JPH05200314A - 触媒の活性化方法 - Google Patents

触媒の活性化方法

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JPH05200314A
JPH05200314A JP4240080A JP24008092A JPH05200314A JP H05200314 A JPH05200314 A JP H05200314A JP 4240080 A JP4240080 A JP 4240080A JP 24008092 A JP24008092 A JP 24008092A JP H05200314 A JPH05200314 A JP H05200314A
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 フィッシャー・トロプシュ触媒が、第一段階
で触媒を5バールまでの圧力において水素含有ガスと接
触させ、この圧力を少なくとも10バールまで急速に上
昇させ、そして第二段階で触媒をこの圧力において水素
含有ガスと接触させることからなる方法によって活性化
される。本方法はまた、少なくとも部分的に使い尽され
た触媒を再活性化するために使用することができる。い
ったん活性化された触媒は水素と一酸化炭素との混合物
から炭化水素を合成する場合に用いることができる。 【効果】 フィッシャー・トロプシュ合成において高い
活性、C5 +生成物への向上した選択率および改善され
た安定性を発揮する触媒を提供することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は触媒の活性化方法、特に
フィッシャー・トロプシュ合成において使用される触媒
の活性化方法に関する。
【0002】
【従来の技術】触媒の存在下に昇温昇圧下で水素と一酸
化炭素との混合物から炭化水素を製造する方法は文献で
フィッシャー・トロプシュの炭化水素合成法と言われて
いる。フィッシャー・トロプシュ合成において使用され
る触媒は典型的には、随意に1種または2種以上の促進
剤を伴った周期律表の第VIII族から選ばれる1種または
2種以上の金属、および支持体材料または担体からな
る。コバルトを含むフィッシャー・トロプシュ触媒、殊
に1種または2種以上の促進剤と共同してコバルトを含
む触媒に特別な関心が寄せられている。コバルトを含む
触媒は炭化水素のフィッシャー・トロプシュ合成におい
て特に適用されることが発見され、そしてこの触媒はC
5 +炭化水素に向う高い選択率をもって実質的に完全に
非分枝鎖炭化水素からなる生成物を生成させる。
【0003】フィッシャー・トロプシュ合成において触
媒を使用できる前に、それをまず最初に活性化させなけ
ればならない。活性化は触媒を水素含有ガスと接触させ
ることによって達成される。活性化段階の作用は触媒と
して活性な金属の酸化物および触媒中に促進剤として存
在するその他の金属の酸化物を還元する作用である。新
鮮な触媒の活性化ばかりでなく、使い尽した触媒の再生
または再活性化処理においても適用できるこのような活
性化処理は当該技術において公知である。それで、米国
特許第2,289,731号明細書(US2,289,
731)には、触媒を水素と接触させて触媒粒子からパ
ラフィン系炭化水素およびその他の沈着物を取り除く、
使い尽されたフィッシャー・トロプシュ触媒の再活性化
(再生)方法が開示されている。US2,289,73
1にはさらに、水素で処理する前に、触媒粒子を酸素含
有ガスの酸化作用にさらすのが有利であることが開示さ
れている。
【0004】最後に、欧州特許出願公開明細書第016
8894号(EP−A−O 168894)には、20
0ないし350℃の温度および0.001ないし75バ
ールの水素分圧において触媒粒子を水素含有ガスと接触
させ、そして最後の値が最初の値の少なくとも5倍にな
るように水素分圧を最初の値から最後の値まで徐々に、
または段階的に上昇させるコバルト/ジルコニア/シリ
カ触媒の活性化方法が開示されている。米国特許第4,
670,414号明細書(US4,670,414)に
は、順に(A)水素中の還元、(B)酸素含有ガス中の
酸化、および(C)水素中の還元という段階からなり、
そして500℃よりも低い温度で遂行される活性化手順
をコバルトカルボニルで含浸されたアルミナまたはシリ
カ支持体に施すことによって製造された触媒を用いて合
成ガスを炭化水素に転化する方法が開示されている。こ
の触媒は好ましくは水素の存在下でゆっくりと還元され
る。還元段階は最初5%の水素と95%の窒素からなる
気体混合物を用いて遂行することができ、そしてその
後、水素の濃度は純粋な水素が得られるまで徐々に上昇
させることができる。還元された触媒は希釈された空気
と接触することにより周囲温度で不動態化され、その後
触媒は希釈された空気中で約300℃ないし約350℃
