катализатор для синтеза углеводородов из co и h₂ (синтез фишера-тропша)

Формула изобретения

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

Описание изобретения к патенту

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 -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.