RU2243032C1 - Catalyst carrier and a method for preparation thereof - Google Patents
Catalyst carrier and a method for preparation thereof Download PDFInfo
- Publication number
- RU2243032C1 RU2243032C1 RU2003130313/04A RU2003130313A RU2243032C1 RU 2243032 C1 RU2243032 C1 RU 2243032C1 RU 2003130313/04 A RU2003130313/04 A RU 2003130313/04A RU 2003130313 A RU2003130313 A RU 2003130313A RU 2243032 C1 RU2243032 C1 RU 2243032C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mass
- dispersed
- matrix
- metals
- carrier
- Prior art date
Links
Landscapes
- Catalysts (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области технической химии, а именно монолитным носителям для катализаторов, в том числе - сотовой структуры, которые могут быть использованы в различных гетерогенных каталитических процессах химической промышленности, таких как полное и парциальное окисление углеводородов, паровая конверсия и других.The invention relates to the field of technical chemistry, namely, monolithic supports for catalysts, including a honeycomb structure, which can be used in various heterogeneous catalytic processes of the chemical industry, such as complete and partial oxidation of hydrocarbons, steam conversion, and others.
Известны и широко используются гетерогенные катализаторы в форме блоков (сотовых структур) из различных керамических материалов [GB 1375830, B 01 J 11/06, 1973], что позволяет снизить гидравлическое сопротивление слоя катализатора. Обычным недостатком таких сотовых структур является их низкая удельная поверхность [GB 1375830, B 01 J 11/06, 1973; ЕР 0197681, B 01 J 37/00, 18.03.1986]. Это снижает активность катализаторов, изготавливаемых из таких сотовых структур, поскольку снижается количество наносимого активного компонента и его дисперсность.Heterogeneous catalysts in the form of blocks (honeycomb structures) of various ceramic materials are known and widely used [GB 1375830, B 01 J 11/06, 1973], which allows to reduce the hydraulic resistance of the catalyst layer. A common disadvantage of such honeycomb structures is their low specific surface area [GB 1375830, B 01 J 11/06, 1973; EP 0197681, B 01 J 37/00, 03/18/1986]. This reduces the activity of catalysts made from such honeycomb structures, since the amount of applied active component and its dispersion are reduced.
Для увеличения общей поверхности катализаторов уменьшают толщину стенок сотовых структур и увеличивают число каналов на единицу сечения блока. Кроме того, на поверхность сотовых носителей дополнительно наносят высокопористую подложку из оксидов алюминия, кремния, редкоземельных элементов. Последний прием требует специальной подготовки материалов, из которых изготавливают подложку, введения дополнительных стадий в технологический процесс изготовления носителя [US 3824196, B 01 J 11/06, 1974]. Кроме того, из-за различия коэффициентов термического расширения возможно отслаивание высокопористого слоя при термических ударах, что характерно для любых экзотермических каталитических процессов. Получаемые из таких носителей катализаторы имеют недостаточный ресурс, менее устойчивы к каталитическим ядам.To increase the total surface of the catalysts, the wall thickness of the honeycomb structures is reduced and the number of channels per unit section of the block is increased. In addition, a highly porous substrate of oxides of aluminum, silicon, and rare-earth elements is additionally applied to the surface of cellular carriers. The latter technique requires special preparation of the materials from which the substrate is made, the introduction of additional steps in the manufacturing process of the carrier [US 3824196, B 01 J 11/06, 1974]. In addition, due to the difference in the thermal expansion coefficients, it is possible to peel off the highly porous layer during thermal shocks, which is characteristic of any exothermic catalytic processes. The catalysts obtained from such carriers have an insufficient resource and are less resistant to catalytic poisons.
Принципиально иным является подход, ориентированный на изготовление монолитного сотового носителя сразу с высокой удельной поверхностью. Так, в US 4294806, B 01 D 53/36, 13.10.1981, монолитный носитель состоит из оксида алюминия с высокой удельной поверхностью. Однако носитель обладает недостаточной механической прочностью и устойчивостью к термоударам. В пат. РФ 2093249, B 01 D 53/06, 22.12.1992, описан сотовый носитель для катализатора окисления, содержащий оксид алюминия и оксид кремния. Термостабильность полученного сотового носителя не превышает 950°С, что характерно для большинства носителей, содержащих кремний [US 4151121, B 01 J 29/06, 24.04.1979]. Это не позволяет использовать данные носители для изготовления катализаторов сжигания топлив или парциального окисления метана в синтез газ, требующих термостабильности при более высоких температурах.A fundamentally different approach is focused on the manufacture of a monolithic cellular carrier immediately with a high specific surface area. So, in US 4294806, B 01 D 53/36, 10/13/1981, a monolithic carrier consists of alumina with a high specific surface area. However, the carrier has insufficient mechanical strength and resistance to thermal shock. In US Pat. RF 2093249, B 01 D 53/06, 12/22/1992, describes a honeycomb carrier for an oxidation catalyst containing alumina and silica. The thermal stability of the obtained cellular carrier does not exceed 950 ° C, which is typical for most carriers containing silicon [US 4151121, B 01 J 29/06, 04.24.1979]. This does not allow the use of these carriers for the manufacture of catalysts for the burning of fuels or partial oxidation of methane to synthesis gas, which require thermal stability at higher temperatures.
