專利名稱：用于具有短接觸時間的催化部分氧化方法的催化體系的制作方法
用于具有短接觸時間的催化部分氧化方法的催化體系
本發(fā)明涉及適合短接觸時間催化部分氧化方法、用于生產(chǎn)合成氣和可能在具有另外進(jìn)程的情況下生產(chǎn)氫氣的催化體系，其從以下各物開始
i)處于反應(yīng)設(shè)備的入口溫度和壓力下的氣態(tài)烴和/或液態(tài)烴，
ii)和/或來源于生物質(zhì)的含氧化合物，
iii)空氣或富氧空氣或氧氣和/或水蒸氣和/或C02。
短接觸時間催化氧化方法(SCT-CPO)已經(jīng)由申請人例如在專利MI93A001857、 MI96A00690、MI2003A001739、MI2004A001860、MI2007A002209、MI2007A002228 中廣泛描述。該方法使用烴原料、氧源和可能的水蒸氣和CO2來在穿過催化床之后生產(chǎn)合成氣和可能在適當(dāng)?shù)卮┻^其他段之后生產(chǎn)氫氣。該技術(shù)的應(yīng)用因此為經(jīng)由合成氣實現(xiàn)的所有那些方法 (例如，合成CH3OH及其衍生物、合成NH3及其衍生物、費-托合成法、加氫甲?；?、亞鐵礦物的還原)和氫氣生產(chǎn)方法。對于氫氣生產(chǎn)方法，具體地說，應(yīng)注意到精煉廠中對于氫氣的需求具有逐漸增加的趨勢，這是因為需要處理逐漸增多的的重質(zhì)原料并獲得較高品質(zhì)的產(chǎn)品。
已知源于對于蒸汽轉(zhuǎn)化(SR)、自熱轉(zhuǎn)化(ATR)、非催化部分氧化(POx)技術(shù)使用 SCT-CPO技術(shù)的技術(shù)優(yōu)勢。此外，SCT-CPO技術(shù)的特征在于操作簡單、可以廣泛改變其生產(chǎn)容量且在原料的組成方面具有靈活性，這些特性在精煉廠的情況下受到青睞。通過精煉和升級操作生產(chǎn)的烴的容量和品質(zhì)實際上可經(jīng)歷時間演變，該時間演變可在一年的不同時期具有循環(huán)特征。
為了保證SCT-CPO技術(shù)提供有效的競爭優(yōu)勢，所使用的催化劑必須具有高活性， 這意味著烴和/或氧化原料的高轉(zhuǎn)化率、對所關(guān)注產(chǎn)物的高選擇性和與導(dǎo)致形成不飽和化合物、碳質(zhì)殘余物的前體的反應(yīng)的低親和性。在不飽和化合物之中，申請人列出了揮發(fā)性有機化合物(VOC)和半揮發(fā)性有機化合物(SV0C)。所述半揮發(fā)性有機化合物包含多環(huán)芳烴 (PAH)，其定義為由兩個或多個稠合環(huán)組成的芳族化合物，其主要集合在表I中指出。
表I PAH 集合
權(quán)利要求
1.催化體系，其包括至少兩個催化區(qū)，其至少一個區(qū)排他性地含有一種或多種選自由銠、釕、銥、鈀和鉬組成的集合的貴金屬且至少另一區(qū)含有鎳，所述催化體系的特征在于至少一個排他性地含有選自由銠、釕、銥、鈀和鉬組成的集合的貴金屬的區(qū)始終與至少一個含有鎳的區(qū)不同且與所述至少一個含有鎳的區(qū)接觸。
2.權(quán)利要求I的催化體系，其中所述包含鎳的一個或多個催化區(qū)任選地被加入一種或多種選自由銠、釕、銥、鈀和鉬組成的集合的金屬。
3.權(quán)利要求I的催化體系，其中至少一個區(qū)包含銠且至少另一區(qū)含有鎳。
4.權(quán)利要求2的催化體系，其中一個或多個所述催化區(qū)包含銠。
