JP5284346B2 - 触媒 - Google Patents
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Description
本発明の目的は、炭化水素合成活性の高いフィッシャー‐トロプシュ合成用担持コバルト触媒を提供することである。そのような触媒を本発明の方法で得ることができる。
第1活性化段階において、コバルトを含浸させ且つ酸化コバルトを含む触媒担体からなるフィッシャー-トロプシュ合成用担持コバルト触媒の粒状前駆体を、水素含有還元性ガスまたは窒素含有ガスを用いて、第1加熱速度HR1で、前駆体が温度T1(但し80℃ < T1 < 180℃)に達するまで処理して、部分的に処理した触媒前駆体を得、
第2活性化段階において、部分的に処理した触媒前駆体を、水素含有還元性ガスを用いて、第2加熱速度HR2(但し0 < HR2 < HR1)で、時間t1(但しt1は0.1〜20時間)の間処理して、部分的に還元した触媒前駆体を得、そして、
第3活性化段階において、部分的に還元した触媒前駆体を、水素含有還元性ガスを用いて、第3加熱速度HR3(但しHR3 > HR2)で、部分的に還元した触媒前駆体が温度T2に達するまで処理し、また、温度T2に時間t2(但しt2は0〜20時間)の間維持して、活性化したフィッシャー-トロプシュ合成用担持コバルト触媒を得る、
ことを含むことを特徴とする方法が提供される。
驚くべきことに、触媒前駆体を本発明の還元方法(即ち活性化方法)に付すことにより、高い内在活性を有するフィッシャー-トロプシュ合成用担持コバルト触媒が得られることを見出した。
(i)第1活性化段階において、サンプルを第1加熱速度1℃/分で加熱して25℃から140℃に昇温し、
(ii)第2活性化段階において、サンプルを第1活性化段階におけるのと同じ空間速度に維持しながら、140℃に3時間維持し、
(iii)第3活性化段階において、サンプルを加熱速度1℃/分で加熱して140℃から425℃に昇温しながら、第1活性化段階及び第2活性化段階におけるのと同じ空間速度に維持し、その後、425℃に16時間維持した。
RIAFx = [Axi/AX] (1)
式中:
標準的1段階還元手順: 15±5gの触媒前駆体A(即ち予備還元した触媒塊)について流動床(内径20mm)での還元を大気圧下で行なう。その際、希釈しないH2還元ガス(純度5.0)を総供給ガスとし、空間速度は13700ml n/還元可能コバルト1g/1時間とし、同時に以下の温度プログラムを用いた。加熱速度1℃/分で加熱して25℃から425℃に昇温し、425℃を16時間等温に維持する。
rFT = [Ae(-Ea/RT)PH2PCO]/[1+KPCO]2 (2)
A = [rFT (1+KPCO)2]/[e(-Ea/RT)PH2PCO] (3)
式中:
rFTはフィッシャー‐トロプシュ合成産物に転化したCOのモル数/単位時間/予備還元された状態の触媒前駆体の単位質量である。
(i)第1活性化段階において、サンプルを第1加熱速度1℃/分で加熱して25℃から温度X℃に昇温し、その際、混合ガスYを使用し、
(ii)第2活性化段階において、サンプルを第1活性化段階におけるのと同じ空間速度に維持しながら、温度X℃に3時間維持し、その際、混合ガスVを使用し、
(iii)第3活性化段階において、サンプルを加熱速度1℃/分で加熱して温度X℃から425℃に昇温しながら、第1活性化段階及び第2活性化段階におけるのと同じ空間速度に維持し、その後、425℃に4時間維持した。
回転蒸発器に入れた500ml容量の丸型ボールフラスコにおいて、温度60℃と大気圧下で、43.70gのCo(NO3)2・6H2Oを40mlの蒸留水に溶解し、得られた溶液に、0.024gのPt(NH3)4・(NO3)2(10mlの蒸留水に溶解)と3.75gの無水マレイン酸を加えた後、1.5g Si/100g Puralox SCCa 2/150の組成を有する変性した予備成形担体の50.0gを更に加えた。水性スラリー相含浸処理と真空乾燥を、下記の手順で行なった。
・ 1.7dm3 n/分の速度での連続的空気流通
・ 下記の温度プログラムを使用:
加熱速度1℃/分で加熱して25℃から250℃に昇温し、250℃を6時間等温に維持する。
・ 1.7dm3 n/分の速度での連続的空気流通
・ 下記の温度プログラムを使用:
加熱速度1℃/分で加熱して25℃から250℃に昇温し、250℃を6時間等温に維持する。
(i)第1活性化段階において、サンプルを第1加熱速度1℃/分で加熱して25℃から温度X℃に昇温し、その際、純粋な100%水素を使用し、
(ii)第2活性化段階において、サンプルを第1活性化段階におけるのと同じ空間速度に維持しながら、温度X℃に3時間維持し、その際、純粋な100%水素を使用し、
(iii)第3活性化段階において、サンプルを加熱速度1℃/分で加熱して温度X℃から425℃に昇温しながら、第1活性化段階及び第2活性化段階におけるのと同じ空間速度に維持し、その後、425℃に10時間維持した。
(i)第1活性化段階において、サンプルを第1加熱速度1℃/分で加熱して25℃から温度X℃に昇温し、その際、純粋な100%水素を使用し、
(ii)第2活性化段階において、サンプルを第1活性化段階におけるのと同じ空間速度に維持しながら、温度X℃に3時間維持し、その際、純粋な100%水素を使用し、
(iii)第3活性化段階において、サンプルを加熱速度1℃/分で加熱して温度X℃から425℃に昇温しながら、第1活性化段階及び第2活性化段階におけるのと同じ空間速度に維持し、その後、425℃に4時間維持した。
(i)第1活性化段階において、サンプルを第1加熱速度1℃/分で加熱して25℃から温度120℃に昇温し、その際、希釈しない水素を使用し、
(ii)第2活性化段階において、サンプルを第2加熱速度0.11℃/分で加熱して120℃から温度140℃に昇温しながら、第1活性化段階におけるのと同じ空間速度に維持し、
