用于表面物质的受控涂覆以生成催化剂的气溶胶处理方法技术

一种生产催化剂的方法包含生成催化剂载体颗粒的气溶胶化的流；加热催化活性化合物前体以产生催化活性化合物前体蒸气；使所述催化剂载体颗粒的气溶胶化的流与所述催化活性化合物前体蒸气接触；和使所述催化活性化合物前体凝结到所述催化剂载体颗粒上以产生所述催化剂，所述催化剂包含沉积在所述催化剂载体颗粒的表面上的催化活性化合物。所述方法可进一步包含气溶胶化催化剂载体前体混合物；在第一加热区中干燥所述气溶胶化的催化剂载体前体混合物以形成催化剂载体颗粒的气溶胶化的流；和使所述催化剂载体颗粒与催化活性化合物前体蒸气在第二加热区中接触以形成所述催化剂，所述催化剂包含沉积在催化剂载体颗粒的所述催化剂的表面上的所述催化活性化合物的层。

Aerosol treatment method for controlled coating of surface materials to generate catalyst

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于表面物质的受控涂覆以生成催化剂的气溶胶处理方法相关申请的交叉引用本申请要求于2017年8月17日提交的名称为“用于表面物质的受控涂覆以生成催化剂的气溶胶处理方法(AEROSOLPROCESSINGMETHODFORCONTROLLEDCOATINGOFSURFACESPECIESTOGENERATECATALYSTS)”的美国临时专利申请第62/546,765号的优先权，所述美国临时专利申请的全部内容通过引用的方式并入本公开。
本公开的实施例总体涉及催化材料的合成。
技术介绍
近年来，对丙烯的需求急剧增加，以满足聚丙烯、环氧丙烷和丙烯酸不断增长的市场需求。目前，全球生产的丙烯(7400万吨/年)中大多数是主要生产乙烯的蒸汽裂化单元的副产物(57％)，或是主要生产汽油的流化催化裂化(FCC)单元的副产物(30％)。这些工艺无法充分响应丙烯需求的快速增长。残油液是在去除组分的情况下来自石脑油裂化过程或气体裂化过程的残余物C4料流(C4料流通常含有正丁烷、1-丁烯、2-丁烯、异丁烯和1,3-丁二烯作为其主要组分，并且任选地含有一些异丁烷，并且所述主要组分一起形成C4料流的高达99％或更多。具体地，残油液-2是从C4残油液料流中分离1,3-丁二烯和异丁烯后获得的C4残余物，并且主要由顺-或反-2-丁烯、1-丁烯和正丁烷组成。类似地，残油液-3是从C4残油液料流中分离1,3-丁二烯、异丁烯和1-丁烯后获得的C4残余物，并且主要由顺-或反-2-丁烯、正丁烷和未分离的1-丁烯组成。为了增加可获得的丙烯供应，期望利用残油液-2和残油液-3料流转化为丙烯。用于将残油液-2和残油液-3料流转化为丙烯的复分解催化剂的研发依赖于用于将金属氧化物浸渍到先前合成的载体材料中的湿式浸渍，或依赖于将金属氧化物包括到形成为催化剂载体材料的预混合物中。然而，湿式浸渍或将金属氧化物包括到催化剂预混物中受到限制，因为大部分金属氧化物结合在催化剂载体材料的内部部分中，并且复分解反应的反应物很可能较难接近所述大部分金属氧化物。另外，对所得复分解催化剂的性质的控制受到限制。
技术实现思路
因此，存在对合成催化剂的改进方法的持续需求。本公开的实施例涉及通过气溶胶处理以将催化活性化合物沉积在催化剂载体颗粒的表面上来合成催化剂的方法，其中气体和蒸气可接近所述表面。根据一些实施例，一种生产催化剂的方法可包括生成催化剂载体颗粒的气溶胶化的流；使催化活性化合物前体蒸发以产生催化活性化合物前体蒸气；使催化剂载体颗粒的气溶胶化的流与催化活性化合物前体蒸气接触；和使催化活性化合物前体凝结以产生催化剂，所述催化剂可包括沉积在催化剂载体颗粒的表面上的催化活性化合物。根据其它实施例，一种生产催化剂的方法可包括气溶胶化包含催化剂载体前体和稀释剂的催化剂载体前体混合物，以产生气溶胶化的催化剂载体前体混合物；将气溶胶化的催化剂载体前体混合物传送到第一加热区；和在第一加热区中干燥气溶胶化的催化剂载体前体混合物，以形成多个气溶胶化的催化剂载体颗粒。所述方法可进一步包括将多个气溶胶化的催化剂载体颗粒传送到第一加热区下游的第二加热区；使多个气溶胶化的催化剂载体颗粒在第二加热区中与催化活性化合物前体蒸气接触；和使催化活性化合物前体蒸气凝结以产生催化剂，所述催化剂包含沉积在催化剂载体颗粒的表面上的催化活性化合物。