專利名稱：生產(chǎn)合成氣用的催化劑構型及生產(chǎn)合成氣方法
背景技術：
烴類轉化成含氫和一氧化碳的氣體為本領域熟知的。這樣的方法的例子包括催化蒸汽重整，自熱式催化重整，催化部分氧化和非催化部分氧化。每種方法都有其優(yōu)點和缺點，生產(chǎn)的氣體，也稱為合成氣(syngas)，其中氫和一氧化碳的比例各不相同。本發(fā)明針對催化部分氧化方法。
部分氧化法也是本領域熟知的，有各種催化部分氧化方法。部分氧化是一放熱反應，烴類氣體如甲烷，和含氧氣體如空氣在高溫下與催化劑接觸，產(chǎn)生的反應產(chǎn)物含有高濃度的氫和一氧化碳。用于這些過程的催化劑典型的是貴金屬，例如鉑或銠，和其它過渡金屬，例如鎳，它們都擔載在合適的載體上。
部分氧化法將含烴氣體如天然氣轉化成氫，一氧化碳和其它的微量組分如二氧化碳和水。典型地，通過把預熱的烴類和含氧氣體噴入一燃燒室來進行該過程，在燃燒室中，烴類與少于完全燃燒的化學計量的氧發(fā)生氧化反應。該反應在非常高的溫度下進行，例如超過700℃，且常常超過1000℃，壓力高達150個大氣壓。在某些反應中，水蒸汽或二氧化碳也可以噴入燃燒室來調整合成氣產(chǎn)品和調節(jié)氫和一氧化碳的比例。
新近披露的部分氧化法是在催化劑，例如沉積在一陶瓷整體(例如發(fā)泡的或蜂窩狀的)載體上的金屬存在下，烴氣體在高空速下與含氧氣體接觸。整塊狀載體用一種貴金屬，例如鉑，鈀或銠，或者其它過渡金屬，例如鎳，鈷，鉻等浸漬。典型地，這類整塊狀載體是由固體耐熔材料或陶瓷材料如氧化鋁，氧化鋯，氧化鎂等制備的。在這些反應過程中，烴原料氣體和含氧氣體在超過400℃，典型地超過600℃的溫度下以超過100,000/小時的標準氣體小時空速(GHSV)，先與該金屬催化劑接觸。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在具備工業(yè)吸引力的條件下，用于烴類催化部分氧化的催化劑的最合適的固定布置是催化劑保持以網(wǎng)狀整體式結構形式。用于這樣過程的催化劑包含一個或多個擔載在耐熔氧化物載體上催化活性組分，載體為網(wǎng)狀整體式結構形式。
但是已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在使用網(wǎng)狀整塊狀催化劑進行部分催化氧化反應時產(chǎn)生的一些問題。尤其是發(fā)現(xiàn)，耐熔的整塊狀催化劑結構對催化部分氧化過程經(jīng)常發(fā)生的熱沖擊和高溫非常敏感，造成結構脆性，最終導致催化劑的碎裂，在用氧而不是空氣時尤其如此。因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種催化部分氧化方法，兼有高的碳轉化為合成氣的轉化率和在高溫下高選擇性和結構穩(wěn)定性高的催化劑。
發(fā)明綜述本發(fā)明提供一種烴原料催化部分氧化的方法，它包括使包含烴原料和含氧氣體的原料氣在這樣條件下與催化劑接觸，將使催化劑易受熱沖擊和高溫，且催化劑仍然保持其結構完整和性能。本發(fā)明尤其涉及在反應器內一種新穎的多層催化劑構型，使所用催化劑在部分氧化反應普遍采用的條件下特別堅固，具有良好的熱穩(wěn)定性及機械穩(wěn)定性。
用于本發(fā)明的多層催化劑構型包括至少兩個連續(xù)排列的催化劑層，每一層都含有擔載在整體式結構上的貴金屬或過渡金屬催化劑。典型地，催化劑構型的前一層總是比后一層處于更高的溫度，這是由于第一層中放熱反應，隨后是下一層中吸熱的重整反應的緣故。
