RU2443469C2 - Способ изготовления катализаторов - Google Patents
Способ изготовления катализаторов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2443469C2 RU2443469C2 RU2009118964/04A RU2009118964A RU2443469C2 RU 2443469 C2 RU2443469 C2 RU 2443469C2 RU 2009118964/04 A RU2009118964/04 A RU 2009118964/04A RU 2009118964 A RU2009118964 A RU 2009118964A RU 2443469 C2 RU2443469 C2 RU 2443469C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reactor
- composition
- metal compounds
- precipitated
- suspension
- Prior art date
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 38
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 36
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 51
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 32
- 230000032683 aging Effects 0.000 claims abstract description 25
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 21
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims abstract description 6
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 26
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 11
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 11
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 7
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 7
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 6
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 6
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000003017 thermal stabilizer Substances 0.000 claims description 5
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 4
- 230000003534 oscillatory effect Effects 0.000 claims description 4
- 229910000288 alkali metal carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 150000008041 alkali metal carbonates Chemical class 0.000 claims description 3
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 2
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 2
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims 2
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Chemical compound [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims 2
- 239000012760 heat stabilizer Substances 0.000 claims 1
- 229910000027 potassium carbonate Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 claims 1
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 239000012716 precipitator Substances 0.000 abstract description 4
- 239000004608 Heat Stabiliser Substances 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000010327 methods by industry Methods 0.000 abstract 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 18
- 239000012018 catalyst precursor Substances 0.000 description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 description 11
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 10
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 9
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 7
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 7
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 7
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- -1 bicarbonates alkali metals Chemical class 0.000 description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 5
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 4
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 3
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000908 ammonium hydroxide Substances 0.000 description 3
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 3
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 3
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 3
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 3
- ATRRKUHOCOJYRX-UHFFFAOYSA-N Ammonium bicarbonate Chemical compound [NH4+].OC([O-])=O ATRRKUHOCOJYRX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M Bicarbonate Chemical compound OC([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000008044 alkali metal hydroxides Chemical class 0.000 description 2
- 239000001099 ammonium carbonate Substances 0.000 description 2
- 235000012501 ammonium carbonate Nutrition 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 230000002431 foraging effect Effects 0.000 description 2
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- 229910000000 metal hydroxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004692 metal hydroxides Chemical class 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 2
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 150000001242 acetic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000003929 acidic solution Substances 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001339 alkali metal compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001341 alkaline earth metal compounds Chemical class 0.000 description 1
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 description 1
- 238000001636 atomic emission spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- CKOFTLIGGWQUIB-UHFFFAOYSA-N carbonic acid;copper;dihydrate Chemical compound O.O.[Cu].[Cu].OC(O)=O CKOFTLIGGWQUIB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005810 carbonylation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 150000003841 chloride salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000010908 decantation Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 1
- 238000002354 inductively-coupled plasma atomic emission spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 1
- 239000011344 liquid material Substances 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000007530 organic bases Chemical class 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 230000036314 physical performance Effects 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N potassium nitrate Chemical class [K+].[O-][N+]([O-])=O FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000010333 potassium nitrate Nutrition 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000010344 sodium nitrate Nutrition 0.000 description 1
- 239000011949 solid catalyst Substances 0.000 description 1
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000001694 spray drying Methods 0.000 description 1
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 1
- 150000003623 transition metal compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000010 zinc carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/76—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
- B01J23/80—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with zinc, cadmium or mercury
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
- B01F23/50—Mixing liquids with solids
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F31/00—Mixers with shaking, oscillating, or vibrating mechanisms
- B01F31/65—Mixers with shaking, oscillating, or vibrating mechanisms the materials to be mixed being directly submitted to a pulsating movement, e.g. by means of an oscillating piston or air column
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/0053—Details of the reactor
- B01J19/006—Baffles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/24—Stationary reactors without moving elements inside
- B01J19/2415—Tubular reactors
- B01J19/243—Tubular reactors spirally, concentrically or zigzag wound
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/002—Mixed oxides other than spinels, e.g. perovskite
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
- B01J37/03—Precipitation; Co-precipitation
- B01J37/031—Precipitation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/08—Heat treatment
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
- B01J8/24—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique
- B01J8/40—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique with fluidised bed subjected to vibrations or pulsations
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00761—Details of the reactor
- B01J2219/00763—Baffles
- B01J2219/00765—Baffles attached to the reactor wall
- B01J2219/00777—Baffles attached to the reactor wall horizontal
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2523/00—Constitutive chemical elements of heterogeneous catalysts
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J35/391—Physical properties of the active metal ingredient
- B01J35/392—Metal surface area
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/40—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by dimensions, e.g. grain size
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/0009—Use of binding agents; Moulding; Pressing; Powdering; Granulating; Addition of materials ameliorating the mechanical properties of the product catalyst
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/12—Oxidising
- B01J37/14—Oxidising with gases containing free oxygen
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/16—Reducing
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способам изготовления каталитических композиций. Описан способ изготовления каталитической композиции, включающий следующие стадии, на которых: (i) осаждают одно или более металлических соединений из раствора с использованием щелочного осадителя, при необходимости, в присутствии термостабилизатора; (ii) обеспечивают старение осажденной композиции и (iii) выделяют и сушат состаренную композицию, причем стадия старения осуществляется с использованием реактора с пульсирующим потоком и осажденные металлические соединения включают соединения одного или более металлов, выбранных из Ca, Mg, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn или Pb. Технический результат - интенсифицирование способа изготовления каталитических композиций и получение катализаторов с высокими удельными поверхностями. 18 з.п. ф-лы, 5 табл., 1 ил., 8 пр.
Description
Данное изобретение относится к способу изготовления осажденных каталитических композиций, в частности к старению суспензий осажденного катализатора до сушки и последующей обработки.
