), частично прокаленный предшественник, содержащий нитрат кобальта и т.д. находились при температуре пилотной установки при подаче в питательный бункер реактора Torbed, во вращающуюся печь или в печь с псевдоожиженным слоем. Температура пилотной установки составляла 4°C - 30°C в зависимости от сезона и погоды и в этих примерах называется «комнатной температурой»..

ПРИМЕР 1 (по данному изобретению) (Torbed пример С1313/1 Т)

Изучен предшественник катализатора синтеза Фишера-Тропша в виде частиц на основе кобальта или содержащий кобальт, из которого после активации получают патентованный суспензионный катализатор синтеза Фишера-Тропша 16 г Со/100 г Аl₂О₃ от Заявителя.

В этом примере прокаливание проводили путем 3 периодов быстрого нагревания и 2 периодов медленного нагревания в интервале 90-220°C, все в реакторе Torbed.

Пропитка кобальтом

Типичную порцию предварительно восстановленного предшественника катализатора готовили следующим образом. Puralox SCCa с объемом пор 0.48 мл/г от SASOL Germany GmbH of Uberseering 40, 22297 Hamburg, Germany модифицировали кремнием (с использованием TEOS в этаноле) до конечной концентрации кремния 1.3 масс.% Si/г носителя. Содержащий нитрат кобальта предшественник (или носитель катализатора с нанесенной солью) готовили пропиткой по влагоемкости. 15 кг указанного выше модифицированного оксидом кремния носителя из гамма оксида алюминия пропитывали раствором 12.1 кг Co(NO₃)₂·6H₂O/час и 7.2 г Pt(NH₃)₄(NO₃)₂ и перемешивали при 69°C в течение 2 час.

Прокаливание предшественника, содержащего нитрат кобальта Предшественник прокаливали в реактор Torbed (Torftech Ltd, Thatcham, RG19,6HW, United Kingdom), помещая порцию предшественника, содержащего нитрат кобальта, в питательный бункер. Температуру в реакторе Torbed установили на уровне 100°C, воздушный поток 75 м³.ч^-1 скорость вибрационного питателя 10 кг.ч^-1. После установления температурного режима открывали кран вибрационного питателя и подавали в реактор Torbed путем вибрации предшественник, содержащий нитрат кобальта (при комнатной температуре). Скорость нагревания предшественника составляла 22°C/мин (т.е. период быстрого нагревания) вплоть до 92°C при объемной скорости 20 м³ _н/кг Со(NO₃)₂·6Н₂O/час. После обработки предшественника в течение примерно 8 мин в реакторе Torbed температуру повысили от 92 до 100°C при скорости нагревания 1°c/мин (т.е. период медленного нагрева) и объемной скорости 20 м³ _н/кг Co(NO₃)₂·6H₂O/час.

Полученный частично прокаленный предшественник, содержащий нитрат кобальта, выгружали из бункера реактора и циклонного бункера и помещали в питательный бункер. Установили в реакторе Torbed температуру 150°C, скорость потока воздуха 75 м³.ч^-1 и скорость вибрационного питателя 10 кг.ч^-1. После установления температурного режима открывали кран вибрационного питателя и частично прокаленный предшественник, содержащий нитрат кобальта (при комнатной температуре), подавали путем вибрации в реактор Torbed. Скорость нагревания предшественника составляла 39°C/мин (т.е. период быстрого нагревания) вплоть до 141°C при объемной скорости 20 м³ _n/кг Со(NO₃)₂·6Н₂O/час. После обработки предшественника в течение 11 мин в реакторе Torbed температуру повысили от 141 до 150°C при скорости нагревания 0.8°C/мин (т.е. период медленного нагревания) и объемной скорости воздуха 20 м³ _н/кг Co(NO₃)₂·6H₂O/час.

Полученный предшественник с оксидом кобальта выгружали из бункера реактора и циклонного бункера и помещали в питательный бункер. Установили в реакторе Torbed температуру 270°C, скорость потока воздуха 75 м³.ч^-1 и скорость вибрационного питателя 10 кг.ч^-1. После установления температурного режима открывали кран вибрационного питателя и предшественник с оксидом кобальта (при комнатной температуре) подавали путем вибрации в реактор Torbed. Скорость нагревания предшественника составляла 77°C/мин (т.е. период быстрого нагревания) вплоть до 255°C при объемной скорости 20 м³ _н/кг Со(NO₃)₂·6Н₂O/час. После обработки предшественника в течение 14 мин в реакторе Torbed температуру повысили от 255 до 270°C при скорости нагревания 1.1°C/мин и объемной скорости 20 м³ _н/кг Со(NO₃)₂·6Н₂O/час. Полученные частицы нанесенного предшественника катализатора Фишера-Тропша на основе кобальта выгружали из бункера реактора и циклонного бункера.

ПРИМЕР 2 (по данному изобретению) (Torbed пример С1316/1 Т)

Прокаливание этого образца проводили за 4 периода быстрого нагревания и 3 периода медленного нагревания в интервале 90-220°C, все в реакторе Torbed.

В этом примере частицы предшественника нанесенного кобальтсодержащего катализатора синтеза Фишера-Тропша готовили аналогично примеру 1, однако прокаливание высушенного предшественника, содержащего нитрат кобальта (или носителя катализатора с нанесенным соединением), провели следующим образом:

Прокаливание предшественника, содержащего нитрат кобальта

Предшественник прокаливали в реакторе Torbed, помещая порцию предшественника, содержащего нитрат кобальта, в питательный бункер. Температуру в реакторе Torbed установили на уровне 100°C, скорость воздушного потока 75 м³.ч^-1 скорость вибрационного питателя 10 кг.ч^-1. После установления температурного режима открывали кран вибрационного питателя и предшественник, содержащий нитрат кобальта (при комнатной температуре) подавали путем вибрации в реактор Torbed. Скорость нагревания предшественника составляла 22°C/мин (т.е. период быстрого нагревания) вплоть до 92°C при объемной скорости 20 м³ _н/кг Co(NO₃)₂·6H₂O/час. Затем предшественник обрабатывали примерно 8 минут в реакторе Torbed и повысили температуру от 92°C до 100°C при скорости нагревания 1°C/мин (т.е. период медленного нагревания) и объемной скорости 20 м³ _н/кг Co(NO₃)₂·6H₂O/час.

Полученный частично прокаленный предшественник, содержащий нитрат кобальта, выгружали из бункера реактора и циклонного бункера и помещали в питательный бункер. Установили в реакторе Torbed температуру 150°C, скорость потока воздуха 75 м³.ч^-1 и скорость вибрационного питателя 10 кг.ч^-1. После установления температурного режима открывали кран вибрационного питателя и частично прокаленный предшественник, содержащий нитрат кобальта (при комнатной температуре), подавали путем вибрации в реактор Torbed. Скорость нагревания предшественника составляла 9°C/мин (т.е. период быстрого нагревания) вплоть до 141°C при объемной скорости 20 м³ _н/кг Co(NO₃)₂·6H₂O/час. Затем предшественник обрабатывали примерно 11 мин в реакторе Torbed и повысили температуру от 141°C до 150°C при скорости нагревания 0.8°C/мин (т.е. период медленного нагревания) и объемной скорости 20 м³ _н/кг Co(NO₃)₂·6H₂O/час. Полученный частично прокаленный предшественник, содержащий нитрат кобальта, выгружали из бункера реактора и циклонного бункера и помещали в питательный бункер. Установили в реакторе Torbed температуру 170°C, скорость потока воздуха 75 м³.ч^-1 и скорость вибрационного питателя 10 кг.ч^-1. После установления температурного режима открывали кран вибрационного питателя и частично прокаленный предшественник, содержащий нитрат кобальта (при комнатной температуре), подавали путем вибрации в реактор Torbed. Скорость нагревания предшественника составляла 47°C/мин (т.е. период быстрого нагревания) вплоть до 165°C при объемной скорости 20 м³ _н/кг Co(NO₃)₂·6H₂O/час. Затем предшественник обрабатывали примерно 5 мин в реакторе Torbed и повысили температуру от 165°C до 170°C при скорости нагревания 1°C/мин (т.е. период медленного нагревания) и объемной скорости 20 м³ _н/кг Co(NO₃)₂·6H₂O/час. Полученный предшественник с оксидом кобальта выгружали из бункера реактора и циклонного бункера и помещали в питательный бункер. Установили в реакторе Torbed температуру 270°C, скорость потока воздуха 75 м³.ч^-1 и скорость вибрационного питателя 10 кг.ч^-1. После установления температурного режима открывали кран вибрационного питателя и предшественник, содержащий нитрат кобальта (при комнатной температуре), подавали путем вибрации в реактор Torbed. Скорость нагревания предшественника составляла 56°C/мин (т.е. период быстрого нагревания) вплоть до 248°C при объемной скорости 20 м³ _н/кг Co(NO₃)₂·6H₂O/час. Затем предшественник обрабатывали примерно 10 мин в реакторе Torbed и повысили температуру от 248°C до 270°C при скорости нагревания 2.1°C/мин и объемной скорости 20 м³ _н/кг Со(NO₃)₂·6Н₂O/час. Полученные частицы нанесенного предшественника катализатора синтеза Фишера-Тропша на основе кобальта выгружали из бункера реактора и циклонного бункера.

