RU2172213C2 - Method for preparing catalyst or catalyst precursor, catalyst, and method for partial oxidation of hydrocarbon feedstock and utilization thereof - Google Patents
Method for preparing catalyst or catalyst precursor, catalyst, and method for partial oxidation of hydrocarbon feedstock and utilization thereofInfo
- Publication number
- RU2172213C2 RU2172213C2 RU98112127A RU98112127A RU2172213C2 RU 2172213 C2 RU2172213 C2 RU 2172213C2 RU 98112127 A RU98112127 A RU 98112127A RU 98112127 A RU98112127 A RU 98112127A RU 2172213 C2 RU2172213 C2 RU 2172213C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- foam
- catalytically active
- impregnating
- catalyst
- active component
- Prior art date
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 14
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 title claims abstract description 11
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 title claims description 9
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 title claims description 8
- 239000012018 catalyst precursor Substances 0.000 title 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 claims abstract description 97
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 49
- OZAIFHULBGXAKX-UHFFFAOYSA-N precursor Substances N#CC(C)(C)N=NC(C)(C)C#N OZAIFHULBGXAKX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 27
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 24
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 16
- 229910052809 inorganic oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 102000014961 Protein Precursors Human genes 0.000 claims abstract description 10
- 108010078762 Protein Precursors Proteins 0.000 claims abstract description 10
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 26
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 claims description 11
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 230000003197 catalytic Effects 0.000 claims description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 7
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 6
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 5
- 239000005092 Ruthenium Substances 0.000 claims description 4
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 230000000737 periodic Effects 0.000 claims description 4
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 4
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt Chemical group [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052803 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052762 osmium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- SYQBFIAQOQZEGI-UHFFFAOYSA-N osmium Chemical compound [Os] SYQBFIAQOQZEGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 3
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium(0) Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 150000003842 bromide salts Chemical class 0.000 claims description 2
- 150000003841 chloride salts Chemical class 0.000 claims description 2
- 150000004694 iodide salts Chemical class 0.000 claims description 2
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N oxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 claims description 2
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 claims description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 claims description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 17
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 8
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 8
- 238000011068 load Methods 0.000 description 7
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 7
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 4
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 4
- 230000000996 additive Effects 0.000 description 4
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 4
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 4
- 239000008279 sol Substances 0.000 description 4
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminum Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 3
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 229910052813 nitrogen oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 2
- SONJTKJMTWTJCT-UHFFFAOYSA-K Rhodium(III) chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Cl-].[Rh+3] SONJTKJMTWTJCT-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 2
- 150000002484 inorganic compounds Chemical class 0.000 description 2
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 2
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 2
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- CWSZBVAUYPTXTG-UHFFFAOYSA-N 5-[6-[[3,4-dihydroxy-6-(hydroxymethyl)-5-methoxyoxan-2-yl]oxymethyl]-3,4-dihydroxy-5-[4-hydroxy-3-(2-hydroxyethoxy)-6-(hydroxymethyl)-5-methoxyoxan-2-yl]oxyoxan-2-yl]oxy-6-(hydroxymethyl)-2-methyloxane-3,4-diol Chemical compound O1C(CO)C(OC)C(O)C(O)C1OCC1C(OC2C(C(O)C(OC)C(CO)O2)OCCO)C(O)C(O)C(OC2C(OC(C)C(O)C2O)CO)O1 CWSZBVAUYPTXTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N Cesium Chemical compound [Cs] TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 1
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N Hafnium Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000663 Hydroxyethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000004354 Hydroxyethyl cellulose Substances 0.000 description 1
- 210000003660 Reticulum Anatomy 0.000 description 1
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N ZrO2 Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001242 acetic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 125000005595 acetylacetonate group Chemical group 0.000 description 1
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 1
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium(0) Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 description 1
- ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N beryllium(0) Chemical compound [Be] ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 125000002915 carbonyl group Chemical group [*:2]C([*:1])=O 0.000 description 1
- 230000024881 catalytic activity Effects 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 238000000975 co-precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002349 favourable Effects 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 238000005189 flocculation Methods 0.000 description 1
- 230000016615 flocculation Effects 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 229910021472 group 8 element Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000002638 heterogeneous catalyst Substances 0.000 description 1
- 235000019447 hydroxyethyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxyl anion Chemical group [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910052747 lanthanoid Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002602 lanthanoids Chemical class 0.000 description 1
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000006011 modification reaction Methods 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000000643 oven drying Methods 0.000 description 1
- 150000003891 oxalate salts Chemical class 0.000 description 1
- IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N oxane Chemical compound C1CO1 IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical class [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002077 partially stabilized zirconia Inorganic materials 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000717 retained Effects 0.000 description 1
- IGLNJRXAVVLDKE-UHFFFAOYSA-N rubidium Chemical compound [Rb] IGLNJRXAVVLDKE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052701 rubidium Inorganic materials 0.000 description 1
- SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N scandium Chemical compound [Sc] SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 1
- KEAYESYHFKHZAL-UHFFFAOYSA-N sodium Chemical compound [Na] KEAYESYHFKHZAL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N tin hydride Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
- 230000001131 transforming Effects 0.000 description 1
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к способу получения керамических пен, несущих один или более каталитически активных компонентов и/или их предшественников, и их применению в каталитических процессах, в частности для получения керамических пен, несущих каталитически активные компоненты или их предшественники для использования при обработке газов и в качестве катализаторов в реакциях каталитических превращений, особенно при получении монооксида углерода и водорода путем частичного окисления углеводородного сырья, в процессах восстановления оксидов азота, при окислении этилена и т.п. The present invention relates to a method for producing ceramic foams bearing one or more catalytically active components and / or their precursors, and their use in catalytic processes, in particular for producing ceramic foams bearing catalytically active components or their precursors for use in gas treatment and as catalysts in reactions of catalytic transformations, especially in the production of carbon monoxide and hydrogen by partial oxidation of hydrocarbons, in the processes of reduction detecting nitrogen oxide in ethylene oxidation, and the like
Известно, что керамические пены применяются в различных областях, в частности сравнительно недавно их стали использовать в качестве носителей для каталитически активных материалов, удовлетворяющих одновременно нескольким требованиям, как описано в работе M.V.Twigg и J.T.Richardson, "Получение и свойства керамических пен - носителей катализаторов", опубликованной в трудах 6-го Международного симпозиума "Scientific Bases for the preparation of heterogeneous catalysts", 5-8 сентября 1994 г., Louvain-la-Neuve, Belgium (Бельгия). Керамические пены с открытыми порами и более традиционные экструдаты можно получать из материалов, имеющих высокую термическую стойкость; они способствуют каталитической реакции на поверхности за счет извилистой структуры потока, в пенах посредством соединения соседних пор или "ячеек", обеспечивающих нелинейные каналы, и в слоях экструдатов посредством неупорядоченной упаковки частиц. Керамические пены обеспечивают прохождение газов при высоких объемных скоростях и приемлемом падении давления; они легко формуются и обеспечивают хорошую проводимость. It is known that ceramic foams are used in various fields, in particular, they have recently been used as carriers for catalytically active materials that satisfy several requirements at the same time, as described in MVTwigg and JTRichardson, “Preparation and properties of ceramic catalyst carrier foams” published in the proceedings of the 6th International Symposium "Scientific Bases for the preparation of heterogeneous catalysts", September 5-8, 1994, Louvain-la-Neuve, Belgium (Belgium). Open cell ceramic foams and more traditional extrudates can be obtained from materials having high thermal resistance; they contribute to a catalytic reaction on the surface due to the tortuous structure of the stream, in foams by connecting adjacent pores or "cells" providing non-linear channels, and in the layers of extrudates by disordered packing of particles. Ceramic foams allow the passage of gases at high space velocities and an acceptable pressure drop; they are easily molded and provide good conductivity.
В Европатенте 0260826 описаны носители - керамические пены, пригодные для использования в конверсии с водяным паром метана, включающие сетку несимметричных каналов, проходящих через пену, содержащие каталитически активный материал на носителе и стабилизатор - неорганический оксид для предотвращения спекания активного материала. Стабилизатор и активный материал вводят путем пропитки пены путем погружения пены в водный раствор соли стабилизатора и активного компонента, отвода жидкости для удаления избытка раствора и обжигом при 450oC. Этот процесс повторяют для того, чтобы на пене образовался достаточный слой пропитывающего вещества. Описанные пены могут быть использованы при относительно низких температурах порядка 760oC.Europatent 0260826 describes carriers - ceramic foams suitable for use in methane water vapor conversion, including a network of asymmetric channels passing through the foam containing catalytically active material on the carrier and a stabilizer - inorganic oxide to prevent sintering of the active material. The stabilizer and the active material are introduced by impregnating the foam by immersing the foam in an aqueous solution of the stabilizer salt and the active component, draining the liquid to remove excess solution and firing at 450 o C. This process is repeated so that a sufficient layer of impregnating substance forms on the foam. The described foams can be used at relatively low temperatures of the order of 760 o C.
В патенте Франции FR 2590887 раскрыты оксиды циркония, имеющие стабильную площадь поверхности при повышенных температурах, оксиды содержат в качестве добавки оксиды кремния, редкоземельных элементов, иттрия, церия и/или алюминия. Эту добавку можно вводить различными способами, включая соосаждение, смешивание соли с гидратом золя и пропитку оксида циркония солью предшественником добавки. Предпочтительно пропитку осуществляют "сухим" способом, посредством чего общий объем пропитывающего раствора приблизительно равен общему объему пор (оксидного) носителя. В примерах рекомендуется пропитывать гранулы экструдированного носителя водным пропитывающим раствором, сушить при 160oC в течение 16 часов и прокаливать при 400oC. Отсутствуют ссылки на носители, имеющие пенистые структуры, включающие поры одного порядка величины или более высокие, чем мезопористые структуры, для которых предполагается другой механизм нанесения добавки.French patent FR 2590887 discloses zirconium oxides having a stable surface area at elevated temperatures, the oxides contain, as an additive, oxides of silicon, rare earth elements, yttrium, cerium and / or aluminum. This additive can be administered in a variety of ways, including coprecipitation, mixing salt with sol hydrate, and impregnation of zirconium oxide with the salt of the additive precursor. Preferably, the impregnation is carried out in a "dry" way, whereby the total volume of the impregnating solution is approximately equal to the total pore volume of the (oxide) support. In the examples, it is recommended that the granules of the extruded carrier be impregnated with an aqueous impregnating solution, dried at 160 ° C. for 16 hours and calcined at 400 ° C. There are no references to carriers having foam structures including pores of the same order of magnitude or higher than mesoporous structures for which suggests a different mechanism for applying the additive.
Обеспечение керамических пен, содержащих значительное количество (загрузку) неорганических оксидов, сохраняет проблему, даже более, в применениях, использующих жесткие условия, типичных для некоторых процессов, для которых требуется сохранять усовершенствованную площадь поверхности по сравнению с известными пенистыми носителями. Providing ceramic foams containing a significant amount (charge) of inorganic oxides poses a problem, even more so, in applications using harsh conditions typical of some processes that require maintaining an improved surface area compared to known foam carriers.