Известны способы изготовления, предусматривающие осаждение каталитических композиций с использованием щелочного осадителя, как правило, включающие стадии образования водного раствора металлических соединений, часто кислого раствора, и объединения этого раствора со щелочным осадителем, в общем случае, водным раствором одного или более карбонатов щелочных металлов, бикарбонатов щелочных металлов, гидроокисей щелочных металлов, карбоната аммония или гидроокиси аммония, с целью вызвать осаждение нерастворимых металлических соединений. Эти нерастворимые соединения могут подвергаться старению в фазе суспензии в течение некоторого периода времени. После старения суспензию фильтруют для того, чтобы выделить каталитическую композицию, а затем сушат. Можно также прокаливать высушенную каталитическую композицию, нагревая ее до повышенной температуры, для того, чтобы вызвать в ней физико-химические изменения. Кроме того, в случае некоторых восстанавливаемых каталитических композиций, например, композиций, содержащих Ni, Cu, Co или Fe, высушенные или прокаленные материалы могут быть впоследствии подвергнуты воздействию газа-восстановителя, такого как водород или моноокись углерода, для превращения металла в элементарное или нуль-валентное состояние. Возможна также последующая пассивация восстановленной каталитической композиции.
Осаждение представляет собой очень быстрый процесс, а последующее старение позволяет превратить первоначально образовавшийся осадок в желаемые фазы и/или морфологии, например, с желаемым размером кристаллитов. Как правило, старение проводят в периодическом или полунепрерывном режиме, при этом водную суспензию осажденных металлических соединений выдерживают при повышенных температурах в течение выбранных периодов времени в одном или более перемешиваемых сосудах. В непрерывных процессах, как правило, используется ряд последовательно соединенных емкостей с перемешиванием. Такие процессы уже использовали, хотя контроль над ними может оказаться затруднительным, и, в связи с этим, имеется тенденция к образованию нежелательных продуктов. Несмотря на это, пока еще нет успехов в разработке подходящего одностадийного непрерывного процесса.
Мы обнаружили, что использование реактора с пульсирующим потоком для старения катализатора позволяет преодолеть трудности, существующие в процессах известного уровня техники, и дает возможность интенсифицировать процесс за счет уменьшения общего размера оборудования.
Соответственно, данное изобретение обеспечивает способ изготовления каталитической композиции, включающий следующие стадии:
(i) осаждение одного или более металлических соединений из раствора с использованием щелочного осадителя, при желании, в присутствии вещества-термостабилизатора;
(ii) старение осажденной композиции и
(iii) выделение и сушка состаренной композиции, причем на стадии старения используется реактор с пульсирующим потоком.
Мы обнаружили, что использование реактора с пульсирующим потоком позволяет осуществить стадию старения в одностадийном аппарате непрерывного действия.
Реакторы с пульсирующим потоком (РПП) известны; в общем случае такой реактор представляет собой вытянутый, например, цилиндрический сосуд, снабженный впуском для ввода реагентов у одного конца и выпуском для вывода продуктов у другого, дефлекторами с острыми краями, расположенными поперек по длине реактора на расстоянии друг от друга или по спирали, а также устройством для сообщения пульсирующего движения материалу, проходящему через реактор.
ЕР 0229139 описывает устройство РПП для смешивания жидкого материала, включающее вытянутый сосуд, в котором содержится материал, приспособление для сообщения этому материалу пульсирующего движения в продольном направлении, а также множество неподвижных препятствий, укрепленных на внутренней стенке сосуда и расположенных последовательно друг за другом по длине реактора. Препятствия представляют собой острые штыри в форме гребней, причем каждый гребень смотрит под прямым углом к направлению пульсирующего движения. Каждая пара соседних препятствий и участок стенки сосуда между ними определяют зону, в которой пульсирующее движение образует вихри, а затем активно передает эти вихри в остальную часть жидкости за пределами долины между двумя гребнями, таким образом, обеспечивая перемешивание этой жидкости. Отсюда следует, что пульсирующая жидкость взаимодействует с каждым препятствием, образуя вихри, и возникающее в результате движение обеспечивает эффективное и равномерное перемешивание в зоне. Поскольку в реакторе существует множество таких зон с хорошим перемешиванием, результатом является прекрасное локальное и глобальное перемешивание, приближающееся к распределению времен пребывания в реакторе идеального вытеснения.
ЕР 0631809 описывает работу РПП, предназначенного для смешивания гетерогенных или многофазных систем, включающих непрерывную фазу и, по крайней мере, одну твердую дисперсную фазу, причем перемешивание в РПП происходит только за счет приспособления, возбуждающего пульсации в непрерывной фазе. Этот РПП описан для применения в газофазных реакциях в псевдоожиженном слое и в реакциях газ/суспензия, таких как производство полиэтилена из этилена, или в реакциях на твердых катализаторах, таких как реакции карбонилирования.
В этих описаниях не раскрывается и не подразумевается, что такие реакторы можно использовать в производстве катализаторов, тем более что их можно использовать для старения осажденных катализаторов.
Согласно данному изобретению, одно или более металлических соединений осаждают, объединяя водный раствор одного или более растворимых металлических соединений, таких как нитраты, сульфаты, ацетаты, хлориды и т.д., с водным раствором щелочного осадителя. Растворы металлического соединения и щелочного осадителя можно объединять любым известным для специалистов в области производства катализаторов способом. При объединении раствора металла и раствора осадителя щелочной осадитель реагирует с растворимым металлическим соединением с осаждением нерастворимых металлических соединений, таких как гидроокись металла, карбонат металла или гидроксокарбонат металла. Осаждение можно осуществлять при температурах в интервале 0-100°С, предпочтительно 10-90°С. Предпочтительное рН объединенного раствора 6-12, более предпочтительно 8-11. Желательно, чтобы осажденные металлические соединения были пригодны для использования в изготовлении катализаторов или предшественников катализаторов. Следовательно, осаждаемые металлические соединения могут быть карбонаты, гидроксокарбонаты и гидроокиси любых каталитически активных металлов, присутствующих в катализаторе или предшественниках катализатора, включая щелочноземельные металлы, переходные металлы и непереходные металлы. Предпочтительные металлические соединения - это металлические соединения, выбранные из Са, Mg, Ti, V, Ce, Zr, Al, La, Y, Co, Mn, Fe, Cr, Ni, Cu, Zn и Pb. Возможно присутствие смеси металлических соединений. Более предпочтительно, чтобы осаждаемые соединения включали металлические соединения, выбранные из Co, Ni, Cu или Fe, в частности Cu и Zn.