ПРИМЕР 3 (по данному изобретению) (Вращательная печь/Torbed, пример С1320/1 Т)

Прокаливание в этом примере осуществили за 1 период медленного нагревания во вращательной печи и затем 1 период быстрого нагревания в реакторе Torbed, все в интервале 90°C - 220°C.

В этом примере частицы предшественника нанесенного кобальтсодержащего катализатора синтеза Фишера-Тропша готовили аналогично примеру 1, однако прокаливание высушенного предшественника, содержащего нитрат кобальта (или носителя катализатора с нанесенным соединением кобальта), провели следующим образом:

Прокаливание предшественника, содержащего нитрат кобальта

Предшественник прокаливали во вращательной печи, помещая порцию предшественника, содержащего нитрат кобальта (при комнатной температуре), в трубку для прокаливания из нержавеющей стали. Температуру во вращательной печи повышали со скоростью 1°C/мин от комнатной до 130°C при слабом потоке воздуха, образующемся за счет естественной конвекции внутри трубки для прокаливания (т.е. период медленного нагревания).

Полученные частицы частично прокаленного предшественника, содержащего нитрат кобальта, оставили остывать до комнатной температуры, после чего материал дополнительно прокаливали в реакторе Torbed. Порцию частично прокаленного предшественника, содержащего нитрат кобальта, прокалили в реакторе Torbed, помещая предшественник, содержащий нитрат кобальта, в питательный бункер. Установили в реакторе Torbed температуру 270°C, скорость потока воздуха 75 м³.ч^-1 и скорость вибрационного питателя 10 кг.ч^-1. После установления температурного режима открывали кран вибрационного питателя и предшественник, содержащий нитрат кобальта (при комнатной температуре), подавали путем вибрации в реактор Torbed. Скорость нагревания предшественника составляла 77°C/мин вплоть до 255°C при объемной скорости 20 м³ _н/кг Co(NO₃)₂·6H₂O/час (т.е. период быстрого нагревания). Затем предшественник обрабатывали примерно 14 мин в реакторе Torbed и повысили температуру от 255°C до 270°C при скорости нагревания 1.1°C/мин и объемной скорости 20 м³ _н/кг Co(NO₃)₂·6H₂O/час. Полученные частицы нанесенного предшественника катализатора синтеза Фишера-Тропша на основе кобальта выгружали из бункера реактора и циклонного бункера.

ПРИМЕР 4 (по данному изобретению) (печь с псевдоожиженным слоем/Torbed. пример С1317/1 Т)

Прокаливание в этом примере проводили за 1 период медленного нагревания в печи с псевдоожиженным слоем и затем 1 период быстрого нагревания в реакторе Torbed, все в интервале 90°C - 220°C.

В этом примере частицы предшественника нанесенного кобальтсодержащего катализатора синтеза Фишера-Тропша готовили аналогично примеру 1, однако прокаливание высушенного предшественника, содержащего нитрат кобальта (или носителя катализатора с нанесенным соединением кобальта), провели следующим образом:

Прокаливание предшественника, содержащего нитрат кобальта

Предшественник прокаливали в печи с псевдоожиженным слоем, помещая порцию предшественника, содержащего нитрат кобальта (при комнатной температуре), в установку для прокаливания в псевдоожиженным слое. Температуру в печи с псевдоожиженным слоем повышали со скоростью 1°C/мин от комнатной до 130°C при потоке воздуха 2 м³ _н/кг Co(NO₃)₂·6H₂O/час (т.е. период медленного нагревания).

Полученный частично прокаленный предшественник, содержащий нитрат кобальта, оставили остывать до комнатной температуры, после чего материал дополнительно прокаливали в реакторе Torbed. Порцию частично прокаленного предшественника, содержащего нитрат кобальта, прокалили в реакторе Torbed, помещая предшественник, содержащий нитрат кобальта, в питательный бункер. Установили в реакторе Torbed температуру 270°C, скорость потока воздуха 75 м³.ч^-1 и скорость вибрационного питателя 10 кг.ч^-1. После установления температурного режима открывали кран вибрационного питателя и предшественник, содержащий нитрат кобальта (при комнатной температуре), подавали путем вибрации в реактор Torbed. Скорость нагревания предшественника составляла 77°C/мин вплоть до 255°C при объемной скорости 20 м³ _н/кг Co(NO₃)₂·6H₂O/час (т.е. период быстрого нагревания). Затем предшественник обрабатывали примерно 14 мин в реакторе Torbed и повысили температуру от 255°C до 270°C при скорости нагревания 1.1°C/мин и объемной скорости 20 м³ _н/кг Co(NO₃)₂·6H₂O/час. Полученные частицы нанесенного предшественника катализатора синтеза Фишера-Тропша на основе кобальта выгружали из бункера реактора и циклонного бункера

ПРИМЕР 5 (сравнит.) (Прокаливание в псевдоожиженном слое, пример С1212/1 Т)

В этом примере прокаливание осуществили за 1 период медленного нагревания в печи с псевдоожиженным слоем в интервале 90-220°С.

В этом примере предшественник готовили аналогично примеру 1.

Прокаливание предшественника, содержащего нитрат кобальта (или носителя катализатора с нанесенным соединением кобальта)

Предшественник прокаливали в печи с псевдоожиженным слоем, помещая порцию предшественника, содержащего нитрат кобальта, в установку прокаливания в псевдоожиженным слое. Температуру в печи с псевдоожиженным слоем повышали со скоростью 1°C/мин от комнатной до 250°C при скорости потока воздуха 2 м³ _н/кг Со(NO₃)₂·6Н₂O/час (т.е. период медленного нагревания). Прокаленный предшественник, содержащий оксид кобальта, оставляли в печи до охлаждения до комнатной температуры, после чего выгружали.

ПРИМЕР 6 (по данному изобретению) (Torbed печь, пример С1338/1 S)

В этом примере прокаливание проводили за 3 периода быстрого нагревания и 2 периода медленного нагревания в реакторе Torbed в интервале 90-220°C.

В этом примере предшественник готовили и прокаливали аналогично примеру 1. Носитель Puralox был модифицирован водной монокремневой кислотой и содержал большее количество Si (1.9%) по сравнению с примером 1 (1.3%).

