具有增强的抗压碎强度的多孔体制造技术

提供了具有增强的流体输送和抗压碎强度的多孔体。多孔体包括多孔体，所述多孔体包含至少80％的α氧化铝，并具有0.3mL/g至1.2mL/g的孔隙体积，0.3m

Porous body with enhanced compressive crushing strength

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有增强的抗压碎强度的多孔体相关申请的交叉引用本专利技术要求于2017年5月15日提交的美国临时专利申请No.62/506,328的权益，每个申请的全部内容和公开内容通过引用的方式并入本文。
本专利技术涉及具有增强的孔结构和抗压碎强度的多孔体。
技术介绍
在化学工业和化工行业中，经常依赖使用多孔体，包括多孔陶瓷体，它能够执行或促进分离或反应和/或提供用于进行这样的分离和反应的区域。分离或反应的实例包括：气体和液体的过滤、吸附、反渗透、渗析、超滤、或多相催化。虽然这些多孔体的期望的物理和化学性质根据特定的应用而有所变化，但在这些多孔体中存在通常合乎期望的某些性质而不管将使用它们的最终应用如何。例如，多孔体可以是基本上惰性的，使得多孔体本身不参与在它们附近、在它们上或通过它们以不希望的、意外的、或有害的方式进行的分离或反应。在其中希望有穿过多孔体或扩散到多孔体的进行反应或分离的组分的应用中，低扩散阻力(例如，高的有效扩散系数)将是有利的。在一些应用中，多孔体被设置在反应空间或分离空间中，因此它们具有高孔隙体积和/或高表面积是有利的，以便增大所希望的反应物的装载和分散，并提供增大的在其上能进行反应或分离的表面区域。这些应用还需要有足够的机械完整性，以避免在运输或放置过程中受到损坏，即压碎、切损或破裂。然而，在多孔体中高机械强度与高孔隙体积的组合不容易实现，因为强度随着孔隙率的增加呈指数下降。鉴于上述情况，有必要提供拥有具有增强的流体输送特性特别是气体扩散性质以及高机械完整性的孔结构的多孔体。此外，需要提供具有这种增强的孔结构，还显示出增强的抗压碎强度的多孔体。
技术实现思路
本专利技术提供一种能够进行或促进分离、或进行反应和/或提供用于进行该分离或反应的区域的多孔体。所述多孔体具有增强的抗压碎强度。在本专利技术的一个实施方式中，多孔体包含至少80％的α氧化铝，并具有0.3mL/g至1.2mL/g的孔隙体积，0.3m2/g至3.0m2/g的表面积以及提供7或7以下的曲折度、4或4以下的收缩率和30毫达西或30毫达西以上的渗透率中的至少一种的孔结构，其中所述多孔体是圆柱体，所述圆柱体包含延伸穿过所述圆柱体的整个长度的至少两个间隔开的孔。本专利技术的多孔体可以在多种应用中使用，诸如，例如，作为过滤器、作为膜或作为催化剂载体。在一个实施例中，本专利技术的多孔体用作银基环氧化催化剂的载体。在这样的实施方式中，银基环氧化催化剂包括作为催化剂载体的多孔体，所述多孔体含有至少80％的α氧化铝，并具有0.3mL/g至1.2mL/g的孔隙体积，0.3m2/g至3.0m2/g的表面积，以及提供7或7以下的曲折度、4或4以下的收缩率和30毫达西或30毫达西以上的渗透率中的至少一种的孔结构，其中所述多孔体是包含延伸穿过所述圆柱体的整个长度的至少两个间隔开的孔的圆柱体。所述多孔体与仅具有单个孔且外径和长度相同的多孔体圆柱体相比，平均平板抗压碎强度提高了10％以上。该催化剂还包括设置在多孔体上和/或在多孔体内的催化量的银，以及设置在多孔体上和/或在多孔体内的促进量的一种或多种促进剂。附图说明图1是具有大致相等的长度和外径的单孔圆柱形多孔体(所谓的拉西环(Raschigring))的俯视图，并且其与本专利技术不相适应。图2A是根据本专利技术的包含三个孔的圆柱形多孔体的俯视图。图2B是图2A的圆柱形多孔体的三维示意图。