原料氣中的烴類典型地是有1-4個碳原子的烷烴。該烴最好是選自天然氣和甲烷。
附圖
簡要說明該圖是一多層催化劑的示意圖。
發(fā)明詳細說明甲烷和其它烴類的部分氧化反應是放熱反應，在理想條件下能按照(1)式的化學計量進行反應，產(chǎn)生合成氣混合物，其H2∶CO比為2∶1，平衡溫度低于1100℃。
(1)業(yè)已提出在催化部分氧化反應床中，部分氧化反應發(fā)生在床層長度的頭幾毫米。參見Hickman and Schmidt，Syngas Formation by Direct Oxidation ofMethane Over Pt Monoliths，138 J。Catalyst 267，225(1992)。因此，邏輯上認為只需要一小部分的催化劑床來催化反應。
但是，我們發(fā)現(xiàn)了在催化部分氧化反應過程中催化劑頭幾毫米的實際溫度遠高于預期值。如實施例1所示，當使用堇青石作為純氧基的催化部分氧化反應的載體時，堇青石材料熔化了，盡管它的熔點為1450℃，要比預期的低于1100℃的反應溫度高得多。
已經(jīng)看到，在催化劑的頭幾毫米內氧幾乎完全轉化，當催化劑床的長度增加時，反應的情況得到改善。如實施例2所示，當把網(wǎng)狀整體式催化劑堆放在大孔蜂窩狀催化劑的下面時，能達到較高的烴轉化率，高的合成氣選擇性。
根據(jù)以上的觀察，直接部分氧化反應是燃燒，部分氧化，水蒸汽和二氧化碳重整以及水煤氣變換反應的綜合效果。在反應區(qū)的前部，原料氣先與催化劑接觸，有可能只在頭幾毫米內，氧化反應如燃燒，如式2所示，與如式1所示的部分氧化反應互相競爭，導致氧幾乎完全轉化。
(2)放熱的氧化反應所釋放出熱量提供了足夠的能量，使未反應的烴與燃燒反應的產(chǎn)物的水蒸汽和CO2一起，通過吸熱的水蒸汽重整反應(3)和CO2重整反應(4)以及某些水煤氣變換反應或其逆反應(5)，轉化為合成氣。
(3)(4)(5)這解釋了在反應區(qū)的前部過量的熱量造成前層極高的溫度，超過1450℃。重整反應的吸熱特性將后面的催化劑學生冷卻至低于1100℃。結果，在催化劑前部的溫度極高，而下部的溫度較低。采用網(wǎng)狀整體式催化劑在高于1450℃的這樣高溫下進行部分氧化反應時產(chǎn)生了很大的問題，我們發(fā)現(xiàn)網(wǎng)狀整體式載體，如由部分穩(wěn)定的氧化鋯(PSZ)或Al2O3制成的載體對高溫和熱沖擊十分敏感，最終導致催化劑在反應后的不穩(wěn)定性和脆性。存在數(shù)個引起網(wǎng)狀整體式催化劑發(fā)脆的潛在原因中空網(wǎng)狀結構在高溫下本身很弱，PSZ材料的相轉移等。但是，將反應溫度控制在低于1100℃時，如部分穩(wěn)定的氧化鋯(PSZ)或Al2O3的網(wǎng)狀整體式載體能夠保持它們的機械強度，并具有優(yōu)異的反應性能。
雖然企圖解決這一問題，但是仍發(fā)現(xiàn)，對有同樣熱性能的材料如Al2O3，制成厚壁的蜂窩狀載體時，它表現(xiàn)出比制成網(wǎng)狀結構時更高的結構強度。盡管反應性能較差，但這種結構在反應之后確實保持了良好的機械強度。氣流溫度在經(jīng)過蜂窩狀催化劑之后下降到低于1100℃。
