EA043234B1 - METHOD FOR REDUCING SULFUR CONTENT IN ANATASE FORM TITANIUM DIOXIDE AND THE PRODUCT OBTAINED BY SUCH METHOD - Google Patents

METHOD FOR REDUCING SULFUR CONTENT IN ANATASE FORM TITANIUM DIOXIDE AND THE PRODUCT OBTAINED BY SUCH METHOD Download PDF

Info

Publication number
EA043234B1
EA043234B1 EA201892791 EA043234B1 EA 043234 B1 EA043234 B1 EA 043234B1 EA 201892791 EA201892791 EA 201892791 EA 043234 B1 EA043234 B1 EA 043234B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
oxides
titanium dioxide
ppm
anatase
content
Prior art date
Application number
EA201892791
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Ральф БЕККЕР
Регина Оптехостерт
Рольф Виттенберг
Original Assignee
Венатор Джермани Гмбх
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Венатор Джермани Гмбх filed Critical Венатор Джермани Гмбх
Publication of EA043234B1 publication Critical patent/EA043234B1/en

Links

Description

Данное изобретение относится к области гетерогенного катализа. Более детально, оно относится к способу снижения содержания серы стабилизированного диоксида титана анатазной формы, к полученным таким способом каталитическим материалам основы и к их применению для изготовления гетерогенных катализаторов.This invention relates to the field of heterogeneous catalysis. In more detail, it relates to a process for reducing the sulfur content of stabilized anatase titanium dioxide, to the catalytic base materials thus obtained, and to their use in the manufacture of heterogeneous catalysts.

Диоксид титана является хорошо известным материалом для изготовления гетерогенных катализаторов. Он нашел широкое применение или в качестве каталитического материала (например, катализ Клауса), или в качестве каталитической основы (например, селективное каталитическое снижение содержания оксидов азота, процесс Фишера-Тропша).Titanium dioxide is a well known material for making heterogeneous catalysts. It has found wide application either as a catalytic material (eg Claus catalysis) or as a catalyst support (eg selective catalytic reduction of nitrogen oxides, Fischer-Tropsch process).

Преобладающим и в большинстве случаев предпочтительным полиморфом для гетерогенного катализа является анатазная кристаллическая фаза. Крупный промышленный масштаб производства TiO2 анатазного типа основывается на так называемом сульфатном способе, в котором сырьевые материалы богатые титаном (ильменит или, Ti-шлак), сначала подвергают реакции с концентрированной серной кислотой для формирования TiOSO4. Непосредственно после гидролиза получают тонкодисперсный TiO2 анатазного типа с высоким содержанием воды (так называемая метатитановая кислота с общей формулой TiO(OH)2). После дополнительных этапов очистки, которые включают процедуры восстановления и промывания, может быть получен чистый TiO2 анатазной формы.The predominant and in most cases preferred polymorph for heterogeneous catalysis is the anatase crystalline phase. The large industrial scale production of anatase-type TiO 2 is based on the so-called sulfate process, in which titanium-rich raw materials (ilmenite or Ti-slag) are first reacted with concentrated sulfuric acid to form TiOSO 4 . Directly after hydrolysis, finely dispersed anatase-type TiO 2 with a high water content (so-called metatitanic acid with the general formula TiO(OH) 2 ) is obtained. After additional purification steps, which include reduction and washing procedures, pure anatase TiO 2 can be obtained.

Другим крупномасштабным способом производства TiO2 является так называемый хлоридный способ, в котором применяют сырьевой материал с очень высоким содержанием Ti (природный или синтетический рутил или Ti-шлак), хлор и углерод для получения на первом этапе TiCl4, который можно легко очистить путем перегонки. Непосредственно после сгорания в пламени богатом кислородом получают чистый TiO2 рутильной формы. Чистый полиморф TiO2 анатазной формы не может быть получен этим способом.Another large-scale TiO 2 production process is the so-called chloride process, which uses a very high Ti raw material (natural or synthetic rutile or Ti slag), chlorine and carbon to produce TiCl 4 in the first step, which can be easily purified by distillation. . Directly after combustion in an oxygen-rich flame, pure TiO 2 in rutile form is obtained. The pure anatase form TiO 2 polymorph cannot be obtained by this method.

Другой процедурой для производства TiO2 анатазного типа является гидролиз TiCl4 в пламени, приводящий только к смеси рутила и анатаза.Another procedure for the production of anatase type TiO2 is flame hydrolysis of TiCl4 resulting in a mixture of rutile and anatase only.

Эксплуатационные характеристики гетерогенных катализаторов часто зависят от чистоты. Рассеянные ионы могут негативно влиять на полноту конверсии в каталитическом способе и/или на селективность. Обычными нежелательными примесями являются фосфор, сера, тяжелые металлы, щелочные и щелочноземельные металлы.The performance of heterogeneous catalysts is often dependent on purity. Scattered ions can adversely affect the completeness of the conversion in the catalytic process and/or selectivity. Common unwanted impurities are phosphorus, sulfur, heavy metals, alkali and alkaline earth metals.

Например, синтез Фишера-Тропша углеводородов из синтез-газа (смесь СО и H2) является очень чувствительным к примесям серы, поскольку сера реагирует с каталитически активным кобальтом, образуя сульфиды кобальта (CoxSy), которые впоследствии приводят к сильно сниженным каталитическим эксплуатационным характеристикам. Обычно уровни серы катализаторов ФТ составляют ниже 150 млн.д., предпочтительно ниже 100 млн.д. Главной примесью в сульфатном способе получения TiO2 анатазной формы является сера, являющаяся следствием присоединения серной кислоты из способа производства. Примеси других рассеянных ионов находятся в диапазоне десятых или ниже сотых млн.д. и обычно являются некритичными.For example, the Fischer-Tropsch synthesis of hydrocarbons from synthesis gas (a mixture of CO and H2) is very sensitive to sulfur impurities, since sulfur reacts with catalytically active cobalt, forming cobalt sulfides (Co x S y ), which subsequently lead to greatly reduced catalytic performance. characteristics. Typically, sulfur levels of FT catalysts are below 150 ppm, preferably below 100 ppm. The main impurity in the sulfate process for producing anatase TiO 2 is sulfur, which is a consequence of the addition of sulfuric acid from the production process. Impurities of other scattered ions are in the range of tenths or less than hundredths of a ppm. and are usually non-critical.

Эксплуатационные характеристики гетерогенных катализаторов также зависят от физических свойств. Очень хорошая дисперсия каталитически активного материала на основе часто является предпосылкой для наблюдения высоких степеней конверсии. Обычно, высокие удельные площади поверхности основы являются важными для гарантии максимальной дисперсии каталитически активных центров.The performance of heterogeneous catalysts also depends on physical properties. A very good dispersion of the catalytically active substrate material is often a prerequisite for observing high conversions. Typically, high specific surface areas of the substrate are important to ensure maximum dispersion of the catalytically active sites.

В итоге, есть необходимость в крупномасштабной промышленной доступности TiO2 анатазного типа для каталитических применений, который показывает:In summary, there is a need for large-scale industrial availability of anatase-type TiO 2 for catalytic applications, which shows:

i) большую удельную площадь поверхности (БЭТ > 40 м2/г) и ii) низкий уровень серы (< 150 млн.д. S).i) high specific surface area (BET > 40 m 2 /g); and ii) low sulfur level (< 150 ppm S).

С производственной точки зрения, единственный промышленный крупномасштабный и, таким образом, экономически выгодный способ производства TiO2 анатазного типа является сульфатный способ. Существенными недостатками этого способа являются высокое содержание серы в конечном продукте, которое, как известно, причиняет ущерб многим каталитическим применениям. Таким образом, должен быть найден способ, который дает возможность для крупномасштабного производства TiO2 анатазного типа с высокой удельной площадью поверхности (> 40 м2/г) и низким количеством серы (< 150 млн.д. S).From an industrial point of view, the only industrial large-scale and thus cost-effective way to produce anatase-type TiO2 is the sulfate process. Significant disadvantages of this process are the high sulfur content in the end product, which is known to be detrimental to many catalytic applications. Thus, a process must be found that enables large-scale production of anatase-type TiO2 with high specific surface area (>40 m 2 /g) and low sulfur (< 150 ppm S).

Развиты некоторые технологии для снижения уровня серы в TiO2 анатазного типа из сульфатного способа. Наиболее распространенным является промывание водой. Обычно, TiO2 анатазной формы, содержащий сульфаты суспендируют в воде и промывают на фильтровальной среде (например, прессфильтр). Промывание выполняют холодной или, предпочтительно, горячей деионизированной водой. Минимальные уровни серы, которые могут быть получены этим способом, находятся в диапазоне 0,1-0,5 мас.%.Some technologies have been developed to reduce the sulfur level in anatase type TiO2 from the sulfate process. The most common is washing with water. Typically, TiO2 in anatase form containing sulfates is suspended in water and washed on a filter medium (eg pressfilter). Washing is performed with cold or preferably hot deionized water. The minimum levels of sulfur that can be obtained in this way are in the range of 0.1-0.5 wt.%.

