RU2792847C2 - Catalyst substrate containing evenly distributed titanium dioxide and its manufacturing method - Google Patents
Catalyst substrate containing evenly distributed titanium dioxide and its manufacturing method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2792847C2 RU2792847C2 RU2020127179A RU2020127179A RU2792847C2 RU 2792847 C2 RU2792847 C2 RU 2792847C2 RU 2020127179 A RU2020127179 A RU 2020127179A RU 2020127179 A RU2020127179 A RU 2020127179A RU 2792847 C2 RU2792847 C2 RU 2792847C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- alumina
- acid
- slurry
- aluminum oxide
- titanium compound
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY
Настоящее изобретение относится к способу изготовления подложки катализатора, содержащей по меньшей мере однородно (равномерно) распределенный диоксид титана и окись алюминия, и к подложке катализатора, изготовленной этим способом.The present invention relates to a method for manufacturing a catalyst support containing at least uniformly (uniformly) distributed titanium dioxide and alumina, and to a catalyst support made by this method.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИPRIOR ART
В публикации WO 2014/020507 А2 описан способ включения соединения титана в материал подложки катализатора посредством импрегнации (пропитывания). Для обеспечения контакта между соединением титана и материалом подложки катализатора можно использовать подходящую жидкую импрегнационную среду. В примерах из публикации WO 2014/020507 А2 раскрыто применение этанола в качестве органической жидкой среды для обеспечения контакта материала подложки катализатора с соединением титана во время изготовления модифицированной соединением титана подложки катализатора. Хотя это не было подтверждено примером, но в публикации WO 2014/020507 А2 также раскрыто, что для обеспечения контакта материала подложки катализатора с соединением титана можно использовать неорганическую жидкую среду, такую как вода.WO 2014/020507 A2 describes a method for incorporating a titanium compound into a catalyst support material by impregnation. A suitable liquid impregnation medium may be used to provide contact between the titanium compound and the catalyst support material. Examples from WO 2014/020507 A2 disclose the use of ethanol as an organic liquid medium for contacting a catalyst support material with a titanium compound during the manufacture of a titanium compound-modified catalyst support. Although not exemplified, WO 2014/020507 A2 also discloses that an inorganic liquid medium such as water can be used to bring the catalyst support material into contact with the titanium compound.
В публикации WO 2013/114098 А1 раскрыт способ, в котором приготавливают водную композицию, содержащую карбоновую кислоту и соединение титана, и одновременно добавляют их к материалу подложки катализатора, то есть смесь соединения титана и карбоновой кислоты добавляют к материалу подложки катализатора.WO 2013/114098 A1 discloses a method in which an aqueous composition containing a carboxylic acid and a titanium compound is prepared and simultaneously added to a catalyst support material, i.e. a mixture of a titanium compound and a carboxylic acid is added to the catalyst support material.
В публикации US 2005/0124490 раскрыта однородная аморфная подложка катализатора, содержащая модифицирующий оксид металла и оксид щелочного металла, в которой модифицирующий оксид металла равномерно распределен в оксиде щелочного металла. В публикации US 2005/0124490 описан процесс преципитации (осаждения), в котором в качестве исходных материалов для получения модифицированной окиси алюминия используют алюминатные соли.US 2005/0124490 discloses a homogeneous amorphous catalyst support containing a builder metal oxide and an alkali metal oxide, in which the builder metal oxide is uniformly distributed in the alkali metal oxide. US 2005/0124490 describes a precipitation process in which aluminate salts are used as starting materials for producing modified alumina.
Способы изготовления согласно предшествующему уровню техники либо отличаются, либо приводят к получению катализаторов, в которых соединение титана неоднородно (т.е. неравномерно) распределено по подложке катализатора. Поэтому существует необходимость в усовершенствовании таких способов.Prior art manufacturing methods either differ or result in catalysts in which the titanium compound is not uniformly (ie, not uniformly) distributed over the catalyst support. Therefore, there is a need to improve such methods.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
Согласно первому аспекту настоящего изобретения предусмотрен способ изготовления подложки катализатора, который включает:According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a catalyst support, which includes:
i) приготовление суспензии окиси алюминия, имеющей значение рН, лежащее в диапазоне от 6 до 8, причем суспензия окиси алюминия содержит окись алюминия, выбранную из группы, состоящей из переходного оксида алюминия, бемита и их смесей, и предпочтительно являющийся γ-оксидом алюминия;i) preparing an alumina slurry having a pH value ranging from 6 to 8, the alumina slurry comprising an alumina selected from the group consisting of transitional alumina, boehmite and mixtures thereof, and preferably being γ-alumina;
ii) приготовление раствора соединения титана;ii) preparing a titanium compound solution;
iii) добавление кислоты к суспензии окиси алюминия до тех пор, пока значение рН суспензии окиси алюминия не будет лежать в диапазоне от 4 до 5, с получением суспензии модифицированной кислотой окиси алюминия; иiii) adding acid to the alumina slurry until the pH of the alumina slurry is in the range of 4 to 5 to obtain an acid-modified alumina slurry; And
iv) добавление раствора соединения титана к суспензии модифицированной кислотой окиси алюминия с получением суспензии окиси алюминия/соединения титана.iv) adding the titanium compound solution to the acid-modified alumina slurry to form an alumina/titanium compound slurry.
Способ может включать дополнительную стадию добавления кислоты к суспензии окиси алюминия/соединения титана с получением суспензии модифицированной кислотой окиси алюминия/соединения титана.The method may include the additional step of adding an acid to the alumina/titanium compound slurry to form an acid-modified alumina/titanium compound slurry.
Способ может включать дополнительную стадию нагревания суспензии окиси алюминия/соединения титана или суспензии модифицированной кислотой окиси алюминия/соединения титана с получением нагретой суспензии окиси алюминия/соединения титана или нагретой суспензии модифицированной кислотой окиси алюминия/соединения титана. Нагревание производится при температуре, лежащей в диапазоне от 30°С до 70°С, в характерном случае - при температуре, равной примерно 50°С, в течение периода времени, лежащего в диапазоне от 2 часов до 4 часов.The method may include the additional step of heating the alumina/titanium compound slurry or the acid-modified alumina/titanium compound slurry to form a heated alumina/titanium compound slurry or a heated acid-modified alumina/titanium compound slurry. Heating is carried out at a temperature ranging from 30°C to 70°C, typically at a temperature of about 50°C, for a period of time ranging from 2 hours to 4 hours.
Способ может включать стадию сушки нагретой суспензии окиси алюминия/соединения титана или нагретой суспензии модифицированной кислотой окиси алюминия/соединения титана.The method may include the step of drying the heated alumina/titanium compound slurry or the heated acid-modified alumina/titanium compound slurry.
Способ может включать стадию сушки суспензии модифицированной кислотой окиси алюминия перед добавлением раствора соединения титана с получением высушенной смеси модифицированной кислотой окиси алюминия.The method may include the step of drying the acid-modified alumina slurry prior to adding the titanium compound solution to form a dried acid-modified alumina mixture.
Согласно первому варианту осуществления первого аспекта настоящего изобретения предусмотрен способ изготовления подложки катализатора, который включает:According to a first embodiment of the first aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a catalyst support, which includes:
i) приготовление суспензии окиси алюминия, имеющей значение рН, лежащее в диапазоне от 6 до 8, причем суспензия окиси алюминия содержит окись алюминия, выбранную из группы, состоящей из переходного оксида алюминия, бемита и их смесей, и предпочтительно являющуюся v-оксидом алюминия;i) preparing an alumina slurry having a pH value ranging from 6 to 8, the alumina slurry comprising an alumina selected from the group consisting of transitional alumina, boehmite and mixtures thereof, and preferably being v-alumina;
ii) приготовление раствора соединения титана;ii) preparing a titanium compound solution;
iii) добавление кислоты к суспензии алюминия до тех пор, пока значение рН суспензии окиси алюминия не будет лежать в диапазоне от 4 до 5, с получением суспензии модифицированной кислотой окиси алюминия;iii) adding acid to the aluminum slurry until the pH of the alumina slurry is in the range of 4 to 5 to obtain an acid-modified alumina slurry;
iv) добавление раствора соединения титана к суспензии модифицированной кислотой окиси алюминия с получением суспензии окиси алюминия/соединения титана; иiv) adding the titanium compound solution to the acid-modified alumina slurry to form an alumina/titanium compound slurry; And
v) сушку суспензии окиси алюминия/соединения титана с получением высушенной смеси окиси алюминия/соединения титана.v) drying the alumina/titanium compound slurry to obtain a dried alumina/titanium compound mixture.
