WO2002089976A1 - Hochtemperaturbeständiger katalysator, bestehend aus einem spinell 'ab204' sowie überschüssigem oxid des metalls 'a' auf einem träger, und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Hochtemperaturbeständiger katalysator, bestehend aus einem spinell 'ab204' sowie überschüssigem oxid des metalls 'a' auf einem träger, und verfahren zu seiner herstellung Download PDF

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Definitions

  • catalyst denotes an object which consists of at least one support and a catalytically active / active substance or a substance which can be converted in the course of a reaction.
  • metal A is a transition metal, in particular nickel
  • metal B is a spinel former, in particular aluminum, optionally also chromium or iron.
  • the invention also includes the use of the catalyst for reforming reactions.
  • Ni-Al-containing catalyst gel produced according to Example 1 was applied to a steel sheet (stainless steel 1.4767) by being knife-coated onto the surface using a wiper. The sheet was then dried at 75 ° C. overnight. This treatment at very low temperatures and the uncomplicated cleaning of the sheet surface made it possible to immediately process the intermediate product produced.
  • the present invention includes not only a process for producing a high temperature resistant catalyst, but also a high temperature resistant catalyst, as well as a gel necessary for the production thereof and the use of the catalyst according to the invention for reforming reactions.

Abstract

Die Erfindung betrifft einen hochtemperaturbeständigen Katalysator, insbesondere für Reformierungsreaktionen, sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung. Der Katalysator besteht aus einem mit einer Katalysatormatrix beschichteten Träger, wobei die Katalysatormatrix von einem Spinell AB2O4 sowie überschüssigem, nicht in die Spinellstruktur integrierten, Oxid des Metalls A gebildet wird. Das Metall A ist Nickel, B ist Aluminium, Chrom oder Eisen. Der Katalysator ist erhältlich, indem ein Gel der Hydroxide der Metalle A (in stöchiometrischem Überschuß) und B auf einem Träger aufgebracht und kalziniert wird.

Description

Hochtemperaturbeständiger Katalysator und Verfahren zu seiner Herstel¬ lung
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines hochtemperaturbeständigen Katalysators, einen derartigen Katalysator, ein Gel zur Herstellung einer Katalysatormatrix für einen derartigen Katalysator sowie dessen Verwendung.
Katalysatoren und Hochtemperaturkatalysatoren im allgemeinen werden heutzutage in vielen, insbesondere industriellen, Prozessen angewendet. Zu nennen sind hier beispielsweise der Drei-Wege-Katalysator aus dem Kfz-Bereich, Oxidationskatalysatoren in katalytischen Brennkammern oder Reformierungs- katalysatoren, beispielsweise aus der Mineralölindustrie. Problematisch bei der Herstellung von Hochtemperaturkatalysatoren ist es, geeignete temperaturbeständige Materialien, die als Träger bzw. als eigentlich aktives Material dienen können, aufzufinden.
Keramische Trägermaterialien sind für ihre Hochtemperaturbeständigkeit bekannt und werden vielfach als Träger- oder Schichtmaterialien eingesetzt. Einsatzbereiche sind beispielsweise der Korrosionsschutz, aber auch der Einsatz als Katalysatorträger bzw. als katalytisch aktives Material an sich. Als ein besonderer Vorteil hat sich die Hochtemperaturbeständigkeit sowie die chemische und physikalische Resistenz der Keramikmaterialien bewährt, so daß Keramikmaterialien häufig als Katalysatorträger oder als Grundmaterial für Keramische Monolithen eingesetzt werden, auf die dann beispielsweise kataly- tische Metalle aufgebracht werden.
Der Begriff "Katalysator" bezeichnet im Rahmen dieser Erfindung ein Objekt, das aus wenigstens einem Träger und einer katalytisch aktiven/wirksamen bzw. im Rahmen einer Reaktion dazu umwandelbaren Substanz besteht.