В настоящее время неожиданно было установлено, что ограничение на загрузку неорганического оксида и на площадь поверхности связано не с замыслом получения дополнительного слоя, как известно из упомянутых публикаций, а со способом его обеспечения, вследствие чего не было достигнуто полного преимущества. Currently, it has been unexpectedly found that the restriction on the loading of inorganic oxide and on the surface area is not associated with the intention of obtaining an additional layer, as is known from the mentioned publications, but with the method of its provision, as a result of which full advantage was not achieved.
Заявка на Европейский патент N 94 203453.9 посвящена неожиданному открытию, что в конкретном способе получения керамических пен, несущих неорганический оксид(ы), можно достигнуть значительного увеличения количества (загрузки) неорганического оксида и площади поверхности, причем это увеличение еще благоприятно при температуре 800oC или выше. Способ, раскрытый в заявке на Европейский патент N 94 203453.9, включает пропитку пены пропитывающей фазой, содержащей неорганический оксид(ы) в пропитывающей фазе, и высушивание; в этом способе пропитывающая фаза имеет вязкость больше чем 1 сП, то есть больше, чем вязкость воды, и высушивание осуществляют без существенного предварительного отвода (сливания) пропитывающей фазы из керамической пены.European patent application N 94 203453.9 is devoted to the unexpected discovery that in a specific method for producing ceramic foams bearing inorganic oxide (s), a significant increase in the amount (load) of inorganic oxide and surface area can be achieved, and this increase is still favorable at a temperature of 800 o C or higher. The method disclosed in European patent application N 94 203453.9 comprises impregnating the foam with an impregnating phase containing inorganic oxide (s) in the impregnating phase and drying; in this method, the impregnating phase has a viscosity of more than 1 cP, that is, greater than the viscosity of water, and drying is carried out without significant prior removal (draining) of the impregnating phase from the ceramic foam.
Неожиданно, в настоящее время было найдено, что способ, раскрытый в заявке на Европейский патент N 94 203453.9 для получения керамических пен, несущих один или более неорганических оксидов, также можно использовать при получении керамических пен, несущих один или более каталитически активных компонентов, которые полностью или частично активны в форме, отличающейся от неорганических оксидов. Unexpectedly, it has now been found that the method disclosed in European patent application N 94 203453.9 for producing ceramic foams bearing one or more inorganic oxides can also be used to produce ceramic foams carrying one or more catalytically active components that are fully or partially active in a form different from inorganic oxides.
Соответственно в настоящем изобретении предлагается способ получения керамической пены, несущей один или более каталитически активных компонентов или их предшественников, которые активны в состоянии, отличающемся от неорганических оксидов; данный способ включает пропитку пены пропитывающей фазой, содержащей каталитически активный компонент или его предшественник, и высушивание, причем пропитывающая фаза имеет вязкость больше, чем 1 сП при 20oC, высушивание осуществляют без существенного предварительного отвода (сливания) пропитывающей фазы из керамической пены, и каталитически активный компонент или его предшественник присутствует в одной или более формах, отличающихся от его неорганического оксида, на всем протяжении процесса.Accordingly, the present invention provides a method for producing ceramic foam bearing one or more catalytically active components or their precursors that are active in a state other than inorganic oxides; this method involves impregnating the foam with an impregnating phase containing a catalytically active component or its precursor, and drying, wherein the impregnating phase has a viscosity of more than 1 cP at 20 ° C, drying is carried out without significant preliminary removal (draining) of the impregnating phase from the ceramic foam, and the catalytically active component or its precursor is present in one or more forms, different from its inorganic oxide, throughout the process.
Отличительным признаком изобретения является то, что применение пропитывающей фазы с вязкостью больше, чем у воды обеспечивает значительное удерживание пропитывающей фазы в порах пены до и во время высушивания. Эта проблема не встречалась при пропитке других материалов, имеющих порядок величины размера пор меньше того, что обычно встречается в керамических пенах. A distinctive feature of the invention is that the use of an impregnating phase with a viscosity greater than that of water provides a significant retention of the impregnating phase in the pores of the foam before and during drying. This problem was not encountered in the impregnation of other materials having an order of magnitude smaller than what is commonly found in ceramic foams.
Подходяще пропитывающая фаза имеет вязкость больше, чем 1 сП, предпочтительно 1 сП при 20oC, предпочтительно от 5 до 80 сП, более предпочтительно от 7 до 50 сП. Подходящую вязкость можно подобрать в соответствии со свойствами керамической пены, в частности размера ее пор, при этом для меньшего размера пор будет требоваться пропитывающая фаза с меньшей вязкостью. Пропитку удобно проводить при температуре между 0 и 90oC, особенно от 10 до 50oC, более конкретно при 20oC.A suitable impregnating phase has a viscosity greater than 1 cP, preferably 1 cP at 20 ° C, preferably 5 to 80 cP, more preferably 7 to 50 cP. Suitable viscosity can be selected in accordance with the properties of the ceramic foam, in particular its pore size, while for a smaller pore size, an impregnating phase with a lower viscosity will be required. The impregnation is conveniently carried out at a temperature between 0 and 90 o C, especially from 10 to 50 o C, more specifically at 20 o C.
