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BR112021012703B1 - PROCESSPROCESS FOR PREPARING C2 TO C4 OLEFINS - Google Patents

PROCESSPROCESS FOR PREPARING C2 TO C4 OLEFINS Download PDF

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BR112021012703B1
BR112021012703B1 BR112021012703-8A BR112021012703A BR112021012703B1 BR 112021012703 B1 BR112021012703 B1 BR 112021012703B1 BR 112021012703 A BR112021012703 A BR 112021012703A BR 112021012703 B1 BR112021012703 B1 BR 112021012703B1
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BR
Brazil
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zirconia
gallium
weight
catalyst component
mol
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BR112021012703-8A
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Portuguese (pt)
Other versions
BR112021012703A2 (en
Inventor
Adam Chojecki
Alexey Kirilin
Andrzej Malek
Joseph F. Dewilde
Vera P. Santos Castro
David F. Yancey
Kyle C. Andrews
Original Assignee
Dow Global Technologies Llc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Dow Global Technologies Llc filed Critical Dow Global Technologies Llc
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Publication of BR112021012703A2 publication Critical patent/BR112021012703A2/en
Publication of BR112021012703B1 publication Critical patent/BR112021012703B1/en

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Abstract

PROCESSO. Trata-se de um processo para preparar C2 a C4 olefinas que inclui introduzir uma corrente de alimentação que compreende gás hidrogênio e um gás contendo carbono selecionado a partir do grupo que consiste em monóxido de carbono, dióxido de carbono, e misturas dos mesmos, a uma zona de reação de um reator. A corrente de alimentação é convertida em uma corrente de produto que inclui C2 a C4 olefinas na zona de reação na presença do catalisador híbrido. O catalisador híbrido inclui um componente de catalisador de óxido de metal que compreende óxido de gálio e zircônia pura de fase e um componente de catalisador microporoso.PROCESS. It is a process for preparing C2 to C4 olefins that includes introducing a feed stream comprising hydrogen gas and a carbon-containing gas selected from the group consisting of carbon monoxide, carbon dioxide, and mixtures thereof, to a reaction zone of a reactor. The feed stream is converted to a product stream that includes C2 to C4 olefins in the reaction zone in the presence of the hybrid catalyst. The hybrid catalyst includes a metal oxide catalyst component comprising phase pure zirconia and gallium oxide and a microporous catalyst component.

Description

CAMPOFIELD

[001] O presente relatório descritivo refere-se, de modo geral, a catalisadores que convertem de forma eficiente várias correntes contendo carbono em C2 a C4 olefinas. Em particular, o presente relatório descritivo se refere à preparação de catalisadores híbridos e à aplicação de métodos de processo para alcançar uma alta conversão de alimentação de gás de síntese, resultando em boa conversão de carbono e rendimento alto dos produtos desejados. O gás de síntese compreende gás hidrogênio e um gás contendo carbono selecionado a partir do grupo que consiste em monóxido de carbono, dióxido de carbono e suas misturas. Um catalisador híbrido compreende, de modo geral, uma combinação de um componente de óxido de metal e um componente de catalisador microporoso que operam em tandem.[001] The present specification generally refers to catalysts that efficiently convert various carbon-containing streams into C2 to C4 olefins. In particular, the present specification relates to the preparation of hybrid catalysts and the application of process methods to achieve high synthesis gas feed conversion, resulting in good carbon conversion and high yield of desired products. Synthesis gas comprises hydrogen gas and a carbon-containing gas selected from the group consisting of carbon monoxide, carbon dioxide and mixtures thereof. A hybrid catalyst generally comprises a combination of a metal oxide component and a microporous catalyst component operating in tandem.

ANTECEDENTES DA TÉCNICABACKGROUND OF THE TECHNIQUE

[002] Para uma série de aplicações industriais, as olefinas são usadas, ou materiais de partida são usados, para se produzir plásticos, combustíveis e vários produtos químicos subsequentes. Tais olefinas incluem C2 a C4 materiais, tais como etileno, propileno e butilenos (também vulgarmente referidos como eteno, propeno e butenos, respectivamente). Uma variedade de processos para produzir essas olefinas inferiores foi desenvolvida, incluindo craqueamento de petróleo e vários processos sintéticos.[002] For a number of industrial applications, olefins are used, or starting materials are used, to produce plastics, fuels and various subsequent chemicals. Such olefins include C2 to C4 materials such as ethylene, propylene and butylenes (also commonly referred to as ethene, propylene and butenes, respectively). A variety of processes to produce these lower olefins have been developed, including petroleum cracking and various synthetic processes.

[003] Processos sintéticos para converter carbono de alimentação em produtos desejados, tal como olefinas, são conhecidos. Alguns desses processos sintéticos começam com o uso de um catalisador híbrido. Diferentes tipos de catalisadores também foram explorados, bem como diferentes tipos de correntes de alimentação e proporções de componentes de corrente de alimentação. No entanto, muitos desses processos sintéticos têm baixa conversão de carbono, e grande parte do carbono de alimentação ou (1) não é convertida, e sai do processo na mesma forma que o carbono de alimentação; ou (2) é convertida em CO2; ou (3) esses processos sintéticos têm baixa estabilidade ao longo do tempo, e o catalisador perde rapidamente sua atividade para a conversão de carbono em produtos desejáveis. Por exemplo, muitos processos sintéticos tendem a ter um aumento da produção de metano - e, assim, diminuem a produção de C2 a C4 olefinas - ao longo do tempo.[003] Synthetic processes for converting feed carbon into desired products, such as olefins, are known. Some of these synthetic processes begin with the use of a hybrid catalyst. Different types of catalysts were also explored, as well as different types of feed streams and feed stream component ratios. However, many of these synthetic processes have low carbon conversion, and much of the feed carbon is either (1) not converted, and leaves the process in the same form as the feed carbon; or (2) is converted to CO2; or (3) these synthetic processes have low stability over time, and the catalyst quickly loses its activity for converting carbon into desirable products. For example, many synthetic processes tend to have an increase in methane production - and thus decrease the production of C2 to C4 olefins - over time.

[004] Por conseguinte, existe uma necessidade de processos e sistemas catalíticos que tenham uma alta conversão de carbono de alimentação em produtos desejados, tais como, por exemplo, C2 a C4 olefinas em combinação com uma alta na estabilidade de corrente do catalisador.[004] Therefore, there is a need for processes and catalytic systems that have a high conversion of feed carbon into desired products, such as, for example, C2 to C4 olefins in combination with a high in catalyst current stability.

SUMÁRIOSUMMARY

[005] De acordo com uma modalidade, um processo para preparar C2 a C4 olefinas compreende: introduzir uma corrente de alimentação que compreende gás hidrogênio e um gás contendo carbono selecionado a partir do grupo que consiste em monóxido de carbono, dióxido de carbono e misturas dos mesmos em uma zona de reação de um reator; e converter a corrente de alimentação em uma corrente de produto que compreende C2 a C4 olefinas na zona de reação na presença de um catalisador híbrido, em que o catalisador híbrido compreende: um componente de catalisador de óxido de metal que compreende óxido de gálio e zircônia pura de fase; e um componente de catalisador microporoso.[005] According to one embodiment, a process for preparing C2 to C4 olefins comprises: introducing a feed stream comprising hydrogen gas and a carbon-containing gas selected from the group consisting of carbon monoxide, carbon dioxide and mixtures of them in a reaction zone of a reactor; and converting the feed stream into a product stream comprising C2 to C4 olefins in the reaction zone in the presence of a hybrid catalyst, wherein the hybrid catalyst comprises: a metal oxide catalyst component comprising gallium oxide and zirconia phase pure; and a microporous catalyst component.

[006] Características e vantagens adicionais das modalidades serão apresentados na descrição detalhada a seguir, e em parte ficarão prontamente evidentes para os versados na técnica a partir dessa descrição ou reconhecidos pela prática das modalidades descritas no presente documento, incluindo a descrição detalhada a seguir e as reivindicações.[006] Additional features and advantages of the modalities will be presented in the following detailed description, and in part will be readily apparent to those skilled in the art from this description or recognized by the practice of the modalities described herein, including the following detailed description and the demands.

[007] Deve ser entendido que tanto a descrição geral anterior quanto a descrição detalhada a seguir descrevem várias modalidades e se destinam a fornecer uma visão geral ou estrutura para compreender a natureza e o caráter da matéria reivindicada.[007] It should be understood that both the foregoing general description and the following detailed description describe various embodiments and are intended to provide an overview or framework for understanding the nature and character of the claimed subject matter.

DESCRIÇÃO DETALHADADETAILED DESCRIPTION

[008] Agora será feita referência em detalhes a modalidades de catalisadores híbridos e métodos com o uso do catalisador híbrido para preparar C2 a C4 olefinas. Em uma modalidade, um processo para preparar C2 a C4 olefinas compreende: introduzir uma corrente de alimentação que compreende gás hidrogênio e um gás contendo carbono selecionado a partir do grupo que consiste em monóxido de carbono, dióxido de carbono e misturas dos mesmos em uma zona de reação de um reator; e converter a corrente de alimentação em uma corrente de produto que compreende C2 a C4 olefinas na zona de reação na presença do catalisador híbrido, em que o catalisador híbrido compreende: um componente de catalisador de óxido de metal que compreende óxido de gálio e zircônia pura de fase; e um componente de catalisador microporoso.[008] Reference will now be made in detail to modalities of hybrid catalysts and methods using the hybrid catalyst to prepare C2 to C4 olefins. In one embodiment, a process for preparing C2 to C4 olefins comprises: introducing a feed stream comprising hydrogen gas and a carbon-containing gas selected from the group consisting of carbon monoxide, carbon dioxide and mixtures thereof into a zone reaction of a reactor; and converting the feed stream into a product stream comprising C2 to C4 olefins in the reaction zone in the presence of the hybrid catalyst, wherein the hybrid catalyst comprises: a metal oxide catalyst component comprising gallium oxide and pure zirconia phase; and a microporous catalyst component.

[009] O uso de catalisadores híbridos para converter correntes de alimentação que compreendem carbono em produtos desejados, tais como, por exemplo, C2 a C4 olefinas, é conhecido. No entanto, muitos catalisadores híbridos conhecidos são ineficientes, pois exibem uma baixa conversão de carbono de alimentação e/ou desativam-se rapidamente à medida que são usados, tal como, por exemplo, por ter um aumento na produção de metano, o que leva a um baixo rendimento de olefina e baixa estabilidade para um dado conjunto de condições operacionais durante uma determinada quantidade de tempo. Em contraste, os catalisadores híbridos divulgados e descritos no presente documento exibem um alto e constante rendimento de C2 a C4 olefinas, mesmo conforme o tempo de catalisador na corrente aumenta. A composição de tais catalisadores híbridos usados nas modalidades é discutida abaixo.[009] The use of hybrid catalysts to convert feed streams comprising carbon into desired products, such as, for example, C2 to C4 olefins, is known. However, many known hybrid catalysts are inefficient as they exhibit low feed carbon conversion and/or rapidly deactivate as they are used, such as, for example, by having an increase in methane production, which leads to to a low olefin yield and low stability for a given set of operating conditions over a given amount of time. In contrast, the hybrid catalysts disclosed and described herein exhibit a high and constant yield of C2 to C4 olefins, even as the catalyst time in the stream increases. The composition of such hybrid catalysts used in the embodiments is discussed below.

[010] Em resumo, catalisadores híbridos acoplam estreitamente reações independentes em cada um dos dois catalisadores independentes. Na primeira etapa, uma corrente de alimentação que compreende gás hidrogênio (H2) e pelo menos um dentre monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO2) ou uma mistura de CO e de CO2, tal como, por exemplo, gás de síntese, é convertida em um intermediário (ou intermediários) tais como hidrocarbonetos oxigenados. Na etapa subsequente, esses intermediários são convertidos em hidrocarbonetos (principalmente hidrocarbonetos de cadeia curta, tais como, por exemplo, C2 a C4 olefinas). A formação e o consumo contínuos dos oxigenados intermediários formados na primeira etapa pelas reações da segunda etapa garantem que não haja limite termodinâmico nas conversões. Com uma seleção cuidadosa dos componentes do leito catalítico híbrido, podem ser alcançadas altas conversões da alimentação do gás de síntese.[010] In summary, hybrid catalysts tightly couple independent reactions in each of the two independent catalysts. In the first step, a feed stream comprising hydrogen gas (H2) and at least one of carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO2) or a mixture of CO and CO2, such as, for example, carbon dioxide (CO2) synthesis, is converted into an intermediate (or intermediates) such as oxygenated hydrocarbons. In the subsequent step, these intermediates are converted into hydrocarbons (mainly short-chain hydrocarbons, such as, for example, C2 to C4 olefins). The continuous formation and consumption of the oxygenated intermediates formed in the first stage by the second stage reactions ensures that there is no thermodynamic limit on the conversions. With careful selection of the hybrid catalytic bed components, high conversions of the syngas feed can be achieved.

[011] Os sistemas de catalisadores híbridos compreendem um componente de catalisador de óxido de metal que converte a corrente de alimentação em hidrocarbonetos oxigenados, e um componente de catalisador microporoso (tal como, por exemplo, um silicoaluminofosfato ou um componente de peneira molecular do tipo SAPO), que converte os hidrocarbonetos oxigenados em hidrocarbonetos. Os sistemas catalisadores híbridos conhecidos com base no catalisador de óxido de metal misto de cromo-zinco geralmente exibem um desequilíbrio entre rendimento inicial de C2 a C4 olefinas e rendimento sustentado de C2 a C4 olefinas à medida que o tempo de catalisador na corrente aumenta (também referidos como estabilidade). Existe, portanto, uma necessidade de um componente de catalisador de óxido de metal que resulte em um alto rendimento inicial, bem como em uma alta estabilidade, quando combinado com um componente de catalisador microporoso em um processo de catalisador híbrido. Deve-se entender que, como usado aqui, o “componente catalisador de óxido de metal” inclui metais em vários estados de oxidação. Em algumas modalidades, o componente catalisador de óxido de metal pode compreender mais de um óxido de metal, e óxidos de metal individuais dentro do componente catalisador de óxido de metal podem ter diferentes estados de oxidação. Assim, o componente catalisador de óxido de metal não se limita a compreender óxidos de metal com estados de oxidação homogênea.[011] Hybrid catalyst systems comprise a metal oxide catalyst component that converts the feed stream into oxygenated hydrocarbons, and a microporous catalyst component (such as, for example, a silicoaluminophosphate or a molecular sieve component of the type SAPO), which converts oxygenated hydrocarbons into hydrocarbons. Known hybrid catalyst systems based on the chromium-zinc mixed metal oxide catalyst generally exhibit an imbalance between initial yield of C2 to C4 olefins and sustained yield of C2 to C4 olefins as catalyst time in the stream increases (also referred to as stability). There is therefore a need for a metal oxide catalyst component that results in a high initial yield as well as high stability when combined with a microporous catalyst component in a hybrid catalyst process. It should be understood that, as used herein, the “metal oxide catalyst component” includes metals in various oxidation states. In some embodiments, the metal oxide catalyst component may comprise more than one metal oxide, and individual metal oxides within the metal oxide catalyst component may have different oxidation states. Thus, the metal oxide catalyst component is not limited to comprising metal oxides with homogeneous oxidation states.