Speziell im Bereich chemischer Reaktionen wird häufig Aluminiumoxid als Ka- talysatorträger aber auch als Grundmaterial für derartige Monolithen eingesetzt. Ein Vorteil von Aluminiumoxid (Al203) sind sowohl der günstige Preis als auch dessen allgemeine Verfügbarkeit. Ein Nachteil dieses Materials ist jedoch, daß Metalle, insbesondere Übergangsmetalle, dazu neigen, unter Spinellbildung in dieses hinein zu migrieren. Ein weiteres großes Problem besteht darin, eine feinteilige Dispersion der katalytisch aktiven Substanz zu erreichen und zu erhalten, welche die Grundlage für eine hohe katalytische Aktivität und Selektivität darstellt. Auch insofern weist Aluminiumoxid den Nachteil auf, daß es die Agglomeration von Metallen mit der Folge verringerter katalytischer Aktivität begünstigt. Dies ist zum Beispiel für Nickel bekannt, das ein sehr aktiver und selektiver Katalysator bei der Reformierung von Kohlenwasserstoffen ist. Die Agglomeratbildung führt zu einer verminderten Leistungsfähigkeit des Katalysators bis hin zu dessen Inaktivität.
Alternativ zu mit Nickel beschichtetem Aluminium bzw. Aluminiumoxid werden auch Nickelspinelle mit einer hohen spezifischen Oberfläche als Katalysatoren für (Dampf-) Reformierungsreaktionen eingesetzt, die auf einer Aluminiumoxidschicht als Träger zum Einsatz kommen. Hierzu wird ein Körper aus Aluminiumoxid mit einer bestimmten spezifischen vorgegebenen Oberfläche mit einer Nickelverbindung imprägniert, getrocknet und anschließend kalziniert. Hierbei bildet sich ein Nickelspinell aus. Diese Vorgehensweise wird in US-A 4,456,703 beschrieben. Nachteilig bei dem dort beschriebenen Verfahren ist jedoch, daß sehr hohe Reaktionstemperaturen notwendig sind, um das katalytisch aktive, metallische Nickel, das im Spinell als oxidisches Doppelsalz gebunden ist, aus dem Spinell heraus zu reduzieren.
Der vorliegenden Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, einen hoch- temperaturbeständigen Katalysator sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung aufzuzeigen, der eine katalytisch aktive Substanz in einer feinteiligen Dispersion auf einem Träger enthält. Die katalytisch aktive Substanz auf dem Träger soll für katalytische Reaktionen, insbesondere für die Dampfreformierung, bei gegenüber dem Stand der Technik niedrigeren Temperaturen geeignet sein. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Patentanspruch 1 , durch einen hochtemperaturbeständigen Katalysator nach Patentanspruch 12, durch ein Gel zur Herstellung einer Beschichtung nach Patentanspruch 19 sowie durch die Verwendung des Katalysators für Reformierungsreaktionen nach Patentanspruch 24 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.
Die Aufgabe wird insbesondere durch ein Verfahren zum Herstellen eines hochtemperaturbeständigen Katalysators insbesondere für Reformierungsreaktionen gelöst, der aus wenigstens einem Träger und einer Katalysatormatrix besteht, die als eigentlichen Katalyten vorzugsweise ein Metall und eine Metallverbindung enthält, wobei ein Beschichtungsmaterial in flüssiger Form auf den Träger aufgebracht und anschließend getrocknet wird und wobei das Verfahren die nachfolgenden Schritte umfaßt:
a. Herstellen des Beschichtungsmaterials in Form eines Gels unter Verwendung zumindest einer katalytisch wirksamen Substanz oder einer zu einer katalytisch wirksamen Substanz umwandelbaren Substanz, die in einer überstöchiometrischen Menge eingesetzt wird, b. Aufbringen des Gels auf den Träger, c. Trocknen des auf den Träger aufgebrachten Gels, d. Kalzinieren des Beschichtungsmaterials.
Der wesentliche Gedanke der Erfindung basiert auf der gezielten Sol-Gel-Syn- these eines Spinells der allgemeinen Formel AB204, bei der gegenüber dem stöchiometrischen Verhältnis ein Überschuß des Metalls A, das vorzugsweise in Form einer Verbindung vorliegt, eingesetzt wird. Dadurch wird erreicht, daß überschüssiges Metall A im Verlauf des Verfahrens zur Herstellung des Katalysators als Oxid und nicht als Spinell gebunden wird, das dann während einer Reformierungsreaktion bei erhöhter Temperatur in seiner reduzierten Form als Katalysator zur Verfügung steht. Durch den Einsatz eines solchen Gels läßt sich zum einen eine feinteilige Dispersion des Metalls A erreichen, während zum anderen durch die Wechselwirkung des Metalls A bzw. dessen Oxids mit dem Spinell erreicht wird, das das Metall A immobilisiert wird und eine Migration in den Spinell hinein oder auf dessen Oberfläche nicht mehr möglich ist.
