成型的非均相催化剂制造技术

描述了催化剂单元，包括长度Ｃ和直径Ｄ的圆柱体，其中所述单元具有以五边形图案设置的沿纵向延伸通过其的五个孔，并具有沿该单元的长度延伸的五个沟槽，所述沟槽与所述五边形图案的相邻孔等距设置。该催化剂可以特别用于蒸汽重整反应器中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及成型的非均相催化剂。
技术介绍
非均相催化剂典型地作为颗粒床提供，液体和/或气体反应混合物通常在升高的 温度和压力通过其。因此，非均相催化材料通常以成型形式提供以提供催化剂活性和通过 量的平衡。通常，较小的催化剂颗粒具有较高的表面积以及因此具有较高的活性，但提供较 低的通过量，因为通过该催化剂床的压降较高。为了与此抗衡，已经使用了各种催化剂设 计，其可以具有一个或多个通孔以尝试提高几何表面积并使压降最小化。W02004/014549公开了用于气态反应的成型的非均相催化剂，包括圆柱形单元，其 具有在约0.5 1-1 1范围内的直径与高度比，并具有多个通过其的非圆形横截面的成 型孔。一些实施方案另外具有沿该圆柱体的外部长度延伸的2个、3个或4个V型沟槽或通 道。尽管沟槽和孔都可以提高理论几何表面积，但通常该颗粒的强度随着孔和沟槽数 量的增大而降低。过去，尽管制备了 4、7和10孔颗粒，但强度和几何表面积仍不能总是足 以用于大多数所需的用途。申请人设计了克服与这些设计相关的问题的催化剂单元。
技术实现思路
因此，本专利技术提供了催化剂单元，包括具有长度C和直径D的圆柱体，其中所述单 元具有以五边形图案设置的沿纵向延伸通过其的五个孔，并具有沿该单元的长度延伸的五 个沟槽，所述沟槽与所述五边形图案的相邻孔等距设置。本专利技术进一步提供了催化剂单元的制备方法，包括以下步骤(i)将粉末载体材 料，非必要地与造粒助剂一起加料到造粒模具中；(ii)压制该粉末以形成成型的单元，和 然后(iii)非必要地加热该成型单元以形成催化剂单元，所述模具的形状使得该催化剂单 元是圆柱体形状，具有长度C和直径D，其中所述单元具有以五边形图案设置的沿纵向延伸 通过其的五个孔，并具有沿该单元的长度延伸的五个沟槽，所述沟槽与所述五边形图案的 相邻孔等距设置。本专利技术进一步提供了使用包括该催化剂单元的催化剂的催化方法，通过将反应混 合物，优选气态反应混合物，与该催化剂在实现催化反应的条件下接触而进行。申请人:发现5孔五叶(pentalcAal)催化剂单元与之前的催化剂单元相比提供了 更高的几何表面积和强度。对于大多数催化用途，C优选在2-25mm范围内，D优选在4_40mm范围内。该催化剂单元可以是平顶的或具有圆顶端。优选地，该圆柱体具有长度A和B的 圆顶端。该圆柱体的一端或两端，优选两端都是圆顶的。A和B可以相同或不同。该催化 剂单元的圆顶与圆柱体部分之比(即(A+B)/C)可以在0. 10-0. 40范围内。可替代地，该圆 顶比可以在0. 40-5. 00范围内，以提供相对高度圆顶形的结构，其中在将该单元设置在填料床中时与现有技术结构相比该孔更可及。在这些实施方案中，优选(A+B)/C在0.4-3. 00 范围内。该圆顶端可以在横截面中形成圆或椭圆的段(segment)，适宜地具有R >D/2的半 径。该催化剂单元的长径比，其可以定义为总长度除以直径，即C/D或在有圆顶端时 的(A+B+C) /O,适宜地在0. 5-2. 0范围内。优选地，(A+B+C) /D在0. 75-1. 50范围内，因为这 样降低了该单元堆叠的趋势，并同时提供了降低的破裂趋势。该催化剂单元具有沿其长度轴向延伸通过其的五个孔。该孔应当适宜地关于该圆 柱体的横截面对称设置，以使所得到的催化剂的强度最大化。申请人发现五边形图案与例 如在具有中心孔的正方形图案中的5个孔相比使得所得到的颗粒的强度最大化。本专利技术的 特征是该催化剂单元不具有中心孔。本专利技术的五边形图案不必是各侧边具有相等长度的正 五边形，但其是优选的。因此在依照本专利技术的设置中有五个沟槽或通道，产生五个凸部，各 自具有距相邻的沟槽或通道相等距离的孔。