ПРИМЕР 7 (по данному изобретению) (Torbed пример С1339/1 S)

В этом примере прокаливание поводили за 4 периода быстрого нагревания и 3 периода медленного нагревания в реакторе Torbed в интервале 90-220°C.

В этом примере предшественник готовили и прокаливали аналогично примеру 2. Носитель Puralox был модифицирован водной монокремневой кислотой и содержал большее количество Si (1.9%) по сравнению с примером 1 (1.3%).

ПРИМЕР 8 (по данному изобретению) (Torbed/Печь с псевдоожиженным слоем. пример С1342/1 S)

В этом примере прокаливание проводили за 2 периода быстрого нагревания и 2 периода медленного нагревания в реакторе Torbed и затем 1 период медленного нагревания в печи с псевдоожиженным слоем, все в интервале 90-220°C. В этом примере предшественник, содержащий нитрат кобальта (или носитель катализатора с нанесенным соединением кобальта), готовили и прокаливали аналогично примеру 1.

Носитель Puralox был модифицирован водной монокремневой кислотой и содержал большее количество Si (1.9%) по сравнению с примером 1 (1.3%). Прокаливание предшественника, содержащего нитрат кобальта, проводили следующим образом:

Прокаливание предшественника, содержащего нитрат кобальта

Предшественник прокаливали в реакторе Torbed, помещая порцию предшественника, содержащего нитрат кобальта, в питательный бункер. Температуру в реакторе Torbed установили на уровне 100°C, скорость воздушного потока 75 м³.ч^-1 и скорость вибрационного питателя 10 кг.ч^-1. После установления температурного режима открывали кран вибрационного питателя и предшественник, содержащий нитрат кобальта (при комнатной температуре), подавали путем вибрации в реактор Torbed. Скорость нагревания предшественника составляла 22°C/мин (т.е. период быстрого нагревания) вплоть до 92°C при объемной скорости 20 м³ _н/кг Co(NO₃)₂·6H₂O/час. Затем предшественник обрабатывали примерно 8 мин в реакторе Torbed и повысили температуру от 92°C до 100°C при скорости нагревания 1°C/мин (т.е. период медленного нагревания) и объемной скорости 20 м³ _н/кг Co(NO₃)₂·6H₂O/час. Полученный частично прокаленный предшественник с оксидом кобальта выгружали из бункера реактора и циклонного бункера и помещали в питательный бункер.

Установили в реакторе Torbed температуру 150°C, скорость потока воздуха 75 м³.ч^-1 и скорость вибрационного питателя 10 кг.ч^-1. После установления температурного режима открывали кран вибрационного питателя и частично прокаленный предшественник, содержащий нитрат кобальта (при комнатной температуре), подавали путем вибрации в реактор Torbed. Скорость нагревания предшественника составляла 39°C/мин (т.е. период быстрого нагревания) вплоть до 141°C при объемной скорости 20 м³ _н/кг Co(NO₃)₂·6H₂O/час. Затем предшественник обрабатывали примерно 11 мин в реакторе Torbed и повысили температуру от 141°C до 150°C при скорости нагревания 0.8°C/мин (т.е. период медленного нагревания) и объемной скорости 20 м³ _н/кг Co(NO₃)₂·6H₂O/час. Полученный частично прокаленный предшественник, содержащий нитрат кобальта, выгружали из бункера реактора и циклонного бункера и помещали в печь с псевдоожиженным слоем.

Частично прокаленный предшественник, содержащий нитрат кобальта, прокаливали в печи с псевдоожиженным слоем, помещая порцию предшественника, содержащего нитрат кобальта (при комнатной температуре), в установку прокаливания в псевдоожиженным слое. Температуру в печи с псевдоожиженным слоем повышали со скоростью 1°C/мин от комнатной до 250°C в потоке воздуха 2 м³ _н/кг Co(NO₃)₂·6H₂O/час (т.е. период медленного нагревания). Полученный прокаленный предшественник, содержащий оксид кобальта, т.е. частицы предшественника нанесенного кобальтсодержащего катализатора синтеза Фишера-Тропша, оставляли охлаждаться до комнатной температуры, после чего выгружали.

ПРИМЕР 9 (по данному изобретению) (реактор Torbed /печь с псевдоожиженным слоем/реактор печь Torbed, пример С1343/1 S)

В этом примере прокаливание проводили за 2 периода быстрого и 2 периода медленного нагревания в реакторе Torbed и затем 1 период медленного нагревания в печи с псевдоожиженным слоем и, наконец, еще один период быстрого нагревания в реакторе Torbed, все в интервале 90-220°C.

В этом примере предшественник, содержащий нитрат кобальта или носитель катализатора с нанесенным соединением кобальта готовили аналогично примеру 1.

Носитель Puralox был модифицирован водной монокремневой кислотой и содержал большее количество Si (1.9%) по сравнению с примером 1 (1.3%). Прокаливание предшественника, содержащего нитрат кобальта, проводили следующим образом:

Прокаливание предшественника, содержащего нитрат кобальта Предшественник прокаливали в реакторе Torbed, помещая порцию предшественника, содержащего нитрат кобальта, в питательный бункер. Температуру в реакторе Torbed установили на уровне 100°C, скорость воздушного потока 75 м³.ч^-1 и скорость вибрационного питателя 10 кг.ч^-1. После установления температурного режима открывали кран вибрационного питателя и предшественник, содержащий нитрат кобальта (при комнатной температуре), подавали путем вибрации в реактор Torbed. Скорость нагревания предшественника составляла 22°C/мин (т.е. период быстрого нагревания) вплоть до 92°C при объемной скорости 20 м³ _н/кг Со(NO₃)₂·6Н₂O/час. Затем предшественник обрабатывали примерно 8 мин в реакторе Torbed и повышали температуру от 92°C до 100°C при скорости нагревания 1°C/мин (т.е. период медленного нагревания) и объемной скорости 20 м³ _н/кг Со(NO₃)₂·6Н₂O/час.

Полученный частично прокаленный предшественник, содержащий нитрат кобальта, выгружали из бункера реактора и циклонного бункера и помещали в питательный бункер. Температуру в реакторе Torbed установили на уровне 150°C, скорость воздушного потока 75 м³.ч^-1 и скорость вибрационного питателя 10 кг.ч^-1. После установления температурного режима открывали кран вибрационного питателя и частично прокаленный предшественник, содержащий нитрат кобальта (при комнатной температуре), подавали путем вибрации в реактор Torbed. Скорость нагревания предшественника составляла 39°C/мин (т.е. период быстрого нагревания) вплоть до 141°C при объемной скорости 20 м³ _н/кг Со(NO₃)₂·6Н₂O/час. Затем предшественник обрабатывали примерно 11 мин в реакторе Torbed и повысили температуру от 141°C до 150°C при скорости нагревания 0.8°C/мин (т.е. период медленного нагревания) и объемной скорости 20 м³ _н/кг Co(NO₃)₂·6H₂O/час.

Полученный частично прокаленный предшественник, содержащий нитрат кобальта (при комнатной температуре), выгружали из бункера реактора и циклонного бункера и помещали в печь с псевдоожиженным слоем. Температуру в печи с псевдоожиженным слоем повышали со скоростью 1°C/мин от комнатной до 160°C при потоке воздуха 2 м³ _н/кг Co(NO₃)₂·6H₂O/час (т.е. период медленного нагревания). Полученный частично прокаленный предшественник, содержащий нитрат кобальта, затем прокаливали в реакторе Torbed, помещая порцию предшественника, содержащего нитрат кобальта, в питательный бункер. Температуру в реакторе Torbed установили на уровне 270°C, скорость воздушного потока 75 м³.ч^-1 и скорость вибрационного питателя 10 кг.ч^-1. После установления температурного режима открывали кран вибрационного питателя и предшественник, содержащий нитрат кобальта (при комнатной температуре), подавали путем вибрации в реактор Torbed. Скорость нагревания предшественника составляла 77°C/мин вплоть до 255°C при объемной скорости 20 м³ _н/кг Co(NO₃)₂·6H₂O/час (т.е. период быстрого нагревания). Затем предшественник обрабатывали примерно 14 мин в реакторе Torbed и повысили температуру от 255°C до 270°C при скорости нагревания 1.1°C/мин и объемной скорости 20 м³ _н/кг Co(NO₃)₂·6H₂O/час. Полученный предшественник с оксидом кобальта выгружали из реактора и циклонного бункера.