Erfindungsgemäß wird bei der Sol-Gel-Synthese ein gelartiges Beschichtungs- material erzeugt, das auf einen Träger aufgebracht werden kann.
Als Träger werden prinzipiell alle festen oder flexiblen Körper bezeichnet, die aus Metall, Keramik, Gläsern, Kunststoff oder aus einem textilen Flächengebilde bestehen oder zusammengesetzt sind und die als Katalysatorträger in Frage kommen und zumindest in beschichtetem Zustand gegenüber den Reaktionsbedingungen im wesentlichen inert sind.
Das Beschichtungsmaterial kann in vorteilhafter Weise mechanisch, beispielsweise durch Wischen, Rakeln, Spritzen, Streichen, Schleudern oder ähnliche Auftragungstechniken auf den Träger aufgebracht werden.
Zur Herstellung des Gels (Beschichtungsmaterials) werden Lösungen, insbesondere Salzlösungen, eines Metalls A und eines Metalls B miteinander umgesetzt, wobei das Metall A als katalytisch wirksame Substanz oder als eine Verbindung davon in einem Überschuß x gegenüber dem stöchiometrischen Verhältnis in einem Bereich von 0,5 Mol% bis 20 Mol%, bevorzugt in einem Bereich von 5 Mol% bis 15 Mol% und besonders bevorzugt in einem Bereich von 8 Mol% bis 12 Mol%, bezogen auf die zur Erzeugung eines Spinells mit der allgemeinen Summenformel AB204 benötigte Menge, eingesetzt wird. Als Metall A wird gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ein Übergangsmetall, insbesondere Nickel, und als Metall B ein Spinellbildner, insbesondere Aluminium, gegebenenfalls auch Chrom oder Eisen, verwendet.
Unter Verwendung eines geeigneten Fällungsreagenzes werden die entsprechenden Hydroxide aus den Salzlösungen ausgefällt und anschließend von der verbleibenden Lösung abgetrennt. Als Salzlösungen eignen sich wasserhaltige Lösungen, vorzugsweise Lösungen leicht löslicher Salze, wie beispielsweise Lösungen der Nitrate der Metalle A und B. Die Hydroxide werden je nach Fällungsreagenz unter ansteigendem, abfallendem oder bei dem konstanten pH- Wert gefällt, der die Herstellung der Hydroxide erlaubt. Bevorzugt werden alkalische Fällungsreagenzen, wie beispielsweise NH4OH oder (NH4)2CO3, eingesetzt, mit denen die Fällung von Nickelhydroxid möglich ist. Die Fällungsreaktion wird bei einer Temperatur von 1 °C bis 99°C in einem geeigneten Lösungsmittel durchgeführt, das die Metallsalze zu lösen vermag. In Frage kommen beispielsweise, jedoch nicht ausschließlich, Wasser, Isopropanol oder Aceton oder Mischungen davon.
Als abgetrenntes Zwischenprodukt werden die Hydroxide A-OH, B-OH und deren Mischungen AB-OH in Form einer Dispersion oder eines Gels erhalten, das getrocknet und anschließend durch Kalzinieren bei einer Temperatur in einem Bereich von 600°C bis 1200°C, vorzugsweise in einem Bereich von 800°C bis 1100°C und besonders bevorzugt in einem Bereich von 950°C bis 1000°C, in eine oxidische Katalysatormatrix mit der allgemeinen Summenformel [(AO)x+AB2OJ umgewandelt wird. Somit enthält die Katalysatormatrix auf dem Träger die feindispersen, katalytisch aktiven Teilchen und den Spinell.