因此，解決該問題的一種有效辦法是在前端采用結構上更堅固和熱穩(wěn)定更高的材料，例如厚壁的蜂窩狀載體來“抵擋”高溫。當催化劑溫度由于吸熱反應而降低至1100℃以下時，有催化材料的網(wǎng)狀整體式載體確保烴轉化成合成氣的高轉化率，催化劑的高選擇性和高穩(wěn)定性。
披露了一種多層構型的催化劑床，它采用具有不同熱性質，機械性質和物理性質的基材來改善高溫反應過程總的催化劑穩(wěn)定性。催化劑床前部的第一催化劑層比隨后各層具有更好的耐熱沖擊和高溫下更高穩(wěn)定性，幾乎所有的氧在第一層都被轉化了。相應的碳轉化率和合成氣選擇性可能并不高。
用在進料側第一層的優(yōu)選催化劑基材是包括球形，丸片和環(huán)形的顆粒；車輪形，Saint Gobain Norpro’s Ty-Pak，HexPak，Snowflake介質，和Norton馬鞍形，細目絲網(wǎng)，蜂窩狀整體塊或任何其它具有可以接受的制造形狀的合適載體，如在此列出那些載體，雖然也可以使用提高了機械強度的網(wǎng)狀整體塊。對本發(fā)明的目的，該機械強度可以描述為“抗碎強度”，它是一種材料在壓碎負荷下能承受的最大應力。壓碎負荷是令催化劑基材破碎或壓實的重量和/或壓力。本發(fā)明的催化劑基材具有的抗碎強度能夠承受烴類部分氧化過程的常規(guī)操作條件。因此，本發(fā)明的催化劑基材在烴類部分氧化過程的常規(guī)操作條件下不會喪失抗碎強度。在產(chǎn)品側的催化劑層可以催化部分氧化反應，但主要促進重整反應和水煤氣變換反應，實現(xiàn)高水平的碳轉化率和高合成氣選擇性。網(wǎng)狀的整體塊更適合于這些后續(xù)的各層，尤其是作為最后一層。
當使用多于兩層時，它們可以任何的順序層迭起來，只要第一層對熱沖擊和高于1100℃的高溫更加穩(wěn)定，后續(xù)各層能進一步催化后續(xù)反應，將碳轉化為合成氣。整體塊的孔結構和顆粒的粒度應該使通過催化床沒有大的壓降。US2003/0083 198 A1揭示一種固定床催化劑系統(tǒng)，它包括設置成疊加的連續(xù)流排列的第一和第二區(qū)域，以達到較好的流量分布。第一區(qū)(上游區(qū)段)對進料流的阻力比第二區(qū)(下游區(qū)段)大。然而，由于使用了較大孔徑的蜂窩體而不是網(wǎng)狀的整體塊，本發(fā)明的第一層(上游)的阻力比第二層的小。在每一催化劑層之間可以放置一無催化活性的基材以改善氣流分布。
通過用第一層作為燃燒催化劑，保護網(wǎng)狀整體塊免受高溫，可以保護網(wǎng)狀整體塊催化劑由于高溫下而發(fā)生活性金屬燒結和使機械強度變弱。這個多層催化劑概念如附圖所示，圖中的NG代表天然氣。
第一催化劑層符合要求的第一層催化劑應該能在約1100-1800℃的溫度范圍內的氧化還原氣氛中有效地操作而無明顯的失活。第一層催化劑優(yōu)選地包含分散在惰性載體上的有催化活性的金屬。用于本發(fā)明催化劑的金屬選自元素周期表的某些過渡金屬和貴金屬?；钚越饘倏蛇x自過渡金屬或貴金屬，它們選自鎳，鈷，鐵，鉑，鈀，銥，錸，釕，銠和鋨，以及它們的組合。優(yōu)選的金屬是鎳和銠。
最優(yōu)選的金屬是銠。這些金屬可以金屬，金屬氧化物，金屬鹵化物或在還原前的其他金屬鹽的形式存在于載體上。如下所述，還原時，這些金屬實質上處于金屬形態(tài)。通常，約0.1-8重量％的金屬會沉積在載體上?？蛇x地，Rh/Pt細目網(wǎng)催化劑可用作放熱反應的催化劑。