В дополнение к осажденным металлическим соединениям, для улучшения свойств катализатора или предшественника катализатора может оказаться желательным включить в каталитическую композицию другие нерастворимые компоненты; следовательно, металлооксидный термостабилизатор, такой как порошок, гель или золь окиси металла, может быть введен или же самым образуется в процессе осаждения нерастворимых металлических соединений. Возможно присутствие окиси алюминия, окиси кремния, двуокиси титана, двуокиси циркония, а также других нерастворимых окисных металлических соединений и/или соответствующих гидроокисей металлов или гидратированных окислов металлов. Особенно полезны золи этих окислов, а предпочтительным веществом-термостабилизатором является золь окиси алюминия. Каталитические композиции, содержащие золь окиси алюминия, описаны, например, в US 4535071.
Кроме каталитических металлических соединений и вещества-термостабилизатора катализатор или предшественник катализатора может содержать один или более промоторов, таких как соединения щелочных металлов, соединения щелочноземельных металлов, соединения переходных металлов, соединения редких земель и благородные металлы, такие как Ru, Pt или Pd. Предпочтительными промоторами в медьсодержащих каталитических композициях являются соединения Mg, Cr, Ce, La, Pd, Zr и Mn.
Катализатор или предшественник катализатора может содержать один или более шпинельных окислов.
Предпочтительная композиция предшественника катализатора до прокаливания или восстановления представляет собой твердое вещество, содержащее смешанные гидроксокарбонаты меди и цинка и диспергированную в них окись алюминия и, при желании, содержащее одно или более соединений Mg, Cr, Ce, La, Pd, Zr или Mn в качестве промотора. Предпочтительные величины атомного соотношения Cu:Zn находятся в интервале от 2:1 до 3,8:1 по весу. Предшественник катализатора предпочтительно содержит 30-70% меди (в расчете на окись), 20-90% цинка (в расчете на окись), 5-40 вес.% окиси алюминия и 0,01-2,00 вес.% металла-промотора. Детально подходящие каталитические композиции и предшественники катализатора описаны в US 4788175.
Щелочным осадителем может быть любой известный осадитель, например щелочные гидроокиси, карбонаты или гидрокарбонаты, включая гидроокись аммония и карбонат аммония. Можно использовать смеси щелочных осадителей, например смесь щелочного карбоната и щелочной гидроокиси. Можно также использовать подходящие органические основания. В предпочтительном варианте щелочной осадитель содержит щелочной карбонат. Под термином "щелочной карбонатный осадитель" мы понимаем бикарбонат или гидрокарбонат металла. Предпочтительный щелочной карбонатный осадитель содержит карбонат щелочного металла, такого как натрий или калий. В сочетании со щелочным карбонатом можно использовать некарбонатные осадители, такие как гидроокиси щелочных металлов, например гидроокись натрия, или гидроокись калия, или гидроокись аммония. Концентрация карбоната металла в растворе осадителя может превышать 25 вес.%, в предпочтительном варианте она превышает 30 вес.%.
После того как раствор металла и раствор осадителя объединены и началось осаждение нерастворимых металлических соединений, полученную суспензию можно состарить. Старение позволяет изменить размер и морфологию частиц, и эти изменения могут сказаться благоприятно на физических свойствах и работе получаемого в результате катализатора. Осажденные карбонаты металлов могут терять двуокись углерода в процессе старения. При желании, на стадии старения можно добавить металлооксидный термостабилизатор.
Согласно данному изобретению стадия старения осуществляется в РПП. Хотя осаждение и старение можно объединить в одном РПП, предпочтительнее иметь отдельные реакторы для осаждения и старения.
РПП может представлять собой вытянутый сосуд, в предпочтительном варианте круглого поперечного сечения. Суспензию, состоящую из свежеосажденной композиции и воды, можно вводить в сосуд через один или более вводных патрубков, которые могут располагаться у любого конца или в любой другой точке по длине реакционного сосуда, хотя предпочтительно, чтобы они располагались у одного конца, например, у дна (в случае, если реактор расположен вертикально). Соответственно, реактор снабжен одним или несколькими патрубками для вывода состаренной композиции, а также для удаления выделившейся двуокиси углерода, которые опять-таки могут располагаться у противоположного конца или в любой точке по длине реактора, но предпочтительно находятся у противоположного конца относительно вводного патрубка, т.е. у верхнего конца в случае вертикального расположения реактора. Реактор снабжен средством для придания суспензии (т.е. осажденной композиции и воде) пульсирующего, осциллирующего движения в определенном направлении, которое предпочтительно примерно параллельно направлению движения жидкости, а также множеством неподвижных дефлекторов, закрепленных примерно поперек направления движения потока жидкости. За счет пульсирующего движения, сообщаемого материалу, содержащемуся в сосуде, реагенты вынуждены пересекать снова и снова неподвижные дефлекторы, тем самым обеспечивая интенсивное перемешивание. Такой аппарат описан, например, в вышеупомянутых ЕР 0229139 и ЕР 0631809.
РПП может включать одну прямую секцию или может включать множество прямых секций, соединенных U-образными сочленениями, так чтобы реактор занимал меньшее пространство. РПП можно использовать в горизонтальной или вертикальной ориентации. В любой ориентации реагенты поступают в реактор у одного конца, текут вдоль реактора и выходят у другого его конца. Двуокись углерода можно выводить через один или множество выходных патрубков, расположенных на самой верхней поверхности стенки реактора. В горизонтально расположенном реакторе дефлекторы расположены на удобном расстоянии от самой нижней внутренней стенки реактора для того, чтобы предотвратить накопление твердых веществ. В предпочтительном варианте осуществления, однако, РПП работает в вертикальной ориентации, поскольку это обеспечивает почти вертикальное движение реагентов через реактор и облегчает выведение двуокиси углерода из реактора.