ПРИМЕРЫ 10А и 10В (сравнит.) (Печь с псевдоожиженным слоем, примеры С1107/1 Т и С1107/2Т)

В этом примере прокаливание проводили за 1 период медленного нагревания в печи с псевдоожиженным слоем в интервале 90-220°C.

Были изучены частицы предшественников нанесенных катализаторов синтеза Фишера-Тропша на основе кобальта, которые в результате активации образуют 30 г Со/100 г Al₂O₃ и 16 г Со/100 г Al₂O₃ - патентованные суспензионные катализаторы синтеза Фишера-Тропша от Заявителя.

Пропитка кобальтом

Первая пропитка для получения предшественника катализатора 16 гСо/100 г носителя (пример 10А)

Типичную порцию предварительно восстановленного предшественника катализатора готовили следующим образом: Puralox SCCa, объем пор 0.48 мл/г, от SASOL Germany GmbH of Uberseering 40, 22297 Hamburg, Germany, модифицировали кремнием до конечной концентрации кремния 1.3 масс.% Si/г носителя. Предшественник, содержащий нитрат кобальта, готовили пропиткой из суспензии. 50.0 г указанного выше модифицированного кремнием носителя гамма алюминия пропитывали раствором из 50.0 г Н₂O, 39.5 г Co(NO₃)₂·6H₂O и 0.0248 г Pt(NH₃)₄(NO₃)₂ и сушили при повышенной температуре от 60 до 85°C и вакууме от 260 до 50 мбар в течение 6 час. Этот предшественник прокаливали, как описано ниже.

Вторая пропитка для получения предшественника 30 г Со/100 г носителя (пример 10В)

Для приготовления предшественника, содержащего 30 г Со/100 г носителя, использовали 50.0 г прокаленного предшественника после первой пропитки. Прокаленный предшественник пропитывали раствором из 50.0 г Н₂O, 28.38 г Co(NO₃)₂·6H₂O и 0.0407 г Pt(NH₃)₄(NO₃)₂ и сушили при повышенной температуре от 60 до 85°C и вакууме от 260 до 50 мбар в течение 6 час. Этот предшественник прокаливали, как описано ниже.

Прокаливание высушенного предшественника, содержащего нитрат кобальта Высушенный предшественник (при комнатной температуре) помещали в печь для прокаливания с псевдоожиженным слоем. Прокаливали при атмосферном давлении. Установили ток воздуха 2 м³ _н/кг Co(NO₃)₂·6Н₂O/час. Температуру повышали со скоростью 1°C/мин (т.е. период медленного нагрева) от комнатной до 250°C и выдерживали образцы в течение 6 час при 250°C. Прокаленный предшественник оставляли охлаждаться до комнатной температуры и выгружали.

ПРИМЕРЫ 11А и 11В (сравнит.) (Torbed реактор печь, примеры С742/1 Т и С742/2 T)

В этом примере прокаливание проводили за 1 период быстрого нагревания в реакторе Torbed в интервале 90-220°C.

Были изучены частицы предшественников нанесенных катализаторов синтеза Фишера-Тропша на основе кобальта, которые в результате активации образуют катализаторы 30 г Со/100 г Аl₂O₃ и 16 г Со/100 г Аl₂O₃ - патентованные суспензионные катализаторы синтеза Фишера-Тропша от Заявителя

Пропитка кобальтом

Пример 11А С742/1: Первая пропитка для получения предшественника катализатора 16 гСо/100 г носителя

Типичную порцию предварительно восстановленного предшественника катализатора готовили следующим образом: Puralox SCCa с объемом пор 0.48 мл/г от SASOL Germany GmbH of Uberseering 40, 22297 Hamburg, Germany модифицировали кремнием до конечной концентрации кремния 0-1.9 масс.% Si/r носителя. Содержащий нитрат кобальта предшественник готовили пропиткой из суспензии. 15 кг указанного выше модифицированного оксидом кремния носителя из гамма оксида алюминия пропитывали раствором из 15 кг дистиллированной воды, 11.9 кг Co(NO₃)₂·6H₂O и 7.44 г Pt(NH₃)₄(NO₃)₂. Температуру полученной суспензии повышали до 60°C, после чего повышали давление до 20 кПа(а). За время первых 3 часов стадии сушки температуру медленно повышали и через 3 часа доводили до 95°C. Через 3 часа давление понижали до 3-15 кПа(а) и после достижения точки росы по влагоемкости сушили со скоростью 2.5 масс.%/ч. Полная пропитка и стадия сушки занимали 9 час, после чего обработанный не прокаленный предшественник, содержащий нитрат кобальта, выгружали. Этот предшественник прокаливали, как описано ниже.

Вторая пропитка для получения предшественника 30 г Со/100 г носителя (пример 11В)

Для приготовления предшественника, содержащего 30 г Со/100 г носителя, использовали 10 кг прокаленного предшественника, содержащего оксид кобальта. Прокаленный предшественник пропитывали раствором из 7.5 кг дистиллированной воды, 5.7 кг Co(NO₃)₂·6H₂O и 8.15 г Pt(NH₃)₄(NO₃)₂ и сушили в вакууме при повышенной температуре. Температуру этой суспензии повысили до 60°C, после чего подняли давление до 20 кПа(а). Во время первых 3 часов стадии сушки температуру медленно повышали и через 3 часа довели до 95°C. Через 3 часа давление понизили до 3-15 кПа(а) и после достижения точки росы по влагоемкости сушили со скоростью 2.5 масс.%/ч. Полная пропитка и стадия сушки занимали 9 час, после чего обработанный не прокаленный предшественник, содержащий нитрат кобальта, выгружали. Этот предшественник прокаливали, как описано ниже.

Прокаливание высушенного предшественника, содержащего нитрат кобальта Не прокаленный предшественник, содержащий нитрат кобальта, прокаливали в реакторе Torbed, помещая порцию предшественника, содержащего нитрат кобальта, в питательный бункер. Температуру в реакторе Torbed установили на уровне 270°C, скорость воздушного потока 75 м³.ч^-1 и скорость вибрационного питателя 10 кг.ч^-1. После установления температурного режима открывали кран вибрационного питателя и предшественник, содержащий нитрат кобальта (при комнатной температуре), подавали путем вибрации в реактор Torbed. Скорость нагревания предшественника составляла 77°C/мин (т.е. периоде быстрого нагревания) вплоть до 255°C при объемной скорости 20 м³ _н/кг Co(NO₃)₂·6H₂O/час (т.е. период быстрого нагревания). Затем предшественник обрабатывали примерно 14 мин в реакторе Torbed и повысили температуру от 255°C до 270°C при скорости нагревания 1.1°C/мин и объемной скорости 20 м³ _н/кг Co(NO₃)₂·6H₂O/час. Полученный предшественник катализатора синтеза Фишера-Тропша на основе кобальта выгружали из бункера реактора и циклонного бункера.

ПРИМЕР 12 (поданному изобретению) (Torbed реактор печь, пример С1118/1 Т)

В этом примере прокаливание проводили за 2 периода быстрого и 1 период медленного нагревания в реакторе Torbed, все в интервале 90-220°C.

Были изучены частицы предшественника нанесенных катализаторов синтеза Фишера-Тропша на основе кобальта, которые в результате активации образуют катализаторы 16 г Со/100 г Аl₂О₃ - патентованные суспензионные катализаторы синтеза Фишера-Тропша от Заявителя.