图3是根据本专利技术的包含五个孔的圆柱形多孔体的俯视图。图4是根据本专利技术的包含七个孔的圆柱形多孔体的俯视图。具体实施方式本专利技术现在将参照以下本专利技术的具体实施方式以及附图进行更加详细地说明。在下面的描述中，阐述了许多例如特定的结构、部件、材料、尺寸、处理步骤和技术之类的具体细节，以提供对本专利技术的多种实施方式的理解。然而，对本领域中的普通技术人员而言，应当理解，本专利技术的多种实施方式可以在没有这些特定细节的情况下实施。如在本专利技术通篇所使用的，术语“约”通常表示与数值相差不超过数值的±10％、±5％、±2％、±1％、或±0.5％。具有增强的孔结构的多孔体及其制备方法公开于美国专利申请公开号2016/0354760A1和2016/0354759A1中，每个前述出版物的全部内容通过引用并入本文。这样的材料具有高孔隙率和孔隙体积，这可能降低所得多孔体的抗压碎强度。抗压碎强度非常重要，因为它决定了工业反应器中由成型多孔体制备的催化剂颗粒的机械完整性。例如，由成型多孔体制备的催化剂颗粒必须在反应器装载期间从至少几米的高度跌落下来保持完好，然后在反应器运行期间保持其形状和物理完整性，这可能长达数年。本专利技术通过提供多孔圆柱形多孔体(如图2A、2B、3和4所示)，而不是提供具有大致相等长度和外径的单孔圆柱形多孔体，即典型的拉西环，如图1所示，为上述问题提供了解决方案。注意，提供的附图仅用于说明目的，因此未按比例绘制。本专利技术的多孔圆柱状多孔体中的每个附加孔的直径小于图1所示的原始单孔设计的直径。然而，本专利技术的多孔圆柱形多孔体中的孔的全部合并的体积使得反应器中的压降与单孔圆柱形多孔体的压降保持相同或相当。根据本专利技术，对于本专利技术的多孔圆柱形多孔体，与具有相同材料、相同外径和相同长度的单孔圆柱形多孔体相比，具有相同长度和外径的圆柱状多孔体的平均抗压碎强度得到显著提高。本专利技术的多孔体可以通过首先提供包含α氧化铝粉末、非硅酸盐粘合剂、燃尽材料(burn-outmaterial)、溶剂和润滑剂的前体混合物来制备。非硅酸盐粘合剂的例子是勃姆石(γ-AlOOH)。典型地，非硅酸盐粘合剂被分散到去离子水或其它溶剂中。在本专利技术中，在前体混合物中使用的α氧化铝粉末是具有0.1微米至6微米的粒径的研磨的α氧化铝粉末。将多孔体前体混合物的所有成分均匀混合。在一些实施方案中，粘合剂包括例如无机粘土型材料，例如二氧化硅和碱金属或碱土金属化合物。可以与氧化铝颗粒结合的方便的粘合剂材料包括非硅酸盐化合物、稳定的硅溶胶和任选的碱金属或碱土金属盐。优选的非硅酸盐粘合剂可以选自氢氧化铝、氧化物-氢氧化物、过渡氧化铝以及在焙烧时产生α-氧化铝的任何有机或无机前体。在一些实施方式中，基本上或完全将含硅物质从制备多孔体的方法中排除。在基本上从多孔体中排除含硅物质的情况下，在多孔体中仍可能存在微量的来自用于制备多孔体的原料中的杂质的硅。这种痕量通常不超过多孔体重量的1％、0.5％或0.1％。在本专利技术中可以使用的主要燃尽材料包括具有1微米至10微米的粒径的任何常规燃尽材料。可以用作主要燃尽材料的燃尽材料的一些例子包括纤维素、经取代的纤维素，例如，甲基纤维素、乙基纤维素和羧乙基纤维素、硬脂酸酯(例如，有机硬脂酸酯，如硬脂酸甲酯或硬脂酸乙酯)、蜡、颗粒状聚烯烃(例如，聚乙烯和聚丙烯)、胡桃壳粉等，它们在制备多孔体中使用的煅烧温度下是可分解的。在一个例子中，具有3微米至8微米的粒径的聚乙烯可用作主要燃尽材料。在另一例子中，具有1微米至9微米的粒径的石蜡或聚四氟乙烯(PTFE)可以用作主要燃本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多孔体，其包含：/n至少80％的α氧化铝，并且具有0.3mL/g至1.2mL/g的孔隙体积，0.3m