Удобно осуществлять высушивание без существенного предварительного отвода (сливания) пропитывающей фазы из керамической пены. Ссылка в описании на "существенный предварительный отвод" относится к практике отвода жидкости, обычной в области техники покрытия мокрым способом и пропиткой, которая может включать вакуумирование пены, центрифугирование или продувку воздуха через пену, например. Предполагается, что никакую введенную в поры пены пропитывающую фазу по существу не следует специально удалять, скорее ее необходимо удерживать за счет ее вязкости. Поэтому удобно, чтобы любой дренаж пропитывающей фазы из пор пены до высушивания составлял меньше, чем 60%, предпочтительно меньше, чем 50%, более предпочтительно от 0 до 40%, еще более предпочтительно 0-20% от введенного количества. Предпочтительно поры пены по существу заполнены пропитывающей фазой до высушивания. Предпочтительно поры пены заполнены по меньшей мере на 60% пропитывающей фазой, более предпочтительно по меньшей мере на 85%. Удобно, чтобы керамическая пена медленно или постепенно погружалась в пропитывающую фазу, посредством чего предотвращается образование воздушных карманов и обеспечивается заполнение пор. Скорость погружения или степень начального погружения можно определить в соответствии с размером пор (ppi - количество пор на 1 дюйм) пены и вязкостью пропитывающей фазы. It is convenient to carry out drying without significant preliminary removal (draining) of the impregnating phase from ceramic foam. A reference in the description to “substantial pretreatment” refers to the practice of draining a liquid common in the wet coating and impregnation techniques, which may include evacuating the foam, centrifuging or blowing air through the foam, for example. It is assumed that no impregnating phase introduced into the pores of the foam should in essence be specifically removed; rather, it must be retained due to its viscosity. Therefore, it is convenient that any drainage of the impregnating phase from the pores of the foam before drying is less than 60%, preferably less than 50%, more preferably 0 to 40%, even more preferably 0-20% of the administered amount. Preferably, the pores of the foam are substantially filled with an impregnating phase prior to drying. Preferably, the pores of the foam are filled with at least 60% of the impregnating phase, more preferably at least 85%. It is convenient that the ceramic foam is slowly or gradually immersed in the impregnating phase, whereby the formation of air pockets is prevented and the pores are filled. The rate of immersion or the degree of initial immersion can be determined in accordance with the pore size (ppi - the number of pores per 1 inch) of the foam and the viscosity of the impregnating phase.
Пропитку можно проводить при атмосферном давлении или ниже атмосферного давления. При использовании пен с малым диаметром пор может быть особенно выгодно проводить пропитку при пониженном давлении между 0,5 и 1 атмосферой. Объем пор можно рассчитать, например, на основе плотности, веса и размеров пены, в результате чего можно определить требуемое количество пропитывающей фазы. The impregnation can be carried out at atmospheric pressure or below atmospheric pressure. When using foams with a small pore diameter, it can be particularly advantageous to impregnate under reduced pressure between 0.5 and 1 atmosphere. Pore volume can be calculated, for example, on the basis of the density, weight and size of the foam, as a result of which it is possible to determine the required amount of impregnating phase.
Однако существует возможность, предоставленная в дополнительном аспекте изобретения, - обеспечить протекание специального вытеснения пропитывающей фазы и/или каталитически активного компонента или его предшественника и тем самым обеспечить развитие градиента пропитывающего вещества. Это дает преимущество обеспечения градиента в загрузке твердых веществ, который не может быть получен альтернативными способа ми. Это может быть достигнуто, например, выбором пропитывающей фазы с несколько меньшей вязкостью, чем вязкость, которая в другом случае была бы подходящей для данного образца пены. Упомянутый здесь термин "градиент" для любого данного свойства образцы пены изобретения относится к ступенчатому или непрерывному изменению величины, характеризующей это свойство, такому как загрузка твердых веществ, например, поперек заданного размера пропитанного образца пены. However, there is the possibility, provided in an additional aspect of the invention, to ensure the occurrence of a special displacement of the impregnating phase and / or the catalytically active component or its precursor, and thereby ensure the development of an impregnating substance gradient. This has the advantage of providing a gradient in solids loading that cannot be obtained by alternative methods. This can be achieved, for example, by choosing an impregnating phase with a slightly lower viscosity than a viscosity that would otherwise be suitable for a given foam sample. The term "gradient" as referred to herein for any given property of the foam samples of the invention refers to a stepwise or continuous change in a quantity characterizing this property, such as loading solids, for example across a predetermined size of the impregnated foam sample.
Керамическая пена применяется как носитель для одного или более каталитически активных компонентов. В связи с этим, термин "каталитически активный компонент" в самом широком смысле относится к таким компонентам, то есть включает компоненты, которые сами по себе проявляют каталитическую активность, вместе с другими компонентами, которые, действуя как промоторы, стабилизаторы и т.п., оказывают благоприятное воздействие на каталитические свойства присутствующих компонентов. Ceramic foam is used as a carrier for one or more catalytically active components. In this regard, the term "catalytically active component" in the broadest sense refers to such components, that is, includes components that themselves exhibit catalytic activity, together with other components, which, acting as promoters, stabilizers, etc. have a beneficial effect on the catalytic properties of the components present.