[012] As modalidades de catalisadores híbridos e sistemas para o uso de catalisadores híbridos divulgados no presente documento compreendem um componente de catalisador de óxido de metal que compreende: (1) gálio (Ga) e (2) zircônia pura de fase (ZrO2). Em algumas modalidades, a zircônia pura de fase pode ser cristalina e, em algumas modalidades, a zircônia pura de fase pode ser a zircônia pura de fase cristalina monoclínica. O componente de catalisador de óxido de metal é combinado com um componente de catalisador microporoso. O componente de catalisador microporoso é, de acordo com algumas modalidades, um componente de catalisador microporoso 8-MR, como, por exemplo, a peneira molecular SAPO-34.[012] Embodiments of hybrid catalysts and systems for the use of hybrid catalysts disclosed herein comprise a metal oxide catalyst component comprising: (1) gallium (Ga) and (2) phase pure zirconia (ZrO2) . In some embodiments, the phase pure zirconia may be crystalline, and in some embodiments, the phase pure zirconia may be monoclinic crystalline phase pure zirconia. The metal oxide catalyst component is combined with a microporous catalyst component. The microporous catalyst component is, according to some embodiments, an 8-MR microporous catalyst component, such as, for example, SAPO-34 molecular sieve.

[013] Componentes catalisadores de óxido de metal para uso em um catalisador híbrido, de acordo com modalidades, serão agora descritos. Como mencionado acima, os metais comumente usados como constituintes do componente catalisador de óxido de metal de alguns catalisadores híbridos incluem combinações de zinco (Zn) e cromo (Cr). No entanto, os catalisadores que compreendem zinco e cromo, que são conhecidos como catalisadores de síntese de metanol de alta temperatura, não têm uma combinação de bom rendimento de olefinas e boa estabilidade quando mantidos na corrente por um período de tempo prolongado. Embora tenham sido usadas outras combinações de metal, zinco e cromo têm sido há muito tempo considerados os componentes de óxido de metal mais eficientes para produzir olefinas inferiores, tais como C2 a C4 olefinas.[013] Metal oxide catalyst components for use in a hybrid catalyst, according to embodiments, will now be described. As mentioned above, metals commonly used as constituents of the metal oxide catalyst component of some hybrid catalysts include combinations of zinc (Zn) and chromium (Cr). However, catalysts comprising zinc and chromium, which are known as high-temperature methanol synthesis catalysts, do not have a combination of good olefin yield and good stability when kept in the stream for an extended period of time. Although other metal combinations have been used, zinc and chromium have long been considered the most efficient metal oxide components for producing lower olefins, such as C2 to C4 olefins.

[014] O óxido de gálio (gália, Ga2O3) é um promotor muito capaz para catalisadores formadores de metanol baseados em paládio, cobre ou níquel. Em tais funções, acredita-se que mediante a redução na presença de hidrogênio, o óxido de gálio forma subóxidos e hidretos de superfície. Eventualmente, o processo de redução pode levar à liga do metal Ga com o componente catalisador ativo (Pd, Cu ou Ni), criando uma fase intermetálica de melhor desempenho (por exemplo, Pd-Ga). Em contraste, os óxidos de gálio e os óxidos de gálio suportados apresentam um desempenho muito fraco na conversão de gás de síntese. Além disso, a gália pura a granel usada como um componente de óxido de metal de um catalisador híbrido geralmente produz uma alta porcentagem de parafinas. No entanto, foi inesperadamente descoberto que quando a gália foi combinada com uma zircônia pura de fase, essa combinação promoveu tanto o alto rendimento de olefinas quanto a alta estabilidade do processo do catalisador híbrido.[014] Gallium oxide (gallium, Ga2O3) is a very capable promoter for palladium, copper or nickel based methanol forming catalysts. In such roles, it is believed that upon reduction in the presence of hydrogen, gallium oxide forms suboxides and surface hydrides. Eventually, the reduction process can lead to the alloying of the Ga metal with the active catalyst component (Pd, Cu or Ni), creating a better performing intermetallic phase (e.g. Pd-Ga). In contrast, gallium oxides and supported gallium oxides perform very poorly in synthesis gas conversion. Furthermore, bulk pure gallium used as a metal oxide component of a hybrid catalyst usually produces a high percentage of paraffins. However, it was unexpectedly found that when gallium was combined with a phase pure zirconia, this combination promoted both high olefin yield and high process stability of the hybrid catalyst.

[015] Conforme usado no presente documento, a zircônia usada nas modalidades divulgadas e descritas no presente documento no componente de catalisador de óxido de metal do catalisador híbrido é “zircônia pura de fase”, que é definida no presente documento como zircônia à qual nenhum outro material foi intencionalmente adicionado durante a formação. Assim, “zircônia pura de fase” inclui zircônia com pequenas quantidades de componentes diferentes de zircônia (incluindo óxidos diferentes de zircônia) que estão involuntariamente presentes na zircônia como uma parte natural do processo de formação de zircônia, como, por exemplo, háfnio (Hf). Por conseguinte, como aqui utilizado, “zircônia” e “zircônia pura de fase” são usados indistintamente, a menos que seja especificamente indicado de outra forma.[015] As used herein, the zirconia used in the embodiments disclosed and described herein in the metal oxide catalyst component of the hybrid catalyst is “phase pure zirconia”, which is defined herein as zirconia to which no other material was intentionally added during formation. Thus, “phase pure zirconia” includes zirconia with small amounts of components other than zirconia (including oxides other than zirconia) that are unintentionally present in the zirconia as a natural part of the zirconia formation process, such as, for example, hafnium (Hf ). Therefore, as used herein, “zirconia” and “phase pure zirconia” are used interchangeably unless specifically indicated otherwise.

[016] Sem estar ligado por qualquer teoria em particular, acredita-se que a elevada área de superfície de zircônia permite que o catalisador de óxido de gálio aja como parte de catalisador híbrido para converter componentes contendo carbono em C2 a C4 olefinas. Acredita-se que o óxido de gálio e o óxido de zircônia ajudam a ativar um ao outro, o que resulta na melhoria de rendimento de C2 a C4 olefinas.[016] Without being bound by any particular theory, it is believed that the high surface area of zirconia allows the gallium oxide catalyst to act as part of a hybrid catalyst to convert carbon-containing components into C2 to C4 olefins. Gallium oxide and zirconia oxide are believed to help activate each other, which results in improved yield of C2 to C4 olefins.

[017] Surpreendentemente, junto com a alta atividade e alta seletividade da combinação única do componente Ga/ZrO2 usado para preparar catalisadores híbridos com uma peneira molecular, verificou-se que tais catalisadores híbridos compreendendo óxido de gálio e zircônia como seu componente de óxido de metal têm estabilidade melhorada em tempos de processo prolongados. Também foi descoberto, nas modalidades, que a zircônia cristalina é um carreador particularmente eficaz para o óxido de gálio. Além disso, em algumas modalidades, verificou-se que a zircônia monoclínica é um carreador particularmente bom para o óxido de gálio que fornece atividade muito alta combinada, sem comprometer a seletividade para C2 a C4 olefinas.[017] Surprisingly, along with the high activity and high selectivity of the unique combination of the Ga/ZrO2 component used to prepare hybrid catalysts with a molecular sieve, it was found that such hybrid catalysts comprising gallium oxide and zirconia as their oxide component metal have improved stability over extended process times. It has also been discovered, in embodiments, that crystalline zirconia is a particularly effective carrier for gallium oxide. Furthermore, in some embodiments, monoclinic zirconia has been found to be a particularly good carrier for gallium oxide that provides very high combined activity without compromising selectivity for C2 to C4 olefins.

[018] Em modalidades divulgadas no presente documento, a composição do componente de catalisador de óxido de metal é designada por uma porcentagem em peso do metal de gálio para a zircônia pura (contabilizando a estequiometria de ZrO2). Em uma ou mais modalidades, a composição do componente catalisador de óxido de metal é designada pelo peso de gálio por 100 gramas (g) de zircônia. De acordo com as modalidades, o componente de catalisador de óxido de metal compreende de mais de 0,0 g de gálio a 30,0 g de gálio por 100 g de zircônia, tal como 5,0 g de gálio a 30,0 g de gálio por 100 g de zircônia, 10,0 g de gálio a 30,0 g de gálio por 100 g de zircônia, 15,0 g de gálio a 30,0 g de gálio por 100 g de zircônia, 20,0 g de gálio a 30,0 g de gálio por 100 g de zircônia ou 25,0 g de gálio a 30,0 g de gálio por 100 g de zircônia. Em algumas modalidades, o componente de catalisador de óxido de metal compreende de mais de 0,0 g de gálio a 25,0 g de gálio por 100 g de zircônia, tal como de mais de 0,0 g de gálio a 20,0 g de gálio por 100 g de zircônia, de mais de 0,0 g de gálio a 15,0 g de gálio por 100 g de zircônia, de mais de 0,0 g de gálio a 10,0 g de gálio por 100 g de zircônia, ou de mais de 0,0 g de gálio a 5,0 g de gálio por 100 g de zircônia. Em algumas modalidades, o componente de catalisador de óxido de metal compreende de 5,0 g de gálio a 25,0 g de gálio por 100 g de zircônia, tal como de 10,0 g de gálio a 20,0 g de gálio por 100 g de zircônia. Em algumas modalidades, o componente de catalisador de óxido de metal compreende de 0,01 g de gálio por 100 g de zircônia a 5,00 g de gálio a 100 g de zircônia, tal como de 0,50 g de gálio por 100 g de zircônia a 5,00 g de gálio a 100 g de zircônia, de 1,00 g gálio por 100 g de zircônia a 5,00 g gálio a 100 g zircônia, de 1,50 g gálio por 100 g zircônia a 5,00 g gálio a 100 g zircônia, de 2,00 g gálio por 100 g zircônia a 5,00 g gálio a 100 g zircônia, de 2,50 g de gálio por 100 g de zircônia a 5,00 g de gálio a 100 g de zircônia, de 3,00 g de gálio por 100 g de zircônia a 5,00 g de gálio a 100 g de zircônia, de 3,50 g de gálio por 100 g de zircônia a 5,00 g de gálio a 100 g de zircônia, de 4,00 g de gálio por 100 g de zircônia a 5,00 g de gálio a 100 g de zircônia, ou de 4,50 g de gálio por 100 g de zircônia a 5,00 g de gálio a 100 g de zircônia.[018] In embodiments disclosed herein, the composition of the metal oxide catalyst component is designated by a weight percentage of gallium metal to pure zirconia (accounting for ZrO2 stoichiometry). In one or more embodiments, the composition of the metal oxide catalyst component is designated by the weight of gallium per 100 grams (g) of zirconia. According to embodiments, the metal oxide catalyst component comprises from more than 0.0 g of gallium to 30.0 g of gallium per 100 g of zirconia, such as 5.0 g of gallium to 30.0 g of of gallium per 100 g of zirconia, 10.0 g of gallium to 30.0 g of gallium per 100 g of zirconia, 15.0 g of gallium to 30.0 g of gallium per 100 g of zirconia, 20.0 g of gallium to 30.0 g of gallium per 100 g of zirconia or 25.0 g of gallium to 30.0 g of gallium per 100 g of zirconia. In some embodiments, the metal oxide catalyst component comprises from more than 0.0 g of gallium to 25.0 g of gallium per 100 g of zirconia, such as from more than 0.0 g of gallium to 20.0 g of gallium. g of gallium per 100 g of zirconia, from more than 0.0 g of gallium to 15.0 g of gallium per 100 g of zirconia, from more than 0.0 g of gallium to 10.0 g of gallium per 100 g of zirconia, or from more than 0.0 g of gallium to 5.0 g of gallium per 100 g of zirconia. In some embodiments, the metal oxide catalyst component comprises from 5.0 g of gallium to 25.0 g of gallium per 100 g of zirconia, such as from 10.0 g of gallium to 20.0 g of gallium per 100 g of zirconia. In some embodiments, the metal oxide catalyst component comprises from 0.01 g of gallium per 100 g of zirconia to 5.00 g of gallium per 100 g of zirconia, such as from 0.50 g of gallium per 100 g of zirconia to 5.00 g of gallium to 100 g of zirconia, of 1.00 g of gallium per 100 g of zirconia to 5.00 g of gallium to 100 g of zirconia, of 1.50 g of gallium per 100 g of zirconia to 5, 00 g gallium to 100 g zirconia, from 2.00 g gallium per 100 g zirconia to 5.00 g gallium to 100 g zirconia, from 2.50 g gallium per 100 g zirconia to 5.00 g gallium to 100 g of zirconia, from 3.00 g of gallium per 100 g of zirconia to 5.00 g of gallium per 100 g of zirconia, from 3.50 g of gallium per 100 g of zirconia to 5.00 g of gallium at 100 g of zirconia, from 4.00 g of gallium per 100 g of zirconia to 5.00 g of gallium per 100 g of zirconia, or from 4.50 g of gallium per 100 g of zirconia to 5.00 g of gallium a 100 g of zirconia.