の温度まで徐々に加熱される。このように酸化された触
媒はその後、前述のようにして還元される。
【0005】US4,670,414には、触媒床の出
口端の過剰のスチーミングを避けるために、手順の還元
段階中の還元ガスの流量が、生成した水がオフガス中で
1%未満の分圧を有するのに十分なほど大きくなければ
ならないことが記載されている。それで、水の分圧を所
望の低い水準に維持することはガスの高い処理量を扱う
ことができる装置を用意するか、あるいは低い圧力で還
元段階を操作することを必要とし、そしてそれが順に長
い還元期間を必要とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】触媒を水素含有ガスと接
触させる方法であって、触媒を高い圧力で水素含有ガス
と接触させる体制の下に運転する、フィッシャー・トロ
プシュ触媒の活性化方法が開発された。最も驚くべきこ
とには、この方法は従来技術の方法によって活性化され
た対応する触媒よりも著しく増大した活性、改良された
安定性およびC5 +炭化水素へのかなり高い選択性を有
する活性化された触媒を生ずることがわかった。したが
って、本発明は第一段階で触媒を5バールまでの圧力に
おいて水素含有ガスと接触させ、この圧力を少なくとも
10バールまで急速に上昇させ、そして第二段階で触媒
をこの圧力において水素含有ガスと接触させることから
なる、フィッシャー・トロプシュ触媒の活性化方法を提
供する。
【0007】本発明方法において使用される水素含有ガ
スは実質的に純粋な水素ガスまたは水素と1種または2
種以上の不活性ガス、例えば窒素との混合物であり得
る。活性化手順中に触媒に及ぼされる水素含有ガスの作
用は触媒として活性な金属および存在するその他の金属
の酸化物を還元する作用である。この還元は水を生ず
る。US4,670,414に記載されているように、
触媒が損傷するのを避けるため、触媒と接触させるガス
中の水の分圧を低い水準に維持するのが重要である。そ
れで、触媒床を去るガス中の水の分圧は好ましくは20
0ミリバールよりも低い、より好ましくは100ミリバ
ールよりも低い水準に維持される。触媒を損わないで可
能な水の最大の分圧は選ばれた特定の触媒によって変化
し、そして若干の触媒がその他のものよりも水の存在に
対して許容度が大きいことがわかった。水の存在に対す
る触媒の許容度は、活性化手順で様々な量の水と接触さ
せた後、フィッシャー・トロプシュ合成における触媒の
活性を測定することにより、与えられた触媒について容
易に測定することができる。
【0008】触媒と接触させるガス中の水の分圧を最小
に維持するためには、初めに触媒を高濃度の不活性ガス
を含む水素含有ガスと接触させ、そしてその後、触媒床
を去るガスの水分含有量を監視しながらガスの水素含有
量を段階的に、または連続的に増大させるのが好まし
い。典型的には、初めに触媒を、0.5v/v%の水素
を含むガスと接触させ、そして実質的に純粋な水素が触
媒と接触するようになるまで水素含有量を増大させる。
活性化の第一段階は5バールまでの圧力、より好ましく
は3バールまでの圧力において遂行される。約3バール
の運転圧力が特に好ましい。第一段階において触媒を水
素含有ガスと接触させた後、運転圧力を急速に少なくと
も10バールの圧力、より好ましくは少なくとも20バ
ールの圧力、さらにより好ましくは少なくとも25バー
ルの圧力まで上昇させる。その後、本方法の第二段階
で、触媒はこの上昇した圧力において水素含有ガスと接
触させられる。
【0009】本方法の運転圧力は2つの段階のそれぞれ
の間中、実質的に一定に保つのが好ましい。触媒床を去
るガス中の水の与えられた濃度において運転圧力が急速
に増大すると、それに対応して水の分圧も同時に急速に
上昇するので、第一段階の終期および圧力の急上昇のタ
イミングは、達成される触媒の還元度(触媒床を去るガ
ス中の水の分圧によって示される)および水の存在に対
する触媒の許容度によって左右される。それで、触媒床
を去るガス中の水分が、上昇した運転圧力における水の
分圧が十分に低い値、好ましくは200ミリバールより
も低い値、より好ましくは100ミリバールよりも低い
値となるような水分に達したときに第一の段階が終了し
て、運転圧力が上昇させられる。好ましくは、水素含有
ガスの水素含有量は第一の段階中実質的に純粋な水素ま
で増大させる。ついで実質的に純粋な水素の圧力を急速
に上昇させる。このように、触媒は第二段階中実質的に
純粋な水素と接触させられる。
【0010】本発明方法は昇温下、好ましくは500℃
よりも低い温度において遂行される。より好ましくは、
本方法は100℃ないし350℃の温度、殊に200な
いし300℃の範囲において運転される。本方法を運転
するのに好ましい温度は約250℃である。水素含有ガ
スの流速は、使用される正確な運転圧力および水の存在
