用于轉(zhuǎn)化合成氣的催化劑的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于轉(zhuǎn)化合成氣的催化劑
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002] 本申請(qǐng)要求于2013年7月31日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)?1/860,464的權(quán)益，所述臨 時(shí)申請(qǐng)以引用的方式整體并入本文。
【背景技術(shù)】
[0003] 合成氣包含氫氣(H2)和一氧化碳(CO)，并且通過(guò)本領(lǐng)域眾所周知以及廣泛在全世 界商業(yè)實(shí)施的方法可以很容易地由煤或甲烷(天然氣)來(lái)生產(chǎn)。合成氣還可通過(guò)多種眾所周 知的過(guò)程由生物質(zhì)生產(chǎn)。
[0004] 用于從合成氣催化產(chǎn)生烴類(lèi)的費(fèi)-托過(guò)程始于20世紀(jì)20年代。這在南非已使用多 年以提供汽油范圍的烴類(lèi)以在汽車(chē)中用作燃料。通常，所使用的催化劑由承載在氧化鋁或 二氧化鈦上的鐵或鈷以及將促進(jìn)催化性能的促進(jìn)劑諸如錸、鋯或錳組成。反應(yīng)條件通常產(chǎn) 生汽油范圍的烴類(lèi)和較重的烴產(chǎn)物。費(fèi)-托反應(yīng)的更多現(xiàn)代應(yīng)用已專(zhuān)注于產(chǎn)生適用于作為 柴油燃料的較重?zé)N類(lèi)，和或適合于轉(zhuǎn)化成清潔、有效潤(rùn)滑劑的含蠟烴分子。
[0005] 保持存在對(duì)展示高烯烴烴選擇性同時(shí)具有低二氧化碳促進(jìn)的催化劑和連同促進(jìn) 劑和載體的需要。
[0006] 概述
[0007] 根據(jù)本發(fā)明的目的，如本文體現(xiàn)和廣義地描述，在一個(gè)方面，本發(fā)明涉及一種催化 劑，其包含CoMnaSi bXcYdOx;其中X包含來(lái)自第11族的元素;Y包含來(lái)自第12族的元素;a在0.8 到1.2的范圍；b在0.1到1的范圍；c在0到0.05的范圍；d在0到0.05的范圍；X是由存在的其他 元素的化合價(jià)要求確定的數(shù);并且其中催化劑將合成氣轉(zhuǎn)化為至少一種烯烴。公開(kāi)了制備 和使用催化劑或催化劑組合物的方法。
[0008] 在另外方面，本發(fā)明涉及一種催化劑，其包含CoMnaSibCucZndO x;其中；a在0.8到1.2 的范圍；b在0.1到1的范圍；c在0.001到0.05的范圍；d在0.001到0.05的范圍；X是由存在的 其他元素的化合價(jià)要求確定的數(shù);并且其中催化劑將合成氣轉(zhuǎn)化為至少一種烯烴。
[0009] 還公開(kāi)了用于使用催化劑或催化劑組合物的方法，其包括:a)使催化劑或催化劑 組合物與合成氣接觸;和b)形成包含烯烴的產(chǎn)物混合物。
[0010] 雖然可以用特定的法定類(lèi)別（如系統(tǒng)法定類(lèi)別）對(duì)本發(fā)明的方面進(jìn)行描述和要求 保護(hù)，但這僅是為了方便，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解到可以用任何的法定類(lèi)別對(duì)本發(fā)明 的各方面進(jìn)行描述和要求保護(hù)。除非另外明確說(shuō)明，否則決不意圖將本文陳述的任何方法 和方面解釋為要求以特定順序執(zhí)行其步驟。因此，在方法權(quán)利要求項(xiàng)在權(quán)利要求書(shū)或說(shuō)明 書(shū)中沒(méi)有具體陳述各步驟限于特定順序的情況下，絕非意圖指在任何方面推斷順序。這適 用于任何可能的用于解釋的非表達(dá)基礎(chǔ)，包括相對(duì)于步驟安排或操作流程的邏輯事項(xiàng)、從 語(yǔ)法組織或標(biāo)點(diǎn)符號(hào)得到的清晰含義或者在說(shuō)明書(shū)中描述的方面的數(shù)量或類(lèi)型。
[0011] 描述
[0012] 通過(guò)參考以下發(fā)明詳述和其中包括的實(shí)施例可以更容易理解本發(fā)明。
[0013]在公開(kāi)并描述本發(fā)明的化合物、組合物、制品、系統(tǒng)、設(shè)備和/或方法之前，應(yīng)理解， 除非另外說(shuō)明規(guī)定，否則它們不限于特定的合成方法，或者除非另外規(guī)定，否則它們不限于 特定的試劑，因此它們當(dāng)然可以改變。還應(yīng)理解，本文所使用的術(shù)語(yǔ)僅出于描述特定方面的 目的，且并不意圖加以限制。盡管在實(shí)施或測(cè)試本發(fā)明中可使用與本文所述的那些方法和 材料類(lèi)似或等效的任何方法和材料，但是現(xiàn)在描述示例性方法和材料。