Пропитка кобальтом

В этом примере для получения предшественника катализатора приготовили 16 г Со/100 г носителя аналогично примеру 11 только с первой пропиткой. Не прокаленный предшественник прокаливали следующим образом:

Прокаливание предшественника, содержащего нитрат кобальта (или носителя катализатора с нанесенным соединением кобальта)

Предшественник прокаливали в реакторе Torbed, помещая порцию предшественника, содержащего нитрат кобальта, в питательный бункер. Температуру в реакторе Torbed установили на уровне 150°C, скорость потока воздуха 75 м³.ч^-1 и скорость вибрации вибрационного питателя 10 кг.ч^-1. После установления температурного режима открывали кран вибрационного питателя и предшественник, содержащий нитрат кобальта (при комнатной температуре), подавали путем вибрации в реактор Torbed. Скорость нагревания предшественника составляла 39°C/мин (т.е. период быстрого нагревания) вплоть до 141°C при объемной скорости 20 м³ _н/кг Со(NO₃)₂·6Н₂O/час. Затем предшественник обрабатывали примерно 11 мин в реакторе Torbed и повысили температуру от 141°C до 150°C при скорости нагревания 0.8°C/мин (т.е. период медленного нагревания) и объемной скорости 20 м³ _н/кг Со(NO₃)₂·6Н₂O/час.

Полученный частично прокаленный предшественник, содержащий нитрат кобальта, выгружали из бункера реактора и циклонного бункера и помещали в питательный бункер реактора Torbed. Установили в реакторе Torbed температуру 250°C, скорость потока воздуха 75 м³.ч^-1 и скорость вибрационного питателя 10 кг.ч^-1. После установления температурного режима открывали кран вибрационного питателя и предшественник, содержащий нитрат кобальта (при комнатной температуре), подавали путем вибрации в реактор Torbed. Скорость нагревания предшественника составляла 70°C/мин вплоть до 240°C при объемной скорости 20 м³ _н/кг Со(NO₃)₂·6Н₂O/час (т.е. период быстрого нагревания). Затем предшественник обрабатывали примерно 10 мин в реакторе Torbed и повысили температуру от 240°C до 250°C при скорости нагревания 1°C/мин и объемной скорости 20 м³ _н/кг Co(NO₃)₂·6H₂O/час. Полученные частицы нанесенного предшественника катализатора синтеза Фишера-Тропша на основе кобальта выгружали из бункера реактора и циклонного бункера.

ПРИМЕР 13 (по данному изобретению) (Torbed реактор печь, пример С1149/2 Т)

В этом примере прокаливание поводили за 3 периода быстрого и 2 периода медленного нагревания в реакторе Torbed, все в интервале 90-220°C.

Были изучены частицы предшественника нанесенных катализатора синтеза Фишера-Тропша на основе кобальта, которые в результате активации образуют катализатор 30 г Со/100 г Аl₂О₃, - патентованные суспензионные катализаторы синтеза Фишера-Тропша от Заявителя.

Пропитка кобальтом

В этом примере для получения предшественника катализатора приготовили 30 г Со/100 г носителя аналогично примеру 11 с первой и второй пропитками. Не прокаленный предшественник прокаливали следующим образом:

Прокаливание высушенного предшественника, содержащего нитрат кобальта (или носителя катализатора с нанесенным соединением кобальта) Прокаливание после первой пропитки в реакторе Torbed провели аналогично примеру 1. Прокаливание после второй пропитки провели следующим образом:

Предшественник прокаливали в реакторе Torbed, помещая порцию предшественника, содержащего нитрат кобальта, в питательный бункер. Температуру в реакторе Torbed установили на уровне 100°C, скорость потока воздуха 75 м³.ч^-1 и скорость вибрации вибрационного питателя 10 кг.ч^-1. После установления температурного режима открывали кран вибрационного питателя и предшественник, содержащий нитрат кобальта (при комнатной температуре), подавали путем вибрации в реактор Torbed. Скорость нагревания предшественника составляла 22°C/мин (т.е. период быстрого нагревания) вплоть до 92°C при объемной скорости 20 м³ _н/кг Co(NO₃)₂·6H₂O/час. Затем предшественник обрабатывали примерно 8 мин в реакторе Torbed и повысили температуру от 92°C до 100°C при скорости нагревания 1°C/мин (т.е. период медленного нагревания) и объемной скорости 20 м³ _н/кг Co(NO₃)₂·6H₂O/час.

Полученный частично прокаленный предшественник, содержащий нитрат кобальта, выгружали из бункера реактора и циклонного бункера и помещали в питательный бункер реактора Torbed. Установили в реакторе Torbed температуру 130°C, скорость потока воздуха 75 м³.ч^-1 и скорость вибрационного питателя 10 кг.ч^-1. После установления температурного режима открывали кран вибрационного питателя и частично прокаленный предшественник, содержащий нитрат кобальта (при комнатной температуре), подавали путем вибрации в реактор Torbed. Скорость нагревания предшественника составляла 13°C/мин (т.е. период быстрого нагревания) вплоть до 101°C при объемной скорости 20 м³ _н/кг Со(NO₃)₂·6Н₂O/час. Затем предшественник обрабатывали примерно 6 мин в реакторе Torbed и повысили температуру от 101°C до 130°C при скорости нагревания 5°C/мин (т.е. период медленного нагревания) и объемной скорости 20 м³ _н/кг Co(NO₃)₂·6H₂O/час.

Полученный предшественник с оксидом кобальта выгружали из бункера реактора и циклонного бункера и помещали в питательный бункер. Установили в реакторе Torbed температуру 270°C, поток воздуха 75 м³.ч^-1 и скорость вибрационного питателя 10 кг.ч^-1. После установления температурного режима открывали кран вибрационного питателя и частично прокаленный предшественник, содержащий нитрат кобальта (при комнатной температуре), подавали путем вибрации в реактор Torbed. Скорость нагревания предшественника составляла 77°C/мин вплоть до 255°C при объемной скорости 20 м³ _н/кг Co(NO₃)₂·6H₂O/час (т.е. период быстрого нагревания). Затем предшественник обрабатывали примерно 14 мин в реакторе Torbed и повысили температуру от 255°C до 270°C при скорости нагревания 1.1°C/мин и объемной скорости 20 м³ _н/кг Co(NO₃)₂·6H₂O/час. Полученные частицы нанесенного предшественника катализатора синтеза Фишера-Тропша на основе кобальта выгружали из бункера реактор и циклонного бункера.

ПРИМЕР 14 (по данному изобретению) (Torbed пример С1212/2 Т)

В этом примере прокаливание проводили за 3 периода быстрого и 2 периода медленного нагревания в реакторе Torbed, все в интервале 90-220°С.

Были изучены частицы предшественника нанесенного катализатора синтеза Фишера-Тропша на основе кобальта, которые в результате активации образуют катализатор 30 г Со/100 г Аl₂О₃, - патентованные суспензионные катализаторы синтеза Фишера-Тропша от Заявителя.

Пропитка кобальтом

Для получения предшественника, содержащего оксид кобальта, после первой пропитки и прокаливания предшественник готовили и прокаливали аналогично примеру 1.

Для получения предшественника катализатора 30 г Со/100 г носителя пропиткой по влагоемкости использовали 10 кг прокаленного предшественника, содержащего оксид кобальта. Для пропитки прокаленного предшественника, содержащего оксид кобальта, использовали 6.0 кг Co(NO₃)₂·6H₂O и 7.6 г Pt(NH₃)₄(NO₃)₂ и перемешивали при 69°C в течение 12 час.

Прокаливание предшественников, содержащих нитрат кобальта и оксид кобальта, после второй пропитки провели аналогично прокаливанию после второй пропитки в примере 13.