Nach einem wesentlichen Gedanken der Erfindung liegt das katalytisch aktive Metall A als Oxid vor, das nicht in die Spinellstruktur der Katalysatormatrix integriert ist und somit thermisch sehr viel leichter zu dem eigentlich katalytisch aktiven Metall A reduzierbar ist als dies der Fall wäre, wenn das Oxid AO zuerst aus der Spinellstruktur herausgelöst werden müßte. Somit lassen sich mit der erfindungsgemäßen Katalysatormatrix Reformierungsreaktionen bei erheblich niedrigeren Temperaturen durchführen als dies bislang der Fall ist.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung läßt sich eine vorbestimmbare Dispersion der katalytisch wirksamen Substanz, nämlich des Metalls A, oder einer Vorstufe daraus, durch die Wahl des Überschusses x gegenüber dem stöchio- metrischen Verhältnis definieren. Auf diese Weise ist es durch Erhöhen oder Erniedrigen des Überschusses x möglich, die Dispersion von A und somit die Aktivität bzw. die Selektivität der Katalysatormatrix gezielt zu beeinflussen. Aufgrund der Wechselwirkung des Metalls A bzw. dessen Oxids mit der Spinellstruktur, beispielsweise durch Austauschreaktionen in die und aus der Spinellstruktur, ist eine nachträgliche Änderung der Dispersion und damit der spezifischen Oberfläche der katalytisch aktiven Substanz nicht zu befürchten.
Nach einem weiteren wesentlichen Gedanken der Erfindung wird das Gel vor dem Kalzinieren auf einen Träger aufgebracht und anschließend getrocknet, wobei eine Temperatur in einem Bereich von 50°C bis 100°C, bevorzugt in einem Bereich von 60°C bis 90°C und besonders bevorzugt in einem Bereich von 70°C bis 80°C, gewählt wird. Wesentlich ist, daß das Gel unter Vermeidung der Bildung von Blasen getrocknet wird. Dies ist bei den erfindungsgemäß angewandten Temperaturen gewährleistet.
Nach dem Trocknen des Gels wird dieses unter Ausbildung der Katalysatormatrix kalziniert. Auf diese Weise ist eine innige Verbindung und ein homogener Auftrag des Beschichtungsmaterials, nämlich des Gels, auf die Trägeroberfläche möglich. Indem das Beschichtungsmaterial als fluides, gelartiges Hydroxid aufgebracht wird, ist eine gute Benetzung und Verbindung mit dem Träger gewährleistet, die während des Kalzinierens erhalten bleibt. Eine gezielte Verteilung der Katalysatormatrix auf dem Träger ist somit in einfacher und reproduzierbarer Weise möglich. Eine Vorbehandlung des Trägers, beispielsweise durch eine Ausbildung von Oxidschichten als Adhäsionsvermittler kann in der Regel entfallen.
Nach einem Erfindungsgedanken besteht die Katalysatormatrix aus einem Spinellanteil, insbesondere aus einem Nickelspinellanteil, und einem katalytisch wirksamen Oxidanteii, nämlich einem Nickeloxidanteil. Der Spinellanteil gewährleistet im wesentlichen, daß sich die Katalysatormatrix mit dem Träger, insbesondere einem Blech oder einem sonstigen Metallträger, verbindet. Des weiteren trägt und immobilisiert der Spineilanteil den eigentlichen Katalysator bzw. dessen oxidische Vorstufe, insbesondere Nickeloxid (NiO). Somit eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren hervorragend für die stabile migrationsfreie Trägerung von Metallen bzw. deren Oxiden auf Oxiden, um diese in kata- lytischen Reaktionen einzusetzen.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird der Träger, insbesondere ein Blech, ein- oder mehrseitig beschichtet. Auf diese Weise ist es möglich, die zur Verfügung stehende Oberfläche des Trägers optimal für die Aufbringung des Beschichtungsmaterials zu nutzen, wobei beispielsweise innerhalb eines Reaktorsystems angeordnete Träger beidseitig beschichtet werden, während beispielsweise ein Wandelement eines Hohlkörpers wie eines Rohres im allgemeinen nur auf dessen Innenseite beschichtet wird. Mit derartigen Elementen, kann beispielsweise ein Durchflußreaktor erzeugt werden.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist es bei der Herstellung des Gels möglich, die Präparationstemperatur und/oder das Lösungsmittel und/oder das Fällungsreagenz entsprechend den Bedürfnissen bei einer Weiterverarbeitung zu wählen, da diese vorteilhafterweise als unkritische Einflußgrößeπ zu bewerten sind und flexibel den Erfordernissen weiterer Arbeitsgänge angepaßt werden können.