Наносимый на керамическую пену каталитически активный компонент можно выбирать из любого подходящего компонента или сочетания компонентов, известных из уровня техники. Подходящие каталитически активные компоненты включают элементы групп IA, IIA, IIIA и IVA Периодической таблицы элементов и переходные металлы. Предпочтительными каталитически активными компонентами являются элементы, выбранные из групп IA, IB, IIA, IIB, IIIA, IIIB, IVA, IVB, VB, VIB, VIIB, VIII и лантанидов. Сделанные здесь ссылки на Периодическую таблицу элементов относятся к версии CAS, которая опубликована в CRC Справочнике по химии и физике, 68-е издание. Предпочтительные элементы включают литий, натрий, калий, рубидий, цезий, бериллий, магний, кальций, стронций, барий, скандий, иттрий, лантан, церий, титан, цирконий, гафний, ванадий, ниобий, тантал, хром, молибден, марганец, железо, рутений, осмий, кобальт, родий, иридий, никель, палладий, платина, медь, серебро, золото, цинк, кадмий, ртуть, алюминий, галлий, кремний, германий, олово и свинец. Выбор каталитически активных компонентов или сочетания компонентов будет зависеть от предполагаемого конечного использования окончательно полученной керамической пены. The catalytically active component applied to the ceramic foam can be selected from any suitable component or combination of components known in the art. Suitable catalytically active components include elements of Groups IA, IIA, IIIA and IVA of the Periodic Table of the Elements and transition metals. Preferred catalytically active components are elements selected from groups IA, IB, IIA, IIB, IIIA, IIIB, IVA, IVB, VB, VIB, VIIB, VIII and lanthanides. The references made here to the Periodic Table of Elements refer to the CAS version, which is published in the CRC Handbook of Chemistry and Physics, 68th edition. Preferred elements include lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, beryllium, magnesium, calcium, strontium, barium, scandium, yttrium, lanthanum, cerium, titanium, zirconium, hafnium, vanadium, niobium, tantalum, chromium, molybdenum, manganese, iron , ruthenium, osmium, cobalt, rhodium, iridium, nickel, palladium, platinum, copper, silver, gold, zinc, cadmium, mercury, aluminum, gallium, silicon, germanium, tin and lead. The choice of catalytically active components or combination of components will depend on the intended end use of the final ceramic foam.
Одним из процессов, для которого особенно подходят керамические пены, полученные по способу настоящего изобретения, является каталитическое частичное окисление углеводородного сырья. Подходящими каталитически активными компонентами для каталитического процесса частичного окисления являются элементы VIII группы: кобальт, железо, никель, рутений, палладий, осмий, родий, иридий и платина. Предпочтительными элементами для каталитического процесса частичного окисления являются рутений, родий и иридий. Дополнительное применение керамические пены находят в процессе восстановления оксидов азота. Подходящие каталитически активные компоненты для восстановления оксидов азота включают ванадий, титан и их смеси. Керамические пены, полученные по способу настоящего изобретения также подходят для использования в производстве оксида этилена. Наиболее подходящим каталитически активным компонентом для такого применения является серебро. One process for which ceramic foams obtained by the method of the present invention are particularly suitable is the catalytic partial oxidation of a hydrocarbon feed. Suitable catalytically active components for the catalytic partial oxidation process are Group VIII elements: cobalt, iron, nickel, ruthenium, palladium, osmium, rhodium, iridium and platinum. Preferred elements for the catalytic partial oxidation process are ruthenium, rhodium and iridium. Ceramic foams are additionally used in the reduction of nitrogen oxides. Suitable catalytically active components for the reduction of nitrogen oxides include vanadium, titanium and mixtures thereof. Ceramic foams obtained by the method of the present invention are also suitable for use in the production of ethylene oxide. The most suitable catalytically active component for this application is silver.
Каталитически активные компоненты могут быть обеспечены на керамической пене непосредственно в виде элемента или в форме его предшественника. Подходящими предшественниками являются соли и комплексы каталитически активных компонентов. Предшественники могут быть органическими или неорганическими соединениями, причем неорганические соединения являются предпочтительными. Вообще, если применяется предшественник каталитически активного компонента, то предпочтительно, чтобы этот предшественник не содержал элементов или компонентов, которые будут ухудшать характеристики керамических пен при их предполагаемом конечном использовании. Альтернативно, предшественники можно подбирать таким образом, чтобы они содержали элементы, которые можно удалить при последующей обработке керамической пены, например прокаливанием, перед применением пены. Подходящие неорганические предшественники каталитически активных компонентов включают галогениды, в частности хлориды, бромиды и иодиды, нитраты, сульфаты, фосфаты. Подходящие органические предшественники включают карбонилы, ацетаты, ацетилацетонаты и оксалаты. Catalytically active components can be provided on the ceramic foam directly in the form of an element or in the form of its precursor. Suitable precursors are salts and complexes of catalytically active components. Precursors may be organic or inorganic compounds, with inorganic compounds being preferred. In general, if a precursor of a catalytically active component is used, it is preferable that this precursor does not contain elements or components that would degrade the performance of ceramic foams during their intended end use. Alternatively, the precursors can be selected so that they contain elements that can be removed during subsequent processing of the ceramic foam, for example by calcination, before applying the foam. Suitable inorganic precursors of catalytically active components include halides, in particular chlorides, bromides and iodides, nitrates, sulfates, phosphates. Suitable organic precursors include carbonyls, acetates, acetylacetonates and oxalates.
Керамическую пену пропитывают каталитически активным компонентом или его предшественником, используя пропитывающую фазу. Пропитывающая фаза может находиться в форме любой подходящей жидкости, имеющей вязкость больше, чем вода. Удобно, чтобы пропитывающая фаза находилась в виде водного или органического раствора, суспензии, золя, геля, шлама или дисперсии. Получение такой пропитывающей фазы хорошо известно из уровня техники. The ceramic foam is impregnated with a catalytically active component or its precursor using an impregnation phase. The impregnating phase may be in the form of any suitable liquid having a viscosity greater than water. It is convenient that the impregnating phase be in the form of an aqueous or organic solution, suspension, sol, gel, sludge or dispersion. The preparation of such an impregnating phase is well known in the art.