Наиболее близким к заявляемому является монолит с повышенной термостабильностью [US 4637995, B 01 J 23/75, 20.01.1987], содержащий 50-90 мас.% спеченного керамического материала матрицы и 10-50 мас.% материала с высокой удельной поверхностью, диспергированного по всей матрице. Материал керамической матрицы состоит из кордиерита, муллита, альфа-оксида алюминия или их смесей. Размер частиц материала матрицы не превышает 70 мкм (200 mesh). Диспергированный материал имеет удельную поверхность не менее 40 м2/г и размер кристаллитов не более 0,5 мкм и состоит из сульфидов переходных металлов или их смесей, пористых оксидов на основе оксидов алюминия, циркония, шпинели на основе алюмината магния, оксида кремния, цеолита, оксида титана или их смесей, а также их смесей с сульфидами металлов.Closest to the claimed is a monolith with increased thermal stability [US 4637995, B 01 J 23/75, 01/20/1987], containing 50-90 wt.% Sintered ceramic matrix material and 10-50 wt.% Material with a high specific surface, dispersed throughout the matrix. The material of the ceramic matrix consists of cordierite, mullite, alpha-alumina, or mixtures thereof. The particle size of the matrix material does not exceed 70 microns (200 mesh). The dispersed material has a specific surface area of at least 40 m 2 / g and a crystallite size of not more than 0.5 μm and consists of transition metal sulfides or mixtures thereof, porous oxides based on aluminum oxides, zirconium, spinel based on magnesium aluminate, silicon oxide, zeolite titanium oxide or mixtures thereof, as well as mixtures thereof with metal sulfides.
Недостатком известного носителя является использование кремнийсодержащих соединений, которые существенно снижают устойчивость монолитов к спеканию из-за относительно низкой температуры плавления по сравнению оксидом алюминия [Краткий справочник химика. Л.: Химия, 1978]. Сульфиды металлов при высокотемпературном спекании окисляются, что существенно снижает прочность контакта между частицами. Для многих процессов, протекающих при высоких температурах, реакция осуществляется в диффузионной области, поэтому очень высокая удельная поверхность не требуется. Гораздо важнее, чтобы данные носители были устойчивы к термоударам и, по возможности, имели повышенную теплопроводность для уменьшения вероятности локальных перегревов. Такие свойства имеют композитные материалы.A disadvantage of the known carrier is the use of silicon-containing compounds, which significantly reduce the resistance of monoliths to sintering due to the relatively low melting point compared to alumina [Quick reference chemist. L .: Chemistry, 1978]. During high-temperature sintering, metal sulfides are oxidized, which significantly reduces the contact strength between particles. For many processes occurring at high temperatures, the reaction is carried out in the diffusion region, so a very high specific surface area is not required. It is much more important that these carriers are resistant to thermal shock and, if possible, have increased thermal conductivity to reduce the likelihood of local overheating. Composite materials have such properties.
Изобретение решает задачи получения носителя, имеющего достаточно высокую удельную поверхность с равномерным распределением пор по всей толщине стенки носителя, повышения устойчивости к локальным перегревам и устойчивости к термоударам (быстрым изменениям температуры), а также увеличения геометрической поверхности стенок носителя.The invention solves the problem of obtaining a carrier having a sufficiently high specific surface with a uniform pore distribution over the entire thickness of the carrier wall, increasing resistance to local overheating and resistance to thermal shock (rapid temperature changes), as well as increasing the geometric surface of the carrier walls.
Задача решается использованием носителя катализатора, содержащим керамическую матрицу и материал, при этом диспергированный по всей матрице материал состоит из грубодисперсных частиц или агрегатов частиц, которые представляет собой оксиды металлов, и/или металлы, или их сплавы, и/или карбиды металлов, или их любую смесь, отличающийся от матрицы составом и структурой, а содержание диспергированного материала составляет 0,5-70 мас.%, при этом носитель содержит систему параллельных и/или пересекающихся каналов.The problem is solved by using a catalyst carrier containing a ceramic matrix and a material, while the material dispersed throughout the matrix consists of coarse particles or particle aggregates, which are metal oxides and / or metals, or their alloys, and / or metal carbides, or any mixture that differs from the matrix in composition and structure, and the content of the dispersed material is 0.5-70 wt.%, while the carrier contains a system of parallel and / or intersecting channels.