[019] Conforme divulgado aqui acima, e sem estar vinculado a qualquer teoria particular, entende-se que a zircônia de alta área de superfície atua como um suporte ou carreador para o constituinte de gálio do componente de óxido de metal, que rende um componente de catalisador de óxido de metal de gálio e zircônia que terá seletividade para produzir C2 a C4 olefinas. Por conseguinte, verificou-se que os processos para preparar o catalisador de óxido de metal de gálio e zircônia que exigem o contato íntimo dos componentes de gálio e zircônia produzem componentes de metal de catalisador de óxido que possuem uma melhor seletividade para C2 a C4 olefinas.[019] As disclosed herein above, and without being bound by any particular theory, it is understood that high surface area zirconia acts as a support or carrier for the gallium constituent of the metal oxide component, which yields a of gallium metal oxide zirconia catalyst that will have selectivity to produce C2 to C4 olefins. Therefore, it has been found that processes for preparing gallium zirconia metal oxide catalyst that require intimate contact of the gallium and zirconia components produce metal oxide catalyst components that have better selectivity for C2 to C4 olefins. .

[020] Tendo em vista o acima, um método para produzir o componente de óxido de metal de gálio e zircônia do catalisador híbrido é por impregnação por umidade incipiente. Em tal método, uma mistura aquosa de um material precursor de gálio, que, nas modalidades, pode ser nitrato de gálio (Ga(NO3)3), é adicionada a partículas de zircônia em uma quantidade dosada (como gota a gota) enquanto agita vigorosamente as partículas de zircônia. Deve ser entendido que a quantidade total de precursor de gálio que é misturada com as partículas de zircônia será determinada na quantidade alvo desejada de gálio no componente de catalisador de óxido de metal.[020] In view of the above, a method for producing the zirconia gallium metal oxide component of the hybrid catalyst is by incipient moisture impregnation. In such a method, an aqueous mixture of a gallium precursor material, which, in embodiments, may be gallium nitrate (Ga(NO3)3), is added to zirconia particles in a metered amount (such as dropwise) while stirring. vigorously remove the zirconia particles. It should be understood that the total amount of gallium precursor that is mixed with the zirconia particles will be determined by the desired target amount of gallium in the metal oxide catalyst component.

[021] Conforme discutido anteriormente, de acordo com algumas modalidades, as partículas de zircônia compreendem partículas de zircônia com uma estrutura cristalina. Em modalidades, as partículas de zircônia compreendem partículas de zircônia com uma estrutura monoclínica. Em uma ou mais modalidades, as partículas de zircônia consistem essencialmente em ou consistem em partículas de zircônia cristalinas e, em algumas modalidades, as partículas de zircônia consistem essencialmente em ou consistem em partículas de zircônia monoclínica. De acordo com algumas modalidades, as partículas de zircônia têm uma área de superfície BET que é maior que ou igual a 5 metros quadrados por grama (m2/g), como maior que 10 m2/g, maior que 20 m2/g, maior que 30 m2/g, maior que 40 m2/g, maior que 50 m2/g, maior que 60 m2/g, maior que 70 m2/g, maior que 80 m2/g, maior que 90 m2/g, maior que 100 m2/g, maior que 110 m2/g, maior que 120 m2/g, maior que 130 m2/g ou maior que 140 m2/g. De acordo com algumas modalidades, a área de superfície BET máxima das partículas de zircônia é 150 m2/g. Por conseguinte, em algumas modalidades, a área de superfície BET das partículas de zircônia é de 5 m2/g a 150 m2/g, de 10 m2/g a 150 m2/g, de 20 m2/g a 150 m2/g, tal como de 30 m2/g a 150 m2/g, de 40 m2/g a 150 m2/g, de 50 m2/g a 150 m2/g, de 60 m2/g a 150 m2/g, de 70 m2/g a 150 m2/g, de 80 m2/g a 150 m2/g, de 90 m2/g a 150 m2/g, de 100 m2/g a 150 m2/g, de 110 m2/g a 150 m2/g, de 120 m2/g a 150 m2/g, de 130 m2/g a 150 m2/g, ou de 140 m2/g a 150 m2/g. Em algumas modalidades, a área de superfície BET das partículas de zircônia é de 5 m2/g a 140 m2/g, tal como de 5 m2/g a 130 m2/g, de 5 m2/g a 120 m2/g, de 5 m2/g a 110 m2/g, de 5 m2/g a 100 m2/g, de 5 m2/g a 90 m2/g, de 5 m2/g a 80 m2/g, de 5 m2/g a 70 m2/g, de 5 m2/g a 60 m2/g, de 5 m2/g a 50 m2/g, de 5 m2/g a 40 m2/g, de 5 m2/g a 30 m2/g, de 5 m2/g a 20 m2/g, ou de 5 m2/g a 10 m2/g. Em algumas modalidades, a área de superfície BET das partículas de zircônia é de 10 m2/g a 140 m2/g, de 20 m2/g a 130 m2/g, de 30 m2/g a 120 m2/g, de 40 m2/g a 110 m2/g, de 50 m2/g a 100 m2/g, de 60 m2/g a 90 m2/g, ou de 70 m2/g a 80 m2/g.[021] As discussed previously, according to some embodiments, zirconia particles comprise zirconia particles with a crystalline structure. In embodiments, the zirconia particles comprise zirconia particles with a monoclinic structure. In one or more embodiments, the zirconia particles essentially consist of or consist of crystalline zirconia particles, and in some embodiments, the zirconia particles essentially consist of or consist of monoclinic zirconia particles. According to some embodiments, the zirconia particles have a BET surface area that is greater than or equal to 5 square meters per gram (m2/g), such as greater than 10 m2/g, greater than 20 m2/g, greater than 30 m2/g, greater than 40 m2/g, greater than 50 m2/g, greater than 60 m2/g, greater than 70 m2/g, greater than 80 m2/g, greater than 90 m2/g, greater than 100 m2/g, greater than 110 m2/g, greater than 120 m2/g, greater than 130 m2/g or greater than 140 m2/g. According to some embodiments, the maximum BET surface area of zirconia particles is 150 m2/g. Accordingly, in some embodiments, the BET surface area of the zirconia particles is from 5 m2/g to 150 m2/g, from 10 m2/g to 150 m2/g, from 20 m2/g to 150 m2/g, such as 30 m2/g to 150 m2/g, from 40 m2/g to 150 m2/g, from 50 m2/g to 150 m2/g, from 60 m2/g to 150 m2/g, from 70 m2/g to 150 m2/g, from 80 m2/g to 150 m2/g, from 90 m2/g to 150 m2/g, from 100 m2/g to 150 m2/g, from 110 m2/g to 150 m2/g, from 120 m2/g to 150 m2/g, from 130 m2/g to 150 m2/g, or from 140 m2/g to 150 m2/g. In some embodiments, the BET surface area of the zirconia particles is from 5 m2/g to 140 m2/g, such as from 5 m2/g to 130 m2/g, from 5 m2/g to 120 m2/g, from 5 m2/g g to 110 m2/g, from 5 m2/g to 100 m2/g, from 5 m2/g to 90 m2/g, from 5 m2/g to 80 m2/g, from 5 m2/g to 70 m2/g, from 5 m2/g g to 60 m2/g, from 5 m2/g to 50 m2/g, from 5 m2/g to 40 m2/g, from 5 m2/g to 30 m2/g, from 5 m2/g to 20 m2/g, or from 5 m2 /g to 10 m2/g. In some embodiments, the BET surface area of the zirconia particles is 10 m2/g to 140 m2/g, 20 m2/g to 130 m2/g, 30 m2/g to 120 m2/g, 40 m2/g to 110 m2/g, from 50 m2/g to 100 m2/g, from 60 m2/g to 90 m2/g, or from 70 m2/g to 80 m2/g.

[022] Uma vez que o precursor de gálio e as partículas de zircônia são adequadamente misturados, o componente de catalisador de óxido de metal pode ser seco a temperaturas inferiores a 200 graus Celsius (°C), tais como inferiores a 175 °C ou inferiores a 150 °C. Subsequente à secagem, o componente de catalisador de óxido de metal é calcinado a temperaturas de 400 °C a 800 °C, tal como de 425 °C a 775 °C, de 450 °C a 750 °C, de 475 °C a 725 °C, de 500 °C a 700 °C, de 525 °C a 675 °C, de 550 °C a 650 °C, ou de 575 °C a 625 °C ou cerca de 600 °C. Após a calcinação, a composição do componente de catalisador de óxido de metal misturado é determinada e relatada como um peso de gálio elementar referenciado por 100 g de zircônia pura de fase (simplificada para a estequiometria de ZrO2), como anteriormente divulgado acima.[022] Once the gallium precursor and zirconia particles are suitably mixed, the metal oxide catalyst component can be dried at temperatures below 200 degrees Celsius (°C), such as below 175 °C or below 150°C. Subsequent to drying, the metal oxide catalyst component is calcined at temperatures of 400°C to 800°C, such as 425°C to 775°C, 450°C to 750°C, 475°C to 725°C, from 500°C to 700°C, from 525°C to 675°C, from 550°C to 650°C, or from 575°C to 625°C or about 600°C. After calcination, the composition of the mixed metal oxide catalyst component is determined and reported as a weight of elemental gallium referenced per 100 g of phase pure zirconia (simplified to ZrO2 stoichiometry), as previously disclosed above.

[023] Em modalidades, o componente de catalisador de óxido de metal pode ser produzido misturando pós ou pastas fluidas de um precursor de gálio (tal como nitrato de gálio ou óxido de gálio) e zircônia. De acordo com algumas modalidades, as partículas de zircônia compreendem partículas de zircônia com uma estrutura cristalina. Em modalidades, as partículas de zircônia compreendem partículas de zircônia com uma estrutura monoclínica. Em uma ou mais modalidades, as partículas de zircônia consistem essencialmente em ou consistem em partículas de zircônia cristalinas e, em algumas modalidades, as partículas de zircônia consistem essencialmente em ou consistem em partículas de zircônia monoclínica. As partículas de zircônia podem, em modalidades, ter as áreas de superfície BET divulgadas acima. Os pós ou pastas fluidas podem ser vigorosamente misturados a altas temperaturas, tal como da temperatura ambiente (aproximadamente 23 °C) até 100 °C. Após os pós ou pastas fluidas serem adequadamente misturados, o componente de catalisador de óxido de metal pode ser seco e calcinado a temperaturas de 400 °C a 800 °C, tal como de 425 °C a 775 °C, de 450 °C a 750 °C, de 475 °C a 725 °C, de 500 °C a 700 °C, de 525 °C a 675 °C, de 550 °C a 650 °C, ou de 575 °C a 625 °C ou cerca de 600 °C. Após a calcinação, a composição do componente de catalisador de óxido de metal misturado é determinada e relatada como um peso de gálio elementar em referência a 100 g de zircônia pura de fase (simplificada para a estequiometria de ZrO2) como divulgado acima.[023] In embodiments, the metal oxide catalyst component can be produced by mixing powders or slurries of a gallium precursor (such as gallium nitrate or gallium oxide) and zirconia. According to some embodiments, the zirconia particles comprise zirconia particles having a crystalline structure. In embodiments, the zirconia particles comprise zirconia particles with a monoclinic structure. In one or more embodiments, the zirconia particles essentially consist of or consist of crystalline zirconia particles, and in some embodiments, the zirconia particles essentially consist of or consist of monoclinic zirconia particles. The zirconia particles may, in embodiments, have the BET surface areas disclosed above. Powders or slurries can be vigorously mixed at high temperatures, such as from room temperature (approximately 23°C) to 100°C. After the powders or slurries are suitably mixed, the metal oxide catalyst component may be dried and calcined at temperatures of 400°C to 800°C, such as 425°C to 775°C, 450°C to 750 °C, from 475 °C to 725 °C, from 500 °C to 700 °C, from 525 °C to 675 °C, from 550 °C to 650 °C, or from 575 °C to 625 °C or around 600°C. After calcination, the composition of the mixed metal oxide catalyst component is determined and reported as a weight of elemental gallium in reference to 100 g of phase pure zirconia (simplified to ZrO2 stoichiometry) as disclosed above.

[024] Deve ser entendido que, de acordo com as modalidades, o componente de catalisador de óxido de metal pode ser feito por outros métodos que eventualmente levam a um contato íntimo entre o gálio e a zircônia. Alguns casos não limitativos incluem deposição em fase de vapor de precursores contendo Ga (de natureza orgânica ou inorgânica), seguida por sua decomposição controlada. Similarmente, processos para a dispersão do metal líquido de gálio podem ser alterados por aqueles versados na técnica para desenvolver Ga-ZrO2.[024] It should be understood that, according to the embodiments, the metal oxide catalyst component can be made by other methods that eventually lead to intimate contact between the gallium and the zirconia. Some non-limiting cases include vapor phase deposition of Ga-containing precursors (of organic or inorganic nature), followed by their controlled decomposition. Similarly, processes for dispersing liquid gallium metal can be modified by those skilled in the art to develop Ga-ZrO2.

[025] Elementos diferentes de zircônia e gálio podem, em algumas modalidades, estar presentes no componente de catalisador de óxido de metal contendo gálio e zircônia pura de fase. Esses elementos podem ser introduzidos na zircônia pura de fase antes, durante ou após a introdução de gálio na composição. Às vezes, esses elementos são adicionados para direcionar e estabilizar a cristalização da fase de zircônia (por exemplo, ZrO2 tetragonal estabilizado em Y). Em outros casos, elementos adicionais do grupo de terras raras, alcalinos e/ou metais de transição são codepositados com precursor de gálio ou introduzidos apenas quando a composição misturada de Ga-ZrO2 tiver sido preparada em primeiro lugar. Da mesma forma, o componente de catalisador de óxido de metal também pode conter resíduo ou ser propositalmente modificado com dopantes não metálicos como, por exemplo, enxofre (presente como, por exemplo, oxiânion SO4), cloro (Cl), fósforo (P) ou misturas dos mesmos podem estar presentes no suporte de zircônia ou permanecer após o uso como um elemento do precursor destinado a introduzir gálio ou outros metais na zircônia pura de fase.[025] Elements other than zirconia and gallium may, in some embodiments, be present in the metal oxide catalyst component containing gallium and phase pure zirconia. These elements can be introduced into phase pure zirconia before, during or after the introduction of gallium into the composition. Sometimes these elements are added to direct and stabilize the crystallization of the zirconia phase (e.g., Y-stabilized tetragonal ZrO2). In other cases, additional elements from the rare earth group, alkali and/or transition metals are co-deposited with the gallium precursor or introduced only when the mixed Ga-ZrO2 composition has first been prepared. Likewise, the metal oxide catalyst component may also contain residue or be purposefully modified with non-metallic dopants such as, for example, sulfur (present as, for example, oxyanion SO4), chlorine (Cl), phosphorus (P). or mixtures thereof may be present in the zirconia support or remain after use as a precursor element intended to introduce gallium or other metals into phase pure zirconia.