US 2003/0198592 A1披露了多個連續(xù)排成行的反應區(qū)域和多個烴原料，將烴和氧原料流轉化為合成氣。第一反應區(qū)催化原料烴的凈部分氧化反應，后續(xù)區(qū)既催化水煤氣變換反應，凈部分氧化反應，水蒸汽重整又催化干重整。某些最有選擇性的催化劑，例如Rh，由于諸如燒結和有限的結碳承受能力等問題不能承受熱量和保持活性。本發(fā)明提供了一個優(yōu)點，它將較多的熱穩(wěn)定催化劑如混合的金屬氧化物，或穩(wěn)定的晶體結構如尖晶石或鈣鈦礦，更優(yōu)選CoCr氧化物置于反應物的前部，最好是負載在耐熔載體如氧化鋁或氧化鋯，較好是部分穩(wěn)定的氧化鋯(PSZ)上的9.9重量％的Co0.2Cr0.8氧化物/1重量％Rh/6.1重量％Yb。
在本發(fā)明的方法中，在接觸第一催化劑層后，放熱反應幾乎瞬間完成。下一層的主要功能是進行吸熱的重整反應?！皟舨糠盅趸贝呋瘎﹨^(qū)被認為是兩層，包含一燃燒催化劑和一吸熱反應催化劑。重要的是要指出不優(yōu)選PSZ網(wǎng)狀材料，由于其在高溫下所固有的相轉移，很清楚，在Al2O3上的Rh涂層用作第一層連續(xù)操作七個月后仍然是穩(wěn)定的。它保持了其催化活性以及機械強度。
優(yōu)選的惰性載體形式是由耐熔材料制成的，這種材料基本上是惰性的剛性材料，高溫下能夠保持其形狀，有足夠的機械強度。典型地，選作載體的材料具有低熱膨脹系數(shù)，優(yōu)良的耐熱沖擊性和高熔點。例如，堇青石材料由于其熔點較低(約1450℃)不適合作為純氧基的部分氧化反應的頭層載體。
已知用來構建這樣的載體的通常的材料類型?？梢再I到各種尺寸和構型的蜂窩狀整體塊載體。也可以買到合適形狀和大小顆粒型催化劑。這兩種載體結構是由常規(guī)的耐熔或陶瓷材料制成，材料選自氧化鋁，富鋁紅柱石，氧化鋯，部分穩(wěn)定的氧化鋯，氧化鈰，氧化硅，碳化硅，氮化硅，Sialontm(一種加入了少量氧化鋁的氮化硅陶瓷)，氮化鋁，氮化硼，硅鋁酸鹽，硅鋁酸鎂，以及它們的混合物。載體可以用任何的合適方法成形，包括模壓，壓制，擠壓，噴霧干燥或模沖等。惰性載體還包括金屬整體塊，制成金屬發(fā)泡體(metal foam)或高溫燒結的金屬顆粒。最優(yōu)選的載體是穩(wěn)定的氧化鋁、碳化硅或部分穩(wěn)定的氧化鋯，以蜂窩，球形，小球，環(huán)形，車輪形，Saint Gobain Norpro’s Ty-Pak，HexPak，Snowflake介質，和Norton鞍形物或顆粒。優(yōu)選的載體表面積較低，約0.1至約50m2/g。
后繼催化劑層在第一層下面的后繼催化劑層要求應該能在氧化還原氣氛中有效地操作，在約1100℃以下的溫度范圍內無顯著失活。吸熱反應催化劑包括任何已知的用于該目的的金屬催化劑。用于本發(fā)明的金屬催化劑是整體式結構，它主要由部分穩(wěn)定的氧化鋯組成，其上有氧化鈰的修補基面涂層(washcoat)并浸漬有貴金屬或過渡金屬或它們的組合。這里所用的術語“金屬催化劑”指的是整個的催化劑結構，它包括金屬，無機金屬氧化物的修補基面涂層和整體式載體或基材。本發(fā)明催化劑中使用的活性金屬選自過渡金屬或貴金屬它們選自鎳、鈷、鐵、鉑、鈀、銥、錸、釕、銠和鋨，以及它們的組合。優(yōu)選的金屬是銠和/或鎳。