Согласно второму варианту осуществления первого аспекта настоящего изобретения предусмотрен способ изготовления подложки катализатора, который включает:According to a second embodiment of the first aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a catalyst support, which includes:
i) приготовление суспензии окиси алюминия, имеющей значение рН, лежащее в диапазоне от 6 до 8, причем суспензия окиси алюминия содержит окись алюминия, выбранную из группы, состоящей из переходного оксида алюминия, бемита и их смесей, и предпочтительно являющуюся γ-оксидом алюминия;i) preparing an alumina slurry having a pH value ranging from 6 to 8, the alumina slurry comprising an alumina selected from the group consisting of transitional alumina, boehmite and mixtures thereof, and preferably being γ-alumina;
ii) приготовление раствора соединения титана;ii) preparing a titanium compound solution;
iii) добавление кислоты к суспензии алюминия до тех пор, пока значение рН суспензии окиси алюминия не будет лежать в диапазоне от 4 до 5, с получением суспензии модифицированной кислотой окиси алюминия;iii) adding acid to the aluminum slurry until the pH of the alumina slurry is in the range of 4 to 5 to obtain an acid-modified alumina slurry;
iv) добавление раствора соединения титана к суспензии модифицированной кислотой окиси алюминия с получением суспензии окиси алюминия/соединения титана;iv) adding the titanium compound solution to the acid-modified alumina slurry to form an alumina/titanium compound slurry;
v) добавление кислоты к суспензии окиси алюминия/соединения титана с получением суспензии модифицированной кислотой окиси алюминия/соединения титана; иv) adding an acid to the alumina/titanium slurry to form an acid-modified alumina/titanium slurry; And
vi) сушку суспензии модифицированной кислотой окиси алюминия/соединения титана с получением высушенной смеси рН-модифицированной окиси алюминия/соединения титана.vi) drying the acid modified alumina/titanium compound slurry to provide a dried pH modified alumina/titanium compound mixture.
Первый вариант осуществления и второй вариант осуществления первого аспекта настоящего изобретения могут включать дополнительную стадию нагревания суспензии окиси алюминия/соединения титана или суспензии модифицированной кислотой окиси алюминия/соединения титана. Нагревание может быть произведено при температуре, лежащей в диапазоне от 30°С до 70°С, в характерном случае - при температуре, равной примерно 50°С, и предпочтительно - в течение периода времени, лежащего в диапазоне от 2 часов до 4 часов.The first embodiment and the second embodiment of the first aspect of the present invention may include an additional step of heating the alumina/titanium compound slurry or the acid-modified alumina/titanium compound slurry. Heating can be carried out at a temperature ranging from 30°C to 70°C, typically at a temperature of about 50°C, and preferably for a period of time ranging from 2 hours to 4 hours.
Если способ по настоящему изобретению не включает стадию сушки суспензии модифицированной кислотой окиси алюминия перед добавлением раствора соединения титана, то кислота, добавляемая к суспензии окиси алюминия, предпочтительно является муравьиной кислотой, молочной кислотой, лимонной кислотой или их смесями, более предпочтительно она является молочной кислотой, лимонной кислотой или их смесями, и наиболее предпочтительно она является лимонной кислотой.If the method of the present invention does not include the step of drying the acid-modified alumina slurry before adding the titanium compound solution, then the acid added to the alumina slurry is preferably formic acid, lactic acid, citric acid or mixtures thereof, more preferably it is lactic acid, citric acid or mixtures thereof, and most preferably it is citric acid.
Процентная доля кислоты, добавляемой к суспензии окиси алюминия, может лежать в диапазоне от 5 масс. % до 30 масс. % от массы суспензии модифицированной кислотой окиси алюминия, предпочтительно она лежит в диапазоне от 5 масс. % до 20 масс. % от массы суспензии модифицированной кислотой окиси алюминия. Однако следует понимать, что количество добавленной кислоты должно быть достаточным для снижения значения рН суспензии окиси алюминия от значений рН, лежащих в диапазоне от 6 до 8, до значений рН, лежащих в диапазоне от 4 до 5.The percentage of acid added to the alumina slurry may range from 5 wt. % up to 30 wt. % by weight of the acid-modified alumina slurry, preferably in the range of 5 wt. % up to 20 wt. % by weight of the acid-modified alumina suspension. However, it should be understood that the amount of acid added should be sufficient to lower the pH of the alumina slurry from pH values ranging from 6 to 8 to pH values ranging from 4 to 5.
Согласно третьему варианту осуществления первого аспекта настоящего изобретения предусмотрен способ изготовления подложки катализатора, который включает:According to a third embodiment of the first aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a catalyst support, which includes:
i) приготовление суспензии окиси алюминия, имеющей значение рН, лежащее в диапазоне от 6 до 8, причем суспензия окиси алюминия содержит окись алюминия, выбранную из группы, состоящей из переходного оксида алюминия, бемита и их смесей, и предпочтительно являющуюся γ-оксидом алюминия;i) preparing an alumina slurry having a pH value ranging from 6 to 8, the alumina slurry comprising an alumina selected from the group consisting of transitional alumina, boehmite and mixtures thereof, and preferably being γ-alumina;
ii) приготовление раствора соединения титана;ii) preparing a titanium compound solution;
iii) добавление кислоты к суспензии алюминия до тех пор, пока значение рН суспензии окиси алюминия не будет лежать в диапазоне от 4 до 5, с получением суспензии модифицированной кислотой окиси алюминия;iii) adding acid to the aluminum slurry until the pH of the alumina slurry is in the range of 4 to 5 to obtain an acid-modified alumina slurry;
iv) сушку суспензии модифицированной кислотой окиси алюминия с получением высушенной смеси модифицированной кислотой окиси алюминия;iv) drying the acid-modified alumina slurry to form a dried acid-modified alumina mixture;
v) добавление раствора соединения титана к высушенной смеси модифицированной кислотой окиси алюминия с получением суспензии окиси алюминия/соединения титана; иv) adding the titanium compound solution to the dried acid-modified alumina mixture to form an alumina/titanium compound slurry; And
vi) сушку суспензии окиси алюминия/соединения титана с получением высушенной смеси окиси алюминия/соединения титана.vi) drying the alumina/titanium compound slurry to obtain a dried alumina/titanium compound mixture.
Согласно четвертому варианту осуществления первого аспекта настоящего изобретения предусмотрен способ изготовления подложки катализатора, который включает:According to a fourth embodiment of the first aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a catalyst support, which includes:
i) приготовление суспензии окиси алюминия, имеющей значение рН, лежащее в диапазоне от 6 до 8, причем суспензия окиси алюминия содержит окись алюминия, выбранную из группы, состоящей из переходного оксида алюминия, бемита и их смесей, и предпочтительно являющуюся γ-оксидом алюминия;i) preparing an alumina slurry having a pH value ranging from 6 to 8, the alumina slurry comprising an alumina selected from the group consisting of transitional alumina, boehmite and mixtures thereof, and preferably being γ-alumina;
ii) приготовление раствора соединения титана;ii) preparing a titanium compound solution;
iii) добавление кислоты к суспензии окиси алюминия до тех пор, пока значение рН суспензии окиси алюминия не будет лежать в диапазоне от 4 до 5, с получением суспензии модифицированной кислотой окиси алюминия;iii) adding acid to the alumina slurry until the pH of the alumina slurry is in the range of 4 to 5 to obtain an acid-modified alumina slurry;
iv) сушку суспензии модифицированной кислотой окиси алюминия с получением высушенной смеси модифицированной кислотой окиси алюминия;iv) drying the acid-modified alumina slurry to form a dried acid-modified alumina mixture;
v) добавление раствора соединения титана к высушенной суспензии модифицированной кислотой окиси алюминия с получением суспензии окиси алюминия/соединения титана;v) adding the titanium compound solution to the dried acid-modified alumina slurry to form an alumina/titanium compound slurry;
vi) добавление кислоты к суспензии окиси алюминия/соединения титана с получением суспензии модифицированной кислотой окиси алюминия/соединения титана; иvi) adding an acid to the alumina/titanium compound slurry to form an acid-modified alumina/titanium compound slurry; And
vii) сушку суспензии модифицированной кислотой окиси алюминия/соединения титана с получением высушенной смеси модифицированной кислотой окиси алюминия/соединения титана.vii) drying the acid modified alumina/titanium compound slurry to form a dried acid modified alumina/titanium compound mixture.
