Катализатор для синтеза углеводородов из co и h2 (синтез фишера-тропша)
Изобретение относится к химической отрасли, в частности к составу катализаторов, и может быть использовано для превращения синтез-газа в спирты и углеводороды. Описан катализатор для синтеза углеводородов из СО и Н2, содержащий следующие компоненты, мас.%:
активный компонент в пересчете на СоО 10-20; промотор - фтор 0.1-1.0; носитель - оксид алюминия остальное. Технический эффект - повышение конверсии СО. 1 ил., 2 табл.
Изобретение относится к химической отрасли, в частности к составу катализаторов, и может быть использовано для превращения синтез-газа в спирты и углеводороды.
Известна каталитическая композиция, состоящая из кобальта в количестве 1-50 мас.% тантала в количестве 0,05-5 мас.% и добавки инертного носителя до 100%, состоящего из диоксида кремния, оксида алюминия, диоксида титана и соответствующих смесей [1].
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является катализатор конверсии синтез-газа в углеводороды но синтезу Фишера-Тропша, представляющий собой кобальт 12-40 мас.%; мегалл платиновой группы: платина, иридий, родий или их смесь 0,1-1,9 мас.%; остальное γ-оксид алюминия. При этом катализатор содержит 0,25-4,75% металла платиновой группы от содержания кобальта и 1% промоторов из смеси оксидов редкоземельных элементов [2].
К недостаткам рассмотренных катализаторов следует отнести низкую степень конверсии СО в спирты и углеводороды. Использование в прототипе металлов платиновой группы обладает рядом существенных недостатков. Помимо высокой стоимости такие каталитические системы имеют серьезные ограничения но составу синтез-газа, а точнее по содержанию в нем серосодержащих соединений, являющихся каталитическим ядом для таких промоторов.
Для устранения указанных недостатков предлагается катализатор, состоящий из активного компонента Со, промотора F и носителя окиси алюминия при следующем содержании компонентов, мас.%:
| Активный компонент (в пересчете на СоО) | 10-20 |
| Промотор | 0,1-1,0 |
| Носитель | Остальное |
Было обнаружено, что добавление фтора в концентрации от 0,1 до 1 мас.% к катализатору приводит с существенному повышению конверсии СО. Фтор может добавляться как при получении исходного носителя, так и непосредственно при приготовлении каталитической композиции.
Температура проведения реакции может колебаться в пределах от 150 до 300°С как и для обычных катализаторов синтеза Фишера-Тропша, давлении от 1 до 100 атм и объемной скорости и синтез-газа от 100 до 2000 час-1.
Предлагаемая каталитическая композиция может быть приготовлена как методом смешения (примеры 1-5), так и методом пропитки (пример 6).
Тестирование полученных катализаторов проводилось в реакторе проточного типа при Р=10 атм, Т-175°С, V катализатора 25 см3, объемная скорость синтез-газа составляла 100 ч-1. Состав синтез-газа отвечал концентрации водорода 67 об.% и концентрации СО 33 об.%
Пример 1
Каталитическая композиция, содержащая 15 мас.% кобальта (в пересчете на СоО), нанесенного на окись алюминия без фтора. Остальное - окись алюминия.
Пример 2
Каталитическая композиция, содержащая 15 мас.% кобальта (в пересчете на СоО) и 0,27 мас.% фтора. Остальное - окись алюминия.
Пример 3
Каталитическая композиция, содержащая 15 мас.% кобальта в пересчете на СоО и 1,0 мас.% фтора. Остальное - окись алюминия.
Пример 4.
Каталитическая композиция, содержащая 15 мас.% кобальта в пересчете на СоО и 1,8 мас.% фтора. Остальное - окись алюминия.
Пример 5
Каталитическая композиция, содержащая 10 мас.% кобальта в пересчете на СоО и 1 мас.% фтора. Остальное - окись алюминия.
Пример 6
Каталитическая композиция, содержащая 20 мас.% кобальта в пересчете на СоО и 1 мас.% фтора. Остальное - окись алюминия.
В табл.1 представлены результаты влияния фтора на конверсию СО в синтез-газе, полученные при одинаковых условиях (Т, °С и линейных скоростях). Как видно из сравнения примера 1 и примера 2 (табл.1), фтор является промотором кобальтовых катализаторов синтеза Фишера-Тропша, так как ею введение оказывает заметное влияние на увеличение конверсии СО.
| Таблица 1 Влияние фтора на конверсию СО в синтез-газе | |||
| № примера | Содержание кобальта, мас.% | Содержание фтора, мас.% | Конверсия СО, % |
| 1 | 15 | 0 | 55,7 |
| 2 | 15 | 0,27 | 71,6 |
| 3 | 15 | 1,0 | 61,7 |
| 4 | 15 | 1,8 | 19,1 |
| 5 | 10 | 1,0 | 59,5 |
| 6 | 20 | 1,0 | 65 |
| Таблица 2 Сравнительные данные по конверсии СО известные и предлагаемой каталитической композиции | |||
| Известный катализатор | Предлагаемый катализатор | ||
| Состав, мас.% | Конверсия СО,% | Состав, мас.% | Конверсия СО, % |
| Co - 20 Pt - 0,17 | 40 | Со - 15F - 0,27 | 71,6 |
| Со - 20 Rh - 0,33 | 53 | Со - 15 F - 1 | 61,7 |
| Со - 20 Ir - 0,33 | 53 | Со - 20 F - 1 | 65 |
Сравнительные данные по конверсии СО известные и предлагаемой каталитической композиции представлены в табл.2. Как видно из сравнения данных примера 1 и прототипа, введение в состав каталитической композиции фтора существенно повышает конверсию синтез-газа (табл.2) в СФТ. Из данных, представленных в табл.1, видно, что увеличение содержания фтора от 1 до 1.8 мас.% приводит к снижению каталитической активности. Как показали наши исследования, оптимальным является соотношение 0,1-1,0 мас.% фтора. Влияние концентрации фтора в каталитической композиции на конверсию синтез-газа наглядно проиллюстрировано на чертеже.
Источники информации
1. Заявка РФ RU 99107576.
2. Патент РФ RU 2027297, МПК6 В 01 J 23/89, С 07 С 1/04.
Катализатор для синтеза углеводородов из CO и H2, состоящий из активного компонента CO, промотора и носителя - оксида алюминия, отличающийся тем, что в качестве промотора он содержит фтор при следующем содержании компонентов, мас.%:
| Активный компонент в пересчете на СоО | 10-20 |
| Промотор | 0.1-1.0 |
| Носитель | Остальное |