[0014] 為了公開(kāi)和描述公布在引用時(shí)所涉及的方法和/或材料，本文中提到的所有公布 均以引用方式并入本文。提供本文中討論的公布僅僅是針對(duì)它們?cè)诒旧暾?qǐng)的提交日期之前 的公開(kāi)。本文中的任何內(nèi)容均不應(yīng)被理解為承認(rèn)由于先前發(fā)明而使本發(fā)明無(wú)權(quán)享有這些公 布的優(yōu)先權(quán)。此外，本文中提供的公布日期可能不同于實(shí)際的公布日期，它們可能需要單獨(dú) 確認(rèn)。
[0015] A.定義
[0016] 本文使用的對(duì)于包括有機(jī)化合物的化合物的命名法可使用常見(jiàn)名稱(chēng)、IU P A C、 IUBMB或CAS關(guān)于命名法的推薦給出。當(dāng)存在一個(gè)或多個(gè)立體化學(xué)特征時(shí)，可采用立體化學(xué) 的Cahn-Ingold-Prelog規(guī)則來(lái)指出立體化學(xué)優(yōu)先項(xiàng)目、E/Z規(guī)格等。如果通過(guò)使用命名約定 系統(tǒng)降低化合物結(jié)構(gòu)或通過(guò)市售軟件如CHEMDRAW?(Cambridgesoft公司，U. S.A.)來(lái)給出名 稱(chēng)，那么所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可容易地確定化合物的結(jié)構(gòu)。
[0017] 如在說(shuō)明書(shū)和所述權(quán)利要求中所使用，除上下文另外明確規(guī)定之外，單數(shù)形式"一 個(gè)(a)"、"一種(an)"和"所述(the)"包括復(fù)數(shù)指示物。因此，例如，提到"官能團(tuán)"、"烷基"或 "殘基"包括兩個(gè)或更多個(gè)所述官能團(tuán)、烷基或殘基等的混合物。
[0018] 在本文中，范圍可表達(dá)為從"約" 一個(gè)具體值和/或到"約"另一個(gè)具體值。當(dāng)表示這 樣一個(gè)范圍時(shí)，另外的方面包括從一個(gè)具體值和/或至另一個(gè)具體值。類(lèi)似地，當(dāng)通過(guò)使用 先行詞"約"將值表達(dá)為近似值時(shí)，將理解的是特定值形成了另外方面。應(yīng)進(jìn)一步理解，所述 范圍的每個(gè)端點(diǎn)相對(duì)于另一個(gè)端點(diǎn)以及獨(dú)立于另一個(gè)端點(diǎn)都是有意義的。還應(yīng)理解，本文 公開(kāi)了多個(gè)值，并且在本文中每個(gè)值除所述值本身之外也公開(kāi)為"約"所述特定值。例如，如 果公開(kāi)了值"10"，那么也公開(kāi)了"約10"。還理解的是還公開(kāi)了兩個(gè)具體單位之間的每個(gè)單 位。例如，如果公開(kāi)了10和15,則還公開(kāi)了11、12、13和14。
[0019] 說(shuō)明書(shū)和最后的權(quán)利要求書(shū)中提及的組合物中的特定元素或組分的重量份表示 組合物或制品中的所述元素或組分與任何其它元素或組分之間的重量關(guān)系，用重量份表 示。因此，在包含2重量份的組分X和5重量份的組分Y的化合物中，X和Y以2:5的重量比存在， 并且以這個(gè)比例存在而不管所述化合物中是否包含另外的組分。
[0020] 除非特意相反地陳述，否則組分的重量百分比（重量％)是基于其中包含所述組分 的制劑或組合物的總重量。
[0021] 如本文使用的術(shù)語(yǔ)"任選的"或"任選地"意指隨后描述的事件或情況可以發(fā)生或 可以不發(fā)生，并且這種描述包括其中所述事件或情況發(fā)生的實(shí)例和其中不發(fā)生的情況。
[0022] 本文中使用的術(shù)語(yǔ)"取代的"預(yù)期包括有機(jī)化合物的所有可允許的取代基。在一個(gè) 廣泛的方面，可允許的取代基包括有機(jī)化合物的非環(huán)狀和環(huán)狀、支鏈和非支鏈、碳環(huán)和雜環(huán) 以及芳族和非芳族取代基。說(shuō)明性的取代基包括例如下面描述的取代基。對(duì)于適當(dāng)?shù)挠袡C(jī) 化合物，可允許的取代基可以是一個(gè)或多個(gè)以及相同或不同的。出于本發(fā)明的目的，諸如氮 的雜原子可具有氫取代基和/或滿(mǎn)足雜原子的化合價(jià)的本文所述有機(jī)化合物的任何容許的 取代基。本公開(kāi)不希望以任何方式受有機(jī)化合物的可允許的取代基的限制。此外，術(shù)語(yǔ)"取 代"或"被...取代"包括隱含條件，即這種取代符合被取代原子和取代基的允許化合價(jià)，并 且取代產(chǎn)生穩(wěn)定化合物，例如不會(huì)自發(fā)地如通過(guò)重排、環(huán)化、消除等進(jìn)行轉(zhuǎn)化的化合物。在 某些方面，還可以預(yù)期，除非清楚地指示相反，單個(gè)取代基可進(jìn)一步任選地被取代（即，進(jìn)一 步被取代或不被取代）。