(iii)第3活性化段階において、サンプルを加熱速度1℃/分で加熱して温度140℃から425℃に昇温しながら、第1活性化段階及び第2活性化段階におけるのと同じ空間速度に維持し、その後、425℃に4時間維持した。
酸化された触媒前駆体を実験室スケールの流動床還元ユニットにおいて以下の還元処理に付した。水素の空間速度は1500mln/触媒1g/1時間。加熱速度1℃/分で加熱して425℃に昇温する。425℃を16時間維持する。水素中で室温まで冷却したのち、得られた還元(活性化)触媒を取り出してワックス中に入れ、その後再使用する。
酸化された触媒前駆体を実験室スケールの流動床還元ユニットにおいて、水素の空間速度が1500mln/触媒1g/1時間で、以下の還元処理に付した。
(i)サンプルを加熱速度1℃/分で加熱して90℃に昇温し、
(ii)サンプルを加熱速度0.07℃/分で加熱して90℃から160℃に昇温し、
(iii)サンプルを加熱速度1℃/分で加熱して160℃から425℃に昇温し、その後、425℃に16時間維持した。水素中で室温(±25℃)まで冷却したのち、得られた還元(活性化)触媒を取り出してワックス中に入れ、その後再使用する。
酸化された触媒前駆体を実験室スケールの流動床還元ユニットにおいて以下の還元処理に付した。水素の空間速度は1500mln/触媒1g/1時間。加熱速度1℃/分で加熱して425℃に昇温する。425℃を16時間維持する。水素中で室温まで冷却したのち、得られた還元(活性化)触媒を取り出してワックス中に入れ、その後再使用する。
酸化された触媒前駆体を実験室スケールの流動床還元ユニットにおいて、水素の空間速度が1500mln/触媒1g/1時間で、以下の還元処理に付した。
(i)サンプルを加熱速度1℃/分で加熱して130℃に昇温し、
(ii)サンプルを130℃に3時間維持し、
(iii)サンプルを加熱速度1℃/分で加熱して130℃から425℃に昇温し、その後、425℃に16時間維持した。水素中で室温(±25℃)まで冷却したのち、得られた還元(活性化)触媒を取り出してワックス中に入れ、その後再使用する。
Claims (13)
- フィッシャー‐トロプシュ合成用担持コバルト触媒を製造するための方法であって、
第1活性化段階において、コバルトを含浸させ且つ酸化コバルトを含む触媒担体からなるフィッシャー-トロプシュ合成用担持コバルト触媒の粒状前駆体を、水素含有還元性ガスまたは窒素含有ガスを用いて、第1加熱速度HR1で、前駆体が温度T1(但し80℃ < T1 < 180℃)に達するまで処理して、部分的に処理した触媒前駆体を得、
第2活性化段階において、部分的に処理した触媒前駆体を、水素含有還元性ガスを用いて、第2加熱速度HR2(但し0 < HR2 < HR1)で、時間t1(但しt1は0.1〜20時間)の間処理して、部分的に還元した触媒前駆体を得、そして、
第3活性化段階において、部分的に還元した触媒前駆体を、水素含有還元性ガスを用いて、第3加熱速度HR3(但しHR3 > HR2)で、部分的に還元した触媒前駆体が温度T2(但し300℃ < T2 < 600℃)に達するまで処理し、また、温度T2に時間t2(但し0時間 < t2 < 20時間)の間維持して、活性化したフィッシャー-トロプシュ合成用担持コバルト触媒を得る、
ことを含むことを特徴とする方法。 - 第1活性化段階において、第1加熱速度HR1が、0.5℃/分 < HR1 < 10℃/分の条件を満足することを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 第1活性化段階において、第1加熱速度HR1が、1℃/分 < HR1 < 2℃/分の条件を満足することを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 第2活性化段階において、時間t1が、1時間 < t1 < 10時間の条件を満足することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の方法。
- 第2活性化段階において、時間t1が、2時間 < t1 < 6時間の条件を満足することを特徴とする請求項4に記載の方法。
- 第2活性化段階において、触媒前駆体を温度T1に維持することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の方法。
- 第2活性化段階において、第2加熱速度HR2が、0.05℃/分 < HR2 < 0.5℃/分の条件を満足することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の方法。
- 第2活性化段階において、第2加熱速度HR2が、0.1℃/分 < HR2 < 0.2℃/分の条件を満足することを特徴とする請求項7に記載の方法。
- 第3活性化段階において、時間t2が、1時間 < t2 < 10時間の条件を満足することを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の方法。
- ガスの空間速度が第1活性化段階、第2活性化段階及び第3活性化段階の処理において一定であることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の方法。
- 第1活性化段階、第2活性化段階及び第3活性化段階の処理のいずれも、0.6〜1.3バール(絶対圧)の圧力下で行なうことを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の方法。
- 第1活性化段階で水素含有還元性ガスを用い、各活性化段階における水素含有還元性ガスが、90容量%を超えるH2と10容量%未満の不活性ガスからなることを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載の方法。
- 各活性化段階における水素含有還元性ガスが、97容量%を超えるH2と3容量%未満の不活性ガスからなることを特徴とする請求項12に記載の方法。
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