[026] Em uma ou mais modalidades, após o componente de catalisador de óxido de metal ter sido formado - tal como, por exemplo, pelos métodos divulgados acima - o componente de catalisador de óxido de metal é fisicamente misturado com um componente de catalisador microporoso. O componente catalisador microporoso é, em modalidades, selecionado a partir de peneiras moleculares com aberturas de poros de 8-MR e um tipo de estrutura selecionado a partir do grupo que consiste nos seguintes tipos de estrutura CHA, AEI, AFX, ERI, LTA, UFI, RTH, EDI, GIS, MER, RHO e combinações dos mesmos, em que os tipos de estrutura correspondem à convenção de nomenclatura da International Zeolite Association. Deve ser entendido que, em modalidades, tanto estruturas de aluminossilicato quanto de silicoaluminofosfato podem ser usadas. Algumas modalidades podem incluir aluminossilicatos tetraédricos, ALPOs (como, por exemplo, aluminofosfatos tetraédricos), SAPOs (tal como, por exemplo, silicoaluminofosfatos tetraédricos) e tectossilicatos baseados apenas em sílica. Em certas modalidades, o componente de catalisador microporoso pode ser silicoaluminofosfato com um tipo de estrutura de Chabazita (CHA). Exemplos do mesmo podem incluir, mas não se limitam necessariamente a: modalidades de CHA selecionadas a partir de SAPO-34 e SSZ-13; e modalidades de AEI, tal como SAPO-18. Combinações de componentes de catalisador microporosos que têm qualquer um dos tipos de estrutura acima também podem ser empregadas. Deve ser entendido que o componente de catalisador microporoso pode ter uma abertura de poro de anel com membros diferente, dependendo do produto desejado. Por exemplo, o componente de catalisador microporoso com aberturas de poros de 8-MR a 12-MR pode ser usado, dependendo do produto desejado. No entanto, para se produzir C2 a C4 olefinas, um componente de catalisador microporoso com aberturas de poros de 8-MR é usado nas modalidades.[026] In one or more embodiments, after the metal oxide catalyst component has been formed - such as, for example, by the methods disclosed above - the metal oxide catalyst component is physically mixed with a microporous catalyst component . The microporous catalyst component is, in embodiments, selected from molecular sieves with 8-MR pore openings and a structure type selected from the group consisting of the following structure types CHA, AEI, AFX, ERI, LTA, UFI, RTH, EDI, GIS, MER, RHO and combinations thereof, where the structure types correspond to the International Zeolite Association naming convention. It should be understood that, in embodiments, both aluminosilicate and silicoaluminophosphate structures can be used. Some embodiments may include tetrahedral aluminosilicates, ALPOs (such as, for example, tetrahedral aluminophosphates), SAPOs (such as, for example, tetrahedral silicoaluminophosphates) and tectosilicates based solely on silica. In certain embodiments, the microporous catalyst component may be silicoaluminophosphate with a Chabazite (CHA) type of structure. Examples of the same may include, but are not necessarily limited to: CHA modalities selected from SAPO-34 and SSZ-13; and AEI modalities, such as SAPO-18. Combinations of microporous catalyst components that have any of the above structure types can also be employed. It should be understood that the microporous catalyst component may have a different membered ring pore opening depending on the desired product. For example, microporous catalyst component with pore openings from 8-MR to 12-MR can be used depending on the desired product. However, to produce C2 to C4 olefins, a microporous catalyst component with 8-MR pore openings is used in the embodiments.

[027] O componente catalisador de óxido de metal e o componente de catalisador microporoso do catalisador híbrido podem ser misturados por qualquer meio adequado, como, por exemplo, mistura física — como sacudir, balançar ou outra agitação. O componente de catalisador de óxido de metal pode, em modalidades, compreender de 1,0% em peso a 99,0% em peso do catalisador híbrido, tal como de 5,0% em peso a 99,0% em peso, de 10,0% em peso a 99,0% em peso, de 15,0% em peso a 99,0% em peso, de 20,0% em peso a 99,0% em peso, de 25,0% em peso a 99,0% em peso, de 30,0% em peso a 99,0% em peso, de 35,0% em peso a 99,0% em peso, de 40,0% em peso a 99,0% em peso, de 45,0% em peso a 99,0% em peso, de 50,0% em peso a 99,0% em peso, de 55,0% em peso a 99,0% em peso, de 60,0% em peso a 99,0% em peso, de 65,0% em peso a 99,0% em peso, de 70,0% em peso a 99,0% em peso, de 75,0% em peso a 99,0% em peso, de 80,0% em peso a 99,0% em peso, de 85,0% em peso a 99,0% em peso, de 90,0% em peso a 99,0% em peso ou de 95,0% em peso a 99,0% em peso. Em algumas modalidades, o componente de catalisador de óxido de metal compreende de 1,0% em peso a 95,0% em peso do catalisador híbrido, tal como de 1,0% em peso a 90,0% em peso, de 1,0% em peso a 85,0% em peso, de 1,0% em peso a 80,0% em peso, de 1,0% em peso a 75,0% em peso, de 1,0% em peso a 70,0% em peso, de 1,0% em peso a 65,0% em peso, de 1,0% em peso a 60,0% em peso, de 1,0% em peso a 55,0% em peso, de 1,0% em peso a 50,0% em peso, de 1,0% em peso a 45,0% em peso, de 1,0% em peso a 40,0% em peso, de 1,0% em peso a 35,0% em peso, de 1,0% em peso a 30,0% em peso, de 1,0% em peso a 25,0% em peso, de 1,0% em peso a 20,0% em peso, de 1,0% em peso a 15,0% em peso, de 1,0% em peso a 10,0% em peso ou de 1,0% em peso a 5,0% em peso. Em algumas modalidades, o componente de catalisador de óxido de metal compreende de 5,0% em peso a 95,0% em peso do catalisador híbrido, tal como de 10,0% em peso a 90,0% em peso, de 15,0% em peso a 85,0% em peso, de 20,0% em peso a 80,0% em peso, de 25,0% em peso a 75,0% em peso, de 30,0% em peso a 70,0% em peso, de 35,0% em peso a 65,0% em peso, de 40,0% em peso a 60,0% em peso ou de 45,0% em peso a 55,0% em peso.[027] The metal oxide catalyst component and the microporous catalyst component of the hybrid catalyst can be mixed by any suitable means, such as, for example, physical mixing — such as shaking, rocking or other agitation. The metal oxide catalyst component may, in embodiments, comprise from 1.0 wt% to 99.0 wt% of the hybrid catalyst, such as from 5.0 wt% to 99.0 wt%, of 10.0% by weight to 99.0% by weight, from 15.0% by weight to 99.0% by weight, from 20.0% by weight to 99.0% by weight, from 25.0% by weight weight to 99.0% by weight, from 30.0% by weight to 99.0% by weight, from 35.0% by weight to 99.0% by weight, from 40.0% by weight to 99.0 % by weight, from 45.0% by weight to 99.0% by weight, from 50.0% by weight to 99.0% by weight, from 55.0% by weight to 99.0% by weight, from 60.0% by weight to 99.0% by weight, from 65.0% by weight to 99.0% by weight, from 70.0% by weight to 99.0% by weight, from 75.0% by weight weight to 99.0% by weight, from 80.0% by weight to 99.0% by weight, from 85.0% by weight to 99.0% by weight, from 90.0% by weight to 99.0 % by weight or from 95.0% by weight to 99.0% by weight. In some embodiments, the metal oxide catalyst component comprises from 1.0 wt% to 95.0 wt% of the hybrid catalyst, such as from 1.0 wt% to 90.0 wt%, of 1 .0% by weight to 85.0% by weight, from 1.0% by weight to 80.0% by weight, from 1.0% by weight to 75.0% by weight, from 1.0% by weight to 70.0% by weight, from 1.0% by weight to 65.0% by weight, from 1.0% by weight to 60.0% by weight, from 1.0% by weight to 55.0% by weight, from 1.0% by weight to 50.0% by weight, from 1.0% by weight to 45.0% by weight, from 1.0% by weight to 40.0% by weight, from 1 .0% by weight to 35.0% by weight, from 1.0% by weight to 30.0% by weight, from 1.0% by weight to 25.0% by weight, from 1.0% by weight to 20.0% by weight, from 1.0% by weight to 15.0% by weight, from 1.0% by weight to 10.0% by weight or from 1.0% by weight to 5.0% in weight. In some embodiments, the metal oxide catalyst component comprises from 5.0 wt% to 95.0 wt% of the hybrid catalyst, such as from 10.0 wt% to 90.0 wt%, of 15. .0% by weight to 85.0% by weight, from 20.0% by weight to 80.0% by weight, from 25.0% by weight to 75.0% by weight, from 30.0% by weight to 70.0% by weight, from 35.0% by weight to 65.0% by weight, from 40.0% by weight to 60.0% by weight or from 45.0% by weight to 55.0% in weight.

[028] Após o componente de catalisador de óxido de metal ser formado e combinado com um componente de catalisador microporoso para formar um catalisador híbrido, o catalisador híbrido pode ser usado em métodos de conversão de carbono em uma corrente de alimentação contendo carbono em C2 a C4 olefinas. Tais processos serão descritos em mais detalhes abaixo.[028] After the metal oxide catalyst component is formed and combined with a microporous catalyst component to form a hybrid catalyst, the hybrid catalyst can be used in methods of converting carbon in a feed stream containing carbon in C2 to C4 olefins. Such processes will be described in more detail below.

[029] De acordo com modalidades, uma corrente de alimentação é alimentada a uma zona de reação, em que a corrente de alimentação compreende gás hidrogênio (H2) e um gás contendo carbono selecionado a partir de monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO2) e combinações dos mesmos. Em algumas modalidades, o gás H2 está presente na corrente de alimentação em uma quantidade de 10 por cento em volume (% em volume) a 90% em volume, com base no volume combinado de gás H2 e o gás selecionado a partir de CO, CO2 e combinações dos mesmos. A corrente de alimentação é colocada em contato com um catalisador híbrido, conforme divulgado e descrito no presente documento, na zona de reação. O catalisador híbrido compreende um componente de catalisador de óxido de metal que compreende óxido de gálio e zircônia; e um componente de catalisador microporoso.[029] According to embodiments, a feed stream is fed to a reaction zone, wherein the feed stream comprises hydrogen gas (H2) and a carbon-containing gas selected from carbon monoxide (CO), carbon dioxide carbon (CO2) and combinations thereof. In some embodiments, H2 gas is present in the feed stream in an amount of from 10 volume percent (vol%) to 90 volume%, based on the combined volume of H2 gas and the gas selected from CO, CO2 and combinations thereof. The feed stream is contacted with a hybrid catalyst, as disclosed and described herein, in the reaction zone. The hybrid catalyst comprises a metal oxide catalyst component comprising gallium oxide and zirconia; and a microporous catalyst component.

[030] Deve-se entender que a atividade do catalisador híbrido será maior para correntes de alimentação contendo CO como o gás que contém carbono, e que a atividade do catalisador híbrido diminui à medida que uma porção maior do gás contendo carbono na corrente de alimentação é CO2. No entanto, isso não significa que o catalisador híbrido aqui divulgado e descrito não possa ser utilizado em métodos em que a corrente de alimentação compreende CO2 como o todo, ou como uma grande porção, do gás contendo carbono.[030] It should be understood that the activity of the hybrid catalyst will be greater for feed streams containing CO as the carbon-containing gas, and that the activity of the hybrid catalyst decreases as a greater portion of the carbon-containing gas in the feed stream is CO2. However, this does not mean that the hybrid catalyst disclosed and described herein cannot be used in methods in which the feed stream comprises CO2 as the whole, or as a large portion, of the carbon-containing gas.

[031] A corrente de alimentação é colocada em contato com o catalisador híbrido na zona de reação sob condições de reação suficientes para formar uma corrente de produto que compreende C2 a C4 olefinas. As condições de reação compreendem uma temperatura dentro da zona de reação que varia, de acordo com uma ou mais modalidades, de 300 °C a 500 °C, tal como de 300 °C a 475 °C, de 300 °C a 450 °C, de 300 °C a 425 °C, de 300 °C a 400 °C, de 300 °C a 375 °C, de 300 °C a 350 °C ou de 300 °C a 325 °C. Em outras modalidades, a temperatura dentro da zona de reação é de 325 °C a 500 °C, de 350 °C a 500 °C, de 375 °C a 500 °C, de 400 °C a 500 °C, de 425 °C a 500 °C, de 450 °C a 500 °C ou de 475 °C a 500 °C. Em ainda outras modalidades, a temperatura dentro da zona de reação é de 300 °C a 500 °C, tal como de 325 °C a 475 °C, de 350 °C a 450 °C ou de 360 °C a 440 °C.[031] The feed stream is contacted with the hybrid catalyst in the reaction zone under reaction conditions sufficient to form a product stream comprising C2 to C4 olefins. The reaction conditions comprise a temperature within the reaction zone ranging, according to one or more embodiments, from 300 °C to 500 °C, such as from 300 °C to 475 °C, from 300 °C to 450 °C, from 300 °C to 425 °C, from 300 °C to 400 °C, from 300 °C to 375 °C, from 300 °C to 350 °C, or from 300 °C to 325 °C. In other embodiments, the temperature within the reaction zone is from 325 °C to 500 °C, from 350 °C to 500 °C, from 375 °C to 500 °C, from 400 °C to 500 °C, from 425 °C to 500 °C, from 450 °C to 500 °C, or from 475 °C to 500 °C. In still other embodiments, the temperature within the reaction zone is from 300 °C to 500 °C, such as from 325 °C to 475 °C, from 350 °C to 450 °C, or from 360 °C to 440 °C.