に対する触媒の許容度に依存し;与えられたプロセス条
件の下では水に対する触媒の許容度が低くなるほど益々
高い流速が必要となる。典型的には100ないし100
00Nl/l /h、好ましくは約200ないし6000Nl
/l /hのガス時空間速度(GHSV)において水素含
有ガスが供給される。水素含有ガスに関する典型的なG
HSVは約6000Nl/l /hである。しかしながらま
た、300ないし1000Nl/l /hのGHSV値を用
いてもよい。
【0011】触媒が本方法の段階を受ける時間の長さも
やはり、触媒床を去るガスの水分含有量によって示され
るように、正確な運転条件および必要とされる還元の程
度によって左右され、低い水分含有量は高い還元度が達
成されたことを示している。典型的には、第一および第
二の段階はそれぞれ5ないし25時間運転されて、全体
で約10ないし50時間の典型的なプロセス期間を与え
る。第一段階と第二段階との間で運転圧力は第一段階の
比較的低い運転圧力から第二段階の高い圧力まで急速に
上昇させられる。本明細書においては、“急速に”とい
う用語はプロセス全体の運転期間と比べて短い期間を指
すものと解釈される。圧力は好ましくはできるだけ短い
期間にわたって上昇させる。本方法を運転するプラント
装置が圧力を上昇させることができる最大の速さについ
て屡々制限を持ち出すことは勿論認識される。可能なら
ば、圧力は1秒ないし30分間の長さの範囲の期間にわ
たって上昇させられ、典型的な期間は5秒ないし20分
間の長さの範囲にある。
【0012】本発明方法は新鮮な触媒をフィッシャー・
トロプシュ合成で使用するに先立って、それを活性化す
るために適用することができる。別法として、本方法は
使い尽されたか、または部分的に使い尽された触媒の再
生(再活性化)に適用することができる。これに関し
て、本明細書中で使用されている“活性化”という用語
は、別に明記されていなければ、新鮮な触媒を使用する
前のそれの活性化および使い尽されたか、または部分的
に使い尽された触媒の再生(再活性化)を指すものと解
される。さらに、本発明方法は還元/酸化/還元、ある
いはUS4,670,414に記載されている所謂“R
OR−活性化”手順に最も有利に適用される。このRO
R−活性化手順は新鮮な触媒の活性化、あるいは使い尽
されたか、または部分的に使い尽された触媒の再生(再
活性化)に有利に適用することができる。それで、本発
明のさらに別の観点によれば、a)触媒を水素含有ガス
と接触させ;b)触媒を、酸化活性を有するガスと接触
させ;そしてc)触媒を水素含有ガスと接触させる;と
いう段階を含むフィッシャー・トロプシュ触媒の活性化
方法において、前記の方法が段階a)およびc)のうち
の少なくとも1つにおいて使用されることを特徴とする
活性化方法が提供される。
【0013】ROR−活性化手順における還元段階の一
方または両方は本発明方法からなることができる。本方
法がROR−活性化手順の還元段階の1つの間中でしか
使用されない場合、それは最も好ましくは第二の還元段
階中で使用される。ROR−活性化手順の第一の段階に
おいては、触媒粒子は水素含有ガスと接触させられる。
前記の本方法はROR−活性化手順の第一の段階として
使用することができる。別法として、US4,670,
414に記載されているような公知の還元手順を用いて
もよい。このような手順において使用される水素含有ガ
スは実質的に純粋な水素であってもよいし、あるいは1
種または2種以上の不活性ガス、例えば窒素で希釈され
た水素からなることもできる。水素含有ガスは1ないし
30バール、例えば約25バールの圧力で供給すること
ができる。触媒は好ましくは、500℃よりも低い温
度、好ましくは100ないし400℃、典型的には15
0ないし350℃の温度および100ないし10000
Nl/l/h、より好ましくは200ないし6000N
l/l/hのGHSVにおいて1ないし50時間の間ガ
スと接触させられる。
【0014】ROR−活性化手順の第二段階は酸化作用
を有するガスに触媒を接触させる酸化段階である。この
段階で使用されるガスは好都合には酸素または酸素含有
ガス、例えば空気である。酸化段階中に起こる反応は発
熱性である。触媒を損傷するおそれのある過度の温度上
昇を避けるためには、触媒を窒素でさらに希釈された空
気と接触させるのが好ましい。典型的にはガスは約1な
いし5v/v%、好ましくは約3v/v%の酸素を含ん
でいる。酸化を遂行する温度は100ないし400℃、
好ましくは150ないし350℃の範囲にある。触媒は
1ないし25バール、典型的には約10バールの圧力、
約100ないし5000Nl/l/h、典型的には50
0ないし1000Nl/l/hのGHSVにおいて、1
ないし30時間の間酸素含有ガスと接触させられる。
【0015】ROR−活性化手順の第三段階は前記の第
二段階で製造された、酸化された触媒の最終的な還元で