ПРИМЕР 15 (сравнит.) (Печь с псевдоожиженным слоем, пример C1441/1S)

В этом примере прокаливание проводили за 1 период быстрого нагревания в печи с псевдоожиженным слоем реакторе в интервале 90-220°C.

Были изучены частицы предшественника нанесенного катализатора синтеза Фишера-Тропша на основе кобальта, который в результате активации образует катализатор 16 г Со/100 г Аl₂О₃, - патентованные суспензионные катализаторы синтеза Фишера-Тропша от Заявителя.

Пропитка кобальтом

Предшественник, содержащий нитрат кобальта, готовили аналогично примеру 10А. Предшественник готовили с использованием того же модифицированного носителя Puralox, что и в примере 6.

Прокаливание высушенного предшественника, содержащего нитрат кобальта Высушенный предшественник помещали в установку для прокаливания в псевдоожиженном слое. Прокаливание проводили при атмосферном давлении. Установили скорость потока воздуха 2 м³ _н/кг Со(NO₃)₂·6Н₂O/час. Температуру повышали со скоростью 1°C/мин от комнатной до 250°C и выдерживали на этом уровне в течение 6 час. Прокаленный предшественник оставили охлаждаться до комнатной температуры и выгрузили.

ПРИМЕР 16 (сравнит.) (Torbed реактор печь, пример С1871/1 S)

В этом примере прокаливание проводили за 3 периода быстрого и 2 периода медленного нагревания в реакторе Torbed, все в интервале 90-220°C.

Этот образец готовили и прокаливали аналогично примеру 13 за исключением того, что объемная скорость составляла 4.0 м³ _н/кг Co(NO₃)₂·6H₂O/час во время всех периодов нагревания.

ПРИМЕР 17 (по данному изобретению) (Torbed реактор печь, пример С1209/1Т (6))

В этом примере прокаливание поводили за 3 периода быстрого и 2 периода медленного нагревания в реакторе Torbed, все в интервале 90-220°C.

Этот образец готовили и прокаливали аналогично примеру 13 за исключением того, что объемная скорость составляла 7.4 м³ _н/кг Co(NO₃)₂·6H₂O/час во время всех периодов нагревания.

ПРИМЕР 18 (по данному изобретению) (Torbed реактор печь, пример С1209/1Т (11)

В этом примере прокаливание проводили за 3 периода быстрого и 2 периода медленного нагревания в реакторе Torbed, все в интервале 90-220°C.

Этот образец готовили и прокаливали аналогично примеру 13 за исключением того, что объемная скорость составляла 13.8 м³ _н/кг Со(NO₃)₂·6Н₂O/час во время всех периодов нагревания.

ПРИМЕР 19 (по данному изобретению) (Torbed реактор печь, пример С1209/1Т (16)

В этом примере прокаливание проводили за 3 периода быстрого и 2 периода медленного нагревания в реакторе Torbed, все в интервале 90-220°C.

Этот образец готовили и прокаливали аналогично примеру 13 при объемной скорости 20 м³ _н/кг Со(NO₃)₂·6Н₂O/час во время всех периодов прогревания.

ПРИМЕР 20 (по данному изобретению) (Torbed/Печь с псевдоожиженным слоем, пример С1869/1 S)

В этом примере прокаливание проводили за 1 период быстрого и 1 период медленного нагревания в реакторе Torbed и затем 1 период медленного нагревания в печи с псевдоожиженным слоем, все в интервале 90-220°C.

В этом примере предшественник, содержащий нитрат кобальта (или носитель с нанесенным соединением кобальта), готовили аналогично примеру 1. Носитель Puralox был модифицирован водной кремниевой кислотой и содержал большее количество кремния (1.9% Si) по сравнению с примером 1 (1.3%).

Прокаливание предшественника, содержащего нитрат кобальта, проводили следующим образом:

Прокаливание предшественника, содержащего нитрат кобальта

Предшественник прокаливали в реактор Torbed, помещая порцию предшественника, содержащего нитрат кобальта, в питательный бункер. Температуру в реакторе Torbed установили на уровне 150°C, скорость воздушного потока 75 м³.ч^-1 и скорость вибрационного питателя 10 кг.ч^-1. После установления температурного режима открывали кран вибрационного питателя и предшественник, содержащий нитрат кобальта (при комнатной температуре), подавали путем вибрации в реактор Torbed. Скорость нагревания предшественника составляла 39°C/мин (т.е. период быстрого нагревания) вплоть до 141°C при объемной скорости 20 м³ _н/кг Co(NO₃)₂·6H₂O/час. Затем предшественник обрабатывали примерно 11 мин в реакторе Torbed и повысили температуру от 141°C до 150°C при скорости нагревания 0.8°C/мин (т.е. период медленного нагревания) и объемной скорости 20 м³ _н/кг Co(NO₃)₂·6H₂O/час. Полученные частицы частично прокаленного предшественника выгружали из бункера реактора и циклонного бункера и помещали в печь для прокаливания в псевдоожиженным слое.

Частично прокаленный предшественник, содержащий нитрат кобальта, прокаливали в печи прокаливания в псевдоожиженном слое, помещая порцию предшественника, содержащего нитрат кобальта, в печь прокаливания в псевдоожиженном слое. Температуру в печи с псевдоожиженным слоем повышали со скоростью 4°C/мин от комнатной до 250°C при скорости воздушного потока 2 м³ _н/кг Co(NO₃)₂·6H₂O/час (т.е. период медленного нагревания). Полученный прокаленный предшественник, содержащий оксид кобальта, т.е. частицы нанесенного предшественника кобальтсодержащего катализатора синтеза Фишера-Тропша, оставляли охлаждаться до комнатной температуры, после чего выгружали.

ПРИМЕР 21 (Torbed/Печь с псевдоожиженным слоем, пример С1752/1 S)

В этом примере прокаливание проводили за 1 период быстрого и 1 период медленного нагревания в реакторе Torbed и затем 1 период быстрого нагревания (но при скорости, немного превышающей скорость нагревания в периоде медленного нагревания) в печи с псевдоожиженным слоем, все в интервале 90-220°C.

В этом примере предшественник, содержащий нитрат кобальта (или носитель с нанесенным соединением кобальта), готовили аналогично примеру 1.

Носитель Puralox был модифицирован водной кремниевой кислотой и содержал большее количество кремния (1.9% Si) по сравнению с примером 1 (1.3%). Прокаливание предшественника, содержащего нитрат кобальта, проводили аналогично примеру 20 за исключением того, что скорость нагревания в периоде медленного нагревания в псевдоожиженным слое составляла 7°C/мин вместо 4°C/мин.

ПРИМЕР 22 (рентгеноструктурный анализ)

Прокаленные образцы из примеров 1-21 были изучены методом порошковой рентгеновской дифракции следующим образом:

Образцы поместили в держатель из нержавеющей стали. Анализ проводили на многоцелевом дифрактометре Philips X′Pert Pro (система XRD-2). Режим работы прибора был следующим:

Напряжение рентгеновской трубки 40 кВ Ток рентгеновской трубки 40 мА Источник излучения: Кобальт (длина волны 1.78897 Å) Щель Соллера 0.04 радиан Маска пучка: 10 мм Автоматическая щель дивергенции Облучаемая длина образца 10 мм Щель дивергенции: 2° Фильтр: Железо Детектор: X′Celerator Начальный угол сканирования 5°2θ Конечный угол сканирования 105°2θ Шаг сканирования: 0.0167°2θ Время одного сканирования 150 сек Общее время сканирования 2 часа

Для идентификации кристаллических фаз в образцах использовали программу X′Pert HighScore Plus. Для количественного фазового анализа использовали программный комплекс TOPAS. Для определения средних размеров кристаллитов использовали методику полноматричного уточнения. Поглощение образца фиксировали при 10 см^-1.