[032] As condições de reação também, em modalidades, incluem uma pressão dentro da zona de reação de pelo menos 1 bar (100 quilopascais (kPa), tal como pelo menos 5 bar (500 kPa), pelo menos 10 bar (1.000 kPa), pelo menos 15 bar (1.500 kPa), pelo menos 20 bar (2.000 kPa), pelo menos 25 bar (2.500 kPa), pelo menos 30 bar (3.000 kPa), pelo menos 35 bar (3.500 kPa), pelo menos 40 bar (4.000 kPa), pelo menos 45 bar (4.500 kPa), pelo menos 50 bar (5.000 kPa), pelo menos 55 bar (5.500 kPa), pelo menos 60 bar (6.000 kPa), pelo menos 65 bar (6.500 kPa), pelo menos 70 bar (7.000 kPa), pelo menos 75 bar (7.500 kPa), pelo menos 80 bar (8.000 kPa), pelo menos 85 bar (8.500 kPa), pelo menos 90 bar (9.000 kPa), pelo menos 95 bar (9.500 kPa), ou pelo menos 100 bar (10.000 kPa). Em outras modalidades, as condições de reação incluem uma pressão dentro da zona de reação de 5 bar (500 kPa) a 100 bar (10.000 kPa), tal como de 10 bar (1.000 kPa) a 95 bar (9.500 kPa), de 15 bar (1.500 kPa) a 90 bar (9.000 kPa), de 20 bar (2.000 kPa) a 85 bar (8.500 kPa), de 25 bar (2.500 kPa) a 80 bar (8.000 kPa), de 30 bar (3.000 kPa) a 75 bar (7.500 kPa), de 35 bar (3.500 kPa) a 70 bar (7.000 kPa), de 40 bar (4.000 kPa) a 65 bar (6.500 kPa), de 45 bar (4.500 kPa) a 60 bar (6.000 kPa) ou de 50 bar (5.000 kPa) a 55 bar (5.500 kPa). Em algumas modalidades, a pressão dentro da zona de reação é de 20 bar (2.000 kPa) a 60 bar (6.000 kPa).[032] Reaction conditions also, in embodiments, include a pressure within the reaction zone of at least 1 bar (100 kilopascals (kPa), such as at least 5 bar (500 kPa), at least 10 bar (1,000 kPa ), at least 15 bar (1,500 kPa), at least 20 bar (2,000 kPa), at least 25 bar (2,500 kPa), at least 30 bar (3,000 kPa), at least 35 bar (3,500 kPa), at least 40 bar (4,000 kPa), at least 45 bar (4,500 kPa), at least 50 bar (5,000 kPa), at least 55 bar (5,500 kPa), at least 60 bar (6,000 kPa), at least 65 bar (6,500 kPa) , at least 70 bar (7,000 kPa), at least 75 bar (7,500 kPa), at least 80 bar (8,000 kPa), at least 85 bar (8,500 kPa), at least 90 bar (9,000 kPa), at least 95 bar (9,500 kPa), or at least 100 bar (10,000 kPa), in other embodiments, the reaction conditions include a pressure within the reaction zone of 5 bar (500 kPa) to 100 bar (10,000 kPa), such as 10). bar (1,000 kPa) to 95 bar (9,500 kPa), from 15 bar (1,500 kPa) to 90 bar (9,000 kPa), from 20 bar (2,000 kPa) to 85 bar (8,500 kPa), from 25 bar (2,500 kPa) at 80 bar (8,000 kPa), from 30 bar (3,000 kPa) to 75 bar (7,500 kPa), from 35 bar (3,500 kPa) to 70 bar (7,000 kPa), from 40 bar (4,000 kPa) to 65 bar (6,500 kPa), from 45 bar (4,500 kPa) to 60 bar (6,000 kPa) or from 50 bar (5,000 kPa) to 55 bar (5,500 kPa). In some embodiments, the pressure within the reaction zone is 20 bar (2000 kPa) to 60 bar (6000 kPa).

[033] De acordo com as modalidades, a velocidade espacial horária de gás (GHSV) dentro da zona de reação é de 1.200 por hora (/h) a 12.000/h, tal como de 1.500/h a 10.000/h, de 2.000/h a 9.500/h, de 2.500/h a 9.000/h, de 3.000/h a 8.500/h, de 3.500/h a 8.000/h, de 4.000/h a 7.500/h, de 4.500/h a 7.000/h, de 5.000/h a 6.500/h, ou de 5.500/h a 6.000/h. Em algumas modalidades, a GHSV dentro da zona de reação é de 1.800/h a 3.600/h, tal como de 2.000/h a 3.600/h, de 2.200/h a 3.600/h, de 2.400/h a 3.600/h, de 2.600/h a 3.600/h, de 2.800/h a 3.600/h, de 3.000/h a 3.600/h, de 3.200/h a 3.600/h, ou de 3.400/h a 3.600/h. Em algumas modalidades, a GHSV dentro da zona de reação é de 1.800/h a 3.400/h, tal como de 1.800/h a 3.200/h, de 1.800/h a 3.000/h, de 1.800/h a 2.800/h, de 1.800/h a 2.600/h, de 1.800/h a 2.400/h, de 1.800/h a 2.200/h, ou de 1.800/h a 2.000/h. Em algumas modalidades, a GHSV dentro da reação é de 2.000/h a 3.400/h, tal como de 2.200/h a 3.200/h, de 2.400/h a 3.000/h, ou de 2.600/h a 2.800/h.[033] According to the embodiments, the gas hourly space velocity (GHSV) within the reaction zone is from 1,200 per hour (/h) to 12,000/h, such as from 1,500/h to 10,000/h, from 2,000/h h to 9,500/h, from 2,500/h to 9,000/h, from 3,000/h to 8,500/h, from 3,500/h to 8,000/h, from 4,000/h to 7,500/h, from 4,500/h to 7,000/h, from 5,000/h to 6,500 /h, or from 5,500/h to 6,000/h. In some embodiments, the GHSV within the reaction zone is 1,800/h to 3,600/h, such as 2,000/h to 3,600/h, 2,200/h to 3,600/h, 2,400/h to 3,600/h, 2,600/h to 3,600/h, from 2,800/h to 3,600/h, from 3,000/h to 3,600/h, from 3,200/h to 3,600/h, or from 3,400/h to 3,600/h. In some embodiments, the GHSV within the reaction zone is 1,800/h to 3,400/h, such as 1,800/h to 3,200/h, 1,800/h to 3,000/h, 1,800/h to 2,800/h, 1,800/h to 2,600/h, from 1,800/h to 2,400/h, from 1,800/h to 2,200/h, or from 1,800/h to 2,000/h. In some embodiments, the GHSV within the reaction is 2,000/h to 3,400/h, such as 2,200/h to 3,200/h, 2,400/h to 3,000/h, or 2,600/h to 2,800/h.

[034] Com o uso de catalisadores híbridos divulgados e descritos no presente documento, juntamente com as condições do processo divulgadas e descritas no presente documento, rendimentos de C2 a C4 olefinas melhorados e conversão de carbono podem ser alcançados. Por exemplo, em modalidades em que as razões entre hidrogênio e monóxido de carbono H2/CO variam de 2 a 5, tal como maior que 2,2 e menor que 3,8, ou maior que 2,8 e menor que 3,4, onde as temperaturas variam de 360 °C a 460 °C, como de 380 °C a 440 °C, ou de 400 °C a 420 °C, e a pressão varia de 5 a 100 bar, tal como de 20 a 80 bar, ou de 30 a 60 bar. Com o uso de tais condições, o rendimento de C2 a C4 olefinas é maior que ou igual a 4,0% em mol, tal como maior que ou igual a 5,0% em mol, maior que ou igual a 7,0% em mol, maior que ou igual a 10,0% em mol, maior que ou igual a 12,0% em mol, maior que ou igual a 15,0% em mol, maior que ou igual a 17,0% em mol, maior que ou igual a 20,0% em mol, maior que ou igual a 22,0% em mol, maior que ou igual a 25,0% em mol, maior que ou igual a 27,0% em mol, maior que ou igual a 30,0% em mol, maior que ou igual a 32,0% em mol, ou maior que ou igual a 35,0% em mol. Em algumas modalidades, o máximo de rendimento de C2 a C4 olefina é de 50,0% em mol. Assim, em algumas modalidades, o rendimento de C2 a C4 olefinas é de maior que ou igual a 4,0% em mol a 50,0% em mol, tal como de 5,0% mol a 50,0% em mol, de 7,0% em mol a 50,0% em mol, de 10,0% em mol a 50,0% em mol, de 12,0% em mol a 50,0% em mol, de 15,0% em mol a 50,0% em mol, de 17,0% em mol a 50,0% em mol, de 20,0% em mol a 50,0% em mol, de 22,0% em mol a 50,0% em mol, de 25,0% em mol a 50,0% em mol, de 27,0% em mol a 50,0% em mol, de 30,0% em mol a 50,0% em mol, de 32,0% em mol a 50,0% em mol, de 35,0% em mol a 50,0% em mol, de 37,0% em mol a 50,0% em mol, de 40,0% em mol a 50,0% em mol, de 42,0% em mol a 50,0% em mol, de 45,0% em mol a 50,0% em mol, ou de 47,0% em mol a 50,0% em mol.[034] With the use of hybrid catalysts disclosed and described in this document, together with the process conditions disclosed and described in this document, improved C2 to C4 olefin yields and carbon conversion can be achieved. For example, in embodiments where the ratios of hydrogen to carbon monoxide H2/CO range from 2 to 5, such as greater than 2.2 and less than 3.8, or greater than 2.8 and less than 3.4 , where temperatures vary from 360 °C to 460 °C, such as from 380 °C to 440 °C, or from 400 °C to 420 °C, and pressure varies from 5 to 100 bar, such as from 20 to 80 bar, or from 30 to 60 bar. Using such conditions, the yield of C2 to C4 olefins is greater than or equal to 4.0 mol%, such as greater than or equal to 5.0 mol%, greater than or equal to 7.0% in mol, greater than or equal to 10.0 mol%, greater than or equal to 12.0 mol%, greater than or equal to 15.0 mol%, greater than or equal to 17.0 mol% , greater than or equal to 20.0 mol%, greater than or equal to 22.0 mol%, greater than or equal to 25.0 mol%, greater than or equal to 27.0 mol%, greater that or equal to 30.0 mol%, greater than or equal to 32.0 mol%, or greater than or equal to 35.0 mol%. In some embodiments, the maximum yield of C2 to C4 olefin is 50.0 mol%. Thus, in some embodiments, the yield of C2 to C4 olefins is greater than or equal to 4.0 mol% to 50.0 mol%, such as 5.0 mol% to 50.0 mol%, from 7.0 mol% to 50.0 mol%, from 10.0 mol% to 50.0 mol%, from 12.0 mol% to 50.0 mol%, from 15.0% in mol to 50.0 mol%, from 17.0 mol% to 50.0 mol%, from 20.0 mol% to 50.0 mol%, from 22.0 mol% to 50, 0 mol%, from 25.0 mol% to 50.0 mol%, from 27.0 mol% to 50.0 mol%, from 30.0 mol% to 50.0 mol%, from 32.0 mol% to 50.0 mol%, from 35.0 mol% to 50.0 mol%, from 37.0 mol% to 50.0 mol%, from 40.0% mol to 50.0 mol%, from 42.0 mol% to 50.0 mol%, from 45.0 mol% to 50.0 mol%, or from 47.0 mol% to 50 .0 mol%.

[035] Em modalidades, com o uso de catalisadores híbridos divulgados e descritos no presente documento, juntamente com as condições do processo divulgadas e descritas no presente documento, a conversão de carbono pode ser melhorada. Dentro das faixas de processo divulgadas, a conversão da alimentação contendo óxidos de carbono e hidrogênio pode ser realizada em uma série de reatores com um KNOCK-OUT intermediário de subproduto de água por meio de, por exemplo, separação de fases, separação por membrana ou algum tipo de processo de absorção seletiva de água. Direcionar ainda mais o efluente parcialmente convertido e livre de água para o reator subsequente em série e repetir esta maneira de operações tecnológicas terá um efeito geral de aumento do rendimento de olefinas. Por exemplo, em modalidades em que duas a quatro dessas operações são realizadas, o rendimento total de olefinas pode ser maior que ou igual a 50,0% em mol, tal como maior que ou igual a 52,0% em mol, maior que ou igual a 55,0% em mol, maior que ou igual a 57,0% em mol, maior que ou igual a 60,0% em mol, maior que ou igual a 62,0% em mol, maior que ou igual a 65,0% em mol, maior que ou igual a 67,0% em mol, maior que ou igual a 70,0% em mol, maior que ou igual a 72,0% em mol, maior que ou igual a 75,0% em mol, maior que ou igual a 77,0% em mol, maior que ou igual a 80,0% em mol, ou maior que ou igual a 85,0% em mol. Em algumas modalidades, a conversão máxima de carbono é 95,0% em mol. Por conseguinte, nas modalidades, a conversão de carbono pode ser maior que ou igual a 50,0% em mol a 95,0% em mol, tal como de 52,0% em mol a 95,0% em mol, de 55,0% em mol a 95,0% em mol, de 57,0% em mol a 95,0% em mol, de 60,0% em mol a 95,0% em mol, de 62,0% em mol a 95,0% em mol, de 65,0% em mol a 95,0% em mol, de 67,0% em mol a 95,0% em mol, de 60,0% em mol a 95,0% em mol, de 72,0% em mol a 95,0% em mol, de 75,0% em mol a 95,0% em mol, de 77,0% em mol a 95,0% em mol, de 80,0% em mol a 95,0% em mol, de 82,0% em mol a 95,0% em mol, de 85,0% em mol a 95,0% em mol, de 87,0% em mol a 95,0% em mol, de 90,0% em mol a 95,0% em mol, ou de 92,0% em mol a 95,0% em mol.[035] In embodiments, with the use of hybrid catalysts disclosed and described herein, together with the process conditions disclosed and described herein, carbon conversion can be improved. Within the disclosed process ranges, conversion of the feed containing carbon and hydrogen oxides can be carried out in a series of reactors with a water by-product intermediate KNOCK-OUT through, for example, phase separation, membrane separation or some type of selective water absorption process. Further directing the partially converted and water-free effluent to the subsequent reactor in series and repeating this manner of technological operations will have an overall effect of increasing olefin yield. For example, in embodiments in which two to four such operations are performed, the total olefin yield may be greater than or equal to 50.0 mol%, such as greater than or equal to 52.0 mol%, greater than or equal to 55.0 mol%, greater than or equal to 57.0 mol%, greater than or equal to 60.0 mol%, greater than or equal to 62.0 mol%, greater than or equal to 65.0 mol%, greater than or equal to 67.0 mol%, greater than or equal to 70.0 mol%, greater than or equal to 72.0 mol%, greater than or equal to 75 .0 mol%, greater than or equal to 77.0 mol%, greater than or equal to 80.0 mol%, or greater than or equal to 85.0 mol%. In some embodiments, the maximum carbon conversion is 95.0 mol%. Therefore, in embodiments, the carbon conversion may be greater than or equal to 50.0 mol% to 95.0 mol%, such as 52.0 mol% to 95.0 mol%, of 55 .0 mol% to 95.0 mol%, from 57.0 mol% to 95.0 mol%, from 60.0 mol% to 95.0 mol%, from 62.0 mol% to 95.0 mol%, from 65.0 mol% to 95.0 mol%, from 67.0 mol% to 95.0 mol%, from 60.0 mol% to 95.0% in mol, from 72.0 mol% to 95.0 mol%, from 75.0 mol% to 95.0 mol%, from 77.0 mol% to 95.0 mol%, from 80 .0 mol% to 95.0 mol%, from 82.0 mol% to 95.0 mol%, from 85.0 mol% to 95.0 mol%, from 87.0 mol% to 95.0 mol%, from 90.0 mol% to 95.0 mol%, or from 92.0 mol% to 95.0 mol%.