ある。この第三段階については、前記の本発明方法がR
OR−活性化の第一段階において使用された場合、この
第一段階に関係する前記の公知の還元方法を使用しても
よい。より好ましくは、本発明方法はROR−活性化手
順の第三段階で使用される。さらに別の観点によれば、
本発明は前述の方法によって活性化された場合のフィッ
シャー・トロプシュ触媒を提供する。本発明方法はワン
−パス法(one−pass process)、すな
わち触媒床に供給された水素含有ガスが触媒と1回しか
接触しない方法の形で適用することができる。好ましい
実施態様において、触媒床を去るガスは乾燥されてガス
の水分が減少させられ、プロセス運転圧力まで再び圧縮
され、そして触媒床の入口まで再循環させられる。特に
好ましい実施態様において、再循環される乾燥された水
素含有ガスは、触媒床を去るガスから熱を回収すること
によって、新鮮な水素含有装入ガスとともに加熱され
る。
【0016】本発明方法は本発明方法を遂行するための
装置の好ましい配置の概略図である添付図を参照してさ
らに説明される。図を参照すると、反応容器2は入口ラ
イン8および出口ライン10を有する。有利には、新鮮
な触媒は本発明方法によって活性化される前に、反応容
器2内部の触媒床に充填される。触媒はまた、反応容器
2の中に残留されながら再生(再活性化)されてもよ
い。触媒はそれの有用寿命を通して、反応容器2に残留
されながら数回再生(再活性化)させることができる。
【0017】本発明のプロセス中、水素を含む装入ガス
は入口ライン8から反応容器2に入って触媒床と接触す
る。触媒床を出る流出ガスは反応容器2を去って出口ラ
イン10に入る。出口ライン10の中の流出ガスは、入
口ライン8の中の装入ガスと比べて水素が減らされて、
水蒸気に富んでいる。出口ライン10から、流出ガスは
装入物/流出物熱交換器16に流れて第一の冷却段階を
受け、そしてその後、ライン14を経て、さらに冷却器
18に流れて圧縮のための準備の第二の冷却段階を受け
る。流出ガスは冷却器18を去り、そしてライン20を
通ってサクションノック−アウトドラム22に入る。サ
クションノック−アウトドラム22において、今や流出
ガス中に同伴して小滴の形で存在している水が流出ガス
の流れから除去され、そしてライン24を通ってサクシ
ョンノック−アウトドラム22を去る。サクションノッ
ク−アウトドラム22から、流出ガスがライン26を経
て圧縮器28の入口に装入される。圧縮された流出ガス
はライン30を経て圧縮器28を去り、排出冷却器(d
ischarge cooler)32で冷却され、そ
してライン34を経てディスチャージノック−アウトド
ラム36に装入される。流出ガスの流れに対する圧縮と
冷却の作用はさらに水の小滴を形成させ、そしてこれは
集められてライン38を通ってディスチャージノック−
アウトドラム36から取り出される。ディスチャージノ
ック−アウトドラム36から、流出ガスはライン40か
ら供給される新しい水素含有ガスと混合され、そして合
体したガスの流れはライン42を通って分子篩乾燥装置
44に装入される。
【0018】分子篩乾燥装置44は典型的には、合体し
たガスの流れから水を除去するためのアルミノシリケー
ト吸着剤を含むことができる。水はライン46を通って
分子篩乾燥装置44を去るように概略的に示されてお
り、また乾燥されたガスの流れはライン48を通って去
るように示されている。乾燥されたガスの流れは装入物
/流出物熱交換器16において反応器2を去る流出ガス
との熱交換によって加熱される。装入物/流出物熱交換
器16から、ガスの流れはライン50を通りトリムヒー
ター(trim heater)52に装入されて、ガ
スをプロセス運転温度まで導く。熱いガスはトリムヒー
ター52からライン8を通って反応器2に入る。図示さ
れた装置は複数個の反応器容器(図示せず)を扱うため
に使用してもよく、これらの各容器は弁によって隔離さ
れ、そしてまたその中の触媒の活性化または再生(再活
性化)のために、図示されているプロセス装置に結合し
ていてもよい。
【0019】ガスが反応容器2をバイパスするのを許
し、そしてガスをパージの形でプロセス装置から除去す
るために、2つのライン8,10の間にバイパスライン
(図示せず)を設けてもよい。本発明方法はいずれのフ
ィッシャー・トロプシュ触媒にも適用することができ
る。フィッシャー・トロプシュ触媒は触媒活性成分とし
て元素の周期律表の第VIII族から選ばれる金属を屡々含
んでいる。触媒として特に活性な金属は鉄、コバルトお
よびニッケルを包含している。本発明方法は触媒活性金
属としてコバルトを含むフィッシャー・トロプシュ触媒
に適用するとき特に有利である。
【0020】触媒として活性な金属(触媒活性金属)は
好ましくは多孔質担体上に担持される。多孔質担体は適
当な耐火性金属酸化物または珪酸塩またはそれらの組合
せから選ぶことができる。好ましい担体の個々の例はシ