Реакция избытка серной кислоты с соответствующим основанием (NaOH, водный раствор аммиака и т.д.) и удаление образовавшихся солей, путем избыточного промывания деионизированной водой создает возможность для существенно более низких уровней серы 0,03-0,2 мас.%. Существует определенный риск загрязнения, особенно, при применении основных растворов металлов (например, NaOH или, КОН), поскольку, применяя избыточное количество основания для того, чтобы получить наиболее низ- 1 043234 кие уровни сульфатов, ионы металла очень тяжело вымываются из анатаза.The reaction of the excess sulfuric acid with the appropriate base (NaOH, aqueous ammonia, etc.) and the removal of the salts formed, by excessive washing with deionized water, allows for significantly lower sulfur levels of 0.03-0.2 wt%. There is a certain risk of contamination, especially when using basic metal solutions (eg NaOH or KOH), because by using an excess amount of base in order to obtain the lowest levels of sulfates, metal ions are very difficult to leach out of anatase.

Снижение уровня серы также может быть сделано путем последовательных циклов промывания дополнительной обработкой сильным основанием и последовательным удалением ионов металлов путем промывания кислотой. В этом случае, предпочтительно применять кислоты (например, уксусную кислоту), которая может быть легко удалена или во время промывания или возможного последующего этапа нагревания.Sulfur reduction can also be done by successive washing cycles with additional strong base treatment and successive removal of metal ions by acid washing. In this case, it is preferable to use acids (eg acetic acid) which can be easily removed either during washing or a possible subsequent heating step.

Во время производства пигментированного сорта диоксида титана, серу удаляют путем термического разложения серной кислоты. При температурах, превышающих 500°С наблюдают существенное снижение сульфатных примесей, но во время этой тепловой обработки также существует два способа:During the production of pigmented grade titanium dioxide, sulfur is removed by thermal decomposition of sulfuric acid. At temperatures above 500°C, a significant reduction in sulfate impurities is observed, but during this heat treatment there are also two methods:

I) частицы TiO2 претерпевают рост частиц, который приводит к существенному и необратимому уменьшению удельной площади поверхности иi) the TiO 2 particles undergo particle growth which results in a significant and irreversible decrease in specific surface area, and

II) при этих температурах происходит фазовый переход из анатазной формы в рутильную форму полиморфа.II) at these temperatures, a phase transition occurs from the anatase form to the rutile form of the polymorph.

Оба способа требуются для того, чтобы получить пигментированный TiO2, который обычно имеет низкую БЭТ (< 20м2/г) и TiO2 рутильного типа, но они препятствуют такой процедуре, при которой при применении для большой площади поверхности, выходит TiO2 анатазной формы с низким содержанием серы сульфатным способом производства.Both methods are required in order to obtain pigmented TiO 2 which typically has a low BET (< 20m2/g) and rutile type TiO 2 , but they interfere with the procedure in which, when applied to a large surface area, anatase TiO 2 comes out with low sulfur sulfate production method.

В результате, не существует доступного способа, который создает возможность для получения TiO2 анатазного типа путем крупномасштабного промышленного производства, который демонстрирует следующие свойства:As a result, there is no available method that makes it possible to produce anatase-type TiO 2 by large-scale industrial production that exhibits the following properties:

1. Сверхнизкое содержание серы (< 150 млн.д.).1. Ultra low sulfur content (< 150 ppm).

2. БЭТ площадь поверхности > 20 м2/г, предпочтительно > 30 м2/г и более предпочтительно > 40 м22. BET surface area > 20 m 2 /g, preferably > 30 m 2 /g and more preferably > 40 m 2 /g

3. TiO2 в чистой анатазной фазе.3. TiO 2 in pure anatase phase.

Есть необходимость в каталитическом материале основы анатазного типа с низким содержанием серы с высокой удельной площадью поверхности, который легко доступный для крупномасштабных промышленных способов.There is a need for a low sulfur anatase type catalyst base material with a high specific surface area that is readily available for large scale industrial processes.

В этой связи неожиданно нашли, что диоксид титана анатазного типа, допированный соответствующим количеством диоксида кремния и/или оксида циркония, и или, оксида алюминия, может быть обработан при температурах достаточно высоких для разложения серной кислоты, при этом сохраняя существенно большие удельные площади поверхности. В этой связи термин термическая стабилизация следует понимать, как TiO2 анатазного типа стабилизированный таким образом, что I) температура перехода в рутильную форму смещается по направлению к более высоким температурам и II) снижается тенденция к уменьшению БЭТ.In this regard, it has surprisingly been found that anatase-type titania doped with an appropriate amount of silica and/or zirconium oxide and or alumina can be treated at temperatures high enough to decompose sulfuric acid while retaining substantially higher specific surface areas. In this regard, the term thermal stabilization should be understood as an anatase-type TiO 2 stabilized such that i) the rutile transition temperature is shifted towards higher temperatures and ii) the BET decreasing tendency is reduced.

В обычном эксперименте согласно изобретению, TiO2 анатазного типа, который имеет содержание 8 мас.% SiO2, нагревают в течение одного часа до температур выше 1000°С. Полученный порошок демонстрирует удельную поверхность БЭТ около 50-70 м2/г и остаточные загрязнения серой < 50 млн.д.. Степень устойчивости к термическому старению анатаза сильно зависит от количества добавленного диоксида кремния. Малые количества приводят только к несущественной устойчивости, в то время как большие количества диоксида кремния имеют сильное влияние на свойства старения.In a typical experiment according to the invention, TiO 2 anatase type, which has a content of 8 wt.% SiO 2 heated for one hour to temperatures above 1000°C. The resulting powder exhibits a BET specific surface area of about 50-70 m 2 /g and residual sulfur contamination < 50 ppm. The degree of thermal aging resistance of anatase is highly dependent on the amount of silica added. Small amounts only lead to insignificant stability, while large amounts of silica have a strong influence on the aging properties.

Помимо этого влияния диоксид кремния также может влиять на каталитические свойства конечного катализатора. Он может менять все эксплуатационные характеристики путем изменения селективности и/или скорости конверсии. В зависимости от особенности применения и собственных особенных требований в отношении площади поверхности БЭТ, SiO2 и остаточного S-содержания, правильный материал и условия прокаливания должны быть индивидуально откорректированы к соответствующему надлежащему применению. Как правило, высокие температуры прокаливания снижают и остаточные S-уровни и удельную площадь поверхности.In addition to this effect, silica can also affect the catalytic properties of the final catalyst. It can change all performance characteristics by changing the selectivity and/or the conversion rate. Depending on the particular application and one's own particular requirements regarding BET surface area, SiO 2 and residual S content, the correct material and firing conditions must be individually adjusted to the respective proper application. In general, high calcination temperatures reduce both residual S levels and specific surface area.

В основном, с точки зрения этого изобретения может применяться любой элемент, который в состоянии стабилизировать полиморф анатазного типа. Среди многочисленных других элементов для каталитических применений типичными элементами являются Si, Al, Zr [J Mater Sci (2011) 46:855-874].Basically, for the purposes of this invention, any element that is able to stabilize an anatase-type polymorph can be used. Among numerous other elements for catalytic applications, typical elements are Si, Al, Zr [J Mater Sci (2011) 46:855-874].

Включение таких стабилизирующих элементов может быть достигнуто множеством различных синтетических подходов. Для изобретательного материала подходят следующие различные способы:The incorporation of such stabilizing elements can be achieved by a variety of different synthetic approaches. The following different methods are suitable for inventive material:

1. Осаждение SiO2 на TiO2 1. Deposition of SiO 2 on TiO 2

2. Co-осаждение или со-гидролиз TiO2 и SiO2 2. Co-precipitation or co-hydrolysis of TiO 2 and SiO 2

3. Смешивание золей TiO2 и золей SiO2 3. Mixing TiO 2 sols and SiO 2 sols

4. Обработка TiO2 золями SiO2 4. Treatment of TiO 2 with SiO 2 sols

5. Обработка TiO2 прекурсором SiO2 и вследствие чего образование SiO2 через гидролиз и/или окисление5. Treatment of TiO 2 with SiO 2 precursor and consequently formation of SiO 2 via hydrolysis and/or oxidation

6. Смешивание TiO2 и SiO2.6. Mixing TiO 2 and SiO 2 .

Таким образом, данное изобретение направлено на диоксид титана анатазной формы, который имеет содержание по меньшей мере одного соединения, выбранного из оксидов Si, Al, и Zr в количестве 2-50Thus, the present invention is directed to anatase form titanium dioxide which has a content of at least one compound selected from oxides of Si, Al, and Zr in an amount of 2-50

- 2 043234 мас.%, предпочтительно 2-30 мас.%, в пересчёте на оксиды, от общей массы оксидов, и который имеет содержание серы менее чем 150 млн.д., предпочтительно менее чем 100 млн.д. и более предпочтительно менее чем 80 млн.д., ссылаясь на общую массу оксидов.- 2 043234 wt.%, preferably 2-30 wt.%, in terms of oxides, based on the total mass of oxides, and which has a sulfur content of less than 150 ppm, preferably less than 100 ppm. and more preferably less than 80 ppm, referring to the total weight of the oxides.