根据另外的其它实施例，公开一种催化剂，所述催化剂可通过一种工艺来制备，所述工艺可包括以下步骤：生成催化剂载体颗粒的气溶胶化的流；使催化活性化合物前体蒸发以产生催化活性化合物前体蒸气；使催化剂载体颗粒的气溶胶化的流与催化活性化合物前体蒸气接触；和使催化活性化合物前体凝结以产生催化剂，所述催化剂包含沉积在催化剂载体颗粒的表面上的催化活性化合物。根据另外的其它实施例，一种催化剂可包括多个催化剂载体颗粒和沉积到多个催化剂载体颗粒的表面上的催化活性化合物，所述催化剂载体颗粒包含二氧化硅、氧化铝或二氧化硅和氧化铝。气体和蒸气可接近多个催化剂载体颗粒的表面，并且催化活性化合物可包括钨。可将催化活性化合物沉积在气体和蒸气可接近的催化剂载体颗粒表面的1％至50％上。在另外的其它实施例中，一种用于生产催化剂的系统可包括气溶胶化单元、在气溶胶化单元下游的第一加热区，和在第一加热区下游的第二加热区。第二加热区可包含被配置为将催化活性化合物前体引入第二混合区的入口。气溶胶化的催化剂载体前体混合物可被配置为通过气溶胶化单元气溶胶化，并且可流动通过第一加热区，并且然后流动通过第二加热区。所描述的实施例的附加特征和优点将在下面的具体实施方式中予以阐述，并且部分地从所述描述中对本领域技术人员而言将变得显而易见，或通过实践所描述的实施例(包括下面的具体实施方式、权利要求书以及附图)而被认识。附图说明当结合以下附图阅读时，可最好地理解对本公开的具体实施例的以下详细描述，其中相似的结构用相似的附图标记指示，并且其中：图1示意性地描绘根据本公开的一个或多个实施例的气溶胶处理系统；图2示意性地描绘根据本公开的一个或多个实施例的另一气溶胶处理系统；图3示意性地描绘根据本公开的一个或多个实施例的又一气溶胶处理系统；图4示意性地描绘根据本公开的一个或多个实施例的又一气溶胶处理系统；图5示意性地描绘根据本公开的一个或多个实施例的又一气溶胶处理系统；图6是根据本公开的一个或多个实施例的图5的气溶胶处理系统的反应管的横截面；图7是根据本公开的一个或多个实施例的示出通过图1的工艺制得的复分解催化剂的XRD谱的X射线衍射(XRD)图；图8是根据本公开的一个或多个实施例的示出，与通过常规湿式浸渍工艺制得的复分解催化剂的XRD谱相比，通过图1的工艺制得的复分解催化剂的XRD谱的XRD图；并且图9是根据本公开的一个或多个实施例的与通过常规湿式浸渍工艺制得的复分解催化剂的SAXS光谱相比，通过图1的工艺制得的复分解催化剂的方位角平均的小角X射线散射(SAXS)光谱。出于描述图1-5的简化示意图示和描述的目的，不包括可采用并且对于某些化学处理操作领域的普通技术人员公知的众多阀、温度传感器、电子控制器等。进一步地，未描绘通常包括在典型化学处理操作中的随附组件、运载气体供应系统、泵、压缩机、炉或其它子系统。应当理解，这些组件在所公开的本专利技术实施例的精神和范围内。然而，可将操作组件(如本公开中描述的那些操作组件)添加到本公开中描述的实施例中。附图中的箭头是指工艺料流。然而，箭头可等效地指代可用于在两个或更多个系统组件之间传输工艺料流的传输管线。另外，连接到系统组件的箭头可限定每个给定系统组件中的入口或出口。箭头方向通常对应于容纳在由箭头标示的物理传输管线内的料流的材料的主要移动方向。此外，不连接两个或更多个系统组件的箭头可标示离开所描绘系统的产物料流或进入所描绘系统的系统入口料流。产物料流可在伴随化学处理系统中进一步处理或可商品化为最终产品。另外，附图中的箭头可示意性地描绘将料流从本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生产催化剂的方法，所述方法包含：/n生成催化剂载体颗粒的气溶胶化的流；/n加热催化活性化合物前体以产生催化活性化合物前体蒸气；/n使所述催化剂载体颗粒的气溶胶化的流与所述催化活性化合物前体蒸气接触；和/n使所述催化活性化合物前体凝结以产生所述催化剂，所述催化剂包含沉积在所述催化剂载体颗粒的表面上的催化活性化合物。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170817 US 62/546,7651.一种生产催化剂的方法，所述方法包含：
生成催化剂载体颗粒的气溶胶化的流；
加热催化活性化合物前体以产生催化活性化合物前体蒸气；
使所述催化剂载体颗粒的气溶胶化的流与所述催化活性化合物前体蒸气接触；和
使所述催化活性化合物前体凝结以产生所述催化剂，所述催化剂包含沉积在所述催化剂载体颗粒的表面上的催化活性化合物。