Третий вариант осуществления и четвертый вариант осуществления первого аспекта настоящего изобретения могут включать дополнительную стадию нагревания суспензии окиси алюминия/соединения титана или суспензии модифицированной кислотой окиси алюминия/соединения титана. Нагревание может быть произведено при температуре, лежащей в диапазоне от 30°С до 70°С, в характерном случае - при температуре, равной примерно 50°С, и предпочтительно -в течение периода времени, лежащего в диапазоне от 2 часов до 4 часов.The third embodiment and the fourth embodiment of the first aspect of the present invention may include an additional step of heating the alumina/titanium compound slurry or the acid-modified alumina/titanium compound slurry. Heating can be carried out at a temperature ranging from 30°C to 70°C, typically at a temperature of about 50°C, and preferably for a period of time ranging from 2 hours to 4 hours.
Следует понимать, что количество кислоты, добавляемое на стадии vi) четвертого варианта осуществления первого аспекта настоящего изобретения является достаточным для того, чтобы обеспечить поддержание значения рН суспензии окиси алюминия/соединения титана в диапазоне от 4 до 5.It should be understood that the amount of acid added in step vi) of the fourth embodiment of the first aspect of the present invention is sufficient to maintain the pH of the alumina/titanium compound slurry in the range of 4 to 5.
Если способ по настоящему изобретению включает сушку суспензии модифицированной кислотой окиси алюминия перед добавлением раствора соединения титана, то добавляемая кислота предпочтительно является карбоновой кислотой (органическим соединением, которое содержит по меньшей мере одну карбоксильную группу (С(=O)ОН)), включающей муравьиную кислоту, молочную кислоту, лимонную кислоту или их смеси.If the method of the present invention involves drying the acid-modified alumina slurry prior to adding the titanium compound solution, then the added acid is preferably a carboxylic acid (an organic compound that contains at least one carboxyl group (C(=O)OH)) including formic acid , lactic acid, citric acid, or mixtures thereof.
Процентная доля кислоты, добавляемой к суспензии окиси алюминия, лежит в диапазоне от 5 масс. % до 30 масс. % от массы суспензии модифицированной кислотой окиси алюминия, предпочтительно она лежит в диапазоне от 5 масс. % до 20 масс. % от массы суспензии модифицированной кислотой окиси алюминия. Однако следует понимать, что количество добавленной кислоты должно быть достаточным для снижения значения рН суспензии окиси алюминия от значений рН, лежащих в диапазоне от 6 до 8, до значений рН, лежащих в диапазоне от 4 до 5.The percentage of acid added to the alumina slurry is in the range of 5 wt. % up to 30 wt. % by weight of the acid-modified alumina slurry, preferably in the range of 5 wt. % up to 20 wt. % by weight of the acid-modified alumina suspension. However, it should be understood that the amount of acid added should be sufficient to lower the pH of the alumina slurry from pH values ranging from 6 to 8 to pH values ranging from 4 to 5.
Предпочтительно не высушивать суспензию модифицированной кислотой окиси алюминия перед добавлением раствора соединения титана, например - как в первом и втором вариантах осуществления первого аспекта настоящего изобретения (известным как равновесная осаждающая фильтрация (EDF; от англ.: equilibrium deposition filtration)), или высушивать суспензию модифицированной кислотой окиси алюминия перед добавлением раствора соединения титана, как в третьем и четвертом вариантах осуществления первого аспекта настоящего изобретения (известным как пропитка по влагоемкости (IW; от англ.: incipient wetness).It is preferable not to dry the acid-modified alumina slurry before adding the titanium compound solution, such as in the first and second embodiments of the first aspect of the present invention (known as equilibrium deposition filtration (EDF)), or to dry the modified alumina slurry. alumina acid before adding the titanium compound solution as in the third and fourth embodiments of the first aspect of the present invention (known as IW impregnation).
Способ (и варианты его осуществления) согласно первому аспекту настоящего изобретения может включать заключительную стадию кальцинирования (прокаливания) высушенной смеси окиси алюминия/соединения титана или высушенной смеси модифицированной кислотой окиси алюминия/соединения титана. Кальцинирование проводят при температурах, в характерном случае лежащих в диапазоне от 100°С до 1000°С, предпочтительно - в диапазоне от 400°С до 600°С, во всех случаях - предпочтительно в течение периода времени, лежащего в диапазоне от 2 часов до 5 часов, с получением кальцинированной (термообработанной) подложки катализатора.The method (and embodiments thereof) according to the first aspect of the present invention may include the final step of calcining (calcining) the dried alumina/titanium compound mixture or the dried acid-modified alumina/titanium compound mixture. Calcination is carried out at temperatures typically ranging from 100°C to 1000°C, preferably in the range from 400°C to 600°C, in all cases preferably for a period of time ranging from 2 hours to 5 hours to obtain a calcined (heat-treated) catalyst support.
Переходный оксид алюминия предпочтительно является γ-оксидом алюминия (гамма), 5-оксидом алюминия (дельта), θ-оксидом алюминия (тета) или их смесями. Наиболее предпочтительно переходный оксид алюминия является γ-оксидом алюминия.The transition alumina is preferably γ-alumina (gamma), 5-alumina (delta), θ-alumina (theta), or mixtures thereof. Most preferably, the transition alumina is γ-alumina.
Суспензию окиси алюминия предпочтительно получают посредством суспендирования окиси алюминия, выбранной из группы, состоящей из переходного оксида алюминия, бемита и их смесей, и предпочтительно являющейся γ-оксидом алюминия, в по меньшей мере воде. Процентное содержание окиси алюминия в суспензии лежит в диапазоне от 5% до 60% от всей суспензии окиси алюминия, предпочтительно - в диапазоне от 40% до 50% от всей суспензии окиси алюминия.The alumina slurry is preferably prepared by suspending an alumina selected from the group consisting of transition alumina, boehmite and mixtures thereof, and preferably being γ-alumina, in at least water. The percentage of alumina in the slurry is in the range of 5% to 60% of the total alumina slurry, preferably in the range of 40% to 50% of the total alumina slurry.
Окись алюминия в суспензии окиси алюминия предпочтительно является исключительно окисью алюминия, выбранной из группы, состоящей из переходного оксида алюминия, бемита и их смесей, и предпочтительно является исключительно γ-оксидом алюминия.The alumina in the alumina slurry is preferably exclusively an alumina selected from the group consisting of transition alumina, boehmite and mixtures thereof, and is preferably exclusively γ-alumina.
Раствор соединения титана получают посредством растворения прекурсора (предшественника) титана в по меньшей мере воде. Можно использовать растворимые в воде прекурсоры титана, содержащие оксалаты титана калия, оксалаты титана аммония, лактаты титана аммония или их смеси. При необходимости температуру по меньшей мере воды можно повысить до 90°С для ускорения процесса растворения. Концентрация прекурсора титана в растворе должна быть как можно более высокой и определяться исключительно растворимостью прекурсора титана в по меньшей мере воде. Предпочтительным раствором титана является водный раствор дегидратированного оксалата титана калия с концентрацией, лежащей в диапазоне от 1 масс. % до 4 масс. % в пересчете на TiO2. Раствор титана можно перемешать при помощи магнитной мешалки в течение примерно 30 минут перед добавлением к суспензии окиси алюминия. Раствор титана предпочтительно пропускают через ионообменную колонку для удаления всех загрязнений, например - калия, перед добавлением к суспензии окиси алюминия. Поэтому раствор титана предпочтительно перемешивают с помощью магнитной мешалки в течение определенного периода времени и (а также независимо от этого) пропускают через ионообменную колонку перед добавлением к суспензии окиси алюминия.The titanium compound solution is obtained by dissolving the titanium precursor (precursor) in at least water. Water-soluble titanium precursors containing potassium titanium oxalates, ammonium titanium oxalates, ammonium titanium lactates or mixtures thereof can be used. If necessary, the temperature of at least water can be raised to 90°C to speed up the dissolution process. The concentration of the titanium precursor in solution should be as high as possible and be determined solely by the solubility of the titanium precursor in at least water. The preferred titanium solution is an aqueous solution of dehydrated potassium titanium oxalate with a concentration ranging from 1 wt. % up to 4 wt. % in terms of TiO 2 . The titanium solution can be stirred with a magnetic stirrer for about 30 minutes before being added to the alumina slurry. The titanium solution is preferably passed through an ion exchange column to remove any contaminants, such as potassium, before being added to the alumina slurry. Therefore, the titanium solution is preferably stirred with a magnetic stirrer for a certain period of time and (and also independently) passed through an ion exchange column before adding to the suspension of alumina.
Любые способы сушки, известные в данной области техники, можно использовать в способе по настоящему изобретению. Сушку в характерном случае выполняют в течение периода времени, лежащего в диапазоне от 0,5 часов до 5 часов, при температуре, лежащей в диапазоне от 80°С до 120°С.Any drying methods known in the art can be used in the method of the present invention. Drying is typically performed for a period of time ranging from 0.5 hours to 5 hours at a temperature ranging from 80°C to 120°C.