Если пропитывающая фаза содержит каталитически активный компонент или его предшественник в твердом виде, например в виде шлама или суспензии, то можно использовать любое подходящее содержание твердого вещества. Предпочтительно, используемая в таких случаях пропитывающая фаза имеет содержание твердого вещества больше, чем 0,01 вес.%, посредством чего в поры вводится достаточное количество каталитически активного компонента или предшественника. Предпочтительно содержание твердого вещества составляет между 0,01 и 20 вес. %, причем максимальная загрузка твердого вещества зависит от загрузки, при которой ухудшается дисперсия частиц или происходит флокуляция. If the impregnating phase contains a catalytically active component or its precursor in solid form, for example in the form of a slurry or suspension, then any suitable solids content can be used. Preferably, the impregnation phase used in such cases has a solids content of greater than 0.01% by weight, whereby a sufficient amount of the catalytically active component or precursor is introduced into the pores. Preferably, the solids content is between 0.01 and 20 weight. %, and the maximum load of a solid depends on the load at which particle dispersion worsens or flocculation occurs.
Каталитически активный компонент или их сочетание могут присутствовать в конечном продукте в любом подходящем количестве, которое необходимо для осуществления желаемой функции. Обычно каталитически активный компонент будет присутствовать в количестве больше, чем 0,01 вес.% от веса керамической пены, более предпочтительно от 0,01 до 20 вес.%. The catalytically active component or a combination thereof may be present in the final product in any suitable amount that is necessary to carry out the desired function. Typically, the catalytically active component will be present in an amount greater than 0.01% by weight of the weight of the ceramic foam, more preferably from 0.01 to 20% by weight.
Пену можно предварительно обрабатывать до пропитки, для того чтобы улучшить дисперсию и когезию возможного каталитически активного компонента. Было найдено, что предварительная обработка пены водой и высушивание для получения оптимальной концентрации поверхностных гидроксидных групп, например до пропитки пропитывающей фазой, обеспечивает улучшенное пропитывание пены. The foam can be pre-treated prior to impregnation in order to improve the dispersion and cohesion of a possible catalytically active component. It has been found that pre-treating the foam with water and drying to obtain the optimum concentration of surface hydroxide groups, for example prior to impregnation with an impregnating phase, provides improved foam impregnation.
После пропитки керамическую пену сушат. Как отмечалось выше, важной частью способа настоящего изобретения является то, что высушивание осуществляют без существенного предварительного отвода (сливания) пропитывающей фазы из керамической пены. Высушивание можно осуществлять любым известным способом, таким как подвергание току воздуха при температуре окружающей среды, сушка в печи или микроволновая сушка. Любое нежелательное вытеснение пропитывающей фазы в ходе высушивания можно удобно предотвратить путем вращения пены или другим подходящим средством. After impregnation, the ceramic foam is dried. As noted above, an important part of the method of the present invention is that the drying is carried out without significant prior removal (draining) of the impregnating phase from the ceramic foam. Drying can be carried out by any known method, such as exposing to a current of air at ambient temperature, oven drying or microwave drying. Any unwanted displacement of the impregnating phase during drying can conveniently be prevented by rotation of the foam or other suitable means.
Условия, при которых высушивается керамическая пена, будут зависеть в основном от использованной конкретной пропитывающей фазы. Обычно высушивание проводят при температурах в интервале от температуры окружающей среды до 100oC.The conditions under which the ceramic foam is dried will mainly depend on the particular impregnation phase used. Typically, the drying is carried out at temperatures in the range from ambient temperature to 100 o C.
После высушивания керамическую пену можно по желанию прокаливать. Прокаливание можно осуществлять путем нагрева керамической пены до температуры в интервале от 100 до 1200oC. Обычно процедура прокаливания продолжается от 2 до 8 часов. Если проводится прокаливание, то его необходимо осуществлять в инертной или восстановительной атмосфере, для того чтобы избежать образования оксидных форм каталитически активных компонентов. Методики прокаливания такого типа хорошо известны из уровня техники.After drying, the ceramic foam can be calcined as desired. Calcination can be carried out by heating ceramic foam to a temperature in the range from 100 to 1200 o C. Typically, the calcination process lasts from 2 to 8 hours. If calcination is carried out, it must be carried out in an inert or reducing atmosphere in order to avoid the formation of oxide forms of catalytically active components. Calcination techniques of this type are well known in the art.
Керамическую пену можно пропитывать более чем одним каталитически активным компонентом или его предшественником, одновременно или последовательно. Если будет использоваться последовательное пропитывание, то может быть выгодным завершить операцию пропитки, высушивания и прокаливания для каждого компонента до того, как приступить к пропитке следующего компонента. Аналогично, если желательно провести несколько пропиток керамической пены, для того чтобы добиться более высокой загрузки каталитически активного компонента или предшественника, может быть предпочтительным проводить стадию высушивания и прокаливания после каждой стадии пропитки. Ceramic foam can be impregnated with more than one catalytically active component or its precursor, simultaneously or sequentially. If sequential impregnation is to be used, it may be advantageous to complete the impregnation, drying and calcining operation for each component before impregnating the next component. Similarly, if several impregnations of ceramic foam are desired, in order to achieve a higher loading of the catalytically active component or precursor, it may be preferable to carry out a drying and calcining step after each impregnation step.
