WO2007131795A2 - Carbon granules, process for producing them and their use - Google Patents
Carbon granules, process for producing them and their use Download PDFInfo
- Publication number
- WO2007131795A2 WO2007131795A2 PCT/EP2007/004393 EP2007004393W WO2007131795A2 WO 2007131795 A2 WO2007131795 A2 WO 2007131795A2 EP 2007004393 W EP2007004393 W EP 2007004393W WO 2007131795 A2 WO2007131795 A2 WO 2007131795A2
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- carbon
- granules
- carbon granules
- catalyst
- mcc
- Prior art date
Links
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 56
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 230000008569 process Effects 0.000 title abstract description 8
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 69
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims abstract description 54
- 229920000168 Microcrystalline cellulose Polymers 0.000 claims abstract description 20
- 235000019813 microcrystalline cellulose Nutrition 0.000 claims abstract description 20
- 239000008108 microcrystalline cellulose Substances 0.000 claims abstract description 20
- 229940016286 microcrystalline cellulose Drugs 0.000 claims abstract description 20
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 53
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 29
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- 239000013543 active substance Substances 0.000 claims description 21
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 claims description 15
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 15
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 13
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 13
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 claims description 11
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 claims description 10
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 claims description 10
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 10
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 10
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 8
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 7
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims description 7
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims description 7
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 6
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 4
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 4
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims description 4
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 3
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 3
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 3
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 3
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011133 lead Substances 0.000 claims description 3
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 3
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052702 rhenium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N rhenium atom Chemical compound [Re] WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 claims description 3
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 3
- 239000011135 tin Substances 0.000 claims description 3
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 3
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 3
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 3
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 claims description 2
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 claims description 2
- 239000004354 Hydroxyethyl cellulose Substances 0.000 claims description 2
- 229920000663 Hydroxyethyl cellulose Polymers 0.000 claims description 2
- 229920002153 Hydroxypropyl cellulose Polymers 0.000 claims description 2
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 claims description 2
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims description 2
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N beta-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 claims description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 2
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 claims description 2
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 claims description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 2
- 239000008103 glucose Substances 0.000 claims description 2
- 235000019447 hydroxyethyl cellulose Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000001863 hydroxypropyl cellulose Substances 0.000 claims description 2
- 235000010977 hydroxypropyl cellulose Nutrition 0.000 claims description 2
- 229920000609 methyl cellulose Polymers 0.000 claims description 2
- 239000001923 methylcellulose Substances 0.000 claims description 2
- 235000010981 methylcellulose Nutrition 0.000 claims description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 2
- JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N nitrogen dioxide Inorganic materials O=[N]=O JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 claims description 2
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 2
- 235000019422 polyvinyl alcohol Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 claims description 2
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 claims description 2
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 claims description 2
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 claims description 2
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000003925 fat Substances 0.000 claims 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims 3
- 235000021355 Stearic acid Nutrition 0.000 claims 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- IPCSVZSSVZVIGE-UHFFFAOYSA-N hexadecanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCC(O)=O IPCSVZSSVZVIGE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(O)=O QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Natural products CCCCCCCC(C)CCCCCCCCC(O)=O OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 239000008117 stearic acid Substances 0.000 claims 2
- 235000015655 Crocus sativus Nutrition 0.000 claims 1
- 244000124209 Crocus sativus Species 0.000 claims 1
- 235000021314 Palmitic acid Nutrition 0.000 claims 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims 1
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 claims 1
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 claims 1
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 claims 1
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 claims 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 claims 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 claims 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims 1
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 claims 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 claims 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims 1
- WQEPLUUGTLDZJY-UHFFFAOYSA-N n-Pentadecanoic acid Natural products CCCCCCCCCCCCCCC(O)=O WQEPLUUGTLDZJY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 claims 1
- 239000004248 saffron Substances 0.000 claims 1
- 235000013974 saffron Nutrition 0.000 claims 1
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 abstract 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 14
- 238000000635 electron micrograph Methods 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 239000011949 solid catalyst Substances 0.000 description 5
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 3