2.根据权利要求1所述的方法，其中所述催化剂载体颗粒包含二氧化硅、氧化铝，或二氧化硅-氧化铝中的至少一种。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述催化活性化合物前体包含以下中的至少一种：钨、铂、金、钯、铑、铱、铬、铼、钼、锰、钛、铈，或这些的组合。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述催化活性化合物前体包含在150℃至1500℃的温度下气化或分解成蒸气的含钨化合物。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中使所述催化剂载体颗粒的气溶胶化的流与所述催化活性化合物前体蒸气在600℃至1450℃的温度下接触。


6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，所述方法包含使所述催化剂载体颗粒的气溶胶化的流与所述催化活性化合物前体蒸气在环境压力下接触，和将所述催化剂载体颗粒的气溶胶化的流和所述催化活性化合物前体蒸气冷却到低于120℃的温度。


7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述催化活性化合物前体蒸气直接凝结到所述催化剂载体颗粒的所述表面上。


8.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述催化活性化合物前体蒸气成核并凝结，以形成簇、颗粒或两者，并且所述簇、颗粒或两者沉积到所述催化剂载体颗粒的所述表面上。


9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中生成催化剂载体颗粒的气溶胶化的流包含：
气溶胶化包含催化剂载体前体和稀释剂的催化剂载体前体混合物；和
使所述气溶胶化的催化剂载体前体混合物干燥以产生所述催化剂载体颗粒的气溶胶化的流。


10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中所述催化剂载体前体混合物包含按所述催化剂载体前体混合物的总重量计1重量％(wt.％)至20wt.％的催化剂载体前体。


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【专利技术属性】
技术研发人员：马克西姆·布霍夫科，米歇尔·奥斯特拉特，
申请(专利权)人：沙特阿拉伯石油公司，
类型：发明
国别省市：沙特阿拉伯;SA