用于生产C制造技术

一种杂化催化剂，所述杂化催化剂包括金属氧化物催化剂组分，其包含铬、锌和至少一种选自由铁和锰组成的群组的额外金属，和微孔催化剂组分，其为具有8‑MR孔开口的分子筛。所述至少一种额外金属的存在量为5.0原子％至20.0原子％。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于生产C2和C3烃的包含混合金属氧化物组分的杂化催化剂
本说明书大体上涉及有效地将各种含碳料流转化为C2和C3烯烃的催化剂。特别地，本说明书涉及杂化催化剂的制备和工艺方法的应用，以实现合成气进料的高转化率，从而导致所需产物的高且稳定的时空产率。合成气体包含氢气和选自由一氧化碳、二氧化碳和其混合物组成的群组的含碳气体。杂化催化剂通常包含协力运行的混合金属氧化物组分和分子筛的组合。
技术介绍
对于许多工业应用来说，使用烯烃，或使用起始材料，来生产塑料、燃料和各种下游化学品。这些C2和C3材料可包括乙烯和丙烯。已经开发了用于生产这些低级烃的多种工艺，包括石油裂化和各种合成工艺。用于将进料碳转化为所需产物，如烃的合成工艺是已知的。在这些合成工艺中，有些一开始使用杂化催化剂。还研究了不同类型的催化剂、以及不同种类的进料流和进料流组分的比例。然而，这些合成工艺中的许多具有低的碳转化率，并且许多进料碳并未被转化并且以与进料碳相同的形式离开所述工艺；将进料碳转化为CO2；或这些合成工艺随时间推移具有低稳定性且催化剂会快速地失去将碳转化为所需产物的活性。因此，仍需要具有将进料碳转化为所需产物(例如与高稳定性的催化剂组合的C2和C3烯烃)的高转化率的工艺和系统。
技术实现思路
根据一个实施例，一种杂化催化剂包含：金属氧化物催化剂组分，其包含铬、锌和至少一种选自由铁和锰组成的群组的额外金属；和微孔催化剂组分，其为具有八元环(8-MR)孔开口的分子筛，其中所述至少一种额外金属的存在量为5.0原子％至20.0原子％。在另一个实施例中，一种用于制备C2和C3烯烃的工艺包含：将包含氢气和选自由一氧化碳、二氧化碳和其混合物组成的群组的含碳气体的进料流引入到反应器的反应区中；和在杂化催化剂存在下，在反应区中将所述进料流转化为包含C2和C3烯烃的产物流，所述杂化催化剂包含金属氧化物催化剂组分，其包含铬、锌和至少一种选自由铁和锰组成的群组的额外金属；和微孔催化剂组分，其为具有8-MR孔开口的分子筛，其中所述至少一种额外金属的存在量为5.0原子％至20.0原子％。额外的特征和优势将在以下的具体实施方式中进行阐述，且部分将从所述实施方式中对本领域技术人员变得显而易知或通过实践本文所描述的实施例(包括以下的具体实施方式和权利要求书)而认识到。应理解，前面一般描述和以下具体实施例都描述了各种实施例，且旨在提供用于理解所要求保护的主题的性质和特征的概述或框架。具体实施方式现将详细提及杂化催化剂和使用所述杂化催化剂制备C2和C3烯烃的方法的实施例。在一个实施例中，一种杂化催化剂包含：金属氧化物催化剂组分，其包含铬、锌和至少一种选自由铁和锰组成的群组的额外金属；和微孔催化剂组分，其为具有八元环(8-MR)孔开口的分子筛，其中所述至少一种额外金属的存在量为5.0原子％至20.0原子％。使用杂化催化剂将包含碳的进料流转化为所需产物，例如C2和C3烯烃是已知的。然而，许多已知杂化催化剂是低效的，因为其在使用时表现出低的进料碳转化率和/或快速地失活，从而历经给定的时间量，在给定的操作条件集合下，会导致低时空产率和低时空产率稳定性。相反，本文中所公开和描述的杂化催化剂表现出对C2和C3烯烃的经改进的时空产率和时空产率稳定性。下文论述在实施例中使用的此类杂化催化剂的组合物。总之，杂化催化剂紧密地偶联两种独立催化剂中的每一种上的接续反应。在第一步骤中，将包含氢气(H2)和一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)或CO与CO2的混合物(例如合成气体)中的至少一种的进料流转化成含氧烃。在第二步骤中，这些含氧化合物被转化为烃(主要是短链烃，例如C2和C3烯烃)。通过第二步骤的反应持续抽取在第一步骤中形成的含氧化合物，确保不存在热力学极限以实现接近100％(＞99.9％)的进料碳转化为烃的转化率。杂化催化剂系统包含金属氧化物催化剂组分，其将进料流转化为含氧烃；和微孔催化剂组分(例如沸石组分)，其将含氧化合物转化为烃。已知的基于铬-锌金属氧化物催化剂组分的杂化催化剂系统表现出在对C2和C3烯烃的时空产率和时空产率稳定性之间的平衡点。因此，需要一种金属氧化物催化剂组分，当其在杂化催化剂工艺中，与微孔催化剂组分组合时会产生高时空产率以及高时空产率稳定性。