Суспензия окиси алюминия/соединения титана содержит от 99 масс. % до 95 масс. % окиси алюминия, наиболее предпочтительно - от 97 масс. % до 99 масс. %, в пересчете на Al2O3, и предпочтительно - от 1 масс. % до 5 масс. %, наиболее предпочтительно - от 1 масс. % до 3 масс. %, соединений титана в пересчете на TiO2, от суммы масс окиси алюминия в пересчете на Al2O3 и соединений титана в пересчете на TiO2.Suspension of alumina/titanium compounds contains from 99 wt. % up to 95 wt. % alumina, most preferably from 97 wt. % to 99 wt. %, in terms of Al 2 O 3 , and preferably from 1 wt. % up to 5 wt. %, most preferably from 1 wt. % up to 3 wt. %, titanium compounds in terms of TiO 2 , from the sum of the masses of aluminum oxide in terms of Al 2 O 3 and titanium compounds in terms of TiO 2 .
Высушенная смесь окиси алюминия (в том числе модифицированной кислотой/рН)/соединения титана предпочтительно содержит от 99 масс. % до 95 масс. %, наиболее предпочтительно - от 99 масс. % до 97 масс. %, окиси алюминия в пересчете на Al2O3, и предпочтительно - от 1 масс. % до 5 масс. %, наиболее предпочтительно - от 1 масс. % до 3 масс. %, соединений титана в пересчете на TiO2, от общей массы высушенной смеси окиси алюминия (в том числе модифицированной кислотой/рН)/соединения титана.The dried mixture of alumina (including modified acid/pH)/titanium compounds preferably contains from 99 wt. % up to 95 wt. %, most preferably from 99 wt. % to 97 wt. %, aluminum oxide in terms of Al 2 O 3 , and preferably from 1 wt. % up to 5 wt. %, most preferably from 1 wt. % up to 3 wt. %, titanium compounds in terms of TiO 2 , based on the total weight of the dried mixture of alumina (including modified acid/pH)/titanium compounds.
Согласно второму аспекту настоящего изобретения предусмотрена подложка катализатора, изготовленная согласно первому аспекту настоящего изобретения.According to a second aspect of the present invention, there is provided a catalyst support made according to the first aspect of the present invention.
Согласно третьему аспекту настоящего изобретения предусмотрена кальцинированная подложка катализатора, содержащая подложку из окиси алюминия, покрытую TiO2 в количестве, лежащем в диапазоне от 1 масс. % до 5 масс. % от массы подложки из окиси алюминия (Al2O3), причем TiO2 равномерно распределен по подложке из окиси алюминия.According to a third aspect of the present invention, there is provided a calcined catalyst support comprising an alumina support coated with TiO 2 in an amount ranging from 1 wt. % up to 5 wt. % by weight of the alumina substrate (Al 2 O 3 ), with TiO 2 evenly distributed over the alumina substrate.
При использовании в контексте настоящего изобретения термины «покрытие/покрытая» означают поверхностное покрытие, сформированное на поверхности материала подложки, включающее покрытие поверхностей стенок внутренних пор материала подложки (но не находящееся в объеме подложки).When used in the context of the present invention, the terms "coated/coated" means a surface coating formed on the surface of the substrate material, including coating surfaces of the walls of the internal pores of the substrate material (but not in the volume of the substrate).
Подложка катализатора предпочтительно содержит подложку из окиси алюминия, покрытую TiO2 в количестве, лежащем в диапазоне от 3 масс. % до 5 масс. % (по результатам измерения после кальцинирования) от массы подложки из окиси алюминия (Al2O3).The catalyst support preferably comprises an alumina support coated with TiO 2 in an amount ranging from 3 wt. % up to 5 wt. % (as measured after calcination) based on the weight of the alumina (Al 2 O 3 ) substrate.
Массовый % TiO2 в подложке катализатора, изготовленной согласно первому аспекту настоящего изобретения, выражают в пересчете на общую массу подложки катализатора.The weight % TiO 2 in the catalyst support made according to the first aspect of the present invention is expressed in terms of the total weight of the catalyst support.
Наиболее неожиданным оказалось то, что если суспензию окиси алюминия вначале обработать кислотой (или кислотами), то есть до контакта суспензии окиси алюминия с раствором соединения титана, то обеспечивается более равномерное распределение соединения титана по подложке катализатора из окиси алюминия.Most surprisingly, if the alumina slurry is first treated with an acid (or acids), i.e. before the alumina slurry contacts the titanium compound solution, a more uniform distribution of the titanium compound over the alumina catalyst support is provided.
Согласно четвертому аспекту настоящего изобретения предусмотрен способ изготовления активированной подложки катализатора, который включает:According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing an activated catalyst support, which includes:
i) изготовление подложки катализатора согласно первому аспекту настоящего изобретения; иi) fabricating a catalyst support according to the first aspect of the present invention; And
ii) нанесение активатора на поверхность подложки катализатора и/или внедрение его внутрь подложки катализатора с получением активированной подложки катализатора.ii) applying an activator to the surface of the catalyst support and/or incorporating it into the catalyst support to form an activated catalyst support.
Активатором предпочтительно является соединение марганца, включающее, например, гидроксиды марганца, оксиды марганца и/или оксигидроксиды марганца. Марганец можно добавить к подложке катализатора совместно с раствором соединения титана, то есть посредством смешивания прекурсора марганца, например - ацетата марганца, с раствором соединения титана из стадии ii) первого аспекта настоящего изобретения. Альтернативно можно пропитать кальцинированную подложку катализатора прекурсором марганца, например -ацетатом марганца.The activator is preferably a manganese compound, including, for example, manganese hydroxides, manganese oxides and/or manganese oxyhydroxides. Manganese can be added to the catalyst support together with the titanium compound solution, ie by mixing a manganese precursor, eg manganese acetate, with the titanium compound solution from step ii) of the first aspect of the present invention. Alternatively, the calcined catalyst support can be impregnated with a manganese precursor such as α-manganese acetate.
Четвертый аспект настоящего изобретения может включать заключительную стадию кальцинирования (прокаливания).The fourth aspect of the present invention may include a final calcination (calcination) step.
Подложку катализатора или активированную подложку катализатора, изготовленную по настоящему изобретению, можно, среди прочего, использовать для катализаторов реакции Фишера-Тропша, катализаторов синтеза углеводородов, катализаторов гидродесульфуризации, катализаторов гидрообработки и фотокатализаторов для окисления NO.The catalyst support or activated catalyst support made according to the present invention can be used for Fischer-Tropsch reaction catalysts, hydrocarbon synthesis catalysts, hydrodesulfurization catalysts, hydroprocessing catalysts, and NO oxidation photocatalysts, among others.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВBRIEF DESCRIPTION OF GRAPHICS
Далее изобретение будет описано более подробно со ссылкой на прилагаемые графические материалы и приведенные ниже не ограничивающие настоящее изобретение примеры, где:Hereinafter the invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings and the following non-limiting examples, where:
Фиг. 1 является изображением, полученным посредством сканирующей электронной микроскопии (SEM; от англ.: scanning electron microscopy) поперечного сечения подложки из Сравнительного примера 3, на котором белые пятна отражают обогащение TiO2; иFig. 1 is a scanning electron microscopy (SEM) image of a cross section of the substrate of Comparative Example 3, in which white spots reflect TiO 2 enrichment; And
Фиг. 2 является SEM-изображением поперечного сечения подложки из Примера 3.Fig. 2 is a cross-sectional SEM image of the substrate from Example 3.
ОПИСАНИЕ ПРИМЕРОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯDESCRIPTION OF EXAMPLES OF CARRYING OUT THE INVENTION
Описание экспериментовDescription of experiments
Бис(аммония лактато)дигидроксид титана (IV) (TALH, от англ. titanium(IV) bis(ammonium lactato) dihydroxide) использовали в форме 1 масс. %-ного водного раствора TALH (в пересчете на TiO2), известного под торговым названием Tyzor® LA.Bis(ammonium lactato)dihydroxide titanium (IV) (TALH, from the English. titanium(IV) bis(ammonium lactato) dihydroxide) was used in the form of 1 wt. % aqueous solution of TALH (in terms of TiO 2 ), known under the trade name Tyzor® LA.
В примерах, приведенных ниже, масс. % Ti в пересчете на TiO2 в подложке катализатора выражен в пересчете на общую массу подложки катализатора.In the examples below, wt. % Ti in terms of TiO 2 in the catalyst support is expressed in terms of the total weight of the catalyst support.