リカ、アルミナ、チタニアまたはそれらの混合物を包含
している。最も好ましくは、多孔質のシリカ担体が使用
される。活性金属は当該技術において周知の技術のいず
れかによって、例えば混錬、含浸または沈澱によって担
体に適用することができる。含浸は特に好ましい方法で
あって、これは液体の存在下で、最も好都合には金属化
合物の溶液の形で活性金属の化合物を担体と接触させる
ことによって遂行することができる。活性金属の化合物
は無機または有機のいずれであってもよい。活性金属の
無機化合物が好ましく、特に硝酸塩が好ましい。使用さ
れる液体もまた有機あるいは無機のいずれでもよく、水
が特に好ましくて、好都合な液体である。担体上に担持
させる触媒として活性な金属の量は好ましくは担体物質
100pbwに付き3ないし100pbw、より好まし
くは10ないし80pbw、殊に20ないし60pbw
である。
【0021】所望ならば、触媒はまた促進剤として1種
または2種以上の金属あるいは金属酸化物を含むことが
できる。好適な金属酸化物促進剤は周期律表の第IIa
族、第III b族、第IVb族、第Vb族および第VIb族、
またはアクチニドおよびランタニドから選ぶことができ
る。特に、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウ
ム、バリウム、スカンジウム、イットリウム、ランタ
ン、セリウム、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、セ
シウム(thesium)、ウラニウム、バナジウムお
よびクロムの酸化物が最も適している。特に好ましい金
属酸化物促進剤は酸化ジルコニウムである。好適な金属
促進剤は周期律表の第VII b族または第VIII族から選ぶ
ことができる。レニウムおよび第VIII族貴金属が特に適
しており、ルテニウム、白金およびパラジウムが殊に好
ましい。促進剤は触媒として活性な金属の適用前または
適用後のいずれかで多孔質担体に適用することができ
る。存在する促進剤の量は好ましくは担体100pbw
に付き0.1ないし150pbwである。特に好ましい
触媒はコバルト/ジルコニウム/シリカ触媒である。本
発明方法を適用できる好適な触媒の例は欧州特許出願公
開明細書EP第0104672号、EP第011044
9号、EP第0127220号、EP第0167215
号、EP第0180269号およびEP第022159
8号に開示されている。このような触媒の非常に好適な
製造方法は、欧州特許出願公開明細書EP第04215
02号およびEP第0428223号の優先権をそれぞ
れ形成している英国特許出願GB第8918845.2
号およびGB第8925979.0号に開示されてい
る。
【0022】本発明方法によっていったん活性化された
フィッシャー・トロプシュ触媒は、一般に合成ガスと称
する一酸化炭素と水素との混合物から炭化水素を合成す
る方法において使用するのに適している。水素と一酸化
炭素との混合物の転化は約125ないし約350℃、好
ましくは約175ないし250℃の温度、および約5な
いし100バール、より好ましくは約10ないし50バ
ールの圧力において遂行することができる。本方法にお
いては、触媒は2.5よりも小さい、好ましくは1.7
5よりも小さい水素対一酸化炭素モル比を有する合成ガ
スと接触させることができる。より好ましくは、合成ガ
スの水素対一酸化炭素モル比は0.4ないし1.5、殊
に0.9ないし1.3の範囲内にある。
【0023】本発明方法は、新鮮な触媒あるいは使い尽
されたかまたは部分的に使い尽された触媒に適用すると
き、フィッシャー・トロプシュ合成における触媒の活
性、選択性および安定性をかなり向上させることが発見
された。特に、比較のための基準として、100g/l
/hの空時収率を達成するのに必要なフィッシャー・ト
ロプシュ合成のプロセス運転温度(100STY温度)
を用いる場合、本発明方法は従来技術から公知の手順を
用いて活性化された触媒よりも低い100STY温度を
有する、すなわち高い活性を示す触媒を生ずることがわ
かった。さらに、C5 +炭化水素に向うコバルト含有触
媒の選択率は本発明方法を使用することによってかなり
改善される。本発明を以下の実施例によってさらに説明
する。
【0024】
【実施例】
例 1−触媒の製造 下記の方法によって触媒を製造した。低速度で運転され
る粉砕機において沈澱シリカ(デグッサ(Deguss
aから市販されているシパーナト(Sipernat)
50、初期粒子寸法6〜7mm、平均集塊寸法50μm、
表面積450m2/g)(400kg)、炭酸ジルコニウムア
ンモニウム(バコート(Bacote)20(商標)、
ZrO2 19重量/重量%)(280kg)および水(6
80kg)を混合した。生成した混合物を高速度で20分
間粉砕した。酢酸水溶液(70重量/重量%溶液28.