Анатазный материал изобретения предпочтительно имеет содержание щелочи, такой как Na+ниже 200 млн.д., предпочтительно ниже 100 млн.д., чтобы избежать любых отрицательных влияний щелочи на стабильность материала во время применения.The anatase material of the invention preferably has an alkali content, such as Na+, below 200 ppm, preferably below 100 ppm, to avoid any negative effects of alkali on the stability of the material during use.

Согласно изобретению диоксид титана анатазной формы предпочтительно получают сульфатным способом, который получен в виде диоксида титана и его гидратированных форм, включающих метатитановую кислоту. Метатитановая кислота и гидратированные формы диоксида титана, которые применены здесь синонимично, могут быть представлены формулой TiO(2.x)(OH)2x с 0<х<1, включая также диоксид титана. Указанную метатитановую кислоту затем дополнительно обрабатывают, чтобы включить стабилизирующие агенты, выбранные из Si, Zr и/или Al в форме оксидов и их гидратированных форм и затем подвергают обработке прокаливанием, чтобы разложить сера-содержащее соединение, такое как серная кислота в качестве остатка сульфатного способа. Во время прокаливания гидратированные формы преобразуются в оксиды и содержание гидрата будет уменьшено до нуля, что должно быть понятно специалисту в данной области техники.According to the invention, the anatase form titanium dioxide is preferably obtained by the sulfate process, which is obtained in the form of titanium dioxide and its hydrated forms, including metatitanic acid. Metatitanic acid and hydrated forms of titanium dioxide, which are used synonymously herein, can be represented by the formula TiO( 2 . x )(OH) 2x with 0<x<1, also including titanium dioxide. Said metatitanic acid is then further processed to include stabilizing agents selected from Si, Zr and/or Al in the form of oxides and their hydrated forms, and then subjected to an calcination treatment to decompose a sulfur-containing compound such as sulfuric acid as a residue of the sulfate process . During calcination, the hydrated forms are converted to oxides and the hydrate content will be reduced to zero, which should be clear to a person skilled in the art.

Термин диоксид титана анатазной формы или двуокись титана анатазной формы как применено в соответствии с данным изобретением означает, что по меньшей мере 95 мас.%, предпочтительно 98 мас.% и наиболее предпочтительно 100% диоксида титана присутствует в анатазной форме. Обычно анатазная фаза имеет размеры кристалла 5-50 нм. Таким образом, для материала изобретения благодаря стабилизации кристаллическая фаза частиц наиболее присутствует в анатазной фазе, после высушивания при 105°С в течение по меньшей мере 120 мин перед прокаливанием, а также после прокаливания. Т.е. после изъятия основания с линейным перемещением, соотношение высоты наиболее интенсивного пика анатазной структуры (отражение (101)) к высоте наиболее интенсивного пика рутильной структуры (отражение (110)) составляет по меньшей мере 5:1, предпочтительно по меньшей мере 10:1. Наиболее предпочтительно, рентгеноструктурный анализ исключительно показывает анатазные пики. Для определения фазы и размера кристалла по Шерреру, в особенности кристаллической модификации (идентификация фазы), берут рентгеновское излучение. Для этого, интенсивности условия Брегга после дифракции на плоскостях кристаллической решетки рентгеновские лучи измеряли относительно угла дифракции 2θ. Дифракция рентгеновского излучения является характерной для фазы.The term anatase titanium dioxide or anatase titanium dioxide as used in accordance with the present invention means that at least 95% by weight, preferably 98% by weight and most preferably 100% of the titanium dioxide is present in the anatase form. Typically, the anatase phase has a crystal size of 5-50 nm. Thus, for the material of the invention, due to stabilization, the crystalline phase of the particles is most present in the anatase phase, after drying at 105° C. for at least 120 minutes before calcination, and also after calcination. Those. after removal of the base with linear movement, the ratio of the height of the most intense peak of the anatase structure (reflection (101)) to the height of the most intense peak of the rutile structure (reflection (110)) is at least 5:1, preferably at least 10:1. Most preferably, X-ray diffraction analysis exclusively shows anatase peaks. To determine the phase and size of the crystal according to Scherrer, in particular the crystalline modification (phase identification), X-rays are taken. For this, the intensity of the Bragg condition after diffraction on the planes of the crystal lattice of X-rays was measured relative to the diffraction angle 2θ. X-ray diffraction is characteristic of the phase.

Высушивание, как применено в контексте данного изобретения, означает высушивание при температурах выше 105°С при атмосферном давлении. Могут быть применены все крупномасштабные промышленные методы, такие как распылительная сушка во время вращения или распылительная сушка, но высушивание не ограничено упомянутыми методами.Drying, as used in the context of this invention, means drying at temperatures above 105°C at atmospheric pressure. All large-scale industrial methods such as spin spray drying or spray drying can be applied, but drying is not limited to the methods mentioned.

Прокаливание, как применено в соответствии с данным изобретением, означает обработку стабилизированного диоксид титана анатазной формы при повышенной температуре от выше 500°С, предпочтительно от 800 до 1200°С, в течение периода времени достаточного, чтобы разложить оставшееся серасодержащее соединение такое как серная кислота и таким образом уменьшить содержание серы до уровня ниже 150 млн.д., предпочтительно менее чем 100 млн.д. и более предпочтительно менее чем 80 млн.д., ссылаясь на общую массу оксидов, предпочтительно в течение периода времени от 30 до 1200 мин, сохраняя диоксид титана в анатазной форме. Прокаливание может быть осуществлено в обычном устройстве для прокаливания под атмосферным давлением так, чтобы сера-содержащие компоненты, могли испариться из материала.Calcination, as used in accordance with this invention, means the treatment of stabilized anatase titanium dioxide at an elevated temperature of above 500°C, preferably from 800 to 1200°C, for a period of time sufficient to decompose the remaining sulfur-containing compound such as sulfuric acid and thus reducing the sulfur content to below 150 ppm, preferably less than 100 ppm. and more preferably less than 80 ppm, referring to the total weight of the oxides, preferably over a period of time from 30 to 1200 minutes, keeping the titanium dioxide in anatase form. The calcination may be carried out in a conventional atmospheric pressure calciner so that the sulfur-containing components may evaporate from the material.

Массовые соотношения, значения в млн.д или процентах, как применено в данном изобретении, относятся к массе материала после прокаливания.Mass ratios, values in ppm or percent, as used in this invention, refer to the mass of the material after calcination.

Из-за высокотемпературной обработки может случиться агломерация, которая может быть вредной для последующих способов во время формирования катализатора. Таким образом, может быть необходима деагломерация прокалённого материала путем измельчения. Могут быть применены и технологии влажного или сухого способа измельчения, и обычными технологиями являются измельчение на шаровой мельнице или на струйной мельнице.Due to the high temperature treatment, agglomeration can occur which can be detrimental to downstream processes during catalyst formation. Thus, it may be necessary to deagglomerate the calcined material by grinding. Both wet or dry milling techniques can be applied, and ball milling or jet milling are common techniques.

Может следовать необязательный этап просеивания, чтобы гарантировать удаление грубых частиц.An optional screening step may follow to ensure removal of coarse particles.

Полученный TiO2 анатазной формы затем может служить в качестве каталитического материала основы, который может быть дополнительно обработан, по меньшей мере, одним соединением каталитически активного металла, выбранного из Со, Ni, Fe, W, V, Cr, Mo, Се, Ag, Au, Pt, Pd, Ru, Rh, Cu или их смесей, при этом получают загруженный металлами материал. Может быть применен растворимый в полярных или неполярных растворителях прекурсор каталитически активного металла, выбранного из Со, Ni, Fe, W, V, Cr, Mo, Се, Ag, Au, Pt, Pd, Ru, Rh, Cu или их смесей. Обработка материала основы одним прекурсором или его смесями каталитически активных металлов может осуществляться различными методами. Типичные методы включают метод пропитки по влагоемкости или метод избытка растворителя. Также могут быть применены реакции осаждения, такие как гидролиз, чтобы привести каталитически активный металл или его прекурсоры в контакт с каталитическим материалом основы. Соединение ката- 3 043234 литически активного металла, которые особенно не ограничены и могут быть выбраны из Со, Ni, Fe, W,The resulting anatase form TiO 2 can then serve as a catalytic base material, which can be further treated with at least one catalytically active metal compound selected from Co, Ni, Fe, W, V, Cr, Mo, Ce, Ag, Au, Pt, Pd, Ru, Rh, Cu, or mixtures thereof, resulting in a metal-laden material. A catalytically active metal precursor soluble in polar or non-polar solvents, selected from Co, Ni, Fe, W, V, Cr, Mo, Ce, Ag, Au, Pt, Pd, Ru, Rh, Cu, or mixtures thereof, can be used. The treatment of the base material with one precursor or its mixtures of catalytically active metals can be carried out by various methods. Typical methods include the impregnation by capacity method or the excess solvent method. Precipitation reactions such as hydrolysis can also be used to bring the catalytically active metal or its precursors into contact with the catalytic base material. Catalytic metal compound, which are not particularly limited and may be selected from Co, Ni, Fe, W,

V, Cr, Mo, Се, Ag, Au, Pt, Pd, Ru, Rh, Cu, или их смесей могут быть применены в количестве, чтобы получить загрузку 1-50 мас.%, предпочтительно 5-30 мас.% и более предпочтительно 8-20 мас.%, в пересчёте на оксиды от общей массы конечного материала.V, Cr, Mo, Ce, Ag, Au, Pt, Pd, Ru, Rh, Cu, or mixtures thereof can be used in an amount to obtain a loading of 1-50 wt.%, preferably 5-30 wt.% or more preferably 8-20 wt.%, in terms of oxides from the total weight of the final material.