Диспергированный материал может иметь размеры частиц от 1 до 250 мкм. Носитель катализатора может иметь в центре носителя отверстие, отличающееся от каналов размерами и формой.The dispersed material may have a particle size of from 1 to 250 microns. The catalyst carrier may have an opening in the center of the carrier that differs from the channels in size and shape.
Задача создания носителя решается:The task of creating the media is solved:
1) через формирование матрицы на основе оксида алюминия, имеющей относительно высокую удельную поверхность и не содержащей оксидов кремния;1) through the formation of a matrix based on aluminum oxide having a relatively high specific surface area and not containing silicon oxides;
2) через использование диспергированного материала в количестве 0,5-70 мас.% с относительно низкой удельной поверхностью, состоящего из оксидов металлов, и/или металлов, или их сплавов, и/или карбидов металлов, отличающегося от матрицы составом и структурой;2) through the use of dispersed material in an amount of 0.5-70 wt.% With a relatively low specific surface, consisting of metal oxides, and / or metals, or their alloys, and / or metal carbides, which differs from the matrix in composition and structure;
3) через использование диспергированного материала с достаточно большим размером частиц 1-250 мкм;3) through the use of dispersed material with a sufficiently large particle size of 1-250 microns;
4) через формирование в блоке сотовой структуры дополнительной системы пересекающихся каналов.4) through the formation in the block of the cellular structure of an additional system of intersecting channels.
Использование матрицы, не содержащей низкоплавкие соединения, позволяет сохранить высокую пористость и после перегревов. Наличие крупнодисперсного диспергированного материала, в том числе - металлов или карбидов металлов, позволяет снижать механические и термические напряжения при локальных перегревах за счет увеличения теплоемкости композитного носителя и армирующих свойств крупной фракции. Система пересекающихся каналов увеличивает геометрическую поверхность носителя и способствует увеличению активности изготавливаемого из него катализатора. Кроме того, для прочного закрепления носителя в корпусе возможно использование носителя с отверстием в центре, с большим диаметром, чем сотовые каналы, достаточным для того, чтобы прочно закрепить полученный из носителя катализатор в корпусе.The use of a matrix that does not contain low melting compounds allows one to maintain high porosity even after overheating. The presence of coarse dispersed material, including metals or metal carbides, allows to reduce mechanical and thermal stresses during local overheating by increasing the heat capacity of the composite support and the reinforcing properties of the coarse fraction. The system of intersecting channels increases the geometric surface of the carrier and contributes to an increase in the activity of the catalyst made from it. In addition, for firmly securing the carrier in the housing, it is possible to use the carrier with a hole in the center, with a larger diameter than the honeycomb channels, sufficient to firmly fix the catalyst obtained from the carrier in the housing.
Задача приготовления предлагаемого носителя решается особым способом. Особенности строения предлагаемого носителя обуславливают особенности способа его приготовления. Обычно для получения шихты, из которой формуется монолитный носитель, используется, как минимум, три компонента:The task of preparing the proposed media is solved in a special way. The structural features of the proposed carrier determine the features of the method of its preparation. Usually, at least three components are used to obtain the mixture from which the monolithic carrier is formed:
а) керамический материал, обеспечивающий механическую прочность и, как правило, термостабильность;a) a ceramic material that provides mechanical strength and, as a rule, thermal stability;
б) неорганическая (постоянная) связка, обеспечивающая склеивание частиц керамического материала и высокую удельную поверхность;b) inorganic (permanent) bond, providing bonding of particles of ceramic material and a high specific surface;
в) органическое (временное) связующее, обеспечивающее необходимые реологические свойства формуемых паст [ЕР 0197681, B 01 J 37/00, 18.03.1985; US 3824196, B 01 J 11/06, 16.07.1974]. К недостаткам данного способа относится формование сотовых структур из данных паст методом экструзии, что приводит к значительному уплотнению материала. Поэтому, при изготовлении монолитных сотовых структур данным методом удельная поверхность существенно снижается.c) an organic (temporary) binder that provides the necessary rheological properties of the molded pastes [EP 0197681, B 01 J 37/00, 03/18/1985; US 3824196, B 01 J 11/06, 07/16/1974]. The disadvantages of this method include the formation of honeycomb structures from these pastes by extrusion, which leads to a significant compaction of the material. Therefore, in the manufacture of monolithic honeycomb structures using this method, the specific surface area is significantly reduced.
Известен способ приготовления сотового носителя с использованием неорганического связующего на основе аэросилогеля, получаемого замораживанием аэросила с последующим размораживанием и сушкой [Пат. РФ 2093249, В 01 D 53/06, B 01 J 23/76, 22.12.1992]. Однако стадия предварительной обработки порошка диоксида кремния, существенно усложняет приготовление носителя. В [US 4294806, B 01 D 53/36, 13.10.1981] описан способ приготовления монолитного носителя на основе оксида алюминия, в котором прокаливание и спекание материала проводили только во фронтальной части. Однако неоднородность термообработки может приводить к растрескиванию керамического материала.A known method of preparing a honeycomb carrier using an inorganic binder based on aerosilogel obtained by freezing Aerosil followed by thawing and drying [US Pat. RF 2093249, B 01 D 53/06, B 01 J 23/76, 12/22/1992]. However, the stage of pre-processing the powder of silicon dioxide, significantly complicates the preparation of the media. [US 4294806, B 01 D 53/36, 10/13/1981] describes a method for preparing a monolithic carrier based on alumina, in which the material was calcined and sintered only in the front part. However, the heterogeneity of the heat treatment can lead to cracking of the ceramic material.