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 3
- 235000013162 Cocos nucifera Nutrition 0.000 description 2
- 244000060011 Cocos nucifera Species 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 2
- 229910002706 AlOOH Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920003084 Avicel® PH-102 Polymers 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MXRIRQGCELJRSN-UHFFFAOYSA-N O.O.O.[Al] Chemical compound O.O.O.[Al] MXRIRQGCELJRSN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001482237 Pica Species 0.000 description 1
- 238000003917 TEM image Methods 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 230000000274 adsorptive effect Effects 0.000 description 1
- 229910001680 bayerite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001593 boehmite Inorganic materials 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-YPZZEJLDSA-N carbon-10 atom Chemical compound [10C] OKTJSMMVPCPJKN-YPZZEJLDSA-N 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003518 caustics Substances 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 235000010980 cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 1
- 239000008119 colloidal silica Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000010908 decantation Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000006356 dehydrogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- FAHBNUUHRFUEAI-UHFFFAOYSA-M hydroxidooxidoaluminium Chemical compound O[Al]=O FAHBNUUHRFUEAI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000543 intermediate Substances 0.000 description 1
- NPFOYSMITVOQOS-UHFFFAOYSA-K iron(III) citrate Chemical compound [Fe+3].[O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O NPFOYSMITVOQOS-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000003077 lignite Substances 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003415 peat Substances 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
- B01J21/18—Carbon
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
- B01J20/20—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising free carbon; comprising carbon obtained by carbonising processes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/74—Iron group metals
- B01J23/745—Iron
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/74—Iron group metals
- B01J23/755—Nickel
-
- B01J35/40—
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/0009—Use of binding agents; Moulding; Pressing; Powdering; Granulating; Addition of materials ameliorating the mechanical properties of the product catalyst
- B01J37/0063—Granulating
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/08—Heat treatment
- B01J37/082—Decomposition and pyrolysis
- B01J37/084—Decomposition of carbon-containing compounds into carbon
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
- B01D2253/10—Inorganic adsorbents
- B01D2253/102—Carbon
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/16—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
- B01J23/40—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals of the platinum group metals
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
- B01J23/48—Silver or gold
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J33/00—Protection of catalysts, e.g. by coating
-
- B01J35/392—
-
- B01J35/393—
-
- B01J35/51—
-
- B01J35/651—
Definitions
- the invention relates to a carbon granulate which is formed pyrolytically from microcrystalline cellulose. Furthermore, the invention relates to a method for producing these granules.
- the granulate according to the invention is used in particular as a carrier structure for solid catalysts.
- the performance of solid catalysts is essentially determined by two properties: activity and selectivity.
- the activity of the catalyst is determined by the catalytically active surface and the accessibility of the active surface.
- the selectivity of the catalyst defines how strongly the reaction to be catalyzed dominates over competing side reactions.
- the properties of the catalytically active surface are the selectivity of a catalyst
- the accessibility of the active surface can be decisive for the selectivity.
- the catalytically active material is generally finely dispersed in order to achieve a sufficiently large active surface area of the catalyst.
- a high activity of the solid catalyst requires that the catalytically active substance is not sintered into larger particles because this is accompanied by a smaller surface area.
- the stability of solid catalysts is determined by the resistance of the small catalytically active particles to sintering during use as a catalyst.
- the porous structure determines the transport properties of the catalyst.
- the mechanical strength is important because fragments of the catalyst body can lead to an increased pressure drop of the gas flow through the fixed bed. With regard to catalyst bodies suspended in a liquid, mechanical strength is important because abrasion leads to the formation of fines which are difficult to separate from the reaction products by filtration or centrifugation.
- the support structure determines the shape, size and mechanical strength of the catalyst body as well as the porous structure of the surface of the catalyst.
- the support structure is not catalytically active, but provides a surface on which the catalytically active substance is finely dispersed.
- the most widely used catalyst support structures are based on ⁇ -alumina, which is prepared by dehydrogenation of bayerite or gibbsite (Al (OH) 3 ) or boehmite (AlOOH).
- Carrier structures of this type share the common drawback that the recovery of the catalytically active substances from the catalyst is cumbersome. The dissolution of the catalyst body and subsequent separation of the dissolved material is difficult and requires much caustic.
- Another technique relies on melting the catalyst in a vacuum oven at very high temperatures. However, in view of the expensive equipment required for this purpose and the high energy consumption, this is only economically feasible for noble metal catalysts.
- activated carbon Furthermore, support structures made of activated carbon are known from the prior art. These can be easily removed from the catalytically active substances by simple combustion of the carbon. Since activated carbon does not dissolve in an alkaline or acidic environment, activated carbon is the carrier structure of choice for noble metal catalysts in catalytic reactions in the liquid phase. During combustion of the activated carbon, only the catalytically active substance, eg the noble metal, remains available. back.
- US Pat. No. 4,052,336 discloses a carrier structure of activated carbon having a particle size between 1 and 60 ⁇ m. This small particle size has the disadvantage that in a fixed bed reactor, a high pressure drop is the result and therefore the use of the catalysts described herein is severely limited.
- WO 03/55599 A1 describes a catalyst composition containing an extruded carbon material.
- the carbon particles can be obtained from products such as lignite or wood.
- the shaping takes place here with the carbon particles, which brings considerable disadvantages in terms of mechanical strength with it.
- various disadvantages are found. Since activated carbon is extracted from natural materials such as peat, wood or coconut shells, it is difficult to ensure a consistent and consistent quality of the raw material.