Таким образом, данное изобретение охватывает диоксид титана анатазной формы, который имеет содержание по меньшей мере одного соединения, выбранного из оксидов Si, Al, и Zr в количестве 2-50 мас.%, предпочтительно 2-30 мас.%, в пересчёте на оксиды, от общей массы оксидов, и который имеет содержание серы менее чем 150 млн.д., предпочтительно менее чем 100 млн.д. и более предпочтительно менее чем 80 млн.д., ссылаясь на общую массу оксидов;Thus, the present invention encompasses anatase form titanium dioxide which has a content of at least one compound selected from oxides of Si, Al, and Zr in an amount of 2-50 wt.%, preferably 2-30 wt.%, in terms of oxides , based on the total weight of the oxides, and which has a sulfur content of less than 150 ppm, preferably less than 100 ppm. and more preferably less than 80 ppm, referring to the total weight of the oxides;

диоксид титана анатазной формы, который имеет содержание по меньшей мере одного соединения, выбранного из оксидов Si, Al и Zr в количестве 3-20 мас.%, более предпочтительно 4-12 мас.% в пересчёте на оксиды от общей массы оксидов и который имеет содержание серы менее чем 150 млн.д., предпочтительно менее чем 100 млн.д. и более предпочтительно менее чем 80 млн.д., ссылаясь на общую массу оксидов; диоксид титана анатазной формы, который имеет содержание SiO2 в количестве 2-30 мас.%, предпочтительно 3-20 мас.%, более предпочтительно 4-12 мас.%, в пересчёте на оксид, от общей массы оксидов, и который имеет содержание серы менее чем 100 млн.д., предпочтительно менее чем 80 млн.д., ссылаясь на общую массу оксидов и способ получения диоксида титана анатазной формы изобретения, который имеет содержание по меньшей мере одного соединения, выбранного из оксидов Si, Al, и Zr в количестве 2-50 мас.%, предпочтительно 2-30 мас.%, более предпочтительно 3-20 мас.%, наиболее предпочтительно 4-12 мас.%, в пересчёте на оксиды, от общей массы оксидов, и который имеет содержание серы менее чем 150 млн.д., предпочтительно менее чем 100 млн.д. и более предпочтительно менее чем 80 млн.д., ссылаясь на общую массу оксидов, где соединение титана, выбранное из метатитановой кислоты или сульфата титанила, смешивают по меньшей мере с одним соединением, выбранным из оксидов и/или гидроксидов Si, Al и Zr или их прекурсоров в водной среде, осаждают по меньшей мере одно соединение, выбранное из оксидов и/или гидроксидов Si, Al и Zr, обрабатывают полученный продукт, чтобы уменьшить его содержание щелочи, если содержание щелочи выше 200 млн.д., до уровня самое большее 200 млн.д., ссылаясь на общую массу оксидов, продукт необязательно фильтруют, необязательно промывают водой и необязательно сушат, продукт затем подвергают обработке прокаливанием при температуре более чем 500°С, предпочтительно в диапазоне 800-1200°С в течение периода времени достаточного, чтобы разложить оставшееся соединение, содержащее серу, такое как серная кислота до уровня ниже 150 млн.д., предпочтительно менее чем 100 млн.д. и более предпочтительно менее чем 80 млн.д., ссылаясь на общую массу оксидов, предпочтительно в течение периода времени от 0,5 до 12 ч, способ получения варианта осуществления диоксида титана анатазной формы изобретения, в котором метатитановую кислоту смешивают с прекурсором SiO2, осаждают по меньшей мере один оксид и/или гидроксид Si, обрабатывают полученный продукт, чтобы уменьшить содержание щелочи в нем, если содержание щелочи выше 200 млн.д., до уровня самое большее 200 млн.д., ссылаясь на общую массу оксидов, необязательно фильтруют, необязательно промывают полученный продукт и необязательно сушат полученный продукт, подвергают продукт обработке прокаливанием при температуре более чем 500°С, предпочтительно в диапазоне 800-1200°С, в течение периода времени достаточного, чтобы разложить оставшееся соединение, содержащее серу, такое как серная кислота до уровня ниже 100 млн.д., предпочтительно менее чем 80 млн.д., ссылаясь на общую массу оксидов, предпочтительно в течение периода времени от 0,5 до 12 ч,anatase form titanium dioxide which has a content of at least one compound selected from oxides of Si, Al and Zr in an amount of 3-20 wt.%, more preferably 4-12 wt.% in terms of oxides based on the total mass of oxides and which has sulfur content less than 150 ppm, preferably less than 100 ppm. and more preferably less than 80 ppm, referring to the total weight of the oxides; anatase titanium dioxide which has a SiO 2 content of 2-30 wt.%, preferably 3-20 wt.%, more preferably 4-12 wt.%, in terms of oxide, based on the total mass of oxides, and which has a content sulfur less than 100 ppm, preferably less than 80 ppm, referring to the total weight of the oxides and the process for producing anatase form titanium dioxide of the invention, which has a content of at least one compound selected from oxides of Si, Al, and Zr in an amount of 2-50 wt.%, preferably 2-30 wt.%, more preferably 3-20 wt.%, most preferably 4-12 wt.%, in terms of oxides, based on the total mass of oxides, and which has a sulfur content less than 150 ppm, preferably less than 100 ppm. and more preferably less than 80 ppm, referring to the total weight of oxides, where the titanium compound selected from metatitanic acid or titanyl sulfate is mixed with at least one compound selected from oxides and/or hydroxides of Si, Al and Zr or their precursors in an aqueous medium, precipitate at least one compound selected from the oxides and/or hydroxides of Si, Al and Zr, treat the resulting product to reduce its alkali content, if the alkali content is higher than 200 ppm, to a level of at most 200 ppm, referring to the total weight of the oxides, the product is optionally filtered, optionally washed with water and optionally dried, the product is then subjected to a calcination treatment at a temperature of more than 500°C, preferably in the range of 800-1200°C for a period of time sufficient, to decompose the remaining sulfur-containing compound, such as sulfuric acid, to a level below 150 ppm, preferably less than 100 ppm. and more preferably less than 80 ppm, referring to the total mass of oxides, preferably over a period of time from 0.5 to 12 hours, a method for producing an embodiment of the anatase form of titanium dioxide of the invention, in which metatitanic acid is mixed with a SiO 2 precursor, at least one Si oxide and/or hydroxide is precipitated, the resulting product is treated to reduce its alkali content, if the alkali content is above 200 ppm, to a level of at most 200 ppm, referring to the total mass of the oxides, optionally filtering, optionally washing the resulting product and optionally drying the resulting product, subjecting the product to a calcination treatment at a temperature of more than 500°C, preferably in the range of 800-1200°C, for a period of time sufficient to decompose the remaining sulfur-containing compound, such as sulfuric acid to a level below 100 ppm, preferably less than 80 ppm, referring to the total weight of the oxides, preferably over a period of time from 0.5 to 12 hours,

Способ получения диоксида титана анатазной формы, в котором соединение титана, выбранное из золя TiO2, смешивают с золем SiO2, регулируя pH, чтобы получить осадок, обрабатывают полученный осадок для уменьшения содержания щелочи, если содержание щелочи выше 200 млн.д., ссылаясь на общую массу оксидов, до уровня самое большее 200 млн.д., ссылаясь на общую массу оксидов, полученный продукт необязательно фильтруют, необязательно промывают, необязательно сушат, и полученный продукт подвергают обработке прокаливанием при температуре более чем 500°С, предпочтительно в диапазоне 800-1200°С, в течение периода времени достаточного, чтобы разложить оставшееся соединение, содержащее серу, такое как серная кислота до уровня ниже 150 млн.д., предпочтительно менее чем 100 млн.д. и более предпочтительно менее чем 80 млн.д., ссылаясь на общую массу оксидов, предпочтительно в диапазоне 800-1200°С, предпочтительно в течение периода времени от 0,5 до 12 ч.A method for producing anatase titanium dioxide, in which a titanium compound selected from a TiO 2 sol is mixed with a SiO 2 sol by adjusting the pH to obtain a precipitate, the resulting precipitate is treated to reduce the alkali content, if the alkali content is higher than 200 ppm, referring to on the total weight of the oxides, up to a level of at most 200 ppm, referring to the total weight of the oxides, the resulting product is optionally filtered, optionally washed, optionally dried, and the resulting product is subjected to a calcination treatment at a temperature of more than 500° C., preferably in the range of 800 -1200° C. for a period of time sufficient to decompose the remaining sulfur-containing compound, such as sulfuric acid, to a level below 150 ppm, preferably less than 100 ppm. and more preferably less than 80 ppm, referring to the total weight of the oxides, preferably in the range of 800-1200°C, preferably over a period of time from 0.5 to 12 hours.