整體式載體一般是陶瓷的象發(fā)泡體或多孔的結構，由具有以無規(guī)則的或規(guī)則的圖形排列的通道的單一結構單元形成，相鄰通道之間有間距。優(yōu)選具有無規(guī)則通道的陶瓷發(fā)泡體結構。載體結構由常規(guī)的耐熔材料或陶瓷材料制成，所述材料選自氧化鋁，富鋁紅柱石，氧化鋯，部分穩(wěn)定的氧化鋯，氧化鈰，氧化硅，碳化硅，氮化硅，Sialontm(一種加入了少量氧化鋁的氮化硅陶瓷)，氮化鋁，氮化硼，硅鋁酸鹽，硅鋁酸鎂，以及它們的混合物。也可以使用制備成金屬發(fā)泡體的金屬整體塊。最優(yōu)選的載體是部分穩(wěn)定的氧化鋯或碳化硅。
最好將活性金屬加到高表面積載體上，以提高催化劑的總體效率和活性。通過浸漬，修補基面涂層，吸附，離子交換，沉淀，共沉淀，沉積沉淀，溶膠-凝膠法，淤漿浸涂，微波加熱等，沉積高表面積的無機金屬氧化物，如γ-氧化鋁，鈰土等，來提高載體的表面積。用無機金屬氧化物對基材進行涂覆的方法包括將基材與金屬氧化物的前體接觸，最好將涂布了前體的基材保持在平衡該涂層的條件下，然后氧化該前體形成含金屬氧化物的基材。最好通過向修補基面涂層中加入可分解的有機物，然后在高溫下于氧化性氣氛中使有機物分解來得到大孔。
能進行修補基面涂覆的穩(wěn)定的高表面積無機金屬氧化物選自但并不限于包含一個或多個陽離子的氧化物，陽離子選自元素周期表的IA，IIA，IIIA和IVA族和過渡金屬，優(yōu)選IA，IIA，IIIA，IIIB，IVA，IVB和鑭系，更優(yōu)選鈰土，鋁，鑭，鋯和鋇，以及它們的混合物。發(fā)泡材料可同時或順序浸漬一種以上的無機氧化物。
合適的浸漬介質形式是水溶液或有機溶液，淤漿，溶膠，凝膠，無機氧化物顆粒的懸浮液或分散液，優(yōu)選膠態(tài)無機氧化物顆粒的溶膠。這些修補基面涂層的前體是可以通過熱分解而被分解為氧化物的任何形式?？梢韵蛐扪a基面涂層中加入穩(wěn)定劑，如堿土氧化物或稀土氧化物，以防止修補基面涂層在反應或予處理中熔結。
最優(yōu)選的載體是部分穩(wěn)定的氧化鋯發(fā)泡體整體塊，修補基面涂覆以約5％至約30％的無機金屬氧化物，最好是鈰土?？蛇x地，經(jīng)貴金屬涂覆過的陶瓷蜂窩狀整體塊或金屬整體塊也可用作吸熱反應的催化劑。
一方面，本發(fā)明提供了一種烴類部分氧化制備氫和一氧化碳的方法，它包括使含烴原料氣與含氧原料氣的混合物在1-20個大氣壓，約5,000至約500,000/小時d原料氣標準氣體小時空速，約0.2至約50.0米/秒(m/s)線速度的條件下與有催化活性的多層構型催化劑接觸。此外，原料氣混合物還可含有水蒸汽和/或CO2。反應物氣體混合物也可予熱至約10至約450℃的溫度。
在本發(fā)明的另一實施方案中，本發(fā)明者已發(fā)現(xiàn)了，僅用分散在惰性載體上催化活性金屬的第一層來實現(xiàn)有效的烴類部分氧化。
實施例1直徑1英寸，厚0.4英寸的堇青石蜂窩狀整體塊用2重量％的銠浸漬，該整體塊具有400孔/英寸2(cpsi)。含64體積％甲烷和36體積％氧的原料混合物通過包含上述催化劑的反應器，空速為150,000/小時。開始后10分鐘內，從反應器排出的甲烷從1％增至5％，未觀測到排出氧。產(chǎn)物溫度從900℃升至約1200℃。反應后對催化劑的檢查表明堇青石的前段層熔化。這證實了我們的理解，即前段層較高的溫度是由于放熱反應引起的。
實施例2為了進一步理解反應機理，將一個直徑1英寸，厚1英寸的大孔徑，1/4英寸α-Al2O3蜂窩體用3重量％的銠金屬浸漬(Rh/Al2O3)，標為“HC-1”。含64體積％甲烷和36體積％氧的原料混合物通過反應器。原料混合物總量維持與實施例1相同。連續(xù)操作5小時無催化劑性能失活。與只用網(wǎng)狀整體塊時觀測到的典型溫度900℃相比，觀測到了約1200℃的較高產(chǎn)物溫度，碳轉化率為70％，合成氣選擇性僅75％。未檢測到氧從反應器排出。使用過的樣品仍然很堅固，抗碎強度超過900磅。