EXEMPLOSEXAMPLES

[036] Modalidades serão mais bem esclarecidas pelos exemplos e exemplos comparativos a seguir. Em todos os exemplos e exemplos comparativos, os catalisadores híbridos foram preparados misturando a determinada quantidade de componente de catalisador de óxido misturado (60 a 80 mesh) com o componente de catalisador microporoso SAPO-34 (60 a 80 mesh). Os valores encontram-se nas tabelas a seguir. No entanto, deve ser entendido que em alguns exemplos comparativos, SAPO-34 não está incluído. Isso é indicado por um valor zero (“0”) nas tabelas abaixo.[036] Modalities will be better clarified by the examples and comparative examples below. In all examples and comparative examples, hybrid catalysts were prepared by mixing the given amount of mixed oxide catalyst component (60 to 80 mesh) with the SAPO-34 microporous catalyst component (60 to 80 mesh). The values are found in the tables below. However, it should be understood that in some comparative examples, SAPO-34 is not included. This is indicated by a value of zero (“0”) in the tables below.

EXEMPLO COMPARATIVO 1COMPARATIVE EXAMPLE 1

[037] Catalisadores compósitos com componentes de catalisador microporoso SAPO-34 e In2O3 a granel, Ga2O3 a granel ou ZrO2 a granel; mistura física de Ga2O3 e ZrO2 a granel sem componente de catalisador microporoso.[037] Composite catalysts with SAPO-34 microporous catalyst components and bulk In2O3, bulk Ga2O3 or bulk ZrO2; physical mixture of bulk Ga2O3 and ZrO2 without microporous catalyst component.

[038] A Tabela 1a mostra os resultados de um processo de conversão de gás de síntese em olefinas com as seguintes condições de processo: H2/CO de aproximadamente 2,0; pressão de 20 bar (2.000 kPa); temperatura de 390 °C e GHSV é igual a 1.200/h. O catalisador de óxido de metal usado no exemplo comparativo é um óxido de metal a granel como mostrado na Tabela 1a. O óxido de índio usado neste exemplo comparativo estava comercialmente disponível junto à Aldrich, número de produto 63 2317, e o óxido de gálio usado estava disponível comercialmente junto à Aldrich, número de produto 20.333-5. Antes deste teste, cada um dos componentes iniciais foi compactado, triturado e dimensionado para fornecer frações de 60 a 80 mesh para a preparação de misturas físicas. Em seguida, combinando 150 μl de SAPO-34 (aproximadamente, partículas dimensionadas) e adicionando 150 μl de óxido de índio ou óxido de gálio (cada um medido aproximadamente, partículas dimensionadas), os catalisadores híbridos foram preparados mediante agitação suave das partículas juntas em um frasco. A tabela abaixo faz referência ao desempenho catalítico do leito de partículas duplas de SAPO-34 misturado por adição com qualquer um dos óxidos puros incluindo o peso de cada componente. [038] Table 1a shows the results of a synthesis gas conversion process into olefins with the following process conditions: H2/CO of approximately 2.0; pressure of 20 bar (2,000 kPa); temperature of 390 °C and GHSV is equal to 1,200/h. The metal oxide catalyst used in the comparative example is a bulk metal oxide as shown in Table 1a. The indium oxide used in this comparative example was commercially available from Aldrich, product number 63 2317, and the gallium oxide used was commercially available from Aldrich, product number 20333-5. Prior to this testing, each of the initial components was compacted, crushed, and sized to provide 60 to 80 mesh fractions for preparing physical mixtures. Then, by combining 150 μl of SAPO-34 (approximately measured, particle size) and adding 150 μl of indium oxide or gallium oxide (each approximately measured, particle size), the hybrid catalysts were prepared by gently stirring the particles together in a bottle. The table below references the catalytic performance of the SAPO-34 double particle bed mixed by addition with any of the pure oxides including the weight of each component.

[039] A Tabela 1b mostra os resultados de um processo de conversão de gás de síntese em olefinas, nas seguintes condições de processo: H2/CO de aproximadamente 3,0; pressão de 40 bar (4.000 kPa); temperatura de 420 °C; e GHSV é igual a 2.400/h e compara o desempenho intrínseco de zircônia ou gália misturada por adição com SAPO-34. O óxido de zircônio usado neste exemplo comparativo era ZrO2 monoclínico comercialmente disponível (fornecedor NORPRO, código do produto SZ39114) e contém alguma impureza de Hf (aproximadamente 2,45% em peso). Antes de ser usado, o óxido de zircônio foi disperso em água, seco e calcinado a 550 °C. O óxido de gálio usado neste exemplo comparativo era óxido de gálio disponível comercialmente (disponível como AlfaAesar, número de produto 10508). Antes de ser usado, o óxido de gálio é disperso em água, seco e calcinado a 550 °C. Antes deste teste, os óxidos e a peneira foram compactados, triturados e peneirados para fornecer frações de 60 a 80 mesh dos componentes iniciais. Em seguida, medindo volumetricamente aproximadamente 200 μl de SAPO-34 (partículas dimensionadas) e adicionando 200 μl de óxido de zircônio (partículas dimensionadas) ou 200 μl de óxido de gálio (partículas dimensionadas), catalisadores híbridos foram preparados mediante agitação suave. A tabela abaixo faz referência ao desempenho catalítico do leito de partículas duplas de SAPO-34 misturado com qualquer um dos óxidos puros. [039] Table 1b shows the results of a synthesis gas conversion process into olefins, under the following process conditions: H2/CO of approximately 3.0; pressure of 40 bar (4,000 kPa); temperature of 420 °C; and GHSV is equal to 2,400/h and compares the intrinsic performance of zirconia or gallia mixed by addition with SAPO-34. The zirconium oxide used in this comparative example was commercially available monoclinic ZrO2 (norpro supplier, product code SZ39114) and contains some Hf impurity (approximately 2.45% by weight). Before use, zirconium oxide was dispersed in water, dried and calcined at 550 °C. The gallium oxide used in this comparative example was commercially available gallium oxide (available as AlfaAesar, product number 10508). Before use, gallium oxide is dispersed in water, dried and calcined at 550 °C. Prior to this test, the oxides and sieve were compacted, crushed, and sieved to provide 60 to 80 mesh fractions of the initial components. Then, by volumetrically measuring approximately 200 μl of SAPO-34 (sized particles) and adding 200 μl of zirconium oxide (sized particles) or 200 μl of gallium oxide (sized particles), hybrid catalysts were prepared by gentle stirring. The table below references the catalytic performance of the SAPO-34 double particle bed mixed with any of the pure oxides.

[040] A Tabela 1c mostra os resultados de um processo de conversão de gás de síntese nas seguintes condições de processo: H2/CO de aproximadamente 3,0; pressão de 40 bar (4.000 kPa); temperatura de 420 °C; e GHSV é igual a 2.400/h. Para preparar um leito de catalisador de partícula dupla, óxido de zircônio (20 mg) e óxido de gálio (80 mg) foram fisicamente misturados para formar uma mistura de partículas (100 mg). Para preparar esta combinação, foram usados os materiais ZrO2 e Ga2O3 referenciados no exemplo 1b. Para diferenciar ainda mais esta combinação, o leito do catalisador não continha nenhum componente SAPO-34. [040] Table 1c shows the results of a synthesis gas conversion process under the following process conditions: H2/CO of approximately 3.0; pressure of 40 bar (4,000 kPa); temperature of 420 °C; and GHSV is equal to 2,400/h. To prepare a dual-particle catalyst bed, zirconium oxide (20 mg) and gallium oxide (80 mg) were physically mixed to form a particle mixture (100 mg). To prepare this combination, the materials ZrO2 and Ga2O3 referenced in example 1b were used. To further differentiate this combination, the catalyst bed did not contain any SAPO-34 components.

[041] O Exemplo Comparativo 1a demonstra propriedades intrínsecas de óxidos puros de elementos do Grupo 13 da tabela periódica de elementos após a formulação de leito de partícula dupla com SAPO-34. O exemplo comparativo 1b marca as propriedades intrínsecas da zircônia pura contra a gália pura em combinação com SAPO-34 em aplicação de leito de partículas duplas. Este exemplo comparativo mostra que diferentes óxidos puros em combinação com SAPO-34 resultam em comportamento catalítico muito diferente na conversão de gás de síntese em hidrocarbonetos. Notavelmente, (1) o In2O3 puro tem uma certa alta atividade inicial e seletividade em relação às olefinas, mas um tempo de processo de vida curto e o sistema híbrido desativado rapidamente; (2) ZrO2 monoclínico puro mostrou uma alta seletividade para olefinas e longa vida na corrente, mas baixa atividade; (3) Ga2O3 puro mostrou atividade moderada e seletividade muito baixa para olefinas e alta seletividade para parafinas e ao mesmo tempo pode converter gás de síntese em longos tempos de processo do que o óxido de índio. Além disso, o exemplo comparativo 1c mostra que uma mistura física de óxidos de gálio e zircônio sem componente de catalisador microporoso (SAPO-34) também tem atividade fraca e baixa seletividade para olefinas.[041] Comparative Example 1a demonstrates intrinsic properties of pure oxides of elements from Group 13 of the periodic table of elements after double particle bed formulation with SAPO-34. Comparative example 1b marks the intrinsic properties of pure zirconia versus pure galia in combination with SAPO-34 in dual particle bed application. This comparative example shows that different pure oxides in combination with SAPO-34 result in very different catalytic behavior in the conversion of syngas to hydrocarbons. Notably, (1) pure In2O3 has a certain high initial activity and selectivity towards olefins, but a short process lifetime and the hybrid system deactivates quickly; (2) Pure monoclinic ZrO2 showed high selectivity for olefins and long current life, but low activity; (3) Pure Ga2O3 showed moderate activity and very low selectivity for olefins and high selectivity for paraffins and at the same time can convert synthesis gas in longer process times than indium oxide. Furthermore, comparative example 1c shows that a physical mixture of gallium and zirconium oxides without microporous catalyst component (SAPO-34) also has weak activity and low selectivity for olefins.

EXEMPLO COMPARATIVO 2COMPARATIVE EXAMPLE 2

[042] A Tabela 2a mostra os resultados de um processo de conversão de gás de síntese em olefinas com as seguintes condições de processo: H2/CO de aproximadamente 2; temperatura de 390 °C; pressão de 20 bar (2.000 kPa); e GHSV é igual a 1.200/h. Os catalisadores híbridos foram preparados a partir de partículas dimensionadas 60 a 80 mesh) de SAPO-34 (medida volumétrica de 150 μl de partículas dimensionadas ou aproximadamente 75 mg de cada vez) e partículas dimensionadas de vários catalisadores de óxido de metal misturado. Os óxidos misturados apresentavam gálio e careciam de zircônio. Os óxidos foram preparados por impregnação por umidade incipiente de soluções aquosas de precursor de nitrato de gálio em óxido de silício, titânio ou nióbio seguido por secagem e calcinação (500 dig). As quantidades das partículas de óxido misturado de 60 a 80 mesh usadas para preparar leitos de catalisador híbrido com SAPO-34 foram aproximadamente 150 μl de medida volumétrica de cada vez. Por causa das densidades aparentes variadas de diferentes óxidos carreadores, o peso dos óxidos também variou. Os catalisadores híbridos foram preparados por agitação suave de partículas dimensionadas juntas em um frasco. [042] Table 2a shows the results of a synthesis gas to olefins conversion process with the following process conditions: H2/CO of approximately 2; temperature of 390 °C; pressure of 20 bar (2,000 kPa); and GHSV equal to 1,200/h. Hybrid catalysts were prepared from particle sizes (60 to 80 mesh) of SAPO-34 (volumetric measurement of 150 μL of particle sizes or approximately 75 mg at a time) and particle sizes of various mixed metal oxide catalysts. The mixed oxides featured gallium and lacked zirconium. The oxides were prepared by incipient wet impregnation of aqueous solutions of gallium nitrate precursor into silicon, titanium, or niobium oxide followed by drying and calcination (500 dig). The amounts of 60 to 80 mesh mixed oxide particles used to prepare hybrid catalyst beds with SAPO-34 were approximately 150 μL volumetric measurement at a time. Because of the varying bulk densities of different carrier oxides, the weight of the oxides also varied. Hybrid catalysts were prepared by gently shaking sized particles together in a vial.