Способ снижения содержания серы стабилизированного диоксида титана анатазной формы, в котором диоксид титана анатазной формы, который содержит стабилизирующий агент, обрабатывают при температуре более чем 500°С, предпочтительно в диапазоне 800-1200°С, в течение периода времени достаточного, чтобы разложить оставшееся соединение, содержащее серу, такое как серная кислота доA method for reducing the sulfur content of stabilized anatase titanium dioxide, wherein the anatase titanium dioxide, which contains the stabilizing agent, is treated at a temperature of more than 500°C, preferably in the range of 800-1200°C, for a period of time sufficient to decompose the remaining compound containing sulfur, such as sulfuric acid to

- 4 043234 уровня ниже 150 млн.д., предпочтительно менее чем 100 млн.д. и более предпочтительно менее чем 80 млн.д., ссылаясь на общую массу оксидов, предпочтительно в течение периода времени от по меньшей мере 30 мин, в котором стабилизирующий агент выбран из оксидов Si, Al и Zr и, в котором содержание стабилизирующего агента находится в диапазоне 2-50 мас.%, предпочтительно 2-30 мас.%, в пересчёте на оксиды, от общей массы оксидов.- 4 043234 levels below 150 ppm, preferably less than 100 ppm. and more preferably less than 80 ppm, referring to the total weight of the oxides, preferably over a period of time from at least 30 minutes, in which the stabilizing agent is selected from the oxides of Si, Al and Zr and in which the content of the stabilizing agent is in in the range of 2-50 wt.%, preferably 2-30 wt.%, in terms of oxides, based on the total mass of oxides.

Применение обработки прокаливанием при температуре более чем 500°С для снижения содержания серы стабилизированного диоксида титана анатазной формы, который имеет содержание по меньшей мере одного соединения, выбранного из оксидов Si, Al и Zr в количестве 2-50 мас.%, предпочтительно 230 мас.%, в пересчёте на оксиды, от общей массы оксидов, до уровня ниже 150 млн.д., предпочтительно менее чем 100 млн.д. и более предпочтительно менее чем 80 млн.д., ссылаясь на общую массу оксидов.The use of an annealing treatment at a temperature of more than 500°C to reduce the sulfur content of stabilized anatase titanium dioxide, which has a content of at least one compound selected from oxides of Si, Al and Zr in an amount of 2-50 wt.%, preferably 230 wt. %, in terms of oxides, based on the total mass of oxides, to a level below 150 ppm, preferably less than 100 ppm. and more preferably less than 80 ppm, referring to the total weight of the oxides.

Применение диоксида титана анатазной формы изобретения, получаемого согласно способам изобретения, в качестве катализатора или основы катализатора в каталитических реакциях, газожидкостных реакциях таких как в особенности, катализ Фишера-Тропша, селективное каталитическое восстановление (SCR), каталитическое окисление, фотокатализ, катализ гидроочистки, катализ Клауса, катализ фталевой кислотой.The use of the anatase form titanium dioxide of the invention, obtained according to the methods of the invention, as a catalyst or catalyst base in catalytic reactions, gas-liquid reactions such as, in particular, Fischer-Tropsch catalysis, selective catalytic reduction (SCR), catalytic oxidation, photocatalysis, hydrotreating catalysis, catalysis Claus, phthalic acid catalysis.

Катализатор или, основа катализатора, включающий диоксид титана анатазной формы изобретения, получаемый согласно способам изобретения.A catalyst, or catalyst base, comprising the anatase form of titanium dioxide of the invention, obtainable according to the methods of the invention.

Изобретение дополнительно иллюстрируется следующими примерами и Сравнительными примерами.The invention is further illustrated by the following examples and Comparative examples.

Экспериментальная частьexperimental part

Аналитические методыAnalytical Methods

Определение полиморфа TiO2:TiO 2 polymorph definition:

Для того, чтобы определить полиморф TiO2 применяют дифракционный рентгеновский анализ. Его делают в обычной рентгеноструктурной схеме, где интенсивности дифракционных рентгеновских лучей измеряют относительно угла дифракции 2θ. Оценку рентгеноструктурного снимка делают, применяя базу данных JCPDS (JCPDS-data base - Объединённый комитет порошковых дифракционных стандартов). Обычными условиями анализа являются: 2θ = 10-70°, шаги 2θ = 0,02°, время измерения на шаг: 1,2 с.X-ray diffraction analysis is used to determine the TiO 2 polymorph. It is done in a conventional x-ray diffraction scheme, where the intensities of the diffraction x-rays are measured relative to the diffraction angle 2θ. An evaluation of the X-ray diffraction image is made using the JCPDS database (JCPDS-data base - Joint Committee for Powder Diffraction Standards). Typical analysis conditions are: 2θ = 10-70°, steps 2θ = 0.02°, measurement time per step: 1.2 s.

Определение содержания SiO2:Determination of SiO 2 content:

Материал выщелачивают в H2SO4/(NH4)2SO4 с последующим разбавлением деионизированной водой. Остаток промывают серной кислотой и получают содержание SiO2 путем взвешивания фильтровального осадка после сжигания.The material is leached into H 2 SO 4 /(NH 4 ) 2 SO 4 followed by dilution with deionized water. The residue is washed with sulfuric acid and the SiO 2 content is obtained by weighing the filter cake after combustion.

Определение содержания TiO2:Determination of TiO 2 content:

Выщелачивание материала делают H2SO4/(NH4)2SO4 или KHSO4. Потом делают восстановление Ti4+ с Al до Ti3+ и, наконец, получают содержание TiO2 путем титрования сульфатом аммония железа(Ш). (NH4SCN в качестве индикатора)The leaching of the material is done with H 2 SO 4 /(NH 4 ) 2 SO 4 or KHSO4. Then Ti 4+ is reduced from Al to Ti 3+ and, finally, the content of TiO 2 is obtained by titration with iron(III) ammonium sulfate. (NH4SCN as indicator)

Определение S-содержания:S-content definition:

S-содержание получают элементным анализатором Euro EA (Hekatech). Образец сжигают в атмосфере кислорода и газы анализируют путем газовой хроматографии. S-содержания рассчитывают из площадей хроматограмм.The S-content is obtained with a Euro EA elemental analyzer (Hekatech). The sample is burned in an oxygen atmosphere and the gases are analyzed by gas chromatography. S-contents are calculated from the areas of the chromatograms.

Определение удельной площади поверхностиDetermination of specific surface area

Удельная площадь поверхности определяли методом адсорбции азота согласно DIN ISO 9277 (метод БЭТ). Оценивали 5 точек между 0,1 и 0,3 р/р0. Применяли прибор Autosorb 6 или, 6В (Quantachrome GmbH).The specific surface area was determined by the nitrogen adsorption method according to DIN ISO 9277 (BET method). 5 points were evaluated between 0.1 and 0.3 p/r 0 . An Autosorb 6 or 6B instrument (Quantachrome GmbH) was used.

Пример 1.Example 1

SiO2 (13,1 мас.%) вводили путем соосаждения TiO2 и SiO2 из растворов TiOSO4- и Na2SiO3-. 352 л раствора Na2SiO3 (94 г/л SiO2) и 2220 л раствора TiOSO4 (103 г/л TiO2) закачали одновременно в течение периода 270 мин в химический реактор с мешалкой, содержащий 960 л воды. Во время реакции сохраняли pH 5 аммиачным раствором. После того, как добавление было завершено, реакцию нагревали в течение 1 ч до 75°С до завершения реакции. Впоследствии осуществляли гидротермальное старение в течение 4 ч при 9,5-10 бар и 170-180°С. Наконец, полученные реакционные смеси фильтруют и промывают деионизированной водой. Продукт получали после распылительной сушки при 350°С. БЭТ составляет 100 м2/г и содержание S 4000 млн.д.SiO 2 (13.1 wt.%) was introduced by coprecipitation of TiO 2 and SiO 2 from solutions of TiOSO 4 - and Na 2 SiO 3 -. 352 L of Na 2 SiO 3 solution (94 g/L SiO 2 ) and 2220 L of TiOSO 4 solution (103 g/L TiO 2 ) were pumped simultaneously over a period of 270 minutes into a stirred chemical reactor containing 960 L of water. During the reaction, the pH was kept at 5 with an ammonia solution. After the addition was complete, the reaction was heated for 1 h to 75°C to complete the reaction. Subsequently, hydrothermal aging was carried out for 4 hours at 9.5-10 bar and 170-180°C. Finally, the resulting reaction mixtures are filtered and washed with deionized water. The product was obtained after spray drying at 350°C. BET is 100 m 2 /g and the S content is 4000 ppm.

Пример 2.Example 2

Порошок SiO2/TiO2, имеющий содержание SiO2 8,5 мас.%, готовили на основе метатитановой кислоты и Na2SiO3 с последующей последовательностью этапов регулирования pH и конечным фильтрованием и промыванием полученного таким способом материала деионизированной водой. Порошок SiO2/TiO2, полученный после высушивания, имел БЭТ 334 м2/г и содержание серы 1100 мг/кг.A SiO 2 /TiO 2 powder having a SiO 2 content of 8.5 wt.% was prepared based on metatitanic acid and Na 2 SiO 3 followed by a sequence of pH adjustment steps and a final filtration and washing of the thus obtained material with deionized water. The SiO 2 /TiO 2 powder obtained after drying had a BET of 334 m 2 /g and a sulfur content of 1100 mg/kg.