為了與多層構型相比較，從Vesuvius Hi-Tech Ceramics公司獲得的直徑1英寸，厚1英寸的部分穩(wěn)定氧化鋯整體塊先用20％的鈰土修補基面涂覆，然后用2重量％的銠金屬浸漬，制備金屬催化劑，所述整體塊具有45孔/英寸。該催化劑標為“ST-1”。然后將一個ST-1網(wǎng)狀整體塊疊加在大孔蜂窩狀催化劑HC-1的下面。換言之，第一層是HC-1，直接與原料混合物接觸，第二層是網(wǎng)狀ST-1催化劑。
和前面一樣，含64體積％甲烷和36體積％氧的原料混合物通過反應器。原料混合物總量維持與實施例1相同。連續(xù)操作5小時無催化劑的反應性能失活。觀測到了約900℃的較低產(chǎn)物溫度，與只用網(wǎng)狀整體塊時觀測到的典型溫度900℃相同。碳轉化率增加到95％，合成氣選擇性要高得多，約為94％。未檢測到有氧逸出反應器。這兩個使用過的樣品外觀與新制備的樣品相同，數(shù)據(jù)如下表。

如上所示，盡管熱穩(wěn)定性和結構穩(wěn)定性都較好，但僅僅催化劑(HC-1)作為第一層，反應的性能較差。當它與網(wǎng)狀催化劑(ST-1)結合時，有效地提高了碳轉化率以及合成氣的選擇性。在原料流動的方向上，催化劑前段的溫度高于后繼層的溫度。氧在第一層幾乎全部轉化，這有力地證實了我們的理解，即前段層較高的溫度是由于放熱反應引起的，緊接著是吸熱的重整反應。
比較例2A在噴入氫氣引發(fā)反應后，才將含64體積％甲烷和36體積％氧的原料混合物通過含有ST-1網(wǎng)狀催化劑的反應器。原料混合物總量維持與實施例2相同，相應于150,000/小時的空速。連續(xù)操作5小時后無明顯的催化劑反應性能顯著失活，產(chǎn)物溫度約為900℃，碳轉化率穩(wěn)定在92％，合成氣選擇性穩(wěn)定在93％。關鍵的差別在于網(wǎng)狀催化劑使用之后變得非常脆。

實施例3低表面積(0.25m2/g)的1/4英寸α-Al2O3小球用4重量％銠金屬浸漬。為了比較對多層構型的長期影響，將碳氧比為1.73的含天然氣和氧的原料氣混合物通過反應器，催化劑構型為第一層是0.4英寸厚的Al2O3小球催化劑，接著第二層是如實施例2的1英寸長的ST-1整體式催化劑?？账?S.V.)為150,000/小時，僅基于網(wǎng)狀催化整體塊。該催化劑構型保持連續(xù)操作6個月。催化劑性能或機械強度無顯著下降。反應器出口溫度保持在低于800℃。

實施例4為了研究對于對層構型的放大效應，從Vesuvius Hi-Tech Ceramics公司獲得的直徑10英寸，厚1英寸的部分穩(wěn)定的氧化鋯網(wǎng)狀整體塊先用20％的鈰土進行修補基面涂覆，然后用2重量％的銠金屬浸漬，制備金屬催化劑。標為”ST-10”，是整體塊具有45孔/英寸。
四個直徑10英寸，厚1英寸的α-Al2O3蜂窩體用3重量％銠浸漬，蜂窩體孔徑為1/4英寸。氧碳比為1.85的含NG和氧的原料混合氣流通過反應器，其中催化劑的構型為，第一層是三個1英寸厚的Rh/Al2O3蜂窩體，稱作”HC-10”，接著第二層是10英寸的ST-10整體塊?？账?S.V.)為120,000/小時，只基于網(wǎng)狀催化整體塊。沒有顯著的反應性能失活。反應器出口溫度維持在低于850℃。碳轉化率95％以上，CO和H2的選擇性分別約為95％，這樣連續(xù)運作5小時之后，蜂窩體和10英寸的ST-10整體塊都和新制備時一樣堅固。