Площадь внутреннего поперечного сечения реактора, занимаемая одним дефлектором, может быть неизменной или меняться по длине реактора, но предпочтительно составляет 20-80%, более предпочтительно 40-60% от общей площади поперечного сечения. В случае, когда РПП имеет круглое сечение, дефлекторы предпочтительно представляют собой перфорированные диски, которые могут соприкасаться с внутренней стенкой реактора или могут располагаться на некотором расстоянии от внутренней стенки реактора. Такие диски могут иметь одно центральное отверстие для прохождения суспензии или несколько отверстий. В качестве варианта, диски могут вообще не иметь отверстий, а диаметр диска может быть меньше, чем внутренний диаметр реактора, так чтобы оставался кольцевой зазор вокруг периферии диска.
Число дефлекторов определяется размерами реактора, желаемым распределением времени пребывания и требуемой степенью смешивания. Предпочтительно в РПП имеется ≥5 дефлекторов.
Если требуется облегчить ввод/вывод материала в/из реактор(а) или облегчить выделение двуокиси углерода из суспензии, в РПП можно создать свободные от дефлекторов области. В частности, в вертикальном исполнении реактора желательно, чтобы выделение двуокиси углерода происходило вблизи единственного или нескольких выходных патрубков, особенно если эти патрубки расположены у верхнего конца реактора.
Пульсирующий поток можно создать за счет непрерывной прокачки суспензии вдоль сосуда с помощью центробежного, мембранного или шестеренчатого насоса и наложения возвратно-поступательных колебаний с помощью подходящих насосов, клапанов или других механизмов, таких как поршень, расположенный так, чтобы он образовал концевую стенку реактора или находился в гидравлической связи с концом реактора. Можно также использовать иные механические устройства возвратно-поступательного движения, такие как двухпоршневой насос. Можно также использовать пульсирующую пневмоподставку или другое гидравлическое приспособление.
Размер РПП можно выбрать в соответствии с его назначением. Например, реактор может иметь внутренний диаметр в интервале от 15 до 4000 мм, предпочтительно 25-1000 мм, длину в интервале от 0,5 до 5 м и кольцевые дефлекторы, расположенные на расстоянии 30-600 мм друг от друга. Далее, поперечник РПП, т.е. внутренний диаметр, может иметь постоянную величину или меняться по длине реактора.
Частота пульсаций или колебаний будет зависеть от реагентов, плотности каждого их компонента и вязкости системы, а также от требуемой степени массо- и теплопереноса и перемешивания. Частота пульсаций может быть 0,1-10 Гц, предпочтительно 1-5 Гц, при амплитуде, большей или равной 2 мм, предпочтительно большей или равной 5 мм. Предпочтительные величины амплитуды колебаний составляют 0,05-0,5 от диаметра РПП.
Средний поток в РПП будет зависеть от масштаба процесса, а также от размера частиц твердых реагентов и концентрации суспензии. Например, средняя скорость потока может колебаться в пределах 5-50 м3/ч.
Стадия старения в РПП может осуществляться при температуре в интервале 0-100°С и при обычном или повышенном давлении в пределах кипения жидкой фазы в суспензии. Следовательно, если жидкая фаза содержит воду, при атмосферном давлении реагенты можно удобным образом нагревать до температуры между 20 и 95°С, предпочтительно между 40 и 90°С, с помощью внешнего нагревательного устройства, такого как рубашка, нагреваемая водяным паром или горячей водой. Более высокие температуры можно использовать в тех случаях, когда реагенты находятся под давлением.
В процессе старения может выделяться некоторое количество двуокиси углерода. При желании эту двуокись углерода можно отделить на стадии старения и использовать для получения осадителя на основе карбоната металла.
После завершения стадий осаждения и старения осажденные композиции, содержащие нерастворимые металлические соединения, можно отделить фильтрованием, центрифугированием или декантированием с помощью известных методов.
Предпочтительно отмывать выделенную осажденную композицию от растворимых соединений, таких как растворимые соли металлов, например нитраты натрия или калия. Для отмывания можно использовать воду, предпочтительно деминерализованную, комнатной или предпочтительно повышенной температуры. Выделенные твердые вещества затем подвергают дальнейшей обработке для превращения в материал катализатора или предшественника катализатора.
Последующая обработка нерастворимых металлических соединений для превращения их в катализатор или предшественник катализатора часто будет включать стадию сушки нерастворимых металлических соединений. Для этого влажное осажденное вещество можно нагревать на воздухе или в среде инертного газа до температуры в интервале 25-120°С в печи или вакуумной печи. Отмытую каталитическую композицию можно подвергнуть распылительной сушке с использованием известных методов. Например, подходящие методы распылительной сушки описаны в US 4522938.
В одном варианте осуществления осажденные каталитические композиции, содержащие нерастворимые металлические соединения, можно затем прокаливать, т.е. нагревать их в печи для прокаливания до температуры в интервале 200-600°С, предпочтительно 250-400°С, в течение периода времени до 24 ч, предпочтительно до 8 ч, для того чтобы вызвать физико-химические изменения, посредством которых осажденные металлические соединения превращаются в соответствующие оксиды.
В случае когда осажденные композиции включают один или несколько металлов, выбранных из Cu, Ni, Co или Fe, дальнейшая их обработка может включать восстановление газом-восстановителем, таким как водород или моноокись углерода, либо газовыми смесями, содержащими водород или моноокись углерода, в аппарате для проведения реакций восстановления. Нерастворимые соединения можно восстановить сразу или после предварительного прокаливания. Методы прямого восстановления описаны в US4863894.