[0023] 本文所公開(kāi)的某些材料、化合物、組合物以及組分可以商購(gòu)獲得或者使用本領(lǐng)域 技術(shù)人員通常已知的技術(shù)容易地合成。例如，在制備公開(kāi)的化合物和組合物中使用的起始 材料和試劑可從商業(yè)供應(yīng)商處獲得，所述供應(yīng)商如奧爾德里奇化工有限公司（Aldrich Chemical Co.)(密爾沃基(MiIwaukee)，威斯康星州(Wis ·))、Acros Organics(莫里斯平原 市（Morris Plains )，新澤西州（N.J.))、飛世爾科技（Fisher Sci entific)(匹茲堡 (Pittsburgh)，賓夕法尼亞州(Pa.))或者西格馬公司（Sigma)(圣路易斯(St .Louis)，密蘇 里州(Mo.));或者通過(guò)本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的方法根據(jù)以下參考文獻(xiàn)所陳述的程序來(lái)制 備：如Fieser and Fieser's Reagents for Organic Synthesis，第1 至 17卷（約翰威利父 子出版社（John Wiley and Sons)，1991);Rodd's Chemistry of Carbon Compounds，第1 至5卷和增刊（塞維爾科學(xué)出版社（Elsevier Science Publishers)，1989);Organic Reactions，第I至40卷（約翰威利父子出版社，1991);March's Advanced Organic Chemistry(約翰威利父子出版社，第4版）；以及Larock' s Comprehensive Organic Transformations(VCH 出版有限公司（VCH Publishers Inc.)，1989)。
[0024] 除非另外明確說(shuō)明，否則決不意圖將本文陳述的任何方法解釋為要求以特定順序 執(zhí)行其步驟。因此，在方法權(quán)利要求項(xiàng)沒(méi)有實(shí)際敘述其步驟所遵循的順序或在權(quán)利要求書(shū) 或描述中沒(méi)有另外具體陳述各步驟將限于特定順序的情況下，決不意圖在任何方面推斷順 序。這適用于任何可能的用于解釋的非表達(dá)基礎(chǔ)，包括:相對(duì)于步驟安排或操作流程的邏輯 事項(xiàng);從語(yǔ)法組織或標(biāo)點(diǎn)符號(hào)得到的清晰含義；以及在本說(shuō)明書(shū)中描述的實(shí)施方案的數(shù)量 或類(lèi)型。
[0025] 本文公開(kāi)了待用于制備本發(fā)明的組合物的組分以及待用于本文所公開(kāi)的方法的 組合物本身。本文公開(kāi)了這些材料和其它材料，并且應(yīng)理解，當(dāng)公開(kāi)這些材料的組合、子集、 相互作用、組等而不能確切公開(kāi)這些化合物的各種不同的單獨(dú)和集體組合和排列的具體指 代時(shí)，本文明確涵蓋并描述了其中每一個(gè)。例如，如果公開(kāi)并討論了特定的化合物并且討論 了可對(duì)包括所述化合物的多個(gè)分子進(jìn)行的多種修改，則明確涵蓋了所述化合物的每一個(gè)組 合和排列以及可能的修改，除非明確相反地規(guī)定。因此，如果公開(kāi)了一類(lèi)分子A、B和C以及一 類(lèi)分子D、E和F并且公開(kāi)了組合分子A-D的實(shí)例，那么即使沒(méi)有單獨(dú)列舉每一個(gè)，也單獨(dú)和集 體地涵蓋每一個(gè)，這意味著組合A-E、A-F、B-D、B-E、B-F、C-D、C-E和C-F被視為得到公開(kāi)。同 樣地，也公開(kāi)這些分子的任何子集或組合。因此，例如，認(rèn)為公開(kāi)了子組A-E、B-F和C-E。此概 念適用于本申請(qǐng)的所有方面，包括但不限于制備和使用本發(fā)明的組合物的方法中的步驟。 因此，如果存在可執(zhí)行的多種另外的步驟，則應(yīng)理解這些另外的步驟中的每一個(gè)可與本發(fā) 明的方法的任何特定實(shí)施方案或?qū)嵤┓桨傅慕M合一起執(zhí)行。
[0026] 應(yīng)理解，本文公開(kāi)的組合物具有某些功能。本文公開(kāi)了用于進(jìn)行所公開(kāi)功能的某 些結(jié)構(gòu)需求，且應(yīng)理解存在可進(jìn)行與所公開(kāi)結(jié)構(gòu)有關(guān)的同一功能的多種結(jié)構(gòu)，且這些結(jié)構(gòu) 通常實(shí)現(xiàn)相同結(jié)果。
[0027] B.催化劑和催化劑組合物
[0028] 1.催化