В [US 4637995, B 01 J 23/75, 20.01.1987], выбранном нами в качестве прототипа по способу приготовления, описан метод, включающий формирование гомогенной массы, состоящей из:In [US 4637995, B 01 J 23/75, 01/20/1987], we selected as a prototype for the method of preparation, describes a method that includes the formation of a homogeneous mass, consisting of:
а) материала спекаемой керамической матрицы, состоящей из частиц размером менее 70 мкм (200 mesh) на основе кордиерита, муллита, альфа-оксида алюминия, алюмосиликата лития или их смесей в количестве 50-90 вес.%;a) material of a sintered ceramic matrix, consisting of particles smaller than 70 microns (200 mesh) based on cordierite, mullite, alpha-alumina, lithium aluminum silicate or mixtures thereof in an amount of 50-90 wt.%;
б) материала с высокой удельной поверхностью, имеющего размер кристаллитов не более 0,2 мкм и удельную поверхность не менее 40 м2/г, на основе сульфидов переходных металлов, пористых оксидов алюминия, циркония, шпинели, кремния, титана, цеолита или их смесей в количестве 10-50 вес.%.b) a material with a high specific surface, having a crystallite size of not more than 0.2 μm and a specific surface of not less than 40 m 2 / g, based on transition metal sulfides, porous oxides of aluminum, zirconium, spinel, silicon, titanium, zeolite, or mixtures thereof in an amount of 10-50 wt.%.
Кроме этого данный метод включал стадии формования и термообработки, достаточной для спекания материала матрицы.In addition, this method included the stages of molding and heat treatment sufficient to sinter the matrix material.
К недостаткам описанного метода необходимо отнести следующее 1) использование в качестве матрицы материалов только оксидов не позволяет получать пористые монолиты с высокой механической прочностью и устойчивостью к термоударам и требует обязательной длительной высокотемпературной обработки, способствующей диффузионному спеканию;The disadvantages of the described method include the following: 1) using only oxides as a matrix of materials does not allow one to obtain porous monoliths with high mechanical strength and resistance to thermal shock and requires mandatory long-term high-temperature processing, which promotes diffusion sintering;
2) использование в качестве дополнительного материала высокодисперсных частиц с высокой удельной поверхностью приводит к значительной усадке материала при прокаливании, и уменьшает механическую прочность монолитов;2) the use of finely dispersed particles with a high specific surface as an additional material leads to significant shrinkage of the material during calcination, and reduces the mechanical strength of monoliths;
3) формование сотовых структур методом экструзии, приводит к образованию неравновесных структур, что также требует длительной высокотемпературной обработки.3) the formation of cellular structures by extrusion, leads to the formation of nonequilibrium structures, which also requires long-term high-temperature processing.
Задача решается способом приготовления носителя катализатора содержащего керамическую матрицу и материал диспергированный по всей матрице, включающим получение гомогенной массы, содержащей спекаемый материал керамической матрицы и диспергированный материал, формование массы в нужную форму, термообработку сформованной массы при температуре, достаточной для спекания материала матрицы. В качестве материала керамической матрицы используют порошки, содержащие металлический алюминий, гомогенной массой пропитывают волокнистые и/или тканевые материалы, образующие в теле монолита при спекании систему параллельных и/или пересекающихся перпендикулярно каналов, перед термообработкой сформованную массу предварительно обрабатывают в гидротермальных условиях. В качестве диспергированного материала используют порошкообразные оксиды металлов, и/или порошкообразные металлы, и/или их сплавы, и/или карбиды металлов, или их любую смесь, при этом содержание диспергированного материала составляет 0,5-70 мас.%.The problem is solved by a method of preparing a catalyst carrier containing a ceramic matrix and dispersed material throughout the matrix, including obtaining a homogeneous mass containing sintered ceramic matrix material and dispersed material, molding the mass into the desired shape, heat treatment of the molded mass at a temperature sufficient to sinter the matrix material. Powders containing metal aluminum are used as the material of the ceramic matrix, they impregnate fibrous and / or fabric materials with a homogeneous mass, forming a system of parallel and / or intersecting perpendicular channels in the monolithic body during sintering, before heat treatment the molded mass is pre-processed under hydrothermal conditions. As the dispersed material, powdered metal oxides and / or powdered metals and / or their alloys and / or metal carbides or any mixture thereof are used, and the content of the dispersed material is 0.5-70 wt.%.