Weiterhin wird die Aufgabe der Erfindung durch einen hochtemperaturbeständigen Katalysator gelöst, der aus wenigstens einem Träger und einer Katalysatormatrix besteht, die insbesondere ein Metall und eine Metallverbindung enthalten kann. Die Katalysatormatrix enthält zumindest eine katalytisch wirksame Substanz oder eine zu einer katalytisch wirksamen Substanz umwandelbare Substanz in einer überstöchiometrischen Menge.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weist die Katalysatormatrix ein katalytisch wirksames Metall A und ein Metall B und/oder Verbindungen davon auf. Das Metall A ist vorzugsweise ein Übergangsmetall, vorzugsweise Nickel, wäh- rend das Metall B insbesondere ein Spinellbildner, vorzugsweise Aluminium, gegebenenfalls auch Chrom oder Eisen, ist. Das Metall A liegt bezüglich einer Spinellstruktur (AB204) in einem Überschuß x gegenüber dem stöchiometri- schen Verhältnis in einem Bereich von 0,5 Mol% bis 20 Mol%, bevorzugt in einem Bereich von 5 Mol% bis 15 Mol% und besonders bevorzugt in einem Bereich von 8 Mol% bis 12 Mol% vor. Damit weist die Katalysatormatrix eine Metalloxid-Spinell-Zusammensetzung mit der allgemeinen Summenformel [(AO)x +AB204] auf, wobei x ein Maß für die Dispersion und damit für die katalytische Aktivität der Komponente AO bzw. die katalytische Aktivität der reduzierten Form des Metalls A darstellt. Durch eine geeignete Wahl des Überschusses x gegenüber dem stöchiometrischen Verhältnis ist die katalytische Aktivität und/oder Selektivität der Katalysatormatrix bestimmt.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist die Katalysatormatrix in oxidischer Form oder, falls die Gelschicht noch nicht kalziniert ist, in deren gelartiger hydroxidischer Precursorform auf der Oberfläche des Trägers angeordnet, wobei das erfindungsgemäße Aufbringungsverfahren gut reproduzierbare Ergebnisse hoher Güte liefert und sich vorzüglich zur Beschichtung von flächigen Gebilden, insbesondere Blechen, eignet. Diese können ein- oder mehrseitig beschichtet sein.
Des weiteren wird die Aufgabe der Erfindung durch ein Gel zu Herstellung einer Beschichtung, insbesondere zur Herstellung eines Katalysators, gelöst, wobei das Gel mindestens eine katalytisch wirksame Substanz oder mindestens eine zu einer katalytisch wirksamen Substanz umwandelbare Substanz, insbesondere Nickelhydroxid, in einem Überschuß x gegenüber dem stöchiometrischen Verhältnis enthält sowie ein Hydroxid eines Metalls B. das ein Spinellbildner, insbesondere Aluminium, ist.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung stellt das Gel einen Precursor für eine Katalysatormatrix dar, wobei das Gel in vorteilhafter Weise auf Träger verschiedenster Art, insbesondere auf keramische Träger oder auf Metallträ- ger, aufgebracht, getrocknet und anschließend kalziniert werden kann.
Weiterhin schließt die Erfindung auch die Verwendung des Katalysators für Reformierungsreaktionen ein.
Nachfolgend wird die Erfindung mittels Ausführungsbeispielen beschrieben, die anhand der Abbildung näher erläutert werden. Hierbei zeigt:
Figur 1 einen beispielhaften schematischen Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Reaktoroberfläche.
In Fig. 1 wird veranschaulicht, daß das erfindungsgemäß hergestellte Gel 1 , bestehend aus den Hydroxiden der Metalle A und B, die gemäß nachfolgendem Beispiel 1 hergestellt worden sind, in einem ersten Schritt I auf der Oberfläche 2 des Trägers 3 aufgebracht und in einem zweiten Schritt II getrocknet wird. Das getrocknete Gel 4 haftet unter einer Volumenreduktion auf der Oberfläche 2 an.