Рентгеновскую фотоэлектронную спектроскопию (XPS; от англ.: Х-ray photoelectron spectroscopy) использовали в примерах, приведенных ниже, для определения распределения TiO2 по поверхности окиси алюминия. XPS - это количественная спектроскопическая техника оценки поверхности, позволяющая измерить элементный состав в долях на тысячу долей. Поскольку XPS обеспечивает только анализ поверхности, образцы анализировали посредством XPS сразу после изготовления (частицы как таковые) и после измельчения (дробления) с использованием пестика и ступки и регистрировали соотношения элементов. Для стадии измельчения с использованием пестика и ступки использовали примерно такое же количество образца (по сравнению с образцами, в которых измеряли частицы как таковые) и прикладывали силу, достаточную для разрушения частиц.X-ray photoelectron spectroscopy (XPS; from English: X-ray photoelectron spectroscopy) was used in the examples below to determine the distribution of TiO 2 on the surface of the alumina. XPS is a quantitative spectroscopic surface evaluation technique that measures the elemental composition in fractions per thousand. Since XPS only provides surface analysis, the samples were analyzed by XPS immediately after manufacture (particles as such) and after grinding (crushing) using a pestle and mortar, and element ratios were recorded. For the grinding step using the pestle and mortar, about the same amount of sample was used (compared to the samples in which the particles were measured as such) and a force was applied sufficient to break the particles.
XPS спектры регистрировали на приборе KRATOS Axis Ultra DLD, причем анализатор работал при фиксированной энергии прогона, равной 160 эВ в случае обзорного спектра и 20 эВ для отдельных областей. Измерения проводили с использованием монохроматического источника с линией Al Kα. Вследствие природы материалов во время регистрации была необходима нейтрализация. Все спектры корректировали по энергии с использованием линии С 1s при 284,6 эВ. Все образцы в форме рыхлых порошков фиксировали в молибденовом держателе образцов. Соотношения площадей пиков, полученных посредством XPS для всех образцов подложки, указанных в Примерах, приведены в Таблицах 1, 2 и 3 совместно с рассчитанной разностью между частицами как таковыми и раздробленным образцом. Чем больше эта разность, тем менее однородным является образец. Однородные образцы дают очень малые или даже отрицательные значения.XPS spectra were recorded on a KRATOS Axis Ultra DLD instrument, with the analyzer operating at a fixed run energy of 160 eV in the case of a survey spectrum and 20 eV for individual regions. The measurements were carried out using a monochromatic source with the line Al K α . Due to the nature of the materials, neutralization was necessary during registration. All spectra were energy corrected using the C 1s line at 284.6 eV. All loose powder samples were fixed in a molybdenum sample holder. The ratios of the peak areas obtained by XPS for all of the substrate samples indicated in the Examples are shown in Tables 1, 2 and 3 together with the calculated difference between the particles as such and the crushed sample. The larger this difference, the less homogeneous the sample is. Homogeneous samples give very small or even negative values.
Примеры - Варианты 1 и 2 осуществления первого аспекта настоящего изобретенияEXAMPLES Embodiments 1 and 2 of the First Aspect of the Present Invention
Как описано выше, варианты 1 и 2 осуществления первого аспекта настоящего изобретения не включают стадию сушки суспензии модифицированной кислотой окиси алюминия перед добавлением раствора соединения титана (такой способ известен под названием равновесной осаждающей фильтрации (далее «EDF»).As described above, embodiments 1 and 2 of the first aspect of the present invention do not include the step of drying the acid-modified alumina slurry before adding the titanium compound solution (such a method is known as equilibrium precipitating filtration (hereinafter "EDF").
Сравнительный пример 1Comparative Example 1
Равновесная осаждающая фильтрация TALH (далее «EDF») без добавления кислотыEquilibrium precipitating filtration TALH (hereinafter "EDF") without the addition of acid
38,8 г Puralox SCCa-150 суспендировали в 46,5 г воды с получением 45,5 масс. % Al2O3 в водной суспензии. К суспензии окиси алюминия добавили 164 г водного раствора TALH (1 масс. % TiO2) и нагревали в течение 3 часов при 50°С, затем профильтровали, высушили и кальцинировали при 550°С. Полученная модифицированная подложка содержала 1,1 масс. % TiO2 (в пересчете на общую массу модифицированной подложки).38.8 g Puralox SCCa-150 was suspended in 46.5 g water to give 45.5 wt. % Al 2 O 3 in aqueous suspension. To the suspension of alumina was added 164 g of an aqueous solution of TALH (1 wt.% TiO 2 ) and heated for 3 hours at 50°C, then filtered, dried and calcined at 550°C. The resulting modified substrate contained 1.1 wt. % TiO 2 (in terms of the total weight of the modified substrate).
Сравнительный пример 2Comparative Example 2
Такой же процесс, как описанный в публикации WO 2013/114098 А1: одна стадия: EPF TALH с лимонной кислотой - премиксSame process as described in WO 2013/114098 A1: one step: EPF TALH with citric acid - premix
38,6 г Puralox SCCa-150 суспендировали в 46 г воды (с получением суспензии, содержавшей 45,5 масс. % Al2O3). К суспензии добавили 160 г смешанного раствора TALH и лимонной кислоты (1 масс. % TiO2=11 г TALH, 20 масс. % лимонной кислоты в пересчете на использованное количество TALH=2,2 г). Смесь нагрели, перемешивали при 50°С в течение 3 часов, профильтровали, высушили и кальцинировали при 550°С. Полученная модифицированная подложка содержала 1,7 масс. % TiO2 (в пересчете на общую массу модифицированной подложки).38.6 g of Puralox SCCa-150 were suspended in 46 g of water (to obtain a suspension containing 45.5 wt.% Al 2 O 3 ). To the suspension was added 160 g of a mixed solution of TALH and citric acid (1 wt. % TiO 2 =11 g TALH, 20 wt. % citric acid based on the amount of TALH used=2.2 g). The mixture was heated, stirred at 50°C for 3 hours, filtered, dried and calcined at 550°C. The resulting modified substrate contained 1.7 wt. % TiO 2 (in terms of the total weight of the modified substrate).
Пример 1Example 1
EPF TALH с лимонной кислотой (АР15-171)EPF TALH with citric acid (AP15-171)
38,8 г Puralox SCCa-150 суспендировали в 46,5 г воды с получением 45,5 масс. % Al2O3 в водной суспензии. 11,2 г раствора лимонной кислоты с концентрацией, равной 40 масс. %, добавили к суспензии, чтобы довести рН суспензии до значения рН, равного 4, с получением суспензии модифицированной кислотой окиси алюминия. Затем к суспензии модифицированной кислотой окиси алюминия добавили 164 г водного раствора TALH, содержавшего 1 масс. % TiO2, и смесь окиси алюминия/соединения титана нагревали в течение 3 часов при 50°С, регулируя рН с использованием лимонной кислоты, профильтровали, высушили и кальцинировали при 550°С. Полученная модифицированная подложка содержала 2,2 масс. % TiO2 (в пересчете на общую массу модифицированной подложки).38.8 g Puralox SCCa-150 was suspended in 46.5 g water to give 45.5 wt. % Al 2 O 3 in aqueous suspension. 11.2 g of a solution of citric acid with a concentration equal to 40 wt. % was added to the slurry to adjust the pH of the slurry to a pH value of 4 to obtain an acid-modified alumina slurry. Then, 164 g of an aqueous solution of TALH containing 1 wt. % TiO 2 , and a mixture of alumina/titanium compounds was heated for 3 hours at 50°C, adjusting the pH using citric acid, filtered, dried and calcined at 550°C. The resulting modified substrate contained 2.2 wt. % TiO 2 (in terms of the total weight of the modified substrate).
Эти примеры демонстрируют, что добавление кислоты к суспензии окиси алюминия перед добавлением соединения Ti приводит к значительно более высокой адсорбции TiO2 на окиси алюминия по сравнению с отсутствием обработки кислотой или с предварительным смешиванием кислоты с оксидом титана (TiO2), как в Сравнительных примерах 1 и 2.These examples demonstrate that the addition of acid to the alumina slurry prior to the addition of the Ti compound results in significantly higher adsorption of TiO 2 to the alumina compared to no acid treatment or premixing the acid with titanium oxide (TiO 2 ) as in Comparative Examples 1 and 2.