6kg)および水(77kg)を加え、そして生成した混合
物を高速度でさらに10分間粉砕した。その結果生じた
混合物は73%の強熱減量を示した。高分子電解質(ナ
ルコ(Nalco)(商標)、混合物全体の4重量%)
を加え、そしてその混合物を高速でさらに5分間粉砕し
た。生成した混合物をデルリン(Delrin)ダイプ
レートを通して押出して、1.35mmの公称(ノミナ
ル)直径を有するトリローブ(trilobe)押出物
を形成させた。この押出物を330ないし350℃の温
度で乾燥させ、そして800℃の温度で1時間の期間カ
焼した。硝酸コバルトの水溶液(14重量%溶液516
kg)に硝酸コバルト六水和物(1100kg)を加えて、
この溶液を攪拌した。押出物をこの溶液に浸漬してコバ
ルトによる押出物の含浸を遂行した。含浸された押出物
を350℃の温度で乾燥させ、そして最後に250ない
し500℃の温度でカ焼した。
【0025】例 2 例1で述べたようにして製造した触媒を固定床反応器の
中に充填して、次のように活性化した。窒素中に水素を
含む(1容量%)混合物を250℃の温度、3バールの
圧力および6000Nl/l /hのガス時空間速度(GH
SV)において触媒床の頂部に装入した。触媒床の底部
を去る排出ガスの水分量を監視し、そして排出ガスの水
分量を約8500ppmv(25.5ミリバール)未満に維
持しながら、装入ガスの水素含有量を徐々に100容量
%まで増大させた。ひとたびガスの水素含有量が100
容量%に達すると、排出ガスの水分量は低下し始めた。
排出ガス中の水分が約1000ppmvになったとき、ガス
圧力を15分間の時間をかけて素速く25バールまで上
昇させて、排出ガス中に150ミリバールの水の分圧を
生じさせた。これらの条件は活性化期間の合計が24時
間に達するまで維持した。ついでこの活性化された触媒
を、25バールの入口圧力および800Nl/l /hのG
HSVにおいて、約1:1の比で水素と一酸化炭素とを
含む合成ガス装入原料と接触させた。重質のワックスが
製造された。
【0026】触媒の性能を監視する手段として、触媒床
の温度を連続的に監視し、そして調整して、100の空
時収率を生じさせた(100STY温度)。さらに、C
5 化合物およびこれよりも重質の化合物への触媒の選択
率(C5 +選択率)も監視した。135時間の反応期間
にわたる触媒の100STY温度およびC5 +選択率を
表1に示す。
【0027】
【表1】 表 1 時 間 100STY C5 +選択率 (時間) 温度(℃) (重量%) 21 207.4 89.8 25 208.1 89.4 29 208 89.2 39 208.9 89.3 42 208.8 89.2 46 209.2 89.1 53 209.9 88.9 57 210.5 88.7 59 209.3 88.9 60 209.9 88.9 65 210.3 88.9 77 212 88.3 85 211.9 88.4 92 212.4 88.4 103 212.2 88.2 117 213.1 88.6 135 213.2 88.2
【0028】例 3 反応期間の末期に、例2の触媒に次のように再活性化手
順を施した。触媒中に集積したワックスを除去するため
に、触媒床を水素と接触させて水素のストリッピングを
遂行した。窒素中に水素を含む(5容量%)混合物を、
700Nl/l /hのGHSV、250℃の温度および1
0バールの圧力において24時間の期間触媒床の頂部に
装入した。ついで、窒素中に酸素を含む(2.5容量%
の空気の形で0.5容量%)混合物を、700Nl/l /
hのGHSV、250℃の温度および10バールの圧力
で24時間の期間触媒床の頂部に装入することによっ
て、触媒の酸化を遂行した。つぎに、この酸化された触
媒を例2で説明した一般的な手順に従って活性化させ
た。ついで、この活性化された触媒を例2で説明した一
般的な反応条件下で合成ガス装入原料と接触させた。1
65時間の反応期間にわたる触媒の100STY温度お
よびC5 +選択率を測定して、その結果を表2に示す。
【0029】
【表2】 表 2 時 間 100STY C5 +選択率 (時間) 温度(℃) (重量%) 20 202.6 91.4 33 204.2 90.9 36 203.9 90.9 38 205.3 90.9 48 206.1 90.5 51 205.8 90.3 53 206.0 90.5 61 206.6 90.2 67 207.5 90.2 74 207.5 90.2 90 208.8 90.1 106 209.4 89.9 138 211.0 89.5 160 211.5 89.5 165 210.6 89.9
【0030】例 4 反応期間の後、例3の触媒を再び、例3で説明した一般
的な再活性化手順に従って処理した。ついで、例2で説
明した一般的な反応条件の下で触媒をもう一度181時
間の反応期間、合成ガス装入原料と接触させた。100