该孔的横截面可以是圆形的，或者具有前述W02004/014M9中公开的多种横截面 中的一种或多种。在优选实施方案中，所有孔的横截面都是圆形的，因为这样使得所得到的 催化剂单元的强度最大化。该孔可以具有相同尺寸或不同尺寸。优选孔具有圆形横截面且独立地具有在 0. 05D-0. 5D，更优选0. ID-O· 3D的范围内的直径d，。该催化剂单元具有五个沿其长度延伸的沟槽。优选地，该沟槽是直的且沿该催化 剂单元的外部轴向长度延伸，因为这样使制备简化。该沟槽的型状可以是半圆形的、椭圆形 的、U型的、V型的、II型的或这些的组合。该沟槽或通道是对称设置的，使得其与所述五边形图案的相邻孔等距，即各沟槽 的中心与两个相邻孔的中心形成了对称三角形。在该孔以正五边形设置时，所有沟槽在 该催化剂单元外周周围等距设置。在该沟槽是半圆形或椭圆形时，其可以独立地具有在 0. 05D-0. 5D，优选0. ID-O· 333D的范围内的直径d”、宽度或深度。申请人:发现将总沟槽宽度(即组合开口)限制到彡该单元圆周的35% (即 <0.35 (π D))是适宜的，因为这样防止了催化剂床中相邻单元的不期望的咬合。咬合能够 降低流速而且能够由于杠杆作用产生破裂的催化剂。为了有助于该制备方法，可以设置一个或两个圆顶端以在该成型单元的圆柱形部 分的一端或两端上提供凸缘。该凸缘的宽度适宜地在0.2-2. Omm范围内。该催化剂单元可以由包含一种或多种催化活性金属的粉末状组合物制成，由此直 接生成该催化剂，或者也可以由一种或多种粉末状催化剂载体材料制成，然后将所得到的 单元进行处理，例如通过用一种或多种金属化合物浸渍或沉积以生成该催化剂。可以使用粉末状金属、金属氧化物、金属氢氧化物、金属碳酸盐、金属碱式碳酸盐 或其混合物制备该催化剂单元。包含催化活性金属的粉末状组合物可以通过将各金属氧化物、碳酸盐、氢氧化物 或碱式碳酸盐混合而制备，或者可以通过已知的沉淀技术制备，由此例如使用碱沉淀剂沉 淀出可溶盐的混合物并将其干燥和非必要地煅烧。优选的催化剂载体材料选自粉末状的氧化铝、氧化钛、氧化锆、金属铝酸盐或其 混合物，其可以包含一种或多种稳定化合物，例如氧化镧、二氧化硅和氧化钾。用这些制备的催化剂单元可以称作成型的催化剂载体单元，因此最终的催化剂将进一步包括已经浸渍 到所述成型的催化剂载体单元中和/或沉积在其上的一种或多种金属化合物。该催化剂单元优选包括一种或多种选自以下的金属Na、K、Mg、Ca、Ba、Al、Si、Ti、 V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Ru、Rh, Pd、Ag、Sn、Sb、La、Hf、W、Re、Ir、Pt、Au、 Pb 或 Ce。该催化剂单元可以使用任意已知的催化剂配制剂使用已有方法制备。在一种实施方案中，该催化剂单元包括一种或多种过渡金属，例如镍、钴、铁或铜， 和/或一种或多种贵金属，例如钼、钯、铑、铱或钌，其以金属、氧化物、氢氧化物、碳酸盐或 碱式碳酸盐的形式存在。在可替代的实施方案中，该催化剂单元包括一种或多种过渡金属，例如镍、铜、钴 或铁，和/或贵金属，例如钼、钯、铑、铱或钌，其已经浸渍在耐火催化剂载体材料(例如氧化 铝、铝酸钙、铝酸镁或氧化锆基成型催化剂载体单元)中或沉积在其上。在该催化剂中的过渡金属和贵金属含量可以为至多85wt%，但优选在l-60wt% 范围内。造粒是本专利技术优选的制备方法。因此该催化剂单元的制备方法可以包本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．催化剂单元，包括具有长度Ｃ和直径Ｄ的圆柱体，其中所述单元具有以五边形图案设置的沿纵向延伸通过其的五个孔，并具有沿该单元的长度延伸的五个沟槽，所述沟槽与所述五边形图案的相邻孔等距设置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·J·伯德萨尔，
申请(专利权)人：约翰森·马瑟公开有限公司，
类型：发明
国别省市：GB