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170515 US 62/506,328;20171207 US 15/834,3751.一种多孔体，其包含：
至少80％的α氧化铝，并且具有0.3mL/g至1.2mL/g的孔隙体积，0.3m2/g至3.0m2/g的表面积，以及提供7或7以下的曲折度、4或4以下的收缩率和30毫达西或30毫达西以上的渗透率中的至少一种的孔结构，其中所述多孔体是包含延伸穿过所述圆柱体的整个长度的至少两个间隔开的孔的圆柱体。


2.根据权利要求1所述的多孔体，其中，所述圆柱体包括延伸穿过所述圆柱体的所述整个长度的三个间隔开的孔。


3.根据权利要求1所述的多孔体，其中，所述圆柱体包括延伸穿过所述圆柱体的所述整个长度的五个间隔开的孔。


4.根据权利要求1所述的多孔体，其中，所述圆柱体包括延伸穿过所述圆柱体的所述整个长度的七个间隔开的孔。


5.根据权利要求1所述的多孔体，其中，所述圆柱体的外径为约4至约10毫米，长度与所述外径大致相同，并且所述圆柱体包括延伸穿过所述圆柱体的所述整个长度的三至二十个间隔开的孔。


6.根据权利要求1所述的多孔体，其中每个孔的内径为约0.2毫米至约30毫米。


7.根据权利要求6所述的多孔体，其中每个圆柱体的外径为约1毫米至约100毫米，长度为约1毫米至约100毫米。


8.根据权利要求1所述的多孔体，其中，所述多孔体的平均平板抗压碎强度为至少60N。


9.根据权利要求1所述的多孔体，其中，与具有单个孔且外径和长度相同的多孔体圆柱体相比，所述多孔体的平均平板抗压碎强度提高了10％以上。


10.根据权利要求1所述的多孔体，其中所述孔结构提供所述曲折度和所述收缩率。


11.一种银基环氧化催化剂，其包含：
多孔体，该多孔体包含至少80％的α氧化铝，并且具有0.3mL/g至1.2mL/g的孔隙体积，0.3m2/g至3.0m2/g的表面积，以及提供7或7以下的曲折度、4或4以下的收缩率和30毫达西或30毫达西以上的渗透率中的至少一种的孔结构，其中所述多孔体是包含延伸穿过所述圆柱体的整个长度的至少两个间隔开的孔的圆柱体；
置于所述多孔体上和/或所述多孔体内的催化量的银；以及
布置在所述多孔体上的促进量的一种或多种促进剂。


12.根据权利要求11所述的银基乙烯环氧化催化剂，其中所述一种或多种促进剂包括1族碱金属促进剂、一种或多种过渡金属、一种或多种2族碱土金属或其任何组合。


13.根据权利要求12所述的银基乙烯环氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：沃伊切赫·L·苏查内克，迈克尔·迪麦尔，吉恩·亚当，保罗·E·小埃利斯，
申请(专利权)人：科学设计有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US