5.權(quán)利要求1-4的催化體系，其中所述催化區(qū)以形成催化床的方式布置。
6.權(quán)利要求1-5的催化體系，其中所述貴金屬的量相對于總催化劑重量為0.2重量％-10重量％。
7.權(quán)利要求6的催化體系，其中所述貴金屬的量相對于總催化劑重量為0.5重量％-2重量％。
8.前述權(quán)利要求中任一項的催化體系，其中所述鎳的量相對于總催化劑重量為0.5重量％-20重量％。
9.權(quán)利要求8的催化體系，其中所述鎳的量相對于總催化劑重量為2重量％-10重量％。
10.使用權(quán)利要求1-9中任一項的催化體系催化部分氧化來生產(chǎn)合成氣且利用進(jìn)一步的步驟生產(chǎn)氫氣的方法，其從以下試劑開始 *在至少一種反應(yīng)設(shè)備的入口溫度和壓力下為液態(tài)或氣態(tài)的烴和/或含氧化合物，其中所述液態(tài)烴選自石腦油、瓦斯油、重質(zhì)瓦斯油如輕質(zhì)循環(huán)油、脫浙青油及其混合物，其中所述含氧化合物選自乙醇、乙二醇、脂肪酸的甘油三酯、甘油和具有SCn(H2O)nH2的碳水化合物及其混合物，其中所述氣態(tài)烴選自甲烷、天然氣、煉廠燃料氣體、液化石油氣及其混合物； *空氣、具有從21%至100%的任何體積百分?jǐn)?shù)的富氧空氣或純氧； *任選蒸汽和/或二氧化碳； 所述方法包括以下步驟 *將所述試劑預(yù)熱到25°C _350°C的溫度且使所述試劑達(dá)到2atm至50atm的壓力， *在一個或多個通路中預(yù)混合試劑以形成均相且任選雙相的混合物， *使這樣獲得的試劑混合物在所述催化體系上反應(yīng)，以使得所述混合物首先遇到包含一種或多種選自由銠、釕、銥、鈀和鉬組成的集合的貴金屬的催化區(qū)，因此在所述混合物遇到含有鎳的催化區(qū)之前氧氣已經(jīng)完全消耗；在2atm至50atm的壓力下在10，000Nl/kg/h至1，000, 000Nl/kg/h的空速下歷時Ims至1，OOOrns的接觸時間，以形成處于1，200°C的最高溫度下的合成氣， *在幾毫秒的接觸時間下將所述合成氣冷卻到低于400°C的溫度， *任選使所述合成氣根據(jù)水煤氣變換反應(yīng)來反應(yīng)以形成富含二氧化碳和氫氣的混合物， *任選純化所述混合物以獲得純氫氣流。
11.權(quán)利要求10的催化部分氧化的方法，其中所述氣態(tài)烴由天然氣和煉廠燃料氣體組成。
12.權(quán)利要求10的催化部分氧化的方法，其中所述含氧化合物為甘油。
13.權(quán)利要求10-12的催化部分氧化的方法，其中所述試劑在100-350°C的溫度下預(yù)熱，其中所述反應(yīng)壓力為10atm-30atm，其中所述試劑混合物與所述催化體系的接觸時間為lOms-lOOms，其中所述合成氣在1150°C的最高溫度下離開，其中所述反應(yīng)混合物的空速為20000Nl/kg/h-200000Nl/kg/ho
14.權(quán)利要求13的催化部分氧化的方法，其中試劑在200°C_350°C的溫度下預(yù)熱。
15.權(quán)利要求10-14的催化部分氧化的方法，其中試劑任選被脫硫或加氫脫硫。
16.權(quán)利要求10-15中任一項的催化部分氧化的方法,其中所述液態(tài)試劑在反應(yīng)之前被霧化/蒸發(fā)。