STY温度およびC5 +選択率を連続的に監視して、そ
の結果を表3に示す。
【0031】
【表3】 表 3 時 間 100STY C5 +選択率 (時間) 温度(℃) (重量%) 29 202.5 91.6 31 202.9 91.4 58 204.7 90.7 62 204.7 90.9 81 205.5 90.7 83 206.0 90.7 112 207.0 90.6 116 207.1 90.8 124 207.7 90.8 130 207.8 90.6 148 207.7 90.8 152 208.1 90.8 160 207.7 90.6 168 207.5 90.7 171 208.5 90.8 175 207.2 91.0 181 207.5 90.9
【0032】例 5−比較例 比較の目的のため、ガスの水素含有量がいったん100
容量%に達したならば24時間の活性化期間の残りの間
圧力を3バールに維持することを除き、例2の一般的な
手順に従って触媒の試料を活性化させた。ついで、例2
で説明した一般的な反応条件の下に、活性化された触媒
を合成ガスと接触させた。反応期間中の触媒の100S
TY温度およびC5 +選択率は表4に示される。つい
で、上に説明した手順、すなわちガスの水素含有量がい
ったん100容量%に達したならば残りの活性化期間の
間圧力を3バールに維持するという手順に最終的な活性
化段階を続けることを除き、例3の一般的な手順に従っ
て触媒を再び活性化させた。再活性化された触媒の10
0STY温度およびC5 +選択率が例2の一般的な反応
条件下で得られ、その結果は表5に示される。ついで、
前記のように改変された最終的な活性化段階を用いるさ
らに別の類似した再活性化手順およびさらに別の反応期
間を触媒に受けさせた。触媒の100STY温度および
5 +選択率を表6に示す。
【0033】
【表4】 表 4 時 間 100STY C5 +選択率 (時間) 温度(℃) (重量%) 4 201.0 92.0 10 203.0 91.0 15 211.0 89.6 41 212.0 88.2 85 214.0 88.0 92 220.0 87.2
【0034】
【表5】 表 5 時 間 100STY C5 +選択率 (時間) 温度(℃) (重量%) 25 208.8 90.2 28 209.2 89.9 69 210.9 89.5
【0035】
【表6】 表 6 時 間 100STY C5 +選択率 (時間) 温度(℃) (重量%) 46 210 89.9 78 214 89.2 102 215 89.2 130 214 88.2 142 214 88.4 227 215 89.0 282 216 89.2 321 217 89.2 329 218 88.8 351 220 88.5 379 221 88.1 385 221 88.2 399 220 87.8 402 220 88.3 405 219 87.9 422 220 88.0
【0036】表1ないし3に示されたデータと表4ない
し6に示されたデータとを比較すると、本発明の活性化
方法を使用することによって触媒性能の改善が成し遂げ
られたことが指摘される。特に、本発明方法は従来の活
性化方法によって調製された触媒よりも優れた活性度の
水準(低い100STY温度で示される)を有する活性
な触媒を生成することがわかる。さらに、本発明方法は
フィッシャー・トロプシュ合成において改善された安定
性およびC5 +生成物へのかなり向上した選択率を有す
る活性な触媒を生ずる。
【0037】例 6 触媒粒子を硝酸ジルコニウムの水溶液に浸漬させ、乾燥
し、そして250ないし500℃の温度でカ焼するとい
う付加的な段階とともに、例1で説明した一般的な手順
を用いて触媒を製造した。このようにして得られた触媒
を、例5に略述した従来技術の一般的な手順を用いて活
性化させ、そして例2で説明した一般的な反応条件の下
で合成ガスと接触させた。反応期間中の100STY温
度およびC5 +選択率を表7に示す。ついで、例5で略
述した従来技術の一般的な手順に従って触媒を再び活性
化して、この再活性化された触媒の100STY温度お
よびC5 +選択率が例2の一般的な反応条件下で得ら
れ、その結果を表8に示す。最後に、例3で説明した一
般的な手順、すなわち本発明による再活性化方法に従っ
て触媒にさらに再活性化を施した。再活性化された触媒
を、例2の一般的な反応条件の下で再び合成ガスと接触
させて100STY温度およびC5 +選択率を得た。そ
の結果を表9に示す。
【0038】
【表7】 表 7 時 間 100STY C5 +選択率 (時間) 温度(℃) (重量%) 18 208.5 89.1 31 208.7 87.3 42 210.5 86.9
【0039】
【表8】 表 8 時 間 100STY C5 +選択率 (時間) 温度(℃) (重量%) 48 206.1 89.3 51 205.8 88.8 66 207.5 88.0 90 208.8 88.4