В случае когда каталитическая композиция содержит Cu, Ni, Fe или Co в восстановленном виде, могут возникнуть проблемы в связи с высокой реакционной способностью восстановленного металла по отношению к кислороду воздуха из-за пирофорной природы катализаторов. Следовательно, предпочтительно пассивировать такие восстановленные каталитические композиции. Для пассивирования можно использовать смеси инертный газ/воздух, такие как смеси азот/воздух, причем концентрация воздуха медленно повышается со временем для того, чтобы в результате создать тонкий слой оксида металла на поверхности катализатора. В качестве альтернативы, для пассивирования восстановленных каталитических композиций, содержащих один или несколько металлов, выбранных из Cu, Fe, Ni или Cu, можно использовать газовые смеси, содержащие двуокись углерода и кислород в отношении СО2:О2≥2:1, для того чтобы создать на их поверхности тонкий слой карбоната металла, например гидроксокарбоната металла. Подходящие способы пассивирования описаны в US 5928985.
Предпочтительно формовать катализатор или предшественник катализатора в виде изделий определенной формы, таких как таблетки, шарики, гранулы или экструдаты, используя для этого известные методы. В случае когда каталитическая композиция содержит Cu, Ni, Fe или Co, формование можно проводить до или после любой стадии восстановления.
Далее изобретение иллюстрируется со ссылкой на нижеследующий чертеж, где фиг.1 представляет собой схематическое изображение поперечного сечения реактора с пульсирующим потоком, который можно использовать для старения осажденных предшественников катализатора.
На фиг.1 изображен РПП, подходящий для старения осажденных катализаторов. Этот РПП включает вертикально расположенный вытянутый цилиндрический корпус 10, снабженный патрубком для ввода суспензии 12 у дна реактора и патрубком для вывода суспензии 14 у верхнего конца реактора. Клапан 16 для стравливания СО2 предусмотрен в верхнем конце реактора. Неподвижные дефлекторы 18 расположены внутри корпуса 10 равномерно по его длине. Изображено тринадцать дефлекторов, но в зависимости от размера реактора их число в реакторе может быть больше или меньше. Каждый дефлектор 18 имеет форму диска и диаметр, равный внутреннему диаметру корпуса 10, и опирается на опорные стержни (не показаны), вытянутые вдоль реактора. Каждый дефлектор 18 имеет одно центральное отверстие, площадь поперечного сечения которого составляет от 80% до 20% от площади внутреннего поперечного сечения корпуса реактора 10. У дна корпуса 10 конец реактора включает гибкую непроницаемую мембрану 20, которая сообщает колебательное движение суспензии, проходящей через корпус реактора 10. Мембрана корпуса 20 перемещается вверх-вниз с помощью гидравлической жидкости 22, которая, в свою очередь, приводится в движение гибкой мембраной насоса 24 с помощью плунжера 26 и мотора (последний не показан). В этом варианте осуществления мембрана насоса 24 и мембрана корпуса 20 находятся под прямым углом друг к другу, но должно быть понятно, что возможны и другие конфигурации. Корпус реактора 10 снабжен внешней нагревательной рубашкой 28, которая нагревается горячей водой.
В процессе использования композиции предшественника катализатора, т.е. композиции, содержащей Cu, Zn, Mg и Al согласно US 4788175, композицию непрерывно подают внутрь корпуса реактора 10 насосом (не показан) через вводной патрубок 12. Повышенную температуру суспензии поддерживают с помощью нагревательной рубашки 28. Под действием насоса суспензия проходит вертикально вверх через реактор и покидает корпус реактора 10 через выводной патрубок 14. При прохождении через корпус реактора 10 суспензия подвергается колебательному движению, вызванному колеблющейся мембраной 20, и многократно контактирует с кромкой каждого дефлектора 18. Колебательное движение контролируется в отношении его частоты и амплитуды с помощью плунжера 26, который воздействует на гидравлическую жидкость 22 и мембрану 20. Двуокись углерода может выделяться из суспензии у потолка реактора, и его стравливают через клапан 16 для стравливания СО2.
На фиг.1 показан только один реактор, но должно быть понятно, что в зависимости от масштаба производства катализатора можно использовать большее число реакторов.
Далее изобретение иллюстрируется со ссылкой на нижеследующие примеры использования реактора с пульсирующим потоком, в соответствии с его изображением на фиг.1, обладающего длиной 1514 мм и внутренним диаметром 50 мм и снабженного 21 дискообразным дефлектором, причем дефлекторы расположены на расстоянии 72 мм друг от друга и каждый имеет диаметр около 50 мм и одно центральное отверстие диаметром 29 мм. Четыре параметра (скорость потока, температура суспензии, частота колебаний и амплитуда колебаний) варьировали следующим образом.
Каждое состояние потока (в терминах собственно потока и пульсирующего потока) можно описать тремя безразмерными величинами: эффективным числом Рейнольдса Re n, колебательным числом Рейнольдса Re o и числом Струхаля St. Эти безразмерные величины имеют следующий вид:
Значения всех безразмерных величин для восьми экспериментов приведены ниже.
Суспензию композиции предшественника катализатора, содержащей Cu, Zn, Mg и Al, получали в соответствии с US 4788175. Суспензию, содержащую карбонаты металлов, включая гидроксокарбонаты, подавали непосредственно в РПП, который работал в соответствии с вышеуказанными условиями. Материал, выходящий из РПП, отфильтровывали на вакуумном фильтре и промывали три раза горячей деминерализованной водой, объем которой в два раза превышал объем материала. Отфильтрованный и промытый материал сушили в печи при 110°С в течение 16 ч. Образцы высушенного материала характеризовали измерением размера частиц, рентгеновской дифракцией, атомно-эмиссионной спектроскопией с индуктивно-связанной плазмой, ТГА/ДСК и измерением удельной поверхности меди (CuSA).
Размер частиц (в микронах) для каждого образца измеряли на лазерном дифракционном модуле Malvern Instruments Mastersizer 2000. Высушенный образец ресуспензировали в деминерализованной воде, а затем диспергировали путем ультразвукового перемешивания. Результаты всех опытов представлены ниже.