17.權(quán)利要求1-16的催化部分氧化的方法，其中所述催化部分氧化反應(yīng)在至少一種反應(yīng)設(shè)備中發(fā)生，所述反應(yīng)設(shè)備包括 *混合段； *反應(yīng)室，其包括 ■分別位于作為本發(fā)明的目標(biāo)的催化體系上游和下游的至少兩個熱擋板； ■所述催化體系，其中以形成催化床的方式布置所述催化區(qū)且其中包含一種或多種選自由銠、釕、銥、鈀和鉬組成的集合的貴金屬的催化區(qū)與含有鎳的催化區(qū)接觸且始終在所述含有鎳的催化區(qū)的前面， *反應(yīng)產(chǎn)物的冷卻段。
18.權(quán)利要求17的催化部分氧化的方法，其中所述混合段包括圓柱形或截錐形的腔室，其設(shè)計成使得所述試劑的停留時間比火焰延遲時間短，且使得所述試劑的線速度高于火焰速度。
19.權(quán)利要求17的催化部分氧化的方法，其中所述反應(yīng)室具有圓柱形或截錐形或截斷的金字塔形幾何形狀，且其中包絡(luò)曲線表面的母線與所述反應(yīng)室的縱軸的平行線形成5° -65° 的角。
20.權(quán)利要求17和19的催化部分氧化的方法，其中，如果所述反應(yīng)室具有截錐形幾何形狀，則所述催化床的排他性地含有選自由銠、釕、銥、鈀和鉬組成的集合的貴金屬的區(qū)的高度為所述催化床總高度的至少三分之一。
21.反應(yīng)設(shè)備，其使用權(quán)利要求1-9的催化體系，其包括 *混合段； *反應(yīng)室，其包括 ■分別位于作為本發(fā)明的目標(biāo)的催化體系上游和下游的至少兩個熱擋板； ■所述催化體系，其中以形成催化床的方式布置所述催化區(qū)且其中包含一種或多種選自由銠、釕、銥、鈀和鉬組成的集合的貴金屬的催化區(qū)與含有鎳的催化區(qū)接觸且始終在所述含有鎳的催化區(qū)的前面， *反應(yīng)產(chǎn)物的冷卻段。
22.權(quán)利要求21的反應(yīng)設(shè)備，其具有圓柱形或截錐形或截斷的金字塔形幾何形狀的反應(yīng)室，且其中包絡(luò)曲線表面的母線與所述反應(yīng)室的縱軸的平行線形成5° -65°的角。
23.權(quán)利要求21和22的反應(yīng)設(shè)備，其中，如果所述反應(yīng)室具有截錐形幾何形狀，則所述催化床的排他性地含有選自由銠、釕、銥、鈀和鉬組成的集合的貴金屬的區(qū)的高度為所述催化床總高度的至少三分之一。
24.權(quán)利要求1-9中任一項的催化體系用于液態(tài)烴和/或氣態(tài)烴的短接觸時間催化部分氧化的用途。
全文摘要
本發(fā)明涉及包含至少兩個催化區(qū)的催化體系，其中至少一個區(qū)排他性地含有一種或多種選自由銠、釕、銥、鈀和鉑組成的集合的貴金屬且至少另一區(qū)含有鎳，所述催化體系的特征在于至少一個排他性地含有選自由銠、釕、銥、鈀和鉑組成的集合的貴金屬的區(qū)總是與至少一個含有鎳的區(qū)不同，但與所述至少一個含有鎳的區(qū)接觸?？赡軐⒁环N或多種選自由銠、釕、銥、鈀和鉑組成的集合的金屬加到所述一個或多個包含鎳的催化區(qū)中。
文檔編號B01J8/02GK102985356SQ201180031641
公開日2013年3月20日 申請日期2011年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月3日
發(fā)明者L·E·巴斯尼, A·伽里諾尼, L·C·卡魯茨奧 申請人:艾尼股份公司