Способ приготовления носителя по предлагаемому изобретению включает:A method of preparing a carrier according to the invention includes:
1) использование в качестве материала для керамической матрицы порошкообразного алюминия или порошков на основе оксидов или гидроксидов алюминия с добавками порошкообразного алюминия;1) the use as a material for a ceramic matrix of powdered aluminum or powders based on aluminum oxides or hydroxides with the addition of powdered aluminum;
2) использование в качестве дополнительного материала порошкообразных частиц крупного размера 1-250 мкм, которые выполняют армирующие функции, а применение металлов и карбидов улучшают теплофизические свойства носителей;2) the use of powder particles of large size 1-250 microns as additional material, which perform reinforcing functions, and the use of metals and carbides improve the thermophysical properties of the carriers;
3) получение гомогенной массы, включающей порошки алюминия и порошкообразного дополнительного материала;3) obtaining a homogeneous mass, including aluminum powders and powdered additional material;
4) пропитку гомогенной массой волокнистых или тканевых материалов, выгорающих при высокотемпературной обработке на воздухе;4) impregnation with a homogeneous mass of fibrous or fabric materials that burn out during high-temperature treatment in air;
5) загрузку гомогенной массы с выгораемыми материалами в пресс-форму, проницаемую для газообразных веществ;5) loading a homogeneous mass with burnable materials into a mold permeable to gaseous substances;
6) обработку гомогенной массы в гидротермальных условиях перед прокаливанием на воздухе.6) processing a homogeneous mass in hydrothermal conditions before calcining in air.
Алюминиевый порошок, взаимодействуя с водой, окисляется с образованием гидроксидов, что приводит к увеличению объема твердого тела и самозапрессовке гомогенной массы в механически прочный монолит. При прокаливании происходит терморазложение гидроксидов алюминия с формированием высокопористой матрицы оксида алюминия, а также доокисление металлического алюминия с образованием вытянутых оксидных частиц, которые армируют частицы пористой матрицы и увеличивают ее устойчивость к термоударам. Кроме этого, выгорающие волокна после термообработки на воздухе формируют сквозные параллельные каналы в теле монолита с шероховатыми стенками. Выгорающие материалы после термообработки на воздухе формируют систему пересекающихся перпендикулярно друг другу каналов.Aluminum powder, interacting with water, oxidizes with the formation of hydroxides, which leads to an increase in the volume of the solid and self-pressing of a homogeneous mass into a mechanically strong monolith. During calcination, thermal decomposition of aluminum hydroxides occurs with the formation of a highly porous matrix of aluminum oxide, as well as the oxidation of aluminum metal with the formation of elongated oxide particles, which reinforce the particles of the porous matrix and increase its resistance to thermal shock. In addition, burnable fibers after heat treatment in air form through parallel channels in the body of a monolith with rough walls. Burning materials after heat treatment in air form a system of channels intersecting perpendicular to each other.
Следует отметить, что метод приготовления носителя, включающий использование порошкообразного алюминия, смешанного с порошкообразными нелетучими компонентами, размещение полученной массы в формовочном устройстве, проницаемом для газообразных веществ, с последующей обработкой водяным паром уже известен [Пат. РФ 2059427, B 01 J 23/75, 06.01.1993; пат. РФ 21322231, B 01 J 37/02, 14.10.1998]. Однако данный метод не предполагает использование добавок, выгорающих на воздухе. Это не позволяет изготавливать сотовые структуры.It should be noted that the method of preparation of the media, including the use of powdered aluminum mixed with powdered non-volatile components, placing the resulting mass in a molding device permeable to gaseous substances, followed by treatment with water vapor is already known [Pat. RF 2059427, B 01 J 23/75, 01/06/1993; US Pat. RF 21322231, B 01 J 37/02, 10/14/1998]. However, this method does not involve the use of additives that burn in the air. This does not allow the manufacture of honeycomb structures.
Известен также способ получения носителя сотовой структуры, включающий послойное укладывание пропитанного пастообразной массой волокна и выгораемых формообразующих элементов с последующей термообработкой [Пат. РФ 1680305, B 01 J 37/02, 09.01.1989]. Однако этот метод не включает добавление в массу порошкообразного алюминия и гидротермальную обработку изделия, что существенно снижает его механическую прочность. Кроме того, данный метод не позволяет изготавливать систему каналов, пересекающихся перпендикулярно друг другу, что увеличивает площадь геометрической поверхности монолита. Таким образом, в предлагаемом методе приготовления монолитных носителей имеет место особое сочетание известных ранее приемов, создающее новизну изобретения.There is also known a method of producing a honeycomb carrier structure, including layer-by-layer laying of fiber impregnated with a paste-like mass and burnable forming elements, followed by heat treatment [Pat. RF 1680305, B 01 J 37/02, 01/09/1989]. However, this method does not include the addition of powdered aluminum to the mass and hydrothermal treatment of the product, which significantly reduces its mechanical strength. In addition, this method does not allow to produce a system of channels intersecting perpendicular to each other, which increases the geometric surface area of the monolith. Thus, in the proposed method for the preparation of monolithic media there is a special combination of previously known techniques, creating the novelty of the invention.