Средние размеры кристаллитов приведены в таблицах 1, 2, 3, 4 и 5.

ПРИМЕР 23 (тестирование в синтезе Фишера-Тропша)

Некоторые образцы прокаленного предшественника катализатора восстановили или активировали следующим образом: В установке для восстановления в псевдоожиженном слое (внутренний диаметр 20 мм) восстановили прокаленный предшественник, содержащий оксид кобальта, при атмосферном давлении с использованием неразбавленного газа-восстановителя Н₂, подаваемого с объемной скоростью 13.7 м³ _н на килограмм восстанавливаемого кобальта в час, по следующей температурной программе: нагревание от 25°C до 425°C со скоростью 1°C/мин и изотермическая выдержка при 425°C в течение 10 час. После охлаждения восстановленный катализатор вносили в расплавленный воск в инертной атмосфере для защиты от окисления. Таким образом предшественник был превращен в соответствующий катализатор.

Восстановленный и покрытый воском образец катализатора поместили в суспензионный микрореактор и протестировали на активность в синтезе Фишера-Тропша по следующей методике: катализатор откачали в лабораторном реакторе в условиях FTS (230°C, давление 17.5 бар, соотношение Н₂:СО на входе к катализатору 1.6:1 и конверсия синтез-газа 60±5%).

Полученные результаты приведены в таблице 1.

ПРИМЕР 24 (анализ распределения частиц по размеру)

Распределение частиц по размеру в образцах предшественников катализаторов после последней стадии прокаливания проанализировали с помощью промышленного прибора Saturn DigiSizer™ 5200. Этот анализ был выполнен для образцов 10А, 10В, 11А, 11В, 12, 13, 14, 20 и 21.

Содержание мелких частиц менее 45 мкм в предшественниках катализаторов приведено в таблице 1 и таблице 5.

Таблица 1 Содержание мелких частиц в предшественнике катализатора, размер кристаллитов Сo₃О₄ и относительная активность в синтезе FTS образцов состава 30 г Со/0.075 г Pt/1.3 г Si/100 г Аl₂О₃ (10В, 11В, 13, 14) и 16 г Со/0.075 г Pt/1.3 г Si/100 г Al₂O₃ (10А, 11А, 12). Пример No Образец Содержание мелких частиц <45 мкм (%) Сo₃О₄ (Å) Относительная активность в синтезе FTS Номер опыта по синтезу FTS 10А (сравн.) С1107/1 T 1.1 128 100 BJ049 11А (сравн.) С742/1 T 12.4 88 - - 12 (по изобретению) С1118/1 T 4.3 60 114 BJ048 10 В (сравн.) С1107/2 T 2.0 170 100 BJ052 11 В (сравн.) С742/2 T 9.1 118 124 705F 13 (по изобретению) С1149/2 T 2.5 100 131 ВК057 14 (по изобретению) C1212/2 T 1.1 120 143 СЕ044

(ПРИМЕЧАНИЕ: относительную FTS активность образцов 10А и 12 сравнили с активностью образца 10А, а относительную FTS активность образцов 10В, 11В, 13 и 14 сравнили с активностью образца 10В.)

Таблица 1 показывает, что согласно способу приготовления катализатора по данному изобретению получают кобальтовый катализатор FTS с повышенной активностью, более мелкими кристаллитами Сo₃О₄ (т.е. в предшественнике катализатора), притом, что предшественник катализатора мало разрушается при прокаливании. Также показано, что в целом повышенная FTS активность обусловлена уменьшением размеров кристаллитов Со₃O₄.

Более подробное сравнение образцов катализаторов 10А и 10В, которые были получены одностадийным способом при медленном нагревании и низкой объемной скорости газа, показало, что в катализаторах было получено малое количество мелких частиц, однако эти образцы проявили сравнительную низкую активность порядка 100. Размер кристаллитов Сo₃О₄ в образце 10А был достаточно большим, 128Å (т.е. в катализаторе 16 г Со/100 г Al₂O₃), что хорошо согласуется со сравнительно низкой активностью.

Сравнительный пример катализатора 11В, который получили одностадийным способом при быстром нагревании и высокой объемной скорости, проявил существенно повышенную каталитическую активность 124, при том, что было получено большое количество мелких частиц катализатора. Размеры кристаллитов Сo₃О₄ в образцах 11А и 11В были малы и составили 88 и 118Å соответственно (т.е. для катализаторов 16 г Со/100 г Al₂O₃ и 30 г Со/100 г Al₂O₃ соответственно), что хорошо согласуется со сравнительно высокой активностью.

Примеры предложенных катализаторов 12 и 14, полученных за 2 периода быстрого и 1 период медленного нагревания, проявили значительно повышенную каталитическую активность 114 и 143 соответственно при малом содержании мелких частиц. Размеры кристаллитов Со₃O₄ в образцах 12 и 14 составили 60 и 120Å и их количество было мало (т.е. в катализаторах 16 г Со/100 г Al₂O₃ и 30 г Со/100 г Al₂O₃ соответственно), что хорошо согласуется со сравнительно высокой активностью.

Пример предложенного катализатора 13, полученного за 3 периода быстрого и 2 периода медленного нагревания, проявили значительно более высокую каталитическую активность, 131, при том, что образовалось мало мелких частиц. Размер кристаллитов Со₃O₄ в образце 13 составил 100Å, т.е. был достаточно малым (в катализаторе 30 г Со/100 г Al₂O₃), что хорошо согласуется со сравнительно высокой активностью.

Талица 2 Размер кристаллитов Со₃O₄ в примерах с катализаторами состава 16 г Со/0.04 г Pt/1.3 г Si/100 г Аl₂О₃ Пример No Образец Сo₃O₄ (Å) 1 С1313/1 Т 80 2 С1316/1 Т 80 3 С1320/1 Т 110 4 С1317/1 Т 110 5 (сравн.) С1212/1 Т 130 10А (сравн.) С1107/1 Т 128

Таблица 2 показывает, что способом получения катализаторов по данному изобретению получают кобальтовые катализаторы FTS (в примерах 1-4) с меньшими кристаллитами Со₃O₄ (т.е. в предшественниках катализаторов). Все эти образцы готовили способом, включающим комбинацию по меньшей мере одного периода быстрого и по меньшей мере одного периода медленного нагревания. В свете установленного соотношения между размером кристаллитов Сo₃О₄ и активностью в синтезе FT (таблица 1) образцы в таблице 2 с кристаллитами меньших размеров также проявляют повышенную FTS активность.

Таблица 3 Размер кристаллитов Со₃O₄ в примерах с катализаторами состава 16 г Со/0.04 г Pt/1.9 г Si/100 г Al₂O₃ Пример No Образец Со₃O₄ (Å) 6 С1338/1 S 140 7 С1339/1 S 110 8 С1342/1 S 140 9 С1343/1 S 120 15 (сравн.) С1441/1 S 150

Все образцы в Примерах 6-9 готовили способом с использованием комбинации по меньшей мере одного периода быстрого нагрева и одного периода медленного нагрева. В этих примерах получали катализатор с размерами кристаллитов Со₃O₄ от 110 до 140 Å, т.е. меньшими, чем в сравнительном примере 15, где образцы готовили одностадийным способом. Более мелкие кристаллиты Со₃O₄ позволяют получать повышенную FTS активность, а комбинация с периодами быстрого и медленного нагрева дает уверенность в том, что катализатор будет содержать лишь малое количество мелких частиц.