应理解，如本文中所使用，“金属氧化物催化剂组分”包括呈各种氧化态的金属。在一些实施例中，金属氧化物催化剂组分可包含多于一种金属氧化物，且金属氧化物催化剂组分内的个别金属氧化物可具有不同的氧化态。因此，金属氧化物催化剂组分不限于包含具有均匀氧化态的金属氧化物。本文所公开的杂化催化剂和使用所述杂化催化剂的系统的实施例包含金属氧化物催化剂组分，其包含与8-MR微孔催化剂组分(例如SAPO-34分子筛)组合：(1)铬；(2)锌；和(3)至少一种(额外)金属。在实施例中，额外金属包含选自由铁和锰组成的群组的金属。本文所公开和描述的杂化催化剂将进料流转化为短链烯烃，与用已知的基于铬-锌-氧化物的杂化混合物通常实现的情况相比，其具有对C2和C3烯烃的更高的时空产率和更高的时空产率稳定性。因此，通过使用根据本文所公开和描述的实施例的杂化催化剂，在给定的时间量内实现了高C2和C3烯烃时空产率和时空产率稳定性的组合。现将描述根据实施例的用于杂化催化剂的金属氧化物催化剂组分。如上文所提及，通常用作一些杂化催化剂的金属氧化物催化剂组分的成分的金属包括锌(Zn)和铬(Cr)的组合。但是，常规的包含锌和铬的杂化催化剂在保持运行延长时间段时，不具有良好的时空产率和良好的时空产率稳定性的组合。出乎意料的是，发现在杂化催化剂中添加铁(Fe)或锰(Mn)作为额外金属可以使得杂化催化剂具有良好的时空产率和时空产率稳定性。但是，即使添加铁或锰作为额外金属，杂化催化剂也必须具有正确的金属氧化物(Cr-、Zn-和(一或多种)额外金属)组成范围，以产生良好的时空产率和时空产率稳定性。存在这些金属可以用于杂化催化剂的金属氧化物催化剂组分的相对较窄组成范围，其产生良好的时空产率和良好的时空产率稳定性。在不受任何特定理论束缚的情况下，咸信额外金属稳定了尖晶石相中锌和铬的非化学计量，这避免了可能对C2和C3烯烃的生产有害的氧化锌的分离。在本文所公开的实施例中，按金属氧化物催化剂组分中存在的金属总量计(即金属氧化物催化剂组分中的所有金属的总和等于100％)，金属氧化物催化剂组分的组成标示为其各种金属成分(即Zn、Cr和至少一种选自由Fe或Mn组成的群组的额外金属)的原子百分比。在一个或多个实施例中，金属氧化物催化剂组分的组成标示为Cr：Zn的原子比以及额外金属(-Fe和/或Mn)的原子浓度(以原子百分比为单位)。因此，50％的额外金属意指(一或多种)额外金属占金属氧化物催化剂组分中存在的所有金属原子的50％。并且，Cr：Zn的原子比意指Cr原子与Zn原子的比率。作为非限制性实例，25％的Cr、25％的Zn和50％的额外金属(例如，Fe或Mn)将意指Cr占金属氧化物催化剂组分中存在的所有金属原子的25％、Zn占金属氧化物催本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种杂化催化剂，所述杂化催化剂包含：/n金属氧化物催化剂组分，其包含铬、锌和至少一种选自由铁和锰组成的群组的额外金属；和/n微孔催化剂组分，其为具有8-MR孔开口的分子筛，其中/n所述至少一种额外金属的存在量为5.0原子％至20.0原子％。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180629 US 62/6921551.一种杂化催化剂，所述杂化催化剂包含：
金属氧化物催化剂组分，其包含铬、锌和至少一种选自由铁和锰组成的群组的额外金属；和
微孔催化剂组分，其为具有8-MR孔开口的分子筛，其中
所述至少一种额外金属的存在量为5.0原子％至20.0原子％。


2.根据权利要求1所述的杂化催化剂，其中所述至少一种额外金属为铁。


3.根据权利要求1所述的杂化催化剂，其中所述至少一种额外金属为锰。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的杂化催化剂，其中所述微孔催化剂组分为SAPO-34。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的杂化催化剂，其中铬与锌的比率为0.35至0.45。


6.根据权利要求1至5中任一项所述的杂化催化剂，其中铬与锌的比率为约0.40。


7.根据权利要求1至6中任一...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·保利菲特，D·L·S·尼斯肯斯，V·P·桑托斯卡斯特罗，A·基里琳，A·霍耶茨基，D·扬西，A·马雷克，
申请(专利权)人：陶氏环球技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US