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
本發明涉及適合短接觸時間催化部分氧化方法、用于生產合成氣和可能在具有另外進程的情況下生產氫氣的催化體系，其從以下各物開始
i)處于反應設備的入口溫度和壓力下的氣態烴和/或液態烴，
ii)和/或來源于生物質的含氧化合物，
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合成氣和可能在適當地穿過其他段之后生產氫氣。該技術的應用因此為經由合成氣實現的所有那些方法 (例如，合成CH3OH及其衍生物、合成NH3及其衍生物、費-托合成法、加氫甲酰化、亞鐵礦物的還原)和氫氣生產方法。對于氫氣生產方法，具體地說，應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原料并獲得較高品質的產品。
已知源于對于蒸汽轉化(SR)、自熱轉化(ATR)、非催化部分氧化(POx)技術使用 SCT-CPO技術的技術優勢。此外，SCT-CPO技術的特征在于操作簡單、可以廣泛改變其生產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的烴的容量和品質實際上可經歷時間演變，該時間演變可在一年的不同時期具有循環特征。
為了保證SCT-CPO技術提供有效的競爭優勢，所使用的催化劑必須具有高活性， 這意味著烴和/或氧化原料的高轉化率、對所關注產物的高選擇性和與導致形成不飽和化合物、碳質殘余物的前體的反應的低親和性。在不飽和化合物之中，申請人列出了揮發性有機化合物(VOC)和半揮發性有機化合物(SV0C)。所述半揮發性有機化合物包含多環芳烴 (PAH)，其定義為由兩個或多個稠合環組成的芳族化合物，其主要集合在表I中指出。
表I PAH 集合
權利要求
1.催化體系，其包括至少兩個催化區，其至少一個區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始終與至少一個含有鎳的區不同且與所述至少一個含有鎳的區接觸。
2.權利要求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.權利要求I的催化體系，其中至少一個區包含銠且至少另一區含有鎳。
4.權利要求2的催化體系，其中一個或多個所述催化區包含銠。
5.權利要求1-4的催化體系，其中所述催化區以形成催化床的方式布置。
6.權利要求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.使用權利要求1-9中任一項的催化體系催化部分氧化來生產合成氣且利用進一步的步驟生產氫氣的方法，其從以下試劑開始 *在至少一種反應設備的入口溫度和壓力下為液態或氣態的烴和/或含氧化合物，其中所述液態烴選自石腦油、瓦斯油、重質瓦斯油如輕質循環油、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%的任何體積百分數的富氧空氣或純氧； *任選蒸汽和/或二氧化碳； 所述方法包括以下步驟 *將所述試劑預熱到25°C _350°C的溫度且使所述試劑達到2atm至50atm的壓力， *在一個或多個通路中預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，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，因此在所述混合物遇到含有鎳的催化區之前氧氣已經完全消耗；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水煤氣變換反應來反應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.權利要求10的催化部分氧化的方法，其中所述氣態烴由天然氣和煉廠燃料氣體組成。
12.權利要求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的溫度下預熱，其中所述反應壓力為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，其中所述反應混合物的空速為20000Nl/kg/h-200000Nl/kg/ho
14.權利要求13的催化部分氧化的方法，其中試劑在200°C_350°C的溫度下預熱。
15.權利要求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,其中所述液態試劑在反應之前被霧化/蒸發。
17.權利要求1-16的催化部分氧化的方法，其中所述催化部分氧化反應在至少一種反應設備中發生，所述反應設備包括 *混合段； *反應室，其包括 ■分別位于作為本發明的目標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與含有鎳的催化區接觸且始終在所述含有鎳的催化區的前面， *反應產物的冷卻段。
18.權利要求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.權利要求17的催化部分氧化的方法，其中所述反應室具有圓柱形或截錐形或截斷的金字塔形幾何形狀，且其中包絡曲線表面的母線與所述反應室的縱軸的平行線形成5° -65° 的角。
20.權利要求17和19的催化部分氧化的方法，其中，如果所述反應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的高度為所述催化床總高度的至少三分之一。
21.反應設備，其使用權利要求1-9的催化體系，其包括 *混合段； *反應室，其包括 ■分別位于作為本發明的目標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與含有鎳的催化區接觸且始終在所述含有鎳的催化區的前面， *反應產物的冷卻段。
22.權利要求21的反應設備，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室，且其中包絡曲線表面的母線與所述反應室的縱軸的平行線形成5° -65°的角。
23.權利要求21和22的反應設備，其中，如果所述反應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的高度為所述催化床總高度的至少三分之一。
24.權利要求1-9中任一項的催化體系用于液態烴和/或氣態烴的短接觸時間催化部分氧化的用途。
全文摘要
本發明涉及包含至少兩個催化區的催化體系，其中至少一個區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總是與至少一個含有鎳的區不同，但與所述至少一個含有鎳的區接觸。可能將一種或多種選自由銠、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 優先權日2010年6月3日
發明者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