В качестве оксидов в предлагаемом изобретении могут быть использованы простые и смешанные оксиды переходных и редкоземельных элементов Периодической таблицы. В качестве металлов, сплавов и карбидов используют в основном металлы 4 периода. Могут быть использованы и другие переходные элементы Периодической таблицы. Средний размер частиц металлов, сплавов и карбидов металлов определяют из данных по удельной поверхности и истинной плотности порошков. Средний размер агрегатов частиц оксидов определяют методом Коултера. В ряде случаев размер частиц определяют методом рассева. Удельную поверхность определяют методом БЭТ [А.П.Карнаухов Адсорбция. Текстура, дисперсность и пористость материалов. Новосибирск: Наука, 1999].As oxides in the present invention can be used simple and mixed oxides of transition and rare earth elements of the Periodic table. As metals, alloys and carbides, mainly metals of 4 periods are used. Other transition elements of the Periodic Table may be used. The average particle size of metals, alloys and metal carbides is determined from data on the specific surface and the true density of the powders. The average aggregate size of the oxide particles is determined by the Coulter method. In some cases, the particle size is determined by sieving. The specific surface area is determined by the BET method [A.P. Karnaukhov Adsorption. Texture, dispersion and porosity of materials. Novosibirsk: Nauka, 1999].
Предлагаемое изобретение иллюстрируется, но не ограничивается, следующими примерами:The invention is illustrated, but not limited to, by the following examples:
Пример 1. Порошок алюминия смешивают с диспергированным материалом - смешанным оксидом LaNiO2,5, со структурой перовскита, имеющим средний размер агрегатов частиц около 15 мкм, но с широким интервалом распределения размеров от 1 до 25 мкм. Полученный порошок смешивают с раствором глицерина в воде. Полученной суспензией смачивают хлопчатобумажную ткань в виде ленты, поверх которой размещают хлопчатобумажные нити толщиной 1 мм параллельно друг другу и перпендикулярно длине ленты. Затем ленту сворачивают в цилиндр, который закладывают в формовочное устройство и помещают в автоклав. В автоклаве формовочное устройство обрабатывают паром, в результате чего часть порошкообразного алюминия окисляется, и порошок схватывается в монолит. После автоклавирования формовочное устройство сушат и прокаливают до температуры не менее 1000°С, в результате чего оставшаяся часть алюминия доокисляется, а органические материалы выгорают с образованием каналов. Полученное изделие сотовой структуры имеет удельную поверхность 5 м2/т. Число параллельных каналов на единицу геометрической поверхности торцевой плоскости составляет 56 см-2. Расстояние между пересекающимися каналами составляет 0,5 мм. Содержание диспергированного материала составляет 22 мас.%.Example 1. Aluminum powder is mixed with a dispersed material — mixed LaNiO 2.5 oxide, with a perovskite structure having an average particle aggregate size of about 15 μm, but with a wide size distribution range from 1 to 25 μm. The resulting powder is mixed with a solution of glycerol in water. The resulting suspension is wetted with a cotton cloth in the form of a tape, on top of which cotton threads 1 mm thick are placed parallel to each other and perpendicular to the length of the tape. Then the tape is rolled into a cylinder, which is laid in a molding device and placed in an autoclave. In an autoclave, the molding device is steamed, as a result of which part of the aluminum powder is oxidized, and the powder sets in a monolith. After autoclaving, the molding device is dried and calcined to a temperature of at least 1000 ° C, as a result of which the remaining part of aluminum is oxidized, and organic materials burn out with the formation of channels. The resulting honeycomb structure product has a specific surface area of 5 m 2 / t. The number of parallel channels per unit of the geometric surface of the end plane is 56 cm -2 . The distance between the intersecting channels is 0.5 mm. The content of the dispersed material is 22 wt.%.
Пример 2. Аналогичен примеру 1. Отличается тем, что в качестве диспергированного материала используют порошок СеО2, со структурой С-полуторных оксидов, имеющий средний размер агрегатов частиц 7 мкм. Полученное изделие сотовой структуры имеет удельную поверхность 10 м2/г. Число каналов на единицу геометрической поверхности торцевой плоскости составляет 40 см-2. Расстояние между пересекающимися каналами составляет 5 мм. Содержание диспергированного материала составляет 26 мас.%.Example 2. Similar to example 1. It is characterized in that a CeO 2 powder with a C-sesquioxide structure having an average particle aggregate size of 7 μm is used as a dispersed material. The resulting honeycomb structure product has a specific surface area of 10 m 2 / g. The number of channels per unit of the geometric surface of the end plane is 40 cm -2 . The distance between the intersecting channels is 5 mm. The content of the dispersed material is 26 wt.%.