Для каждого образца определяли кристаллическую структуру методом дифракции рентгеновских лучей с использованием дифрактометра Siemens D5000. Все образцы содержали фазы малахита [Cu2(CO3)(OH)2] и смитсонита [ZnCO3].
Химический состав образцов (весовые проценты CuO, ZnO, MgO, Al2O3, Fe2O и Na2O) определяли с помощью атомно-эмиссионной спектроскопии с индуктивно-связанной плазмой без учета потерь. Содержание остаточной щелочи регистрировали для того, чтобы оценить легкость вымывания ионов натрия из остатка на фильтре, выгруженного из РПП. Химический состав образцов (в вес.%) указан ниже.
Образцы гранулировали просеиванием остатка на фильтре через сито с размером ячеек 1,7 мм с последующим прокаливанием при 300°С в течение 6 ч или до тех пор, пока потери при прокаливании не достигали 14-18%. Прокаленный порошок затем смешивали с 20% (вес./вес.) графита, и перед тем, как гранулировать до плотности 2 г/см3, его предварительно прессовали и пропускали через сито с размером ячеек 1,4 мм.
Удельную поверхность меди определяли на гранулах, которые сначала измельчали до 0,6-1,0 мм, а затем восстанавливали измельченные гранулы в токе водорода и анализировали их в соответствии с методом, описанным в ЕР 202824.
Получены следующие результаты.
а. Образцы для опытов 4 и 5 были объединены.
б. Результатов не получено.
в. Старение в емкости с перемешиванием при 50-80°С.
Результаты показывают, что старение может производиться в РПП и что непрерывное старение в РПП может дать катализаторы с высокими значениями удельной поверхности меди.
Claims (19)
1. Способ изготовления каталитической композиции, включающий следующие стадии, на которых:
(i) осаждают одно или более металлических соединений из раствора с использованием щелочного осадителя, при необходимости, в присутствии термостабилизатора;
(ii) обеспечивают старение осажденной композиции; и
(iii) выделяют и сушат состаренную композицию, причем стадия старения осуществляется с использованием реактора с пульсирующим потоком и осажденные металлические соединения включают соединения одного или более металлов, выбранных из Ca, Mg, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn или Pb.
(i) осаждают одно или более металлических соединений из раствора с использованием щелочного осадителя, при необходимости, в присутствии термостабилизатора;
(ii) обеспечивают старение осажденной композиции; и
(iii) выделяют и сушат состаренную композицию, причем стадия старения осуществляется с использованием реактора с пульсирующим потоком и осажденные металлические соединения включают соединения одного или более металлов, выбранных из Ca, Mg, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn или Pb.
2. Способ по п.1, при котором осажденные металлические соединения включают соединения одного или более металлов, выбранных из Co, Ni, Cu или Fe.
3. Способ по п.1, при котором осажденные металлические соединения включают соединения Cu, Zn и Mg.
4. Способ по п.1, при котором процесс осаждения металлических соединений проводится в присутствии металлооксидного термостабилизатора.
5. Способ по п.1, при котором золь окиси алюминия присутствует в процессе осаждения металлических соединений.
6. Способ по п.1, при котором щелочной осадитель содержит щелочной карбонат.
7. Способ по п.1, при котором щелочной осадитель содержит карбонат щелочного металла, такой как карбонат натрия или карбонат калия.
8. Способ по п.1, при котором реактор с пульсирующим потоком включает
(i) удлиненный сосуд, имеющий
(ii) один или более впусков для ввода суспензии осажденной композиции, расположенных у любого конца или в любой другой точке по длине реакционного сосуда,
(iii) один или более выпусков для удаления состаренной композиции и двуокиси углерода, которые расположены у противоположного конца или в любой другой точке по длине реакционного сосуда,
(iv) средство для придания суспензии пульсирующего колебательного движения в направлении, примерно параллельном направлению потока жидкости, и
(v) множество неподвижных дефлекторов, расположенных примерно поперек направления потока жидкости.
(i) удлиненный сосуд, имеющий
(ii) один или более впусков для ввода суспензии осажденной композиции, расположенных у любого конца или в любой другой точке по длине реакционного сосуда,
(iii) один или более выпусков для удаления состаренной композиции и двуокиси углерода, которые расположены у противоположного конца или в любой другой точке по длине реакционного сосуда,
(iv) средство для придания суспензии пульсирующего колебательного движения в направлении, примерно параллельном направлению потока жидкости, и
(v) множество неподвижных дефлекторов, расположенных примерно поперек направления потока жидкости.
9. Способ по п.1, при котором реактор с пульсирующим потоком содержит одну прямую секцию или множество прямых секций, соединенных U-образными коленами.
10. Способ по п.1, при котором реактор с пульсирующим потоком расположен горизонтально или вертикально.
11. Способ по п.8, при котором площадь внутреннего поперечного сечения реактора, занимаемая каждым дефлектором, остается неизменной или меняется по длине реактора и составляет 20-80% от общей площади поперечного сечения.
12. Способ по п.8, при котором, когда реактор имеет круглое сечение, дефлекторы представляют собой диски, имеющие единственное центральное отверстие, через которое может проходить суспензия, или имеют несколько отверстий, или же диски не имеют отверстий, но диаметр диска меньше, чем внутренний диаметр сосуда, так что остается кольцевой зазор вокруг его периферии.
13. Способ по п.8, при котором в реакторе имеется ≥5 дефлекторов.
14. Способ по п.8, при котором пульсирующий поток обеспечивается непрерывной прокачкой суспензии вдоль сосуда с использованием центробежного, диафрагмового или шестеренного насоса и наложением возвратно-поступательных колебаний с помощью подходящих насосов, клапанов или других механизмов, таких как поршень, расположенный так, чтобы он образовал концевую стенку реактора или находился в гидравлическом сообщении с концом реактора.
15. Способ по п.8, при котором частота колебаний равна 0,1-10 Гц.
16. Способ по п.9, при котором амплитуда колебаний составляет 0,05-0,1 от диаметра реактора.