【0040】
【表9】 表 9 時 間 100STY C5 +選択率 (時間) 温度(℃) (重量%) 84 206.0 90.1 100 207.2 90.3 130 207.8 90.0 181 207.5 89.9
【0041】表7ないし9に示された結果を比較するこ
とによって、本発明の活性化手順を触媒に適用すると、
従来技術の手順を用いて活性化された触媒と比べて、触
媒の両方の活性(低い100STY温度)、C5 +選択
率および安定性についてかなりの向上が導かれることが
わかる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明方法を遂行するための装置の好ましい配
置の概要図である。
【符号の説明】 2・・・・・反応容器 16・・・・装入物/流出物熱交換器 18・・・・冷却器 22・・・・サクション ノック−アウト ドラム 28・・・・圧縮器 32・・・・排出冷却器 36・・・・排出ノック−アウト ドラム 44・・・・分子篩乾燥器 52・・・・トリムヒーター
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヨアヒム・アンゾルゲ オランダ国 2596 エイチ・アール、ハー グ、カレル・ウアン・ビラントラーン 30

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第一段階で触媒を5バールまでの圧力に
    おいて水素含有ガスと接触させ、この圧力を少なくとも
    10バールまで急速に上昇させ、そして第二段階で触媒
    をこの圧力において水素含有ガスと接触させることから
    なる、フィッシャー・トロプシュ触媒の活性化方法。
  2. 【請求項2】 第一段階を3バールまでの圧力で運転す
    ることを特徴とする請求項1の方法。
  3. 【請求項3】 第二段階を少なくとも20バール、好ま
    しくは少なくとも25バールの圧力で運転することを特
    徴とする請求項1または2のいずれかの方法。
  4. 【請求項4】 第一段階中で水素含有ガスの水素含有量
    を1容量/容量%から100容量/容量%まで増大させ
    ることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかの方
    法。
  5. 【請求項5】 第二段階中で触媒を実質的に純粋な水素
    と接触させることを特徴とする請求項1ないし4のいず
    れかの方法。
  6. 【請求項6】 触媒を去るガス中の水の分圧を200ミ
    リバールよりも低く、好ましくは100ミリバールより
    も低く維持することを特徴とする請求項1ないし5のい
    ずれかの方法。
  7. 【請求項7】 プロセス運転温度が100ないし350
    ℃の範囲にあることを特徴とする請求項1ないし6のい
    ずれかの方法。
  8. 【請求項8】 ガスのガス時空間速度が100ないし1
    0000Nl/l /hの範囲にあることを特徴とする請求
    項1ないし7のいずれかの方法。
  9. 【請求項9】 5秒ないし20分間の期間にわたって圧
    力を上昇させることを特徴とする請求項1ないし8のい
    ずれかの方法。
  10. 【請求項10】 触媒を去るガスを乾燥させ、新鮮な水
    素含有ガスと合体させ、そして循環させて触媒と接触さ
    せることを特徴とする請求項1ないし9のいずれかの方
    法。
  11. 【請求項11】 a)触媒を水素含有ガスと接触させ; b)触媒を酸化活性を有するガスと接触させ;そして c)触媒を水素含有ガスと接触させる; という段階を含むフィッシャー・トロプシュ触媒の活性
    化方法において、請求項1ないし12のいずれか1つの
    方法を段階a)およびc)のうちの少なくとも1つ、好
    ましくは少なくとも段階c)において使用することを特
    徴とする前記活性化方法。
  12. 【請求項12】 触媒が担体としてシリカ、アルミナ、
    チタニアまたはそれらの混合物を含むことを特徴とする
    請求項1ないし11のいずれかの方法。
  13. 【請求項13】 触媒が触媒として活性な金属としてコ
    バルトを含むことを特徴とする請求項1ないし12のい
    ずれかの方法。
  14. 【請求項14】 触媒が促進剤としてジルコニウムを含
    むことを特徴とする請求項1ないし13のいずれかの方
    法。
  15. 【請求項15】 請求項1ないし14の方法によって活
    性化されたフィッシャー・トロプシュ触媒。
  16. 【請求項16】 一酸化炭素と水素との混合物を請求項
    15の触媒と接触させることからなる炭化水素の製造方
    法。
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