Пример 3. Аналогичен примеру 1. Отличается тем, что в качестве диспергированного материала используют порошкообразный никель (фракция 100-250 мкм), а к алюминиевому порошку добавлен порошкообразный гидроксид алюминия.Example 3. Similar to example 1. It is characterized in that powdered nickel (fraction 100-250 μm) is used as the dispersed material, and powdered aluminum hydroxide is added to the aluminum powder.
Полученное изделие сотовой структуры имеет удельную поверхность 3 м2/г. Число каналов на единицу геометрической поверхности торцевой плоскости составляет 40 см-2. Содержание диспергированного материала составляет 0,5 мас.%.The resulting honeycomb structure product has a specific surface area of 3 m 2 / g. The number of channels per unit of the geometric surface of the end plane is 40 cm -2 . The content of the dispersed material is 0.5 wt.%.
Пример 4. Аналогичен примеру 3. Отличается тем, что в качестве диспергированного материала используют порошкообразный сплав Fe-Cr-Al, имеющий средний размер частиц 5 мкм. Полученное изделие сотовой структуры имеет удельную поверхность. Число параллельных каналов на единицу геометрической поверхности торцевой плоскости составляет 35 см-2. Содержание диспергированного материала составляет 70 мас.%.Example 4. Similar to example 3. It is characterized in that a powdered Fe-Cr-Al alloy having an average particle size of 5 μm is used as the dispersed material. The resulting honeycomb structure product has a specific surface area. The number of parallel channels per unit of the geometric surface of the end plane is 35 cm -2 . The content of the dispersed material is 70 wt.%.
Пример 5. Аналогичен примеру 1. Отличается тем, что в качестве диспергированного материала используют порошок твердого раствора на основе оксидов La, Се, Zr, имеющий средний размер агрегатов частиц 8 мкм, а также порошкообразный сплав Ni-Сr, имеющий средний размер частиц 60 мкм. Полученное изделие сотовой структуры имеет удельную поверхность 12 м2/г. Число каналов на единицу геометрической поверхности торцевой плоскости составляет 230 см-2. Содержание диспергированного материала составляет 26 мас.%. твердого раствора на основе оксидов La, Се, Zr и 9 мас.% сплава Ni-Cr.Example 5. Similar to example 1. It is characterized in that as a dispersed material, a solid solution powder based on La, Ce, Zr oxides having an average particle aggregate size of 8 μm and a Ni-Cr powder alloy having an average particle size of 60 μm are used . The resulting honeycomb structure product has a specific surface area of 12 m 2 / g. The number of channels per unit of the geometric surface of the end plane is 230 cm -2 . The content of the dispersed material is 26 wt.%. solid solution based on oxides of La, Ce, Zr and 9 wt.% alloy Ni-Cr.
Пример 6. Аналогичен примеру 3. Отличается тем, что в качестве диспергированного материала используют порошок TiC, имеющий средний размер частиц 3 мкм. Полученное изделие сотовой структуры имеет удельную поверхность 2 м2/г. Число каналов на единицу геометрической поверхности торцевой плоскости составляет 40 см-2. Содержание диспергированного материала составляет 20 мас.%.Example 6. Similar to example 3. It is characterized in that a TiC powder having an average particle size of 3 μm is used as a dispersed material. The resulting honeycomb structure product has a specific surface area of 2 m 2 / g. The number of channels per unit of the geometric surface of the end plane is 40 cm -2 . The content of the dispersed material is 20 wt.%.
Пример 7. Аналогичен примеру 5. Отличается тем, что в качестве диспергированного материала используют порошок TiC аналогично примеру 6 и порошок CeO2 аналогично примеру 2. Полученное изделие сотовой структуры имеет удельную поверхность 9 м2/г. Число каналов на единицу геометрической поверхности торцевой плоскости составляет 40 см-2. Содержание диспергированного материала составляет 12 мас.% TiC и 8 мас.% СеО2.Example 7. Similar to example 5. It is characterized in that TiC powder is used as dispersed material as in example 6 and CeO 2 powder is similar to example 2. The resulting honeycomb structure product has a specific surface area of 9 m 2 / g. The number of channels per unit of the geometric surface of the end plane is 40 cm -2 . The content of the dispersed material is 12 wt.% TiC and 8 wt.% CeO 2 .