[043] A Tabela 2b mostra os resultados de um processo de conversão de gás de síntese em olefinas com as seguintes condições de processo: H2/CO de aproximadamente 3; temperatura de 420 °C; pressão de 40 bar (4.000 kPa); e GHSV é igual a 2.400/h. As quantidades das partículas de óxido misturado de 60 a 80 mesh usadas para preparar leitos de catalisador híbrido com SAPO-34 foram aproximadamente 200 μl de medida volumétrica de cada vez. Os catalisadores híbridos foram preparados por agitação suave de partículas dimensionadas juntas em um frasco. [043] Table 2b shows the results of a synthesis gas conversion process into olefins with the following process conditions: H2/CO of approximately 3; temperature of 420 °C; pressure of 40 bar (4,000 kPa); and GHSV is equal to 2,400/h. The amounts of the 60 to 80 mesh mixed oxide particles used to prepare hybrid catalyst beds with SAPO-34 were approximately 200 μl volumetric measurement at a time. Hybrid catalysts were prepared by gently stirring sized particles together in a flask.

[044] Para catalisadores de compósito com SAPO-34 como o componente de catalisador microporoso e um componente de catalisador de óxido de metal Ga-MOx. Cada um dos componentes do catalisador de óxido de metal Ga-MOx foi preparado pelo processamento de pós cristalinos de Y2O3, La2O3, CeO2, Cr2O3, MgAl2O4 ou MgO e Ga2O3 em partículas finas em pasta fluida em água desionizada, secagem e calcinação a 550 °C.[044] For composite catalysts with SAPO-34 as the microporous catalyst component and a Ga-MOx metal oxide catalyst component. Each of the components of the Ga-MOx metal oxide catalyst was prepared by processing crystalline powders of Y2O3, La2O3, CeO2, Cr2O3, MgAl2O4 or MgO and Ga2O3 into fine slurry particles in deionized water, drying and calcining at 550° W.

[045] A Tabela 2c mostra os resultados de um processo de conversão de gás de síntese em olefinas com as seguintes condições de processo: H2/CO aproximadamente 3; temperatura de 420 °C; pressão de 40 bar (4.000 kPa); e GHSV é igual a 2.400/h. As quantidades das partículas de óxido misturado de 60 a 80 mesh usadas para preparar leitos de catalisador híbrido com SAPO-34 foram aproximadamente 200 μl de medida volumétrica de cada vez. Os catalisadores híbridos foram preparados por agitação suave de partículas dimensionadas juntas em um frasco. [045] Table 2c shows the results of a synthesis gas conversion process into olefins with the following process conditions: H2/CO approximately 3; temperature of 420 °C; pressure of 40 bar (4,000 kPa); and GHSV is equal to 2,400/h. The amounts of the 60 to 80 mesh mixed oxide particles used to prepare hybrid catalyst beds with SAPO-34 were approximately 200 μl volumetric measurement at a time. Hybrid catalysts were prepared by gently stirring sized particles together in a flask.

EXEMPLO 1EXAMPLE 1

[046] Este exemplo mostra os efeitos de catalisadores híbridos formados a partir de um componente de catalisador microporoso SAPO-34 e um componente de catalisador de óxido de metal que compreende catalisadores de gálio com suporte de ZrO2 (ZrO2 monoclínico, área de superfície BET de aproximadamente 50 m2/g). As quantidades das partículas de óxido misturado de 60 a 80 mesh usadas para preparar leitos de catalisador híbrido são relatadas na Tabela 3a e 3b. Os catalisadores híbridos foram preparados agitando suavemente as partículas juntas em um frasco.[046] This example shows the effects of hybrid catalysts formed from a microporous SAPO-34 catalyst component and a metal oxide catalyst component comprising ZrO2-supported gallium catalysts (monoclinic ZrO2, BET surface area of approximately 50 m2/g). The amounts of the 60 to 80 mesh mixed oxide particles used to prepare hybrid catalyst beds are reported in Table 3a and 3b. The hybrid catalysts were prepared by gently shaking the particles together in a flask.

[047] A Tabela 3a mostra os resultados de um processo de conversão de gás de síntese em olefinas com as seguintes condições de processo: H2/CO aproximadamente 2; temperatura de 390 °C; pressão de 20 bar (2.000 kPa); e GHSV é igual a 1.200/h. [047] Table 3a shows the results of a synthesis gas conversion process into olefins with the following process conditions: H2/CO approximately 2; temperature 390 °C; pressure of 20 bar (2,000 kPa); and GHSV is equal to 1,200/h.

[048] A Tabela 3b mostra os resultados de um processo de conversão de gás de síntese em olefinas com as seguintes condições de processo: processo de gás de síntese H2/CO aproximadamente 3; temperatura de 420 °C; pressão de 40 bar; e GHSV é igual a 2.400/h. [048] Table 3b shows the results of a synthesis gas conversion process into olefins with the following process conditions: synthesis gas process H2/CO approximately 3; temperature of 420 °C; pressure of 40 bar; and GHSV is equal to 2,400/h.

[049] O Exemplo 1 demonstra que Ga-ZrO2 microporoso preparado em várias cargas depositadas em zircônia monoclínica e testado com SAPO-34 como o componente de catalisador microporoso sob condições variadas de alimentação (H2/CO aproximadamente 2 ou aproximadamente 3) e processo (temperatura e pressão) Este exemplo mostra a eficácia de cargas mais baixas de Ga, bem como a eficácia de um suporte de zircônia no componente de catalisador de óxido de metal.[049] Example 1 demonstrates that microporous Ga-ZrO2 prepared at various loadings deposited on monoclinic zirconia and tested with SAPO-34 as the microporous catalyst component under varying feed (H2/CO approximately 2 or approximately 3) and process (temperature and pressure) conditions. This example shows the effectiveness of lower Ga loadings as well as the effectiveness of a zirconia support in the metal oxide catalyst component.

EXEMPLO 2EXAMPLE 2

[050] Este exemplo incluiu catalisadores com SAPO-34 como o componente de catalisador microporoso e apresentando gálio com suporte de ZrO2 como o componente de catalisador de óxido de metal (ZrO2 monoclínico, área de superfície BET de aproximadamente 100 m2/g) usando uma abordagem de impregnação. As quantidades das partículas de óxido misturado de 60 a 80 mesh usadas para preparar leitos de catalisador híbrido são relatadas na Tabela 4a e 4b. Os catalisadores híbridos foram preparados agitando suavemente as partículas juntas em um frasco.[050] This example included catalysts with SAPO-34 as the microporous catalyst component and featuring ZrO2-supported gallium as the metal oxide catalyst component (monoclinic ZrO2, BET surface area of approximately 100 m2/g) using a impregnation approach. The amounts of the 60 to 80 mesh mixed oxide particles used to prepare hybrid catalyst beds are reported in Table 4a and 4b. The hybrid catalysts were prepared by gently shaking the particles together in a flask.

[051] A Tabela 4a mostra os resultados de um processo de conversão de gás de síntese em olefinas com as seguintes condições de processo: H2/CO aproximadamente 2; temperatura de 390 °C; pressão de 20 bar (2.000 kPa); e GHSV é igual a 1.200/h. TABELA 4a [051] Table 4a shows the results of a synthesis gas conversion process into olefins with the following process conditions: H2/CO approximately 2; temperature 390 °C; pressure of 20 bar (2,000 kPa); and GHSV is equal to 1,200/h. TABLE 4a

[052] A Tabela 4b mostra os resultados de um processo de conversão de gás de síntese em olefinas com as seguintes condições de processo: H2/CO aproximadamente 3; temperatura de 420 °C; pressão de 40 bar (4.000 kPa); e GHSV é igual a 2.400/h. [052] Table 4b shows the results of a synthesis gas conversion process into olefins with the following process conditions: H2/CO approximately 3; temperature of 420 °C; pressure of 40 bar (4,000 kPa); and GHSV is equal to 2,400/h.

[053] O Exemplo 2 demonstra ainda que Ga depositado em zircônia monoclínica permite rendimentos de olefinas muito altos de catalisadores de compósito em várias alimentações de gás de síntese (2, 3) e condições de processo. Cargas muito baixas de Ga podem permitir um material ativo para ZrO2 monoclínico de uma área de superfície alta.[053] Example 2 further demonstrates that Ga deposited on monoclinic zirconia allows very high olefin yields from composite catalysts in various syngas feeds (2, 3) and process conditions. Very low Ga loadings may allow for a monoclinic ZrO2-active material of a high surface area.

EXEMPLO 3EXAMPLE 3

[054] Este exemplo incluiu catalisadores de compósito com SAPO-34 como o componente de catalisador microporoso e apresentando catalisadores de gálio com suporte de ZrO2 (ZrO2 tetragonal, área de superfície BET de aproximadamente 130 m2/g). As quantidades das partículas de óxido misturado de 60 a 80 mesh usadas para preparar leitos de catalisador híbrido são relatadas nas Tabelas 5a e 5b. Os catalisadores híbridos foram preparados agitando suavemente as partículas juntas em um frasco.[054] This example included composite catalysts with SAPO-34 as the microporous catalyst component and featuring ZrO2-supported gallium catalysts (tetragonal ZrO2, BET surface area of approximately 130 m2/g). The amounts of the 60 to 80 mesh mixed oxide particles used to prepare hybrid catalyst beds are reported in Tables 5a and 5b. The hybrid catalysts were prepared by gently shaking the particles together in a flask.

[055] A Tabela 5a mostra os resultados de um processo de conversão de gás de síntese em olefinas com as seguintes condições de processo: H2/CO aproximadamente 2; temperatura 390 °C; pressão 20 bar (2.000 kPa); e GHSV é igual a 1.200/h. [055] Table 5a shows the results of a synthesis gas conversion process into olefins with the following process conditions: H2/CO approximately 2; temperature 390 °C; pressure 20 bar (2,000 kPa); and GHSV is equal to 1,200/h.

[056] A Tabela 5b mostra os resultados de um processo de conversão de gás de síntese em olefinas com as seguintes condições de processo: H2/CO aproximadamente 3; temperatura de 420 °C; pressão de 40 bar (4.000 kPa); e GHSV é igual a 2.400/h. [056] Table 5b shows the results of a synthesis gas conversion process into olefins with the following process conditions: H2/CO approximately 3; temperature of 420 °C; pressure of 40 bar (4,000 kPa); and GHSV is equal to 2,400/h.

[057] Este exemplo demonstrou que Ga depositado na zircônia tetragonal é um componente ativo para o compósito de catalisador (leito de partícula dupla). No entanto, o desempenho geral é inferior ao Ga-ZrO2 preparado em ZrO2 monoclínico como para as operações apresentadas no Exemplo 2.[057] This example demonstrated that Ga deposited on tetragonal zirconia is an active component for the catalyst composite (double particle bed). However, the overall performance is inferior to Ga-ZrO2 prepared in monoclinic ZrO2 as for the operations shown in Example 2.

EXEMPLO 4EXAMPLE 4

[058] Este exemplo incluiu catalisadores híbridos com componentes de catalisador de óxido de gálio com suporte de ZrO2 que também compreendem outros elementos no carreador de zircônia e/ou co-impregnados com o precursor de gálio. No primeiro caso (Tabela 6a), o carreador de zircônia foi identificado como zircônia tetragonal que continha algum lantânio (La) (NORPRO, número de produto SZ61156, contendo aproximadamente 7,3 g de La por 100 g de ZrO2). O gálio foi impregnado neste suporte sozinho ou co- impregnado com uma quantidade adicional de lantânio. O último caso é evidenciado com uma quantidade aumentada de La na amostra (a primeira contra a segunda entrada na tabela). As quantidades das partículas de óxido misturado de 60 a 80 mesh usadas para preparar leitos de catalisador híbrido são relatadas na Tabela 6a. Os catalisadores híbridos foram preparados agitando suavemente as partículas juntas em um frasco.[058] This example included hybrid catalysts with ZrO2-supported gallium oxide catalyst components that also comprise other elements in the zirconia carrier and/or co-impregnated with the gallium precursor. In the first case (Table 6a), the zirconia carrier was identified as tetragonal zirconia that contained some lanthanum (La) (NORPRO, product number SZ61156, containing approximately 7.3 g of La per 100 g of ZrO2). Gallium was impregnated into this support alone or co-impregnated with an additional amount of lanthanum. The latter case is evidenced with an increased amount of La in the sample (the first versus the second entry in the table). The amounts of the 60 to 80 mesh mixed oxide particles used to prepare hybrid catalyst beds are reported in Table 6a. The hybrid catalysts were prepared by gently shaking the particles together in a flask.

[059] A Tabela 6a mostra os resultados de um processo de conversão de gás de síntese em olefinas com as seguintes condições de processo: H2/CO = 3; temperatura de 390 °C; pressão 30 bar; e GHSV é igual a 1.200/h. [059] Table 6a shows the results of a synthesis gas conversion process into olefins with the following process conditions: H2/CO = 3; temperature 390 °C; pressure 30 bar; and GHSV is equal to 1,200/h.

[060] A Tabela 6b mostra os resultados de um processo para converter óxido de carbono e dióxido de carbono (Conversão de COx) em olefinas com as seguintes condições de processo: H2/CO/CO2 é igual a 69,1/13,6/6,9% em volume; temperatura de 390 °C; pressão 30 bar, GHSV é igual a 1.200/h. Além dos materiais catalíticos referenciados na Tabela 6a, o teste incluiu ainda amostras adicionais preparadas no carreador de zircônia identificado como zircônia tetragonal que continha algum tungstênio (W) (NORPRO, número de produto SZ61143, contém aproximadamente 11% em peso de W). O precursor de Ga foi impregnado neste suporte sozinho ou co-impregnado com o precursor de La (terceira vs quarta entrada na Tabela 6b). [060] Table 6b shows the results of a process to convert carbon oxide and carbon dioxide (COx Conversion) into olefins with the following process conditions: H2/CO/CO2 equals 69.1/13.6 /6.9% by volume; temperature 390 °C; pressure 30 bar, GHSV is equal to 1,200/h. In addition to the catalytic materials referenced in Table 6a, the test also included additional samples prepared on the zirconia carrier identified as tetragonal zirconia that contained some tungsten (W) (NORPRO, product number SZ61143, contains approximately 11 wt% W). The Ga precursor was impregnated into this support alone or co-impregnated with the La precursor (third vs fourth entry in Table 6b).