應當理解本發(fā)明并不限于以上列舉的實施例。本發(fā)明范圍意圖包括同等物。
盡管已就一些具體的實施方案進行了描述，但是本發(fā)明的許多其它形式和變動對于本領域的技術人員而言是顯而易見的。附在后面的權利要求書以及本發(fā)明應該被認為函蓋所有這樣的顯而易見的形式和變動，它們都在本發(fā)明的真實精神和范圍之內。
權利要求
1.一種催化劑組合物，包含分散在惰性載體上的具催化活性的金屬的第一層以及還原的金屬催化劑的第二層，它主要由擔載在一穩(wěn)定的無機金屬氧化物上或其中的過渡金屬組成，該穩(wěn)定的無機金屬氧化物修補基面涂覆在一載體上。
2.如權利要求1所述的催化劑組合物，其特征在于，所述的有催化活性的金屬選自鎳，鈷，鐵，鉑，鈀，銥，錸，釕，銠和鋨，以及它們的組合。
3.如權利要求1所述的催化劑組合物，其特征在于，所述的有催化活性的金屬沉積在所述惰性載體上，沉積量在約0.1-約8.0重量％范圍。
4.如權利要求1所述的催化劑組合物，其特征在于，所述的惰性載體的形狀選自蜂窩狀，球形，小球，環(huán)形，車輪形，鞍形和顆粒。
5.如權利要求1所述的催化劑組合物，其特征在于，所述的惰性載體具有約0.1至約50.0m2/g的表面積。
6.如權利要求1所述的催化劑組合物，其特征在于，所述的載體選自多孔陶瓷整體塊，蜂窩狀整體塊和金屬整體塊。
7.如權利要求1所述的催化劑組合物，其特征在于，所述的載體包括修補基面涂覆在部分穩(wěn)定的氧化鋯整體式載體上的鈰土。
8.如權利要求1所述的催化劑組合物，其特征在于，所述過渡金屬選自鎳，鈷，鐵，鉑，鈀，銥，錸，釕，銠和鋨，以及它們的組合。
9.如權利要求1所述的催化劑組合物，其特征在于，所述穩(wěn)定的無機金屬氧化物選自包含一個或多個陽離子的氧化物，這些陽離子選自元素周期表的IA，IIA，IIIA和IVA族，過渡金屬，以及它們的混合物。
10.如權利要求9所述的催化劑組合物，其特征在于，所述陽離子是鈰土。
11.如權利要求1所述的催化劑組合物，其特征在于，所述第一與所述第二催化劑層連續(xù)排列。
12.如權利要求1所述的催化劑組合物，它包含至少一層所述第一層和至少一層所述第二層。
13.如權利要求1所述的催化劑組合物，它進一步包含在所述第一層和所述第二層之間的無催化活性的基材。
14.一種通過烴類部分氧化制取氫和一氧化碳的方法，該方法包括使含烴原料氣和含氧原料氣的混合物與如權利要求1所述的催化劑組合物接觸。
15.一種通過烴類部分氧化制取氫和一氧化碳的方法，該方法包括使含烴原料氣和含氧原料氣的混合物與如權利要求1所述的催化劑組合物的第一層接觸。
全文摘要
披露了一種烴類催化部分氧化制氫和一氧化碳的改進方法。該方法還使用一新型的催化劑構型，它包含至少兩個連續(xù)排列的催化劑層，催化劑層含有擔載在載體上的貴金屬或過渡金屬催化劑。另一種辦法僅使用分散在一惰性載體上的有催化活性的金屬的第一層，用于烴類的部分氧化。
文檔編號B01J23/83GK1660694SQ200510052840
公開日2005年8月31日 申請日期2005年2月25日 優(yōu)先權日2004年2月26日
發(fā)明者W·蔣, A·F·歐久, S·R·加爾, S·S·湯姆漢克 申請人:波克股份有限公司