Пример 8. Аналогичен примеру 7. Отличается тем, что в качестве диспергированного материала дополнительно используют порошкообразный сплав NiCr, имеющий средний размер частиц 60 мкм. Полученное изделие сотовой структуры имеет удельную поверхность 4 м2/г. Число каналов на единицу геометрической поверхности торцевой плоскости составляет 230 см-2. Содержание диспергированного материала составляет 12 мас.% TiC; 8 мас.% СеО2; 6 мас.% NiCr.Example 8. Similar to example 7. It is characterized in that as a dispersed material, a powdery NiCr alloy having an average particle size of 60 μm is additionally used. The resulting honeycomb structure product has a specific surface area of 4 m 2 / g. The number of channels per unit of the geometric surface of the end plane is 230 cm -2 . The content of the dispersed material is 12 wt.% TiC; 8 wt.% CeO 2 ; 6 wt.% NiCr.
Полученные монолитные носители показали хорошие результаты при испытаниях к термоударам. Т.е. носители не разрушаются при нагреве их в течение нескольких минут до 1200°С.The obtained monolithic media showed good results when tested for thermal shock. Those. the carriers are not destroyed when they are heated for several minutes to 1200 ° C.
Таким образом, как видно из представленных выше примеров, предлагаемое изобретение решает техническую задачу создания носителя катализатора устойчивого к термоударам и обладающего высокой удельной поверхностью.Thus, as can be seen from the above examples, the present invention solves the technical problem of creating a catalyst carrier that is resistant to thermal shock and has a high specific surface area.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003130313/04A RU2243032C1 (en) | 2003-10-13 | 2003-10-13 | Catalyst carrier and a method for preparation thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003130313/04A RU2243032C1 (en) | 2003-10-13 | 2003-10-13 | Catalyst carrier and a method for preparation thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2243032C1 true RU2243032C1 (en) | 2004-12-27 |
Family
ID=34388603
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003130313/04A RU2243032C1 (en) | 2003-10-13 | 2003-10-13 | Catalyst carrier and a method for preparation thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2243032C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2484894C2 (en) * | 2009-03-02 | 2013-06-20 | Родиа Операсьон | Composition containing lanthanum-containing perovskite on substrate made from aluminium or aluminium oxyhydroxide, method for production and use in catalysis |
| CN108753359A (en) * | 2018-05-10 | 2018-11-06 | 新奥科技发展有限公司 | A kind of carrying method and catalytic coal gasifaction method of catalyst |
-
2003
- 2003-10-13 RU RU2003130313/04A patent/RU2243032C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2484894C2 (en) * | 2009-03-02 | 2013-06-20 | Родиа Операсьон | Composition containing lanthanum-containing perovskite on substrate made from aluminium or aluminium oxyhydroxide, method for production and use in catalysis |
| CN108753359A (en) * | 2018-05-10 | 2018-11-06 | 新奥科技发展有限公司 | A kind of carrying method and catalytic coal gasifaction method of catalyst |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7473465B2 (en) | Honeycomb structure, porous body, pore forming material for the porous body, and methods for manufacturing the pore forming material, the porous body and the honeycomb structure | |
| JP2580121B2 (en) | Monolithic catalyst carrier and method for producing the same | |
| JPS61212331A (en) | Preparation of monolithic catalyst carrier having integratedhigh surface area phase | |
| JP2003508329A (en) | Mullite body and method for forming mullite body | |
| EP2108439A1 (en) | Catalytic diesel particulate filter and manufacturing method thereof | |
| WO2005063653A9 (en) | Honeycomb structure | |
| US20110105305A1 (en) | Ceramic Foams with Gradient of Porosity and Gradient of Catalytic Active(s) Phase(s) | |
| JP2014031317A (en) | Mullite bodies and methods of forming mullite bodies | |
| JPWO2018012562A1 (en) | Honeycomb structure and method for manufacturing the honeycomb structure | |
| WO2006057344A1 (en) | Honeycomb structure | |
| US20110105304A1 (en) | Ceramic Foams with Gradients of Composition in Heterogeneous Catalytic | |
| JP2012507464A (en) | Fibrous aluminum titanate substrate and method for producing the same | |
| CN109020628A (en) | A kind of SiC nanowire enhancing porous ceramic composite and preparation method thereof | |
| JP2012502878A (en) | Method for producing porous mullite-containing composite | |
| JP2010537948A (en) | Porous washcoat-bonded fiber substrate and manufacturing method | |
| US6811868B2 (en) | Ceramic body and ceramic catalyst body | |
| EP2046696B1 (en) | Imroved diesel particulate filter | |
| JP2019058874A (en) | Honeycomb catalyst | |
| JP2018197182A (en) | Porous material, honeycomb structure, and production method of porous material | |
| JP6949019B2 (en) | Honeycomb structure and method for manufacturing the honeycomb structure | |
| RU2243032C1 (en) | Catalyst carrier and a method for preparation thereof | |
| JPH0657624B2 (en) | Silicon carbide honeycomb structure and method for manufacturing the same | |
| JP5916255B2 (en) | Ceramic filter | |
| JPH0657623B2 (en) | Silicon carbide honeycomb structure and method for manufacturing the same | |
| JPH11342335A (en) | Preparation of reforming catalyst for hydrocarbons |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20101014 |