Пример 3.Example 3

943 г метатитановой кислоты (29,2 мас.% TiO2) разбавляли деионизированной водой до 150 г/л. Добавляли 78,5 г ZrOCl2-8H2O и поднимали температуру до 50°С. Далее добавляли 68 мл силиката натрия943 g of metatitanic acid (29.2 wt.% TiO 2 ) was diluted with deionized water to 150 g/l. Added 78.5 g of ZrOCl 2 -8H 2 O and raised the temperature to 50°C. Next, 68 ml of sodium silicate was added

- 5 043234 (Na2SiO3, 358 г/л SiO2). После завершения добавления доливали водный NaOH (50 мас.% NaOH) до тех пор, пока не достигали pH 5,25 при 50°С. Белый осадок фильтровали и промывали деионизированной водой до тех пор, пока проводимость фильтрата составила ниже 100 мкСм/см. Оставшийся отфильтрованый осадок высушивали при 105°С. БЭТ-площадь поверхности продукта составляла 329 м2/г и S>1000 млн.д. Содержания SiO2 и ZrO2 составляли 7,7% и 10,8 мас.% соответственно.- 5 043234 (Na 2 SiO 3 , 358 g/l SiO 2 ). After completion of the addition, aqueous NaOH (50 wt.% NaOH) was added until a pH of 5.25 was reached at 50°C. The white precipitate was filtered and washed with deionized water until the conductivity of the filtrate was below 100 μS/cm. The remaining filter cake was dried at 105°C. The BET surface area of the product was 329 m 2 /g and S>1000 ppm. The contents of SiO 2 and ZrO 2 were 7.7% and 10.8% by weight, respectively.

Пример 4.Example 4

Пример 4 получали тем же путем, как пример 3, за исключением того, что последовательность добавления ZrOCl2-8H2O и силиката натрия была изменена. Для примера 4 сперва добавляли раствор Na2SiO3 и далее ZrOCl2-8H2O. Содержания SiO2 и ZrO2 составляли 6,8 и 10,4 мас.% соответственно. БЭТплощадь поверхности составляла 302 м2/г и S-содержание составляло 3300 млн.д..Example 4 was prepared in the same way as example 3, except that the addition sequence of ZrOCl 2 -8H 2 O and sodium silicate was changed. For example 4, Na 2 SiO 3 solution was added first, followed by ZrOCl 2 -8H 2 O. The contents of SiO 2 and ZrO 2 were 6.8 and 10.4 wt.%, respectively. The BET surface area was 302 m 2 /g and the S content was 3300 ppm.

Сравнительный пример 1.Comparative example 1.

Hombikat 8602 (коммерческий продукт). БЭТ площадь поверхности составляла 321 м2/г и содержание S 4700 млн.д.Hombikat 8602 (commercial product). The BET surface area was 321 m 2 /g and the S content was 4700 ppm.

Сравнительный пример 2.Comparative example 2.

Коммерчески доступный Hombikat 8602 очищали нейтрализацией NaOH и промывали деионизированной водой. Полученное содержание серы перед прокаливанием составляло 0,2 мас.% (2000 млн.д.) и БЭТ-площадь поверхности 351 м2/г.Commercially available Hombikat 8602 was purified by NaOH neutralization and washed with deionized water. The resulting sulfur content before calcination was 0.2 wt% (2000 ppm) and a BET surface area of 351 m 2 /g.

Сравнительный пример 3.Comparative example 3.

Суспензию рутила готовили согласно примера 1а в DE10333029A1. К ней добавляли NaOH до pH 6,0-6,2 при 60°С, твердое вещество фильтровали и промывали деионизированной водой до проводимости фильтрата ниже 100 мкСм/см. Полученный фильтровальный осадок повторно суспендировали и сушили распылением. БЭТ площадь поверхности составляла 105 м2/г и S-содержание 70 млн.д.Rutile suspension was prepared according to example 1a in DE10333029A1. NaOH was added thereto to pH 6.0-6.2 at 60° C., the solid was filtered and washed with deionized water until the filtrate conductivity was below 100 μS/cm. The resulting filter cake was resuspended and spray dried. The BET surface area was 105 m 2 /g and the S content was 70 ppm.

Сравнительный пример 4.Comparative example 4.

Коммерчески доступный Aerosil P25 от Evonik применяли в полученном виде. БЭТ площадь поверхности составляла 55 м2/г и S<30 млн.д.Commercially available Aerosil P25 from Evonik was used as received. The BET surface area was 55 m 2 /g and S<30 ppm.

Сравнительный пример 5.Comparative example 5.

300 мл раствора хлорида оксититана (145 г/л TiO2) разбавляли деионизированной водой до 3 л. Вследствие чего добавляли 4 г дигидрата щавелевой кислоты и осаждали белое твердое вещество обработкой реакционной смеси водным раствором 15% NaOH, в то же время сохраняя температуру ниже 20°С. Конечное значение pH составлял 6,2. После фильтрования белое твердое вещество промывали деионизированной водой до проводимости фильтрата < 100 мкСм/см. Повторное суспендирование и распылительная сушка дали конечный продукт с БЭТ: 359 м2/г и S < 30 млн.д.300 ml of oxytitanium chloride solution (145 g/l TiO 2 ) was diluted with deionized water to 3 liters. As a result, 4 g of oxalic acid dihydrate was added and a white solid precipitated by treating the reaction mixture with an aqueous solution of 15% NaOH while keeping the temperature below 20°C. The final pH was 6.2. After filtration, the white solid was washed with deionized water until the filtrate had a conductivity < 100 µS/cm. Resuspension and spray drying gave the final product with BET: 359 m 2 /g and S < 30 ppm.

ПрокаливаниеCalcination

Все прокаливания выполняли в муфельной печи. Материалы помещали в керамические ящики для прокаливания (корунд) и нагревали в течение 1 ч при 1000°С. Полученные порошки осторожно измельчали и гомогенизировали перед рентгеноструктурным, БЭТ и SO4 анализами. Удельная поверхность БЭТ и содержания серы различных SiO2-обработанных основ TiO2 анатазной формы перед и после старения в течение 1ч при 1000°С, показаны в табл. 1.All calcinations were performed in a muffle furnace. The materials were placed in ceramic boxes for calcination (corundum) and heated for 1 h at 1000°C. The resulting powders were carefully ground and homogenized before X-ray diffraction, BET and SO4 analyses. The BET specific surface area and sulfur content of various SiO 2 -treated anatase TiO 2 bases before and after aging for 1 h at 1000° C. are shown in Table 1. 1.

Синтез Фишера-Тропша (СФТ):Fischer-Tropsch Synthesis (FTS):

Испытание СФТ проводили, применяя 32-кратный параллельный реактор. Порошки уплотняли и вследствие чего дробили. Образцы загружали Co(NO3)2 путем пропитывания для того, чтобы получить загрузку Со 10 мас.% в пересчете на общую массу высушенного и восстановленного катализатора. Для каталитических испытаний, применяли фракцию 125-160 мкм и каждый каталитический блок наполняли количеством катализатор в целях обеспечения 40 мг Co-металлической загрузки. Перед каталитическим испытанием катализатор активировали в разбавленном H2 (25% в Ar) при 350°С (скорость нагрева 1К/мин). Каталитическое испытание потом проводили при 20 бар с подачей 1.56 л/ч на реактор. Соотношение Н2/СО составляло 2 (10% Ar в подаче) и температура каталитического испытания была 220°С.The FTS test was carried out using a 32-fold parallel reactor. The powders were compacted and consequently crushed. Samples were loaded with Co(NO 3 ) 2 by impregnation in order to obtain a Co loading of 10 wt.%, based on the total weight of the dried and reduced catalyst. For catalytic testing, a 125-160 µm cut was used and each catalyst block was filled with an amount of catalyst to provide 40 mg Co-metal loading. Before the catalytic test, the catalyst was activated in dilute H 2 (25% in Ar) at 350° C. (heating rate 1K/min). The catalytic test was then carried out at 20 bar with a feed rate of 1.56 l/h per reactor. The H 2 /CO ratio was 2 (10% Ar in feed) and the catalytic test temperature was 220°C.