Обнаружено, что отношения Ti:Al в частице как таковой и в измельченном (раздробленном) образце подложки катализатора, приготовленных в Примере 1, были примерно одинаковыми, и поэтому распределение оксида титана по поверхности признано равномерным на всей внутренней и наружной поверхности частицы подложки. Функционализация подложки из окиси алюминия кислотой, в данном случае - лимонной кислотой, перед EDF импрегнацией TALH, как в Примере 1, привела к равномерному распределению Ti (см. Таблицу 1, Пример 1, отношения площадей пиков Ti:Al) по сравнению со Сравнительным примером 2, в котором соединение титана и карбоновая кислота контактировали с подложкой катализатора одновременно без предварительной обработки материала подложки катализатора кислотой, в котором было получено неравномерное распределение Ti.It was found that the ratios of Ti:Al in the particle as such and in the crushed (crushed) catalyst support sample prepared in Example 1 were approximately the same, and therefore the surface distribution of titanium oxide was found to be uniform over the entire inner and outer surface of the support particle. Functionalization of the alumina support with an acid, in this case citric acid, prior to EDF impregnation with TALH, as in Example 1, resulted in a uniform distribution of Ti (see Table 1, Example 1, Ti:Al peak area ratios) compared to Comparative Example 2, in which the titanium compound and the carboxylic acid were contacted with the catalyst support at the same time without pre-treatment of the catalyst support material with acid, in which the uneven distribution of Ti was obtained.
Результаты модификации подложки демонстрируют, что повышение адсорбции является функцией рН, а также тот факт, что поверхность окиси алюминия функционализируется кислотой.The results of the substrate modification demonstrate that the increase in adsorption is a function of pH, as well as the fact that the surface of the alumina is acid-functionalized.
Результаты представлены в Таблице 1 ниже.The results are presented in Table 1 below.
Примеры - Варианты 3 и 4 осуществления первого аспекта настоящего изобретенияEXAMPLES Embodiments 3 and 4 of the First Aspect of the Present Invention
Как описано выше, варианты 3 и 4 осуществления первого аспекта настоящего изобретения включают стадию сушки суспензии модифицированной кислотой окиси алюминия перед добавлением раствора соединения титана (такой способ известен под названием пропитки по влагоемкости; далее IW).As described above, embodiments 3 and 4 of the first aspect of the present invention include the step of drying the acid-modified alumina slurry before adding the titanium compound solution (such a method is known as wetness impregnation; hereinafter IW).
Сравнительный пример 3: IW TALH без добавления кислотыComparative Example 3: IW TALH without added acid
13,7 г TALH растворили в воде с получением в результате 21 мл водного раствора TALH. Затем раствор TALH по каплям добавили к 54,4 г суспензии Puralox SCCa-2/150 во время интенсивного перемешивания. Воду удалили под атмосферным давлением при 80°С и кальцинировали при 550°С в течение 3 часов. Полученная подложка катализатора содержала 4,1 масс. % TiO2, но распределение TiO2 было неравномерным (см. Таблицу 2 и Фиг. 1).13.7 g of TALH was dissolved in water, resulting in 21 ml of an aqueous solution of TALH. The TALH solution was then added dropwise to 54.4 g of the Puralox SCCa-2/150 suspension while stirring vigorously. The water was removed at atmospheric pressure at 80°C and calcined at 550°C for 3 hours. The resulting catalyst substrate contained 4.1 wt. % TiO 2 but the distribution of TiO 2 was uneven (see Table 2 and Fig. 1).
Сравнительный пример 4Comparative Example 4
1-стадия - IW TALH с 20 масс. % лимонной кислоты (в пересчете на TALH) (предварительное смешивание)1-stage - IW TALH with 20 wt. % citric acid (calculated as TALH) (premix)
11,3 г TALH растворили в воде с получением в результате 18 мл водного раствора TALH. К раствору TALH добавили 2,3 г лимонной кислоты в форме твердого вещества. Этот раствор добавили к 38,8 г суспензии Puralox SCCa-2/150 при интенсивном перемешивании. Воду удалили под атмосферным давлением при 80°С и кальцинировали при 550°С в течение 3 часов. Полученная подложка катализатора имела неравномерное распределение TiO2.11.3 g of TALH was dissolved in water, resulting in 18 ml of an aqueous solution of TALH. To the TALH solution was added 2.3 g of citric acid in the form of a solid. This solution was added to 38.8 g of Puralox SCCa-2/150 suspension with vigorous stirring. The water was removed at atmospheric pressure at 80°C and calcined at 550°C for 3 hours. The resulting catalyst support had an uneven distribution of TiO 2 .
Пример 2Example 2
2 стадии: 20 масс. % лимонной кислоты, сушка, IWTALH2 stages: 20 wt. % citric acid, drying, IWTALH
18 мл 20 масс, %-ного раствора лимонной кислоты добавили к 38,8 г суспензии Puralox SCCa-2/150 и позволили смеси перемешаться. Смесь высушили при 80°С под атмосферным давлением. 11,3 г TALH растворили в воде с получением 18 мл водного раствора TALH. Этот раствор добавили к высушенной смеси модифицированной кислотой Puralox с получением суспензии окиси алюминия/соединения титана. Эту суспензию окиси алюминия/оксида титана затем высушили при 80°С для удаления воды и кальцинировали при 550°С в течение 3 часов с получением подложки катализатора, содержавшей 4,1 масс. % ТiO2, с равномерным распределением ТiO2.18 ml of a 20 wt% solution of citric acid was added to 38.8 g of a suspension of Puralox SCCa-2/150 and the mixture was allowed to mix. The mixture was dried at 80° C. under atmospheric pressure. 11.3 g of TALH was dissolved in water to obtain 18 ml of an aqueous solution of TALH. This solution was added to the dried Puralox acid-modified mixture to give an alumina/titanium compound slurry. This alumina/titania slurry was then dried at 80° C. to remove water and calcined at 550° C. for 3 hours to obtain a catalyst support containing 4.1 wt. % TiO 2 , with a uniform distribution of TiO 2 .
Пример 3Example 3
2 стадии: 5 масс. % лимонной кислоты, сушка, IWTALH2 stages: 5 wt. % citric acid, drying, IWTALH
Подложку из модифицированной окиси алюминия с 4,1 масс. % TiO2 изготовили так, как описано в Примере 2, однако Puralox обработали 5 масс, %-ным раствором лимонной кислоты. Равномерность распределения TiO2 на модифицированной подложке была хорошей согласно Таблице 2 и Фиг. 2.A modified alumina substrate with 4.1 wt. % TiO 2 was prepared as described in Example 2, however Puralox was treated with 5 wt% citric acid solution. The distribution uniformity of TiO 2 on the modified substrate was good according to Table 2 and FIG. 2.
Пример 4Example 4
2 стадии: 10 масс. % молочной кислоты, сушка, IWTALH2 stages: 10 wt. % lactic acid, drying, IWTALH
К 29,2 г суспензии Puralox SCCa-150 добавили 14 мл 10 масс, %-ного раствора молочной кислоты и позволили смеси перемешаться. Смесь высушили при 80°С под атмосферным давлением. 8,5 г TALH растворили в воде с получением 14 мл водного раствора TALH. Этот раствор добавили к высушенной смеси обработанного кислотой Puralox с получением суспензии окиси алюминия/соединения титана. Затем суспензию окиси алюминия/соединения титана высушили при 80°С для удаления воды и кальцинировали при 550°С в течение 3 часов с получением подложки катализатора, содержавшей 4,1 масс. % TiO2, с равномерным распределением соединения Ti.To 29.2 g of Puralox SCCa-150 suspension was added 14 ml of 10 wt. % lactic acid solution and the mixture was allowed to mix. The mixture was dried at 80° C. under atmospheric pressure. 8.5 g of TALH was dissolved in water to obtain 14 ml of an aqueous solution of TALH. This solution was added to the dried mixture of acid-treated Puralox to give the alumina/titanium compound slurry. Then, the suspension of alumina/titanium compounds was dried at 80°C to remove water and calcined at 550°C for 3 hours to obtain a catalyst substrate containing 4.1 wt. % TiO 2 , with a uniform distribution of the Ti compound.
Пример 5Example 5
2 стадии: 5 масс. % молочной кислоты, сушка, IWTALH2 stages: 5 wt. % lactic acid, drying, IWTALH
К 29,1 г суспензии Puralox SCCa-150 добавили 13 мл 5 масс, %-ного раствора молочной кислоты и позволили смеси перемешаться. Смесь высушили при 80°С под атмосферным давлением. 8,5 г TALH растворили в воде с получением 13 мл водного раствора TALH. Этот раствор добавили к высушенной смеси обработанного кислотой Puralox, полученного во время 1-ой стадии, с получением суспензии окиси алюминия/соединения титана. Суспензию окиси алюминия/соединения титана высушили при 80°С для удаления воды и кальцинировали при 550°С в течение 3 часов. Равномерность распределения TiO2 на подложке катализатора была хорошей.To 29.1 g of Puralox SCCa-150 suspension was added 13 ml of 5 wt. % lactic acid solution and the mixture was allowed to mix. The mixture was dried at 80° C. under atmospheric pressure. 8.5 g of TALH was dissolved in water to obtain 13 ml of an aqueous solution of TALH. This solution was added to the dried mixture of acid-treated Puralox obtained during the 1st step to obtain a slurry of alumina/titanium compound. The alumina/titanium slurry was dried at 80° C. to remove water and calcined at 550° C. for 3 hours. The distribution uniformity of TiO 2 on the catalyst support was good.