17. Способ по п.1, при котором стадия старения осуществляется при температуре от 0 до 100°С.
18. Способ по п.1, дополнительно включающий стадию прокаливания каталитической композиции.
19. Способ по п.2, дополнительно включающий стадию восстановления каталитической композиции.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB0620793.0 | 2006-10-20 | ||
GBGB0620793.0A GB0620793D0 (en) | 2006-10-20 | 2006-10-20 | Process |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2009118964A RU2009118964A (ru) | 2010-11-27 |
RU2443469C2 true RU2443469C2 (ru) | 2012-02-27 |
Family
ID=37508021
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009118964/04A RU2443469C2 (ru) | 2006-10-20 | 2007-10-18 | Способ изготовления катализаторов |
Country Status (13)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US9221034B2 (ru) |
EP (1) | EP2076330B1 (ru) |
CN (1) | CN101578136B (ru) |
AU (1) | AU2007311624B2 (ru) |
BR (1) | BRPI0718386A2 (ru) |
CA (1) | CA2664692A1 (ru) |
DK (1) | DK2076330T3 (ru) |
EG (1) | EG25311A (ru) |
GB (1) | GB0620793D0 (ru) |
NZ (1) | NZ575768A (ru) |
RU (1) | RU2443469C2 (ru) |
UA (1) | UA97815C2 (ru) |
WO (1) | WO2008047166A2 (ru) |
Families Citing this family (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB0620793D0 (en) * | 2006-10-20 | 2006-11-29 | Johnson Matthey Plc | Process |
GB0706908D0 (en) * | 2007-04-10 | 2007-05-16 | Nitech Solutions Ltd | Plug flow tubular mixing apparatus and method |
GB0806150D0 (en) * | 2008-04-04 | 2008-12-17 | Johnson Matthey Plc | Process for preparing catalysts |
GB0806148D0 (en) | 2008-04-04 | 2008-05-14 | Johnson Matthey Plc | Process for preparing catalysts |
CA2753056C (en) | 2009-02-23 | 2016-08-09 | Mitsui Chemicals, Inc. | Process for preparing copper-based catalyst, copper-based catalyst, and pretreatment method of the same |
GB0910364D0 (en) | 2009-06-17 | 2009-07-29 | Johnson Matthey Plc | Carbon oxides conversion process |
GB0910366D0 (en) | 2009-06-17 | 2009-07-29 | Johnson Matthey Plc | Methanol synthesis process |
DE102010021792B4 (de) | 2010-05-27 | 2022-03-31 | Clariant Produkte (Deutschland) Gmbh | Katalysatoren und Verfahren zu deren Herstellung |
CN103055792B (zh) * | 2013-01-25 | 2016-04-20 | 浙江曙扬化工有限公司 | 一种用于环己烷液相氧化的振荡管式反应器的使用方法 |
BE1026312B1 (nl) | 2018-05-25 | 2019-12-23 | Ajinomoto Omnichem | Doorstroomreactor en gebruik ervan |
GB201905293D0 (en) | 2019-04-15 | 2019-05-29 | Johnson Matthey Plc | Copper-containing catalysts |
CN110860222A (zh) * | 2019-12-19 | 2020-03-06 | 上海弗鲁克科技发展有限公司 | 强化高黏度流体混合装置 |
GB202015635D0 (en) | 2020-10-02 | 2020-11-18 | Johnson Matthey Plc | Method for making copper-containing catalysts |
GB202015634D0 (en) | 2020-10-02 | 2020-11-18 | Johnson Matthey Plc | Method for making copper-containing catalysts |
GB202206338D0 (en) | 2022-04-29 | 2022-06-15 | Johnson Matthey Plc | Stabilised zinc oxide materials |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4788175A (en) * | 1985-08-30 | 1988-11-29 | Imperial Chemical Industries Plc | Catalyst |
RU2141874C1 (ru) * | 1994-03-04 | 1999-11-27 | Империал Кемикал Индастриз ПЛС | Стабилизированный пассивированный медный катализатор и способ его получения |
RU2187365C2 (ru) * | 2000-09-20 | 2002-08-20 | Кутищев Владимир Григорьевич | Способ получения носителя для катализаторов |
WO2002100924A2 (en) * | 2001-02-12 | 2002-12-19 | Nanoproducts Corporation | Precursors of engineered powders |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0109703B1 (en) | 1982-11-22 | 1986-03-19 | Shell Internationale Researchmaatschappij B.V. | Catalyst preparation |
DE3317725A1 (de) | 1983-05-16 | 1984-11-22 | Süd-Chemie AG, 8000 München | Katalysator fuer die methanolsynthese |
FR2560531B1 (fr) * | 1984-03-02 | 1988-04-08 | Inst Francais Du Petrole | Procede de fabrication de catalyseurs contenant du cuivre, du zinc, de l'aluminium et au moins un metal du groupe forme par les terres rares et le zirconium et utilisation des catalyseurs obtenus pour les reactions mettant en jeu un gaz de synthese |
GB8512684D0 (en) | 1985-05-20 | 1985-06-26 | Ici Plc | Oxidation process |
GB8516344D0 (en) | 1985-06-28 | 1985-07-31 | Brunold C R | Mixing apparatus & processes |
GB8714539D0 (en) | 1987-06-22 | 1987-07-29 | Ici Plc | Catalysts |
GB9007027D0 (en) * | 1990-03-29 | 1990-05-30 | Atomic Energy Authority Uk | Precipitation apparatus and method |
GB9313442D0 (en) | 1993-06-30 | 1993-08-11 | Bp Chem Int Ltd | Method of mixing heterogegeous systems |
CA2405635A1 (en) * | 2002-09-27 | 2004-03-27 | C02 Solution Inc. | A process and a plant for the production of useful carbonated species and for the recycling of carbon dioxide emissions from power plants |