Таблица 4 Размер кристаллитов Со₃O₄ в примерах с катализаторами состава 16 г Со/0.04 г Pt/1.9 г Si/100 г Аl₂O₃ Пример No Образец SV∗ Сo₃О₄ (Å) 16 (сравн.) С1871/1 S 4.0 120 17 С1209/1 Т (6) 7.4 97 18 С1209/1 Т (11) 13.8 99 19 С1209/1 Т (16) 20 98 ∗ SV - объемная скорость, м³ _н/кг Со(NO₃)₂·6Н₂O/час

Таблица 4 показывает, что в том случае, когда объемная скорость была меньше 5 м³ _н/кг Со(NO₃)₂·6Н₂O)/час, получали нежелательные крупные кристаллиты кобальта.

Таблица 5: Размер кристаллитов Сo₃О₄ в примерах с катализаторами состава 16 г Со/0.04 г Pt/1.9 г Si/100 г Al₂O₃ Пример No Образец SV ∗ HR
(°C/мин) Сo₃О₄ (Å) Содержание мелких частиц <45 мкм (%) 20 С1869/1 S 2 4 140 1.5 21 С1752/1S 2 7 140 2.6 ∗ SV - объемная скорость, м³ _n/кг Со(NO₃)₂·6Н₂O/час.

Таблица 5 показывает, что в том случае, когда объемная скорость при медленном нагреве превышает 6°C/мин, частицы катализатора начинают разрушаться: при этом образуется 2.6% мелких частиц, тогда как при скорости нагрева 4°C /мин образуется всего 1.5% мелких частиц.

Изобретение относится к способу приготовления предшественника кобальтсодержащего катализатора синтеза углеводородов, который включает прокаливание загруженного катализатором носителя, представляющего собой носитель катализатора для нанесения на него соли кобальта, нанесение на носитель соли кобальта и последующее разложение соли кобальта и/или реакцию соли кобальта с кислородом; таким образом, что при прокаливании соль кобальта превращается в оксид кобальта, причем прокаливание включает нагревание носителя катализатора с нанесенной солью в интервале температур 90-220°С, с использованием одного или нескольких периодов быстрого нагревания в определенном интервале температур, причем нагревание носителя катализатора с нанесенной солью протекает со скоростью по меньшей мере 10°С/мин при скорости потока газа через носитель катализатора с нанесенной солью по меньшей мере 5 м³ _н/кг соли кобальта/час; одного или нескольких периодов медленного нагревания в определенном интервале температур, причем нагревание носителя катализатора с нанесенной солью протекает со скоростью менее 6°С/мин для прокаливания соли кобальта и приготовления предшественника кобальтсодержащих катализаторов синтеза углеводородов. Изобретение также относится к способу приготовления катализатора синтеза углеводородов и к способу синтеза углеводородов. Технический результат заключается в получении катализатора с мелкими кристаллитами и/или с высокой активностью. 3 н. и 18 з.п. ф-лы, 5 табл., 21 пр.

1. Способ приготовления предшественника кобальтсодержащего катализатора синтеза углеводородов, который включает прокаливание загруженного катализатором носителя, представляющего собой носитель катализатора для нанесения на него соли кобальта, нанесение на носитель соли кобальта и последующее разложение соли кобальта и/или реакцию соли кобальта с кислородом таким образом, что при прокаливании соль кобальта превращается в оксид кобальта, причем прокаливание включает нагревание носителя катализатора с нанесенной солью в интервале температур 90°С-220°С, с использованием
одного или нескольких периодов быстрого нагревания в определенном интервале температур, причем нагревание носителя катализатора с нанесенной солью протекает со скоростью по меньшей мере 10°С/мин при скорости потока газа через носитель катализатора с нанесенной солью по меньшей мере 5 м³ _н/кг соли кобальта/час;
одного или нескольких периодов медленного нагревания в определенном интервале температур, причем нагревание носителя катализатора с нанесенной солью протекает со скоростью менее 6°С/мин для прокаливания соли кобальта и приготовления предшественника кобальтсодержащих катализаторов синтеза углеводородов.

2. Способ по п. 1, в котором при нагревании в течение одного или нескольких периодов быстрого нагревания температура носителя катализатора с нанесенной солью повышается по меньшей мере на 10°С.

3. Способ по п. 1, в котором один или несколько периодов быстрого нагревания обеспечивают только часть интервала температур от 90°С до 220°С.

4. Способ по п. 3, в котором в результате одного или нескольких периодов быстрого нагревания достигается более по меньшей мере 50% интервала температур от 90°С до 220°С.

5. Способ по п. 1, в котором используют два или несколько периодов быстрого нагревания, за которыми сразу же следует период медленного нагревания.

6. Способ по п. 1, в котором один или несколько периодов медленного нагревания приводит к достижению интервала температур, который не достигают за период(ы) быстрого нагревания.

7. Способ по п. 1, в котором прокаливание в течение одного или нескольких периодов быстрого нагрева проводят в реакторе с кипящим слоем (торговая марка Torbed).

8. Способ по п. 1, в котором прокаливание проводят также выше 220°С путем одного или нескольких периодов быстрого нагревания для достижения по меньшей мере 50% всего интервала температур выше 90°С.

9. Способ по п. 1, в котором скорость нагрева во время периода быстрого нагревания составляет по меньшей мере 15°С/мин.

10. Способ по п. 1, в котором объемная скорость газового потока во время периодов быстрого нагрева составляет по меньшей мере 10 м³ _н/кг соли кобальта/час.

11. Способ по п. 1, в котором поток газа через носитель катализатора с нанесенной солью также увеличивают во время одного или нескольких периодов медленного нагревания.

12. Способ по п. 11, в котором объемная скорость газового потока во время периодов медленного нагревания составляет по меньшей мере 5 м³ _н/кг соли кобальта/час.

13. Способ по п. 12, в котором объемная скорость газового потока во время периодов медленного нагревания равна объемной скорости газового потока во время периодов быстрого нагревания.

14. Способ по п. 1, в котором скорость нагревания во время периодов медленного нагревания составляет менее 5°С/мин.

15. Способ по п. 1, в котором в интервале температур выше 120°С и ниже 190°С присутствует по меньшей мере один период медленного нагревания.

16. Способ по п. 1, в котором используют по меньшей мере один период быстрого нагревания, обеспечивающий по меньшей мере часть первого интервала температур нагрева; по меньшей мере один период быстрого нагревания, обеспечивающий по меньшей мере часть второго интервала температур нагревания выше интервала температур в первом интервале температур нагревания и по меньшей мере один период медленного нагревания между периодом быстрого нагревания в первом интервале температур и периодом быстрого нагревания во втором интервале температур.

17. Способ по п. 1, в котором используют по меньшей мере один период быстрого нагревания, обеспечивающий по меньшей мере часть первого интервала температур нагрева; по меньшей мере один период быстрого нагревания, обеспечивающий по меньшей мере часть второго интервала температур нагрева выше интервала температур в первом интервале температур нагрева; по меньшей мере один период быстрого нагревания, обеспечивающий по меньшей мере часть третьего интервала температур нагрева выше интервала температур во втором интервале температур нагрева; по меньшей мере один период медленного нагревания между периодом быстрого нагревания в первом интервале температур и периодом быстрого нагревания во втором интервале температур и по меньшей мере один период медленного нагревания между периодом быстрого нагревания во втором интервале температур и периодом быстрого нагревания в третьем интервале температур.

18. Способ приготовления катализатора синтеза углеводородов, который включает приготовление предшественника катализатора по любому из пп. 1-17 и затем восстановление указанного предшественника катализатора с образованием катализатора.

19. Способ по п. 18, в котором катализатор синтеза углеводородов является катализатором синтеза Фишера-Тропша.

20. Способ синтеза углеводородов, включающий приготовление катализатора синтеза углеводородов по п. 18 или 19 и контактирование водорода и монооксида углерода при температуре выше 100°С и давлении по меньшей мере 10 бар с катализатором для получения углеводородов и необязательно оксигенатов углеводородов.

21. Способ по п. 20, который включает стадию гидрообработки для превращения углеводородов и необязательно их оксигенатов в жидкое топливо и/или химические продукты.