Согласно примерам и результатам, приведенным в Таблице 1, добавление кислоты к суспензии окиси алюминия перед приведением суспензии окиси алюминия или смеси в контакт с соединением титана (TALH), то есть использование 2-стадийного процесса обработки, показало, что адсорбцию TiO2 можно значительно повысить, а диоксид титана равномерно распределен по внутренней и наружной поверхностям подложки из окиси алюминия.According to the examples and results shown in Table 1, adding acid to the alumina slurry before contacting the alumina slurry or mixture with a titanium compound (TALH), i.e. using a 2-step treatment process, showed that TiO 2 adsorption can be significantly improved. , and titanium dioxide is uniformly distributed over the inner and outer surfaces of the alumina substrate.
Примеры для четвертого аспекта настоящего изобретенияExamples for the fourth aspect of the present invention
Примеры с импрегнацией MnExamples with Mn impregnation
Сравнительный пример 5Comparative Example 5
IW TALH без предварительной обработки посредством добавления кислоты, IW MnAcIW TALH without acid pretreatment, IW MnAc
Подложку катализатора изготовили так, как описано в Сравнительном примере 3, но после кальцинирования добавили ацетат марганца (MnAc) посредством пропитки по влагоемкости.The catalyst support was prepared as described in Comparative Example 3, but after calcination, manganese acetate (MnAc) was added by wetness impregnation.
26,9 г TALH растворили в воде с получением в результате 42 мл водного раствора TALH. Этот раствор по каплям добавили к 91,8 г Puralox SCCa-150 и перемешали смесь с использованием мешалки производства компании Krups. Воду удалили под атмосферным давлением при 120°С и кальцинировали при 550°С в течение 3 часов. 12,5 г тетрагидрата ацетата марганца (Mn(СН3СОО)2⋅4H2O) растворили в 42 мл воды и добавили по каплям к кальцинированному порошку. Подложку катализатора высушили при 120°С и снова кальцинировали в течение 3 часов при 550°С с получением катализатора, содержавшего 3,9 масс. % TiO2 и 4,7 масс. % MnO2.26.9 g of TALH was dissolved in water, resulting in 42 ml of an aqueous solution of TALH. This solution was added dropwise to 91.8 g of Puralox SCCa-150 and the mixture was stirred using a Krups stirrer. The water was removed at atmospheric pressure at 120°C and calcined at 550°C for 3 hours. 12.5 g of manganese acetate tetrahydrate (Mn(CH 3 COO) 2 ⋅4H 2 O) was dissolved in 42 ml of water and added dropwise to the calcined powder. The catalyst support was dried at 120°C and again calcined for 3 hours at 550°C to obtain a catalyst containing 3.9 wt. % TiO 2 and 4.7 wt. % MnO2 .
Сравнительный пример 6Comparative Example 6
1 стадия: IW TALH с 20 масс. % лимонной кислоты, IW MnAcStage 1: IW TALH with 20 wt. % citric acid, IW MnAc
Подложку катализатора изготовили так, как описано в Сравнительном примере 4, но с добавлением ацетата марганца (MnAc) во время второй стадии пропитки по влагоемкости после сушки.The catalyst support was made as described in Comparative Example 4, but with the addition of manganese acetate (MnAc) during the second stage of moisture capacity impregnation after drying.
22,8 г TALH растворили в воде с получением в результате 36 мл водного раствора TALH. 4,6 г лимонной кислоты добавили к раствору TALH в форме твердого вещества. Этот раствор по каплям добавили к 78 г Puralox SCCa-2/150 при перемешивании с использованием мешалки производства компании Krups. Воду удалили под атмосферным давлением при 120°С. 10,6 г тетрагидрата ацетата марганца растворили в 36 мл воды и добавили по каплям к этому высушенному порошку, высушили при 120°С при атмосферном давлении и кальцинировали в течение 3 часов при 550°С в воздухе. Модифицированная подложка содержала 3,9 масс. % TiO2 и 4,7 масс. % MnO2.22.8 g of TALH was dissolved in water, resulting in 36 ml of an aqueous solution of TALH. 4.6 g of citric acid was added to the TALH solution in the form of a solid. This solution was added dropwise to 78 g of Puralox SCCa-2/150 with stirring using a mixer manufactured by Krups. The water was removed under atmospheric pressure at 120°C. 10.6 g of manganese acetate tetrahydrate was dissolved in 36 ml of water and added dropwise to this dried powder, dried at 120° C. at atmospheric pressure, and calcined for 3 hours at 550° C. in air. The modified substrate contained 3.9 wt. % TiO 2 and 4.7 wt. % MnO2 .
Сравнительный пример 7Comparative Example 7
1-стадия: IWTALH, IW MnAc с20 масс. % лимонной кислоты1st stage: IWTALH, IW MnAc with 20 wt. % citric acid
Подложку катализатора изготовили так, как описано в Сравнительном примере 4, но с добавлением ацетата марганца (MnAc) во время стадии пропитки по влагоемкости TALH-лимонной кислотой.The catalyst support was prepared as described in Comparative Example 4, but with the addition of manganese acetate (MnAc) during the wetness impregnation step with TALH-citric acid.
22,8 г TALH, 10,6 г тетрагидрата ацетата марганца и 4,6 г лимонной кислоты растворили в воде с получением в результате 36 мл водного раствора. Этот раствор по каплям добавили к 78 г Puralox SCCa-2/150 при перемешивании с использованием мешалки производства компании Krups. Воду удалили под атмосферным давлением при 120°С и кальцинировали порошок в течение 3 часов при 550°С в воздухе. Модифицированная подложка содержала 3,9 масс. % TiO2 и 4,7 масс. % MnO2.22.8 g of TALH, 10.6 g of manganese acetate tetrahydrate and 4.6 g of citric acid were dissolved in water to give 36 ml of an aqueous solution. This solution was added dropwise to 78 g of Puralox SCCa-2/150 with stirring using a mixer manufactured by Krups. The water was removed at atmospheric pressure at 120°C and the powder was calcined for 3 hours at 550°C in air. The modified substrate contained 3.9 wt. % TiO 2 and 4.7 wt. % MnO2 .
Пример 6Example 6
2 стадии: IW TALH и MnAc с предварительной обработкой 5 масс, %-ной лимонной кислотой2 steps: IW TALH and MnAc pre-treated with 5 wt% citric acid
Подложку катализатора изготовили так, как описано в Сравнительном примере 3, но с добавлением MnAc во время стадии пропитки по влагоемкости TALH-лимонной кислотой.The catalyst support was prepared as described in Comparative Example 3, but with the addition of MnAc during the moisture capacity impregnation step with TALH-citric acid.
К 73,9 г Puralox SCCa-2/150 добавили 34 мл раствора лимонной кислоты с концентрацией, равной 5 масс. %, и позволили им смешаться. Смесь высушили при 80°С под атмосферным давлением. 21,5 г TALH и 10 г тетрагидрата ацетата марганца(И) (Mn(СН3СОО)2⋅4H2O) растворили в воде с получением 34 мл раствора TALH/ацетата Mn. К высушенному обработанному кислотой Puralox, который получили во время 1-ой стадии, добавили водный раствор TALH/MnAc во время 2-ой стадии импрегнации, высушили при 80°С для удаления воды и кальцинировали при 550°С в течение 3 часов с получением модифицированной подложки, содержавшей 4,1 масс. % TiO2 и 4,7 масс. % MnO2. Сушку выполнили при 80°С для предотвращения больших потерь кислоты во время сушки.To 73.9 g of Puralox SCCa-2/150 was added 34 ml of a solution of citric acid with a concentration equal to 5 wt. % and let them mix. The mixture was dried at 80° C. under atmospheric pressure. 21.5 g of TALH and 10 g of manganese(I) acetate tetrahydrate (Mn(CH 3 COO) 2 ⋅4H 2 O) were dissolved in water to give 34 ml of a TALH/Mn acetate solution. To the dried acid-treated Puralox, which was obtained during the 1st stage, was added an aqueous solution of TALH/MnAc during the 2nd stage of impregnation, dried at 80°C to remove water, and calcined at 550°C for 3 hours to obtain a modified substrate containing 4.1 wt. % TiO 2 and 4.7 wt. % MnO2 . Drying was performed at 80°C to prevent large losses of acid during drying.