JP5090367B2 (ja) * | 2005-12-21 | 2012-12-05 | ジョンソン、マッセイ、パブリック、リミテッド、カンパニー | 金属硝酸塩転化法 |
GB0620793D0 (en) * | 2006-10-20 | 2006-11-29 | Johnson Matthey Plc | Process |
GB0806148D0 (en) * | 2008-04-04 | 2008-05-14 | Johnson Matthey Plc | Process for preparing catalysts |
FI121046B (fi) * | 2008-07-02 | 2010-06-15 | Erace Security Solutions Oy Lt | Tilaajan varustaminen |
-
2006
- 2006-10-20 GB GBGB0620793.0A patent/GB0620793D0/en active Pending
-
2007
- 2007-10-18 UA UAA200904961A patent/UA97815C2/ru unknown
- 2007-10-18 EP EP07824855.6A patent/EP2076330B1/en active Active
- 2007-10-18 NZ NZ575768A patent/NZ575768A/en not_active IP Right Cessation
- 2007-10-18 AU AU2007311624A patent/AU2007311624B2/en not_active Ceased
- 2007-10-18 WO PCT/GB2007/050643 patent/WO2008047166A2/en active Application Filing
- 2007-10-18 US US12/446,108 patent/US9221034B2/en active Active
- 2007-10-18 DK DK07824855.6T patent/DK2076330T3/da active
- 2007-10-18 BR BRPI0718386-0A2A patent/BRPI0718386A2/pt not_active IP Right Cessation
- 2007-10-18 CN CN2007800389450A patent/CN101578136B/zh active Active
- 2007-10-18 CA CA002664692A patent/CA2664692A1/en not_active Abandoned
- 2007-10-18 RU RU2009118964/04A patent/RU2443469C2/ru not_active IP Right Cessation
-
2009
- 2009-04-16 EG EG2009040535A patent/EG25311A/xx active
-
2015
- 2015-11-18 US US14/944,697 patent/US20160199818A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4788175A (en) * | 1985-08-30 | 1988-11-29 | Imperial Chemical Industries Plc | Catalyst |
RU2141874C1 (ru) * | 1994-03-04 | 1999-11-27 | Империал Кемикал Индастриз ПЛС | Стабилизированный пассивированный медный катализатор и способ его получения |
RU2187365C2 (ru) * | 2000-09-20 | 2002-08-20 | Кутищев Владимир Григорьевич | Способ получения носителя для катализаторов |
WO2002100924A2 (en) * | 2001-02-12 | 2002-12-19 | Nanoproducts Corporation | Precursors of engineered powders |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN101578136A (zh) | 2009-11-11 |
CN101578136B (zh) | 2013-10-23 |
EP2076330A2 (en) | 2009-07-08 |
UA97815C2 (ru) | 2012-03-26 |
CA2664692A1 (en) | 2008-04-24 |
US9221034B2 (en) | 2015-12-29 |
WO2008047166A2 (en) | 2008-04-24 |
AU2007311624B2 (en) | 2011-06-16 |
EP2076330B1 (en) | 2019-04-24 |
AU2007311624A1 (en) | 2008-04-24 |
DK2076330T3 (da) | 2019-07-29 |
NZ575768A (en) | 2011-01-28 |
GB0620793D0 (en) | 2006-11-29 |
EG25311A (en) | 2011-12-11 |
RU2009118964A (ru) | 2010-11-27 |
US20160199818A1 (en) | 2016-07-14 |
BRPI0718386A2 (pt) | 2014-03-11 |
WO2008047166A3 (en) | 2008-06-12 |
US20110034327A1 (en) | 2011-02-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2443469C2 (ru) | Способ изготовления катализаторов | |
KR102461888B1 (ko) | 제올라이트계 물질의 연속 합성 방법 | |
US6589501B2 (en) | Method of preparing metal containing compounds using hydrodynamic cavitation | |
CN107848910B (zh) | 改进的氧化脱氢催化剂 | |
WO2003097236A1 (en) | Fischer-tropsch catalyst prepared with a high purity iron precursor | |
EP3487621B1 (en) | Controlled pressure hydrothermal treatment of odh catalyst | |
WO2008103255A1 (en) | Process for the ammoxidation of propane and isobutane using mixed metal oxide catalysts | |
EP1789184B1 (en) | Compound having a pyrochlore-structure and its use as a catalyst carrier in water gas shift reaction | |
WO2018073684A1 (en) | Process for producing oxidative dehydrogenation catalysts using hydrothermal treatment and peroxide treatment | |
CN114213251B (zh) | 一种催化合成碳酸二甲酯的工艺 | |
CN112469666A (zh) | 使用负载有机模板的晶种连续合成沸石材料的方法 | |
EP4243981A1 (en) | Silica-alumina composition comprising from 1 to 30 wt.% of crystalline ammonium aluminum carbonate hydroxide and method for making the same | |
WO2009122143A2 (en) | Process for preparing catalysts | |
JP2001276621A (ja) | チタン酸カリウム光触媒及びその製造方法 | |
RU2299764C2 (ru) | Катализатор фишера-тропша, полученный при использовании высокочистого железосодержащего предшественника (варианты) | |
CN108033462A (zh) | 一种多级孔ltl分子筛及其合成方法和应用 | |
EP1509323A1 (en) | Fischer-tropsch catalyst prepared with a high purity iron precursor | |
CN116157200A (zh) | 制备混合氧化物载体以及将其进一步精制成用于制备甲基丙烯酸烷基酯的催化剂的方法 | |
MXPA02006924A (es) | Metodo de preparacion de compuestos utilizando la cavitacion y compuestos preparados a partir del mismo. | |
JP6999140B2 (ja) | 金属酸化物からなる発泡体、および、その用途 | |
JP2004043282A (ja) | 酸化チタンの製造方法 | |
JP2002066306A (ja) | フルイドベッド型粉粒流動層反応装置 | |
JP4444673B2 (ja) | アクリロニトリルの製造方法 | |
WO2016058230A1 (zh) | 三维石墨烯包覆单粒子纳米金刚石的纯化方法及系统 | |
JP2024520503A (ja) | アルキルメタクリレートを製造するための反応器および方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181019 |