Beispiel 1 :
Herstellung von NiO auf NiA O,,:
1 Molare wäßrige Lösungen von Ni- und AI-Nitraten wurden im Verhältnis 1 ,1 zu 2 gemischt. Als Fällungsreagenz wurde NH4OH tropfenweise zugegeben, bis sich ein pH-Wert von 9 eingestellt hatte. Das entstandene Gel wurde abfiltriert und bei 75°C über Nacht getrocknet. Das hergestellte Gel konnte nun für 4 Stunden bei 1000°C kalziniert werden. Alternativ war es möglich, das Gel entsprechend Beispiel 2 weiter zu behandeln.
Die Zusammensetzung des Katalysators hängt stark vom pH-Wert und den verwendeten Ausgangskonzentrationen der Metallsalzlösungen ab. Das gewünschte Produkt Nickeloxid auf Nickelspinell wurde im Beispiel bei einem pH-Wert von 9 und einem Konzentrationsverhältnis von 1,1 zu 2 hergestellt. Es ist aber auch möglich, durch Variation von pH-Wert und Mischungsverhältnis der Metallkomponeπten, jedoch unter Einhaltung der erfindungsgemäßen Parameter insbesondere hinsichtlich des Nickelüberschusses eine identische Zusammensetzung des gewünschten Produktes zu erhalten.
Beispiel 2:
Beschichtunσsverfahren:
Das gemäß Beispiel 1 hergestellte Ni-Al-haltige Katalysator-Gel wurde auf ein Stahlblech (Edelstahl 1.4767) aufgetragen, indem es mittels eines Wischers auf die Oberfläche aufgerakelt wurde. Anschließend wurde das Blech bei 75°C über Nacht getrocknet. Diese Behandlung bei sehr niedrigen Temperaturen und die unkomplizierte Reinigung der Blechoberfläche ermöglichten eine sofortige Weiterverarbeitung des erzeugten Zwischenproduktes.
Auf diese Weise wurde ein mit dem Gel imprägnierter Träger gebildet. Das Blech wurde anschließend kalziniert, wobei das getrocknete Gel in die Katalysatormatrix überführt wurde.
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt weiterhin die Möglichkeit, nach dem ersten Trocknungsschritt die Rückseite der Bleche in einem zweiten Arbeits- gaπg zu beschichten.
Beispiel 3:
Beschichtungsverfahren:
Das gemäß Beispiel 1 hergestellte Ni-Al-haltige Katalysator-Gel wurde auf die Innenseite eines Rohres durch Aufschleudern aufgebracht. Hierzu wurde das Rohr in Rotation um seine Längsachse versetzt und eine Aufschlämmung des Gels in Wasser mit einem zu dem ersten Rohr konzentrischen zweiten Rohr in einem Sprühkegel in den Innenraum des ersten Rohres gespritzt. Während des Spritzvorganges wurde die Spritzöffnung des zweiten Rohres in axialer Richtung zum ersten Rohr so verschoben, daß der Sprühkegel des Strahls die gesamte Länge des ersten Rohres überstrich, so daß die gesamte Innenwandung des ersten Rohres mit dem Gel beschichtet wurde.
Auf diese Weise wurde ein mit dem Gel imprägnierter Träger gebildet, der für die Reformierung von Methan zu Wasserstoff eingesetzt werden sollte. Das fertige Bauelement wurde anschließend kalziniert, wobei das getrocknete Gel in die Katalysatormatrix überführt wurde.
Aus den obigen Ausführungen geht hervor, daß die vorliegende Erfindung nicht nur ein Verfahren zum Herstellen eines hochtemperaturbeständigen Katalysators, sondern auch einen hochtemperaturbeständigen Katalysator, sowie ein zu dessen Herstellung notwendiges Gel und die Verwendung des erfindungsgemäßen Katalysators für Reformierungsreaktionen umfaßt.