Пример 7Example 7
2 стадии: EPF TALH и 5 масс, %-ной лимонной кислотой и IW ацетатом Мп2 steps: EPF TALH and 5 wt% citric acid and IW Mn acetate
Подложку катализатора изготовили так, как описано в Примере 1, но с добавлением MnAc посредством пропитки по влагоемкости после кальцинирования.The catalyst support was made as described in Example 1, but with the addition of MnAc by impregnation according to moisture capacity after calcination.
Суспензию Al2O3 в воде приготовили посредством смешивания 85,8 г Puralox SCCa-2/150 с 102 мл воды, рН суспензии довели до рН 4 раствором лимонной кислоты с концентрацией, равной 40 масс. %. Затем к суспензии добавили 950 г содержавшего 1 масс. % TiO2 водного раствора TALH и нагревали его при 50°С в течение 4 часов при поддержании значения рН, равного 4, с использованием лимонной кислоты. Суспензию профильтровали, высушили и кальцинировали при 550°С. После кальцинирования 12,4 г тетрагидрата ацетата марганца растворили в 43 мл воды и по каплям добавили к порошку, высушили при 120°С и кальцинировали в течение 3 часов при 550°С.A suspension of Al 2 O 3 in water was prepared by mixing 85.8 g of Puralox SCCa-2/150 with 102 ml of water, the pH of the suspension was adjusted to pH 4 with a solution of citric acid at a concentration of 40 wt. %. Then to the suspension was added 950 g containing 1 wt. % TiO 2 aqueous solution of TALH and heated at 50°C for 4 hours while maintaining a pH value of 4, using citric acid. The suspension was filtered, dried and calcined at 550°C. After calcination, 12.4 g of manganese acetate tetrahydrate was dissolved in 43 ml of water and added dropwise to the powder, dried at 120°C and calcined for 3 hours at 550°C.
Результаты определения отношения XPS пиков для Сравнительного примера 5 и Примера 6, включенные в Таблицу 3 для модифицированного Ti и Mn образца, полученного способом пропитки по влагоемкости, показывают, что диоксид титана преимущественно локализован на внутренних поверхностях подложек, тогда как марганец равномерно распределен на внутренней и наружной поверхностях подложек.The XPS peak ratio results for Comparative Example 5 and Example 6 included in Table 3 for the modified Ti and Mn sample obtained by impregnation by moisture capacity show that titanium dioxide is predominantly localized on the inner surfaces of the substrates, while manganese is evenly distributed on the inner and outer surfaces of the substrates.
Результаты приведены в Таблице 3 ниже.The results are shown in Table 3 below.
Claims (21)
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP18152854.8 | 2018-01-22 | ||
EP18152854.8A EP3513872A1 (en) | 2018-01-22 | 2018-01-22 | Catalyst support comprising homogeneously distributed titanium dioxide and method for production |
PCT/EP2019/051392 WO2019141848A1 (en) | 2018-01-22 | 2019-01-21 | Catalyst support comprising homogeneously distributed titanium dioxide and method for production |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2020127179A RU2020127179A (en) | 2022-03-10 |
RU2792847C2 true RU2792847C2 (en) | 2023-03-27 |
Family
ID=
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4705770A (en) * | 1986-07-07 | 1987-11-10 | Aristech Chemical Corporation | Method of making anatase-titania attrition-resistant catalyst composition |
US5733840A (en) * | 1996-06-06 | 1998-03-31 | Norton Chemical Process Products Corporation | Catalyst carrier |
RU2207188C2 (en) * | 1997-07-03 | 2003-06-27 | Аджип Петроли С.П.А. | Fischer-tropsch process-suitable catalytic composition |
US20050124490A1 (en) * | 2003-12-05 | 2005-06-09 | Chevron U.S.A. Inc. | Homogeneous modified-alumina fischer-tropsch catalyst supports |
RU2340394C2 (en) * | 2002-10-16 | 2008-12-10 | Конокофиллипс Кампэни | Method of obtaining carrier for catalyst with higher stability (versions), catalyst for synthesis of hydrocarbons and method of hydrocarbons synthesis from synthesis-gas |
RU2533822C2 (en) * | 2009-10-08 | 2014-11-20 | У.Р. Грейс Энд Ко.-Конн. | Sulphur-resistant catalyst carrier based on aluminium oxide |
RU2605092C2 (en) * | 2011-12-14 | 2016-12-20 | Сэсол Текнолоджи (Проприетери) Лимитед | Catalysts |
RU2628068C2 (en) * | 2012-08-02 | 2017-08-14 | Сасол Текнолоджи (Проприетэри) Лимитэд | Catalysts |
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4705770A (en) * | 1986-07-07 | 1987-11-10 | Aristech Chemical Corporation | Method of making anatase-titania attrition-resistant catalyst composition |
US5733840A (en) * | 1996-06-06 | 1998-03-31 | Norton Chemical Process Products Corporation | Catalyst carrier |
RU2207188C2 (en) * | 1997-07-03 | 2003-06-27 | Аджип Петроли С.П.А. | Fischer-tropsch process-suitable catalytic composition |
RU2340394C2 (en) * | 2002-10-16 | 2008-12-10 | Конокофиллипс Кампэни | Method of obtaining carrier for catalyst with higher stability (versions), catalyst for synthesis of hydrocarbons and method of hydrocarbons synthesis from synthesis-gas |
US20050124490A1 (en) * | 2003-12-05 | 2005-06-09 | Chevron U.S.A. Inc. | Homogeneous modified-alumina fischer-tropsch catalyst supports |
RU2533822C2 (en) * | 2009-10-08 | 2014-11-20 | У.Р. Грейс Энд Ко.-Конн. | Sulphur-resistant catalyst carrier based on aluminium oxide |
RU2605092C2 (en) * | 2011-12-14 | 2016-12-20 | Сэсол Текнолоджи (Проприетери) Лимитед | Catalysts |
RU2628068C2 (en) * | 2012-08-02 | 2017-08-14 | Сасол Текнолоджи (Проприетэри) Лимитэд | Catalysts |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN1200877C (en) | Mesostructured material incorporating particles of nanometric dimensions | |
TWI490037B (en) | Photocatalyst, process for preparing the same, photocatalyst coating agent, photocatalyst dispersion and photocatalyst article using the same | |
JP2024001112A (en) | Catalyst support comprising homogeneously distributed titanium dioxide, and method for production | |
TW201615275A (en) | Metal doped cerium oxide compositions | |
TWI433815B (en) | Stable sub-micron titania sols | |
CN1543437A (en) | Layered titanic acid, lamellar titanic acid, lamellar titanium oxide and method for producing lamellar titanic acid | |
JP2009525248A (en) | Oxide mixture | |
RU2698108C2 (en) | Composite material based on mixed metal oxides for oxygen accumulation | |
JP7128361B2 (en) | Aqueous zirconia-based NP dispersions for use in filter substrate coatings | |
Jana et al. | Mixed NaNb x Ta 1− x O 3 perovskites as photocatalysts for H 2 production | |
CN109647437B (en) | CuS doped nano TiO2Photocatalyst, preparation method and application thereof | |
DK1712520T3 (en) | LAYERED POROSTE TITANIUM OXIDE, METHOD OF PRODUCING THEREOF, AND CATALYSTS INCLUDING THIS | |
JP6896624B2 (en) | Coated composites of Al2O3-CeO2 / ZrO2 and methods for producing them | |
RU2792847C2 (en) | Catalyst substrate containing evenly distributed titanium dioxide and its manufacturing method | |
TW200804193A (en) | Process for producing metal oxide particle | |
JP3827313B2 (en) | Method for producing titania-coated alumina particles | |
RU2710375C2 (en) | Method of catalyst preparation | |
KR20070092627A (en) | Photocatalyst dispersion | |
JP2022502330A (en) | Mixed oxides with improved reducing properties | |
Fang et al. | Exploring an efficient manganese oxide catalyst for ozone decomposition and its deactivation induced by water vapor | |
CN115259211B (en) | Superfine BaTiO 3 Controllable preparation method of nanocrystals | |
RU2779498C1 (en) | Catalyst, a method for producing a catalyst and a method for producing acrylonitrile | |
JP2003275580A (en) | Oxygen storage material | |
RU2508938C1 (en) | Titanium oxide based photocatalyst and method for production thereof | |
JP5316482B2 (en) | Method for producing alumina particles |