Подходящие керамические пены, которые могут использоваться в настоящем изобретении, представляют собой, например, такие, которые имеют 5, лучше 10 или более пор на 1 дюйм (2,54 см). Обычно промышленно доступные пены находятся в интервале вплоть до 200 пор на дюйм (2,54 см). Предпочтительно, количество пор в пене находится в интервале от 10 до 60 пор на дюйм (2,54 см), более предпочтительно от 15 до 40 пор на 2,54 см. Выбор пены обычно будет зависеть от предполагаемого применения, посредством чего выбор материала из высокотемпературных стабильных индивидуальных или смешанных тугоплавких оксидов кремния, алюминия, титана, циркония и их (частично) стабилизированных форм, карбидов, нитридов и их смесей, может придавать пене выгодные свойства, такие как термическая стабильность, устойчивость к тепловому удару и/или прочность, и тем самым увеличение содержания пор на единицу длины обычно соответствует увеличению извилистости жидкости, проходящей через пену. В конкретных областях применения, например, когда желателен контакт поверхности поры с жидкостью, проходящей с высокими объемными скоростями через пену, существует потребность в пене с высокой извилистостью. Термин "извилистость" является общим термином, который, если он относится к неподвижному слою катализатора, может определяться как отношение длины пути для газа, проходящего через слой, к длине кратчайшего прямого линейного пути через слой. Таким образом, неизвилистый слой, такой как сотовая монолитная структура, имеет извилистость 1,0. Удобно, чтобы керамические пены настоящего изобретения имели извилистость по меньшей мере 1,1, например от 1,1 до 10,0, более предпочтительно от 1,1 до 5,0, наиболее предпочтительно от 1,3 до 4,0. Suitable ceramic foams that can be used in the present invention are, for example, those that have 5, preferably 10 or more pores per 1 inch (2.54 cm). Typically, commercially available foams are in the range of up to 200 pores per inch (2.54 cm). Preferably, the number of pores in the foam is in the range from 10 to 60 pores per inch (2.54 cm), more preferably from 15 to 40 pores per 2.54 cm. The choice of foam will usually depend on the intended application, whereby the choice of material from high-temperature stable individual or mixed refractory oxides of silicon, aluminum, titanium, zirconium and their (partially) stabilized forms, carbides, nitrides and mixtures thereof, can give the foam beneficial properties, such as thermal stability, resistance to thermal shock and / or strength and thereby increasing the pore content per unit length usually corresponds to an increase in the tortuosity of the fluid passing through the foam. In specific applications, for example, when contacting the surface of a pore with a fluid passing through the foam at high space velocities is desired, there is a need for a foam with high tortuosity. The term "tortuosity" is a general term which, if it refers to a fixed catalyst bed, can be defined as the ratio of the path length for the gas passing through the bed to the length of the shortest direct linear path through the bed. Thus, a non-sinuous layer, such as a honeycomb monolithic structure, has a sinuosity of 1.0. It is convenient that the ceramic foams of the present invention have a tortuosity of at least 1.1, for example from 1.1 to 10.0, more preferably from 1.1 to 5.0, most preferably from 1.3 to 4.0.
Конкретным преимуществом настоящего изобретения является то, что способ по существу не зависит от размера, формы или других параметров образца пропитываемой пены. Удобно, что можно пропитывать пены любых размеров или масштаба и получать превосходные результаты, например, для пен с размером порядка сантиметров до нескольких метров, предпочтительно с размером в любом заданном направлении от 0,5 см до 1 м. A particular advantage of the present invention is that the method is substantially independent of the size, shape, or other parameters of the sample of impregnated foam. Conveniently, it is possible to impregnate foams of any size or scale and obtain excellent results, for example, for foams with a size of the order of centimeters to several meters, preferably with a size in any given direction from 0.5 cm to 1 m.
В дополнительном аспекте настоящее изобретение обеспечивает применение керамических пен, полученных, как определено выше, в качестве катализатора в процессе каталитической конверсии. Особые преимущества получают при использовании керамических пен, полученных, как указано выше, в качестве катализатора в процессе конверсии, в котором используются температуры больше, чем или равные 800oC, предпочтительно используются объемные скорости больше, чем или равные 500000 нормальных литров/кг/ч, более предпочтительно в способе получения моноксида углерода и водорода частичным окислением углеводородного сырья.In an additional aspect, the present invention provides the use of ceramic foams obtained as defined above as a catalyst in a catalytic conversion process. Particular advantages are obtained by using ceramic foams obtained as described above as a catalyst in a conversion process in which temperatures greater than or equal to 800 ° C are used, space velocities greater than or equal to 500,000 normal liters / kg / h are preferably used , more preferably, in a method for producing carbon monoxide and hydrogen by partial oxidation of a hydrocarbon feed.
В дополнительном аспекте настоящее изобретение обеспечивает способ частичного окисления углеводородного сырья, который включает контактирование углеводородного сырья и кислородсодержащего газа с катализатором, содержащим в качестве каталитически активного компонента элемент из VIII группы Периодической таблицы, причем катализатор находится в форме керамической пены, полученной описанным выше способом. In an additional aspect, the present invention provides a method for partial oxidation of a hydrocarbon feed, which comprises contacting the hydrocarbon feed and an oxygen-containing gas with a catalyst containing as a catalytically active component an element from group VIII of the Periodic Table, the catalyst being in the form of a ceramic foam obtained by the above method.
Далее изобретение иллюстрируется с помощью неограничивающих примеров. The invention is further illustrated by non-limiting examples.