В синтезе Фишера-Тропша, СО и Н2 контактируют при повышенном давлении и температуре для того, чтобы углеводороды прореагировали. Evonik Р25 является известной каталитической основой на базе TiO2 для такого применения. Для того, чтобы иметь полностью экономный способ СФТ, катализаторы должны удовлетворять свойства:In the Fischer-Tropsch synthesis, CO and H 2 are contacted at elevated pressure and temperature in order for the hydrocarbons to react. Evonik P25 is a known TiO 2 based catalyst base for this application. In order to have a fully economical SFT process, the catalysts must satisfy the following properties:

1. Высокая степень конверсии со ’%1- в %)1. High conversion rate from '% 1 - to % )

2. Высокая продуктивность ^5+ в5+/(£соЬ))2. High productivity ^ 5+ in 2c 5+ /(£cob))

3. Низкая селективность по метану в °°1 л и „ „ _____ _ СО2 (Srn в %)3. Low selectivity for methane in °°1 l and „ „ ____ _ _ CO 2 (Srn in %)

4. Низкая селективность по LUe 4. Low LUe selectivity

Целью СФТ является получение длинноцепочечных углеводородов. Особенно интересными являются углеводороды с более чем 5 атомами углерода, потому что они служат исходным продуктом, например, для высококачественного дизельного топлива, керосина или длинноцепочечных восков. Синтезгаз (смесь Н2/СО) часто получают из метана путем его реакции с H2O до выхода СО и Н2 (паровой риформинг). Обратная реакция должна снизить количество СО и H2, доступное для реакции СФТ. ВысокаяThe purpose of SFT is to obtain long-chain hydrocarbons. Of particular interest are hydrocarbons with more than 5 carbon atoms, because they serve as a starting material, for example, for high-quality diesel fuel, kerosene or long-chain waxes. Syngas (H2/CO mixture) is often produced from methane by reacting it with H2O to yield CO and H2 (steam reforming). The reverse reaction should reduce the amount of CO and H2 available for the SFT reaction. high

- 6 043234 селективность по СН4 в СФТ указывает на высокую степень конверсии СО и Н2 в СН4 и наоборот. Поэтому селективность по СН4 следует удерживать на наиболее низком возможном уровне. Дополнительно, при условиях реакции СО может реагировать с H2O для образования СО2 и H2 (реакция конверсии водяного пара). Это будет снижать концентрацию атомов углерода, доступных для СФТ. Высокая селективность по CO2 указывает на высокую степень конверсии СО в CO2 и наоборот. Таким образом, селективность по CO2 должна быть низкой для катализаторов СФТ.- 6 043234 selectivity for CH4 in FTS indicates a high degree of conversion of CO and H 2 to CH4 and vice versa. Therefore, CH4 selectivity should be kept as low as possible. Additionally, under the reaction conditions, CO can react with H2O to form CO2 and H2 (steam shift reaction). This will reduce the concentration of carbon atoms available for SFT. High CO2 selectivity indicates high CO to CO2 conversion and vice versa. Thus, CO2 selectivity should be low for FTS catalysts.

Помимо этого степень конверсии СО (количество превращенного СО) должна быть высокой и, дополнительно, количество углеводородов с более чем 5 атомами углерода также должно быть высоким. Последний параметр указывается количеством углеводородов с более чем 5 атомами углерода, полученными в пределах одного часа на одном грамме металлического кобальта.In addition, the CO conversion rate (the amount of CO converted) should be high, and furthermore, the amount of hydrocarbons with more than 5 carbon atoms should also be high. The last parameter is indicated by the amount of hydrocarbons with more than 5 carbon atoms produced within one hour per gram of cobalt metal.

Относительно всех этих четырех параметров табл. 3 ясно показывает, что изобретательные продукты демонстрируют отличные свойства, если применяются в качестве каталитических основ в СФТ.Regarding all these four parameters, Table. 3 clearly shows that inventive products exhibit excellent properties when used as catalyst bases in FTS.

Таблица 1Table 1

Образец Sample Перед прокаливанием Before calcination После прокаливания при 1000°С 1ч After calcination at 1000°C 1h БЭТ м2BET m 2 /g S мг/кг S mg/kg ΤΪΟ2 - Полиморф ΤΪΟ2- Polymorph БЭТ м2BET m 2 /g S мг/кг S mg/kg TiO2 Полиморф TiO2 Polymorph Пример 1 Example 1 100 100 4000 4000 Анатаз Anataz 60 60 40 40 Анатаз Anataz Пример 2 Example 2 334 334 1100 1100 Анатаз Anataz 70 70 < 30 < 30 Анатаз Anataz Пример 3 Example 3 329 329 > 1000 > 1000 Анатаз Anataz 77 77 < 30 < 30 Анатаз Anataz Пример 4 Example 4 302 302 3300 3300 Анатаз Anataz 52 52 < 30 < 30 Анатаз Anataz Сравнительный Пример 1 Comparative Example 1 321 321 4700 4700 Анатаз Anataz 3 3 < 30 < 30 Рутил Rutile Сравнительный Пример 2 Comparative Example 2 351 351 2000 2000 Анатаз Anataz 3 3 < 30 < 30 Рутил Rutile

Таблица 2. Обзор анализа основ материалов, применяемых для СФТTable 2. Overview of the analysis of the fundamentals of materials used for SFT

БЭТ м2BET m 2 /g S мг/кг S mg/kg Т1О2 Полиморф T1O2 Polymorph Пример 2 (после 1ч 1000°С) Example 2 (after 1h 1000°C) 70 70 < 30 < 30 Анатаз Anataz Пример 3 (после 1ч 1000°С) Example 3 (after 1h 1000°C) 77 77 < 30 < 30 Анатаз Anataz Пример 4 (после 1ч 1000°С) Example 4 (after 1h 1000°C) 52 52 <30 <30 Анатаз Anataz Сравнительный Пример 3 Comparative Example 3 105 105 70 70 Рутил Rutile Сравнительный Пример 4 Comparative Example 4 55 55 < 30 < 30 Анатаз/Рутил Anatase/Rutile Сравнительный Пример 5 Comparative Example 5 359 359 < 30 < 30 Анатаз Anataz

Таблица 3. Данные синтеза Фишера-Тропша изобретательных и Сравнительных примеровTable 3. Fischer-Tropsch Synthesis Data of the Inventive and Comparative Examples

^со % ^co % % % Йс.ЛйсоЧ Ys.LysoCh 3 %%o 3 % Пример 2 Example 2 54 54 7,2 7.2 3,46 3.46 0,6 0.6 Пример 3 Example 3 55,2 55.2 7,8 7.8 3,35 3.35 0,7 0.7 Пример 4 Example 4 52,9 52.9 7,7 7.7 3,3 3.3 0,6 0.6 Сравнительный Пример 3 Comparative Example 3 12,6 12.6 9,4 9.4 0,74 0.74 н.о. But. Сравнительный Пример 4 Comparative Example 4 20,6 20.6 9,5 9.5 1,18 1.18 н.о. But. Сравнительный Пример 5 Comparative Example 5 0,5 0.5 31,3 31.3 0,02 0.02 н.о. But.

н.о.= не определяли потому, что конверсия СО была очень низкая.n.d.=not determined because CO conversion was very low.

Вышепоказанные результаты примеров согласно изобретению и Сравнительных примеров так же, как и испытания катализаторов показывают, что комбинация свойств материалов изобретения, т.е. высокая удельная площадь поверхности, содержание анатаза и низкое содержание серы приводит к их превосходным свойствам катализа.The above results of the Inventive Examples and Comparative Examples as well as the catalyst tests show that the combination of properties of the materials of the invention, i. high specific surface area, anatase content and low sulfur content results in their excellent catalysis properties.

Claims (10)