Bezugszeichenliste:
1 Gel Trägeroberfläche Träger getrocknetes Gel

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Herstellen eines hochtemperaturbeständigen Katalysators, bestehend aus wenigstens einem Träger und einer Katalysatormatrix, wobei ein Beschichtungsmaterial in flüssiger Form auf den Träger aufgebracht und anschließend getrocknet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt: a. Herstellen des Beschichtungsmaterials in Form eines Gels unter Verwendung mindestens einer katalytisch wirksamen Substanz oder einer zu einer katalytisch wirksamen Substanz umwandelbaren Substanz, die in einer überstöchiometrischen Menge eingesetzt wird, b. Aufbringen des Gels auf den Träger, c. Trocknen des auf den Träger aufgebrachten Gels, d. Kalzinieren des Beschichtungsmaterials.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Katalysatormatrix ein Metall oder eine Metallverbindung enthält
3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Herstellen des Beschichtungsmaterials Lösungen eines Metalls A und eines Metalls B miteinander umgesetzt, die Metalle zur Erzeugung des Gels als Hydroxide gefällt und diese anschließend von der verbleibenden Lösung abgetrennt werden, wobei das Metall A ein Übergangsmetall und das Metall B ein Spinellbildner ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall A Nickel und das Metall B Aluminium, Chrom oder Eisen ist.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich- net, daß das Metall A oder eine Verbindung davon die katalytisch wirksame Substanz ist und das Metall A zur Herstellung des Gels, bezogen auf Spinell mit der allgemeinen Summenformel AB204, in einem Überschuß x gegenüber dem stöchiometrischen Verhältnis eingesetzt wird, der in einem Bereich von 0,5 Mol% bis 20 Mol% liegt, bevorzugt in einem Bereich von 5 Mol% bis 15 Mol% und besonders bevorzugt in einem Bereich von 8 Mol% bis 12 Mol%.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine vorbestimmbare Dispersion der katalytisch wirksamen Substanz oder einer Vorstufe daraus durch die Wahl des Überschusses x gegenüber dem stöchiometrischen Verhältnis definiert wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschichtungsmaterial bei einer Temperatur in einem Bereich von 600°C bis 1200°C, vorzugsweise in einem Bereich von 800°C bis 1100°C und besonders bevorzugt in einem Bereich von 950βC bis 1000°C, kalziniert wird, wodurch sich eine Substanz mit der allgemeinen Summenformel [(AO)x + AB204] bildet.
8. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Lösungen wasserhaltige Lösungen der Metalle A und B, vorzugsweise wasserhaltige Lösungen von Nitraten der Metalle A und B, verwendet werden.
9. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Fällung der Hydroxide ein alkalisches Fällungsreagenz, vorzugsweise NH4OH oder (NH4)2 C03, verwendet wird.
10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Herstellung des Gels Präparationstemperatur und/oder Lösungsmittel und/oder Fällungsreagenz entsprechend den Bedürfnissen bei der Weiterverarbeitung gewählt werden.
11. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß das Beschichtungsmaterial nach dem Aufbringen des Gels auf den Träger kalziniert wird.
12. Hochtemperaturbeständiger Katalysator, bestehend aus wenigstens einem Träger und einer Katalysatormatrix, dadurch gekennzeichnet, daß die Katalysatormatrix zumindest eine katalytisch wirksame Substanz oder eine zu einer katalytisch wirksamen Substanz umwandelbare Substanz in einer überstöchiometrischen Menge enthält.
13. Katalysator nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Katalysatormatrix ein Metall oder eine Metallverbindung enthält.
14. Katalysator nach einem der Ansprüche 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Katalysatormatrix ein katalytisch wirksames Metall A und ein Metall B und/oder Verbindungen dieser Metalle enthält, wobei das Metall A ein Übergangsmetall und das Metall B ein Spinellbildner ist.
15. Katalysator nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall A Nickel und das Metall B Aluminium, Chrom oder Eisen ist.
16. Katalysator nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Katalysatormatrix das Metall A oder eine Verbindung davon, bezogen auf Spinell mit der allgemeinen Summenformel AB204, in einem Überschuß x gegenüber dem stöchiometrischen Verhältnis in einem Bereich von 0,5 Mol% bis 20 Mol% enthält, bevorzugt in einem Bereich von 5 Mol% bis
15 Mol% und besonders bevorzugt in einem Bereich von 8 Mol% bis 12 Mol%.
17. Katalysator nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine Dispersion der katalytisch wirksamen Substanz oder einer Vorstufe davon durch die Wahl des Überschusses x gegenüber dem stöchiometrischen Verhältnis des Metalls A definiert ist.
PCT/EP2002/004897 2001-05-03 2002-05-03 Hochtemperaturbeständiger katalysator, bestehend aus einem spinell 'ab204' sowie überschüssigem oxid des metalls 'a' auf einem träger, und verfahren zu seiner herstellung WO2002089976A1 (de)

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