[061] O Exemplo 4 demonstra que Ga-depositado na zircônia tetragonal com La no suporte é um catalisador de compósito ativo e estável. Em contraste, a zircônia tetragonal com W presente prejudica significativamente seu comportamento catalítico. O La co-impregnado pode mitigar alguns efeitos adversos da presença de W (ou seja, um efeito na seletividade do metano). EXEMPLO 5[061] Example 4 demonstrates that Ga-deposited on tetragonal zirconia with La on the support is an active and stable composite catalyst. In contrast, tetragonal zirconia with W present significantly impairs its catalytic behavior. Co-impregnated La can mitigate some adverse effects of the presence of W (i.e., an effect on methane selectivity). EXAMPLE 5

[062] Este exemplo incluiu catalisadores com componentes de catalisador microporoso SAPO-34 e catalisador de gálio/lantânio com suporte de ZrO2. Como carreador para preparar isto foi utilizada uma amostra comercial de ZrO2 monoclínico (NORPRO número de produto SZ31108, área de superfície BET de aproximadamente 70 m2/g). O catalisador foi testado em um longo processo em várias condições de processo.[062] This example included catalysts with microporous SAPO-34 catalyst components and gallium/lanthanum catalyst with ZrO2 support. As a carrier to prepare this, a commercial sample of monoclinic ZrO2 (NORPRO product number SZ31108, BET surface area of approximately 70 m2/g) was used. The catalyst was tested in a long process under various process conditions.

[063] A Tabela 7a mostra os resultados para a conversão de gás de síntese em olefinas para um catalisador híbrido em um estudo de processo durante o qual as condições do processo foram alteradas no decorrer do processo. O catalisador híbrido foi preparado a partir de 123 mg de componente de SAPO- 34 e 185 mg do componente de óxido misturado Ga-La/ZrO2 misturado após agitação suave das partículas de tamanho de 60 a 80 mesh de ambos os componentes em conjunto em um frasco. Os resultados catalíticos médios são relatados para cada segmento do processo e incluem o início e o término de cada segmento do processo (Min ToS [hs] - Max ToS [hs]). Observe que o tempo na corrente foi contado a partir do início da exposição ao gás de síntese. Cada segmento do processo tinha diferentes parâmetros de operação do processo, como razão H2/CO e velocidade espacial, enquanto a temperatura e a pressão do processo eram mantidas constantes. [063] Table 7a shows the results for the conversion of synthesis gas to olefins for a hybrid catalyst in a process study during which the process conditions were changed during the process. The hybrid catalyst was prepared from 123 mg of SAPO-34 component and 185 mg of Ga-La/ZrO2 mixed oxide component mixed after gently stirring the 60 to 80 mesh size particles of both components together in a bottle. Average catalytic results are reported for each process segment and include the start and end of each process segment (Min ToS [hs] - Max ToS [hs]). Note that time in the stream was counted from the start of syngas exposure. Each process segment had different process operating parameters, such as H2/CO ratio and space velocity, while the process temperature and pressure were kept constant.

[064] A Tabela 7b mostra os resultados de um processo para conversão de gás de síntese em olefinas com as seguintes condições de processo: H2/CO aproximadamente 3; temperatura de 390 a 400 °C; pressão igual a 30 bar; e GHSV é igual a 1.200/h a 2.400/h.[064] Table 7b shows the results of a process for converting synthesis gas into olefins with the following process conditions: H2/CO approximately 3; temperature 390 to 400 °C; pressure equal to 30 bar; and GHSV is equal to 1,200/h to 2,400/h.

[065] A Tabela 7b mostra os resultados para a conversão de gás de síntese em olefinas para o catalisador híbrido em um estudo de processo longo, onde as condições do processo foram alteradas no decorrer do processo. O catalisador híbrido foi preparado a partir de 147 mg de componente SAPO-34 e 130 mg do componente de óxido misto Ga-La/ZrO2 após agitação suave de partículas de tamanho 60 a 80 mesh de ambos os componentes juntos em um frasco. Os resultados catalíticos médios são relatados para cada segmento do processo e incluem o início e o término de cada segmento do processo (Min ToS [hs] - Max ToS [hs]). Observe que o tempo na corrente foi contado a partir do início da exposição ao gás de síntese. Cada segmento do processo tinha diferentes parâmetros de operação do processo, como razão H2/CO, velocidade espacial ou temperatura, enquanto a pressão do processo era mantida constante (30 bar). [065] Table 7b shows the results for the conversion of synthesis gas to olefins for the hybrid catalyst in a long process study, where the process conditions were changed during the process. The hybrid catalyst was prepared from 147 mg of SAPO-34 component and 130 mg of Ga-La/ZrO2 mixed oxide component after gently stirring 60 to 80 mesh size particles of both components together in a flask. Average catalytic results are reported for each process segment and include the start and end of each process segment (Min ToS [hs] - Max ToS [hs]). Note that time in the stream was counted from the start of syngas exposure. Each process segment had different process operating parameters, such as H2/CO ratio, space velocity or temperature, while the process pressure was kept constant (30 bar).

[066] O Exemplo 5 demonstra que Ga/La-ZrO2 pode sustentar o processo de gás de síntese para olefinas ao longo de tempos prolongados e em alto rendimento em olefinas em várias condições de processo (p, T, GHSV).[066] Example 5 demonstrates that Ga/La-ZrO2 can sustain the synthesis gas to olefins process over extended times and in high olefin yields under various process conditions (p, T, GHSV).

EXEMPLO 6EXAMPLE 6

[067] Este exemplo incluiu catalisadores híbridos com componentes de catalisador microporoso SAPO-34 apresentando componente de catalisador de óxido metálico Ga-ZrO2. O mesmo compara um óxido misto semicristalino coprecipitado Ga-ZrO2 (uma metodologia sintética alternativa à impregnação), onde uma junção íntima de Ga-ZrO2 pode existir, mas ZrO2 mostra cristalinidade pobre, tornando efetivamente um sistema catalítico inferior. O mesmo também compara o Ga-ZrO2 preparado por meio de processamento de pasta fluida e calcinação de ZrO2 monoclínico cristalino e um precursor de Ga na forma de Ga2O3 (uma metodologia sintética alternativa à impregnação), onde pós cristalinos produzem o efeito catalítico desejado. Além disso, o mesmo compara uma mistura física de pós sem qualquer processamento para criar uma junção íntima de Ga2O3 e ZrO2, onde o sistema híbrido com SAPO- 34 mostra um desempenho catalítico subdesenvolvido. As quantidades das partículas de óxido misto de 60 a 80 mesh usadas para preparar leitos de catalisador híbrido são relatadas na Tabela 8a. Os catalisadores híbridos foram preparados agitando suavemente as partículas juntas em um frasco.[067] This example included hybrid catalysts with SAPO-34 microporous catalyst components featuring Ga-ZrO2 metal oxide catalyst component. It compares a Ga-ZrO2 coprecipitated semicrystalline mixed oxide (an alternative synthetic methodology to impregnation), where an intimate Ga-ZrO2 junction may exist, but ZrO2 shows poor crystallinity, effectively making an inferior catalytic system. It also compares Ga-ZrO2 prepared through slurry processing and calcination of crystalline monoclinic ZrO2 and a Ga precursor in the form of Ga2O3 (an alternative synthetic methodology to impregnation), where crystalline powders produce the desired catalytic effect. Furthermore, it compares a physical mixture of powders without any processing to create an intimate junction of Ga2O3 and ZrO2, where the hybrid system with SAPO-34 shows an underdeveloped catalytic performance. The amounts of the 60 to 80 mesh mixed oxide particles used to prepare hybrid catalyst beds are reported in Table 8a. The hybrid catalysts were prepared by gently shaking the particles together in a flask.

[068] A Tabela 8a mostra os resultados de um processo para conversão de gás de síntese em olefinas com as seguintes condições de processo: H2/CO aproximadamente 3; temperatura de 420 °C; a pressão é igual a 40 bar (4.000 kPa); e GHSV é igual a 2.400/h. [068] Table 8a shows the results of a process for converting synthesis gas into olefins with the following process conditions: H2/CO approximately 3; temperature of 420 °C; the pressure is equal to 40 bar (4,000 kPa); and GHSV is equal to 2,400/h.

[069] O Exemplo 6 demonstrou que Ga-ZrO2 pode ser criado com diferentes tecnologias de preparação; no entanto, deve-se ter cuidado para garantir que o ZrO2 seja administrado em uma forma bem cristalina, como o polimorfo monoclínico. Métodos para obter um componente muito ativo Ga-ZrO2 para leito de catalisador de partícula dupla com SAPO-34 parecem ser impregnação (Exemplos 1 a 5). No entanto, após certas operações de processo, as misturas físicas de ZrO2 e Ga2O3 também podem ganhar atividade com a exposição prolongada do processo, afetando a redistribuição de elementos na presença de reagentes e gases do produto.[069] Example 6 demonstrated that Ga-ZrO2 can be created with different preparation technologies; however, care must be taken to ensure that ZrO2 is administered in a well-crystalline form, such as the monoclinic polymorph. Methods for obtaining a very active Ga-ZrO2 component for double particle catalyst bed with SAPO-34 appear to be impregnation (Examples 1 to 5). However, after certain process operations, physical mixtures of ZrO2 and Ga2O3 can also gain activity with prolonged process exposure, affecting the redistribution of elements in the presence of reactants and product gases.

[070] Será evidente às pessoas versadas na técnica que várias modificações e variações podem ser feitas às modalidades descritas no presente documento sem se afastar do espírito e escopo da matéria reivindicada. Assim, pretende- se que a relatório descritivo abranja as modificações e variações das modalidades descritas no presente documento, desde que tais modificações e variações estejam dentro do escopo das reivindicações anexas e seus equivalentes.[070] It will be evident to those skilled in the art that various modifications and variations can be made to the embodiments described herein without departing from the spirit and scope of the claimed subject matter. Thus, it is intended that the specification cover the modifications and variations of the modalities described in this document, provided that such modifications and variations are within the scope of the attached claims and their equivalents.

Claims (15)

1. Processo para preparar C2 a C4 olefinas caracterizado pelo fato de compreender: - introduzir uma corrente de alimentação compreendendo gás hidrogênio e um gás contendo carbono selecionado a partir do grupo que consiste em monóxido de carbono, dióxido de carbono e misturas dos mesmos dentro de uma zona de reação de um reator; e - converter a corrente de alimentação em uma corrente de produto compreendendo C2 a C4 olefinas na zona de reação na presença de um catalisador híbrido, o catalisador híbrido compreendendo: um componente de catalisador de óxido de metal que compreende óxido de gálio e zircônia pura de fase; e um componente de catalisador microporoso.1. Process for preparing C2 to C4 olefins characterized by the fact that it comprises: - introducing a feed stream comprising hydrogen gas and a carbon-containing gas selected from the group consisting of carbon monoxide, carbon dioxide and mixtures thereof into a reaction zone of a reactor; and - converting the feed stream into a product stream comprising C2 to C4 olefins in the reaction zone in the presence of a hybrid catalyst, the hybrid catalyst comprising: a metal oxide catalyst component comprising gallium oxide and pure zirconia of phase; and a microporous catalyst component. 2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a zircônia pura de fase compreender a zircônia pura de fase cristalina.2. Process according to claim 1, characterized in that the pure phase zirconia comprises pure crystalline phase zirconia. 3. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de a zircônia pura de fase compreender a zircônia pura de fase monoclínica.3. Process according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the pure phase zirconia comprises pure monoclinic phase zirconia. 4. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de a zircônia pura de fase ter uma área de superfície BET maior que ou igual a 40 m2/g.4. Process according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the phase pure zirconia has a BET surface area greater than or equal to 40 m2 / g. 5. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de a zircônia pura de fase ter uma área de superfície BET maior que ou igual a 100 m2/g.5. Process according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the phase pure zirconia has a BET surface area greater than or equal to 100 m2/g. 6. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de o componente de catalisador de óxido de metal compreender mais de 0,0 de gálio por 100 g de zircônia pura de fase a 30,0 g de gálio por 100 g de zircônia pura de fase.6. Process according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the metal oxide catalyst component comprises more than 0.0 gallium per 100 g of phase pure zirconia to 30.0 g of gallium per 100 g of pure phase zirconia. 7. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de o componente de catalisador de óxido de metal compreender mais de 0,0 de gálio por 100 g de zircônia pura de fase a 15,0 g de gálio por 100 g de zircônia pura de fase.7. Process according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the metal oxide catalyst component comprises more than 0.0 gallium per 100 g of phase pure zirconia to 15.0 g of gallium per 100 g of pure phase zirconia. 8. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de o componente de catalisador microporoso compreender uma estrutura de anel com 8 membros.8. Process according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the microporous catalyst component comprises an 8-membered ring structure. 9. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de o componente de catalisador microporoso compreender SAPO-34.9. Process according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the microporous catalyst component comprises SAPO-34. 10. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de o componente de catalisador de óxido de metal compreender de 1,0% em peso a 99,0% em peso do catalisador híbrido.10. Process according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the metal oxide catalyst component comprises from 1.0% by weight to 99.0% by weight of the hybrid catalyst. 11. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de o componente de catalisador de óxido de metal compreender de 60,0% em peso a 90,0% em peso do catalisador híbrido.11. Process according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the metal oxide catalyst component comprises from 60.0% by weight to 90.0% by weight of the hybrid catalyst. 12. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de a temperatura dentro da zona de reação durante a conversão ser de 350 °C a 450 °C.12. Process according to any one of claims 1 to 11, characterized in that the temperature within the reaction zone during conversion is 350 °C to 450 °C. 13. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de a pressão dentro da zona de reação durante a conversão ser de pelo menos 1 bar (100 kPa).13. Process according to any one of claims 1 to 12, characterized in that the pressure within the reaction zone during conversion is at least 1 bar (100 kPa). 14. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de um GHSV dentro da zona de reação durante a conversão ser de 1.200/h a 12.000/h.14. Process according to any one of claims 1 to 13, characterized in that a GHSV within the reaction zone during conversion is from 1,200/h to 12,000/h. 15. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 14, caracterizado pelo fato de o componente de catalisador de óxido de metal ser formado por um método de impregnação.15. Process according to any one of claims 1 to 14, characterized in that the metal oxide catalyst component is formed by an impregnation method.
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