1. Диоксид титана анатазной формы, который имеет площадь поверхности БЭТ > 40 м2/г, содержание по меньшей мере одного соединения, выбранного из оксидов Si, Al и Zr в количестве 2-50 мас.%, в пересчёте на оксиды, от общей массы оксидов и который имеет содержание серы менее чем 150 млн.д. относительно общей массы оксидов, причем диоксид титана получен сульфатным способом и причем по меньшей мере 98 мас.% диоксида титана присутствует в анатазной форме.1. Anatase titanium dioxide, which has a BET surface area > 40 m 2 /g, the content of at least one compound selected from the oxides of Si, Al and Zr in the amount of 2-50 wt.%, in terms of oxides, of the total mass of oxides and which has a sulfur content of less than 150 ppm. relative to the total weight of the oxides, wherein the titanium dioxide is obtained by the sulfate method and wherein at least 98 wt.% of the titanium dioxide is present in the anatase form. 2. Диоксид титана анатазной формы по п.1, который имеет содержание по меньшей мере одного соединения, выбранного из оксидов Si, Al и Zr в количестве 3-20 мас.%, в пересчёте на оксиды, от общей массы оксидов и который имеет содержание серы менее чем 150 млн.д. относительно общей массы оксидов.2. Anatase titanium dioxide according to claim 1, which has a content of at least one compound selected from oxides of Si, Al and Zr in an amount of 3-20 wt.%, in terms of oxides, based on the total mass of oxides and which has a content sulfur less than 150 ppm relative to the total mass of oxides. 3. Диоксид титана анатазной формы по п.1, который имеет содержание SiO2 в количестве 2-30 мас.%, в пересчёте на оксид, от общей массы оксидов и который имеет содержание серы менее чем 100 млн.д. относительно общей массы оксидов.3. The anatase titanium dioxide according to claim 1, which has a SiO 2 content of 2-30 wt.%, in terms of oxide, based on the total weight of oxides, and which has a sulfur content of less than 100 ppm. relative to the total mass of oxides. 4. Способ получения диоксида титана анатазной формы, который имеет площадь поверхности БЭТ > 40 м2/г, содержание по меньшей мере одного соединения, выбранного из оксидов Si, Al и Zr в количестве 2-50 мас.%, в пересчёте на оксиды, от общей массы оксидов и который имеет содержание серы менее чем 150 млн.д. относительно общей массы оксидов, по п.1, в котором4. A method for producing anatase titanium dioxide, which has a BET surface area > 40 m 2 /g, the content of at least one compound selected from the oxides of Si, Al and Zr in the amount of 2-50 wt.%, in terms of oxides, of the total mass of oxides and which has a sulfur content of less than 150 ppm. relative to the total mass of oxides, according to claim 1, in which - 7 043234 соединение титана, выбранное из метатитановой кислоты или сульфата титанила, полученное сульфатным способом, смешивают по меньшей мере с одним соединением, выбранным из оксидов и/или гидроксидов Si, Al и Zr или их прекурсоров в водной среде, осаждают по меньшей мере одно соединение, выбранное из оксидов и/или гидроксидов Si, Al и Zr, фильтруют и промывают полученный продукт водой, чтобы уменьшить содержание щелочи, до уровня самое большее 200 млн.д., относительно общей массы оксидов, продукт сушат, продукт затем подвергают обработке прокаливанием при температуре более чем 500°С, в течение периода времени достаточного, чтобы разложить оставшееся соединение, содержащее серу, до уровня ниже 150 млн.д. относительно общей массы оксидов.- 7 043234 a titanium compound selected from metatitanic acid or titanyl sulfate obtained by the sulfate method is mixed with at least one compound selected from oxides and/or hydroxides of Si, Al and Zr or their precursors in an aqueous medium, at least one is precipitated a compound selected from oxides and/or hydroxides of Si, Al and Zr is filtered and the resulting product is washed with water to reduce the alkali content to a level of at most 200 ppm, relative to the total weight of the oxides, the product is dried, the product is then subjected to an calcination treatment at a temperature of more than 500°C, for a period of time sufficient to decompose the remaining compound containing sulfur, to a level below 150 ppm. relative to the total mass of oxides. 5. Способ получения диоксида титана анатазной формы по п.4, в котором метатитановую кислоту, полученную сульфатным способом, смешивают с прекурсором SiO2, осаждают по меньшей мере один оксид и/или гидроксид Si, обрабатывают полученный продукт, чтобы уменьшить содержание щелочи до уровня самое большее 200 млн.д. относительно общей массы оксидов, фильтруют, промывают полученный продукт и сушат полученный продукт, потом подвергают продукт обработке прокаливанием при температуре более чем 500°С в течение периода времени достаточного, чтобы разложить оставшееся соединение, содержащее серу, до уровня ниже 100 млн.д. относительно общей массы оксидов.5. The method for producing anatase titanium dioxide according to claim 4, wherein the metatitanic acid obtained by the sulfate method is mixed with the SiO 2 precursor, at least one oxide and/or Si hydroxide is precipitated, and the resulting product is treated to reduce the alkali content to the level at most 200 mln. relative to the total mass of oxides, filtered, washed the obtained product and dried the obtained product, then subjected the product to an calcination treatment at a temperature of more than 500° C. for a period of time sufficient to decompose the remaining sulfur-containing compound to a level below 100 ppm. relative to the total mass of oxides. 6. Способ получения диоксида титана анатазной формы по п.4, в котором соединение титана, выбранное из золя TiO2 смешивают с золем SiO2, регулируя pH, чтобы получить осадок, обрабатывают полученный осадок для уменьшения содержания щелочи относительно общей массы оксидов до уровня самое большее 200 млн.д. относительно общей массы оксидов, полученный продукт фильтруют, промывают, сушат и полученный продукт подвергают обработке прокаливанием при температуре более чем 500°С в течение периода времени достаточного, чтобы разложить оставшееся соединение, содержащее серу, до уровня ниже 150 млн.д. относительно общей массы оксидов.6. The method for producing anatase titanium dioxide according to claim 4, wherein the titanium compound selected from the TiO 2 sol is mixed with the SiO 2 sol by adjusting the pH to obtain a precipitate, the resulting precipitate is treated to reduce the alkali content relative to the total mass of oxides to a level of at most more than 200 mln. relative to the total weight of the oxides, the resulting product is filtered, washed, dried, and the resulting product is subjected to an calcination treatment at a temperature of more than 500°C for a period of time sufficient to decompose the remaining sulfur-containing compound to a level below 150 ppm. relative to the total mass of oxides. 7. Способ снижения содержания серы стабилизированного диоксида титана анатазной формы, в котором стабилизированный диоксид титана анатазной формы обрабатывают при температуре более чем 500°С в течение периода времени достаточного, чтобы разложить оставшееся соединение, содержащее серу, до уровня ниже 150 млн.д. относительно общей массы оксидов, в течение периода времени от по меньшей мере 30 мин, в котором после обработки стабилизированный диоксид титана анатазной формы имеет площадь поверхности БЭТ > 40 м2/г, в котором стабилизирующий агент выбран из оксидов Si, Al и Zr, в котором содержание стабилизирующего агента находится в диапазоне 2-50 мас.%, в пересчёте на оксиды, от общей массы оксидов и в котором по меньшей мере 98 мас.% диоксида титана присутствует в анатазной форме.7. A process for reducing the sulfur content of stabilized anatase form titanium dioxide, wherein the stabilized anatase form titanium dioxide is treated at a temperature of more than 500° C. for a period of time sufficient to decompose the remaining sulfur compound to a level below 150 ppm. relative to the total weight of the oxides, for a period of time from at least 30 min, in which, after treatment, the stabilized anatase form titanium dioxide has a BET surface area > 40 m 2 /g, in which the stabilizing agent is selected from oxides of Si, Al and Zr, in in which the content of the stabilizing agent is in the range of 2-50 wt.%, in terms of oxides, based on the total mass of oxides and in which at least 98 wt.% titanium dioxide is present in anatase form. 8. Применение обработки прокаливанием при температуре более чем 500°С для снижения содержания серы стабилизированного диоксида титана анатазной формы до уровня ниже 150 млн.д. относительно общей массы оксидов, в котором после обработки прокаливанием указанный стабилизированный диоксид титана анатазной формы имеет площадь поверхности БЭТ > 40 м2/г и в котором по меньшей мере 98 мас.% диоксида титана присутствует в анатазной форме.8. Application of an annealing treatment at a temperature of more than 500° C. to reduce the sulfur content of the stabilized anatase form titanium dioxide to below 150 ppm. relative to the total weight of the oxides, in which, after the calcination treatment, said stabilized anatase form titanium dioxide has a BET surface area > 40 m 2 /g, and in which at least 98 wt.% of the titanium dioxide is present in the anatase form. 9. Применение диоксида титана анатазной формы по любому из пп.1-3 в качестве катализатора или основы катализатора в каталитических реакциях, газожидкостных реакциях, выбранных из группы катализа Фишера-Тропша, селективного каталитического восстановления (SCR), каталитического окисления, фотокатализа, катализа гидроочистки, катализа Клауса, катализа фталевой кислотой.9. The use of anatase titanium dioxide according to any one of claims 1 to 3 as a catalyst or catalyst base in catalytic reactions, gas-liquid reactions selected from the group of Fischer-Tropsch catalysis, selective catalytic reduction (SCR), catalytic oxidation, photocatalysis, hydrotreating catalysis , Claus catalysis, phthalic acid catalysis. 10. Катализатор или основа катализатора, включающий диоксид титана анатазной формы по любому из пп.1-3.10. A catalyst or catalyst base comprising anatase titanium dioxide according to any one of claims 1-3.
EA201892791 2016-06-06 2017-06-02 METHOD FOR REDUCING SULFUR CONTENT IN ANATASE FORM TITANIUM DIOXIDE AND THE PRODUCT OBTAINED BY SUCH METHOD EA043234B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016110372.1 2016-06-06
US15/173,801 2016-06-06

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EA043234B1 true EA043234B1 (en) 2023-04-28

Family

ID=

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2663782C (en) Nanocomposite particle and process of preparing the same
EP1984112B1 (en) Oxide mixture
US20070154383A1 (en) Process for preparing an oxide based on zirconium and titanium, oxides obtained thereby, and use of said oxides as catalysts
WO2017156330A1 (en) Method of making a copper oxide-titanium dioxide nanocatalyst
KR102372694B1 (en) Titanium oxide fine particles and method for producing same
RU2763729C2 (en) Sol containing titanium dioxide, its production method and products made of it
WO2001014054A1 (en) Silicon-containing titanium dioxyde, method for preparing the same and catalytic compositions thereof
JPH1095617A (en) Plate-shaped titanium oxide, production thereof, and anti-sunburn cosmetic material, resin composition, coating material, adsorbent, ion exchanging resin, complex oxide precursor containing the same
US20050164880A1 (en) Process for the preparation of a TiO2-containing catalyst or catalyst support which is stable to high temperatures
JP7181187B2 (en) Method for reducing the sulfur content of anatase titania and products so obtained
US11135570B2 (en) Process for reducing the sulphur content of anatase titania and the so-obtained product
TWI817927B (en) Process for reducing the sulphur content of anatase titania and the so-obtained product
EA043234B1 (en) METHOD FOR REDUCING SULFUR CONTENT IN ANATASE FORM TITANIUM DIOXIDE AND THE PRODUCT OBTAINED BY SUCH METHOD