ПРИМЕР
Прямоугольные образцы (приблизительно 4х4х1 см) пены магния PSZ (фирма Hitech Ceramics), имеющей 20 пор на дюйм (2,54 см), модифицируют путем пропитки водным раствором хлористого родия (3) (3,05 г RhCl3 в 21,45 мл, вязкость меньше, чем 1 сП при 20oC) и путем пропитывания пены тем же раствором родия, но содержащим гидроксиэтилцеллюлозу (0,5 г, вязкость между 50 и 150 сП при 20oC, FLUKA 54290 сред. вязкость). Пропитку пены осуществляют путем погружения пены в водный раствор, с последующим приложением вакуума (0,8 бар, 80 кПа), в течение 1,5 ч. Образцы переносят в сушильный шкаф, по существу без потерь пропитывающей среды из пор, и затем сушат и при 120oC в течение 4 ч. После высушивания образцы прокаливают при 700oC 4 часа. Пены взвешивают до модифицирования и после высушивания и прокаливания. В примере, в котором использовался пропитывающий золь с низкой вязкостью, получают прокаленную пену, содержащую 1,1 вес.% родия (расчет основан на предположении, что родий присутствует в виде Rh2O3). В примере, в котором использовался пропитывающий золь с высокой вязкостью, получают прокаленную пену, содержащую 5,6 вес.% родия. В обоих образцах родий присутствует в основном в виде металлического родия.EXAMPLE
Rectangular samples (approximately 4x4x4 cm) of PSZ magnesium foam (Hitech Ceramics) having 20 pores per inch (2.54 cm) are modified by impregnation with an aqueous solution of rhodium chloride (3) (3.05 g RhCl 3 in 21.45 ml , viscosity less than 1 cP at 20 o C) and by soaking the foam with the same rhodium solution but containing hydroxyethyl cellulose (0.5 g, viscosity between 50 and 150 cP at 20 o C, FLUKA 54290 medium viscosity). The foam is impregnated by immersing the foam in an aqueous solution, followed by applying vacuum (0.8 bar, 80 kPa) for 1.5 hours. The samples are transferred to an oven, essentially without loss of impregnating medium from the pores, and then dried and at 120 ° C. for 4 hours. After drying, the samples were calcined at 700 ° C. for 4 hours. Foams are weighed before modification and after drying and calcination. In the example in which the low viscosity impregnating sol was used, a calcined foam containing 1.1% by weight of rhodium was obtained (the calculation is based on the assumption that rhodium is present as Rh 2 O 3 ). In an example in which a high viscosity impregnating sol was used, a calcined foam containing 5.6% by weight of rhodium was obtained. In both samples, rhodium is present mainly in the form of metallic rhodium.
Claims (10)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP95203262.1 | 1995-11-27 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU98112127A RU98112127A (en) | 2000-03-27 |
| RU2172213C2 true RU2172213C2 (en) | 2001-08-20 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2466163C2 (en) * | 2007-04-05 | 2012-11-10 | Нано-Икс Гмбх | Catalytically active coating material and use of coating material |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2466163C2 (en) * | 2007-04-05 | 2012-11-10 | Нано-Икс Гмбх | Catalytically active coating material and use of coating material |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5658497A (en) | Process for the catalytic partial oxidation of hydrocarbons using a certain catalyst support | |
| CA1165311A (en) | Method for manufacture of silver catalyst for production of ethylene oxide | |
| US4990481A (en) | Catalyst for steam reforming | |
| RU2486007C2 (en) | Highly porous foamed ceramics as supports for alkane dehydrogenation catalyst | |
| KR20010080035A (en) | Impregnation process for catalysts | |
| US8716170B2 (en) | Eggshell catalyst and methods of its preparation | |
| US4717702A (en) | Catalyst for conversion of synthesis gas to diesel fuel and process for preparation of such catalyst | |
| JP2003507161A (en) | Catalyst structure and method for Fischer-Tropsch synthesis | |
| AU689996B2 (en) | Process for preparation of supports | |
| US6562749B1 (en) | Process for the preparation of a catalyst or catalyst precursor | |
| US4522940A (en) | Method of preparing a catalyst and catalyst prepared by the method | |
| GB2080135A (en) | A method of preparing a supported catalyst | |
| MXPA97003813A (en) | Process for the preparation of sopor | |
| US4547486A (en) | Catalyst and method of preparing catalyst | |
| WO2000043121A1 (en) | Catalyst carrier carrying nickel ruthenium and lanthanum | |
| RU2172213C2 (en) | Method for preparing catalyst or catalyst precursor, catalyst, and method for partial oxidation of hydrocarbon feedstock and utilization thereof | |
| JP2002136868A (en) | Carrier of catalyst for manufacturing ethylene oxide, catalyst using the carrier for manufacturing ethylene oxide and method for manufacturing ethylene oxide | |
| WO2002000338A1 (en) | Bimodal porous material and catalyst using the same | |
| RU2200143C1 (en) | Hydrocarbon dehydrogenation catalyst and method of preparation thereof | |
| AU1468800A (en) | Production of hydrogen-containing gas streams | |
| JP3831444B2 (en) | Hydrogen selective oxidation catalyst, hydrogen selective oxidation method, and hydrocarbon dehydrogenation method | |
| JPH10180102A (en) | Dehydrogenation catalyst | |
| Keijzer et al. | Silver Catalysts Supported on High Surface Area α‐Alumina: Effect of Carbohydrate Template Size and Heat Treatment on Phase Purity | |
| CN115282970B (en) | Nickel-based catalyst for oxide film limited-area low-carbon alkane dry reforming and preparation method and application thereof | |
| RU2136366C1 (en) | Method of preparing fischer-tropsch catalyst |