- the mechanical strength of support structures made of activated carbon is usually problematic.
- the abrasion of activated carbon is a previously unresolved
- a granular carbon which contains 50 to 99.9% by weight of carbon. Furthermore, 0.1 to 50 wt .-% minerals and / or non-charred additives are included. At least 20% by weight of the carbon is formed pyrolytically from granulated microcrystallised cellulose (MCC) and optionally further binders and / or additives. In this case, the individual grains of the carbon granules have a porosity in the core which is greater than the porosity at the surface of the grains.
- MCC microcrystallised cellulose
- the surface has a lower porosity, the surface of the individual grains is smooth, which results in a high mechanical strength as well as a low abrasion of the granules according to the invention.
- the abrasion resistance properties are particularly illustrated by the fact that the granules in the drum abrasion test according to ASTM D4058 preferably have an abrasion in the range from 0.2 to 5% by weight. Particularly preferably, the abrasion is in a range of 0.2 to 1.5 wt .-%.
- the specific surface area of the carbon granules can be adjusted as desired, with the proportion by weight of MCC being greater than that of binders and other additives.
- the specific one Surface can be controlled.
- the specific surface is preferably in a range from 60 to 1200 m 2 / g.
- Granules having a compressive strength according to D 7084-4 in the range of 2 to 20 wt .-%, wherein the compressive strength on the weight fraction of MCC is controllable.
- the carbon granules can be present in any geometric form. Particularly preferred here is the spherical shape, since in this case a lower abrasion was found. This brings advantages in particular for the production of catalysts.
- the spherical granules should preferably be uniform in size when reactions are carried out using catalyst bodies suspended in solutions. However, variations of up to 20% with respect to the diameter of the grains in spherical form are quite acceptable. Another advantage resulting from a uniform size of the grains is the easier loading and unloading of the catalyst bodies.
- the carbon granulate in spherical form preferably has a length-to-width ratio of not more than 3: 1, preferably not more than 2: 1 and more preferably not more than 1.5: 1.
- a variant according to the invention further provides that the porosity of the grains of the carbon granules decreases from the core to the surface.
- a method for producing a carbon granulate comprising the following steps: i) mixing a powder consisting of at least 20% by weight of microcrystalline cellulose (MCC) and optionally further binders or additives with water,
- the binder is preferably selected from the group consisting of carboxymethylcellulose, hydroxyethylcellulose, hydroxypropylcellulose, methylcellulose, polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, polyethylene glycol, glucose or mixtures thereof.
- a first provides that first the powder is mixed with the water in a weight ratio, so that a dough-like consistency results. This dough is then extruded and processed into a MCC granule of cylindrical shape. Likewise, however, tri-, quadro- or multilobal forms or ring shapes are also possible.
- Another variant provides that an agglomeration by tabletting of the microcrystalline cellulose he follows.
- a third preferred variant provides that the agglomeration takes place in a fluidized bed reactor to form a substantially spherical MCC granules.
- a further variant according to the invention relates to the agglomeration in a raking apparatus, the formation of a substantially spherical MCC granulate.
- the thermal treatment is preferably carried out at a temperature of at least 400 0 C. Generally, however, the temperature depends on the composition of the MCC granules, since the decomposition temperature can be determined by this. In a further preferred variant, the temperature is increased in the thermal treatment in stepped steps up to the decomposition temperature of the MCC granules.
- the thermal treatment is preferably carried out in an inert gas, nitrogen and / or carbon dioxide being particularly preferably used here.
- the invention also provides the use of the previously described carbon granules and at least one catalytically active substance for the preparation of a catalyst.
- the catalytically active substance is preferably selected from group VIII of the Periodic Table of the Elements or the group of transition metals. These include, for example, platinum,
- the first process variant is based on the fact that in the above-described step i) the catalytically active substance or a precursor thereof is added to the mixture of water and microcellulose. Likewise, it is of course also possible to first suspend the catalytically active substance or a precursor thereof in water and then add the microcrystalline cellulose to this suspension.
- a second variant provides that the carbon granules are brought into contact with a solution or a suspension of the catalytically active substance or a precursor thereof. Particularly preferred here is the contacting with the catalytically active substance by spraying the carbon granules with the solution or suspension.
- a further preferred variant provides that the catalyst described above is additionally provided with at least one further final coating, wherein this is preferably formed as an oxygen-protecting layer.
- This coating preferably consists of a wax and / or a fatty constituent having a melting point of more than 50 ° C.
- Fig. 1 shows an electron micrograph of the carbon granules according to the invention in spherical form.
- Fig. 2 shows an electron micrograph of the surface of the carbon granules according to the invention.
- Fig. 3 shows an electron micrograph (SEM) of the core of the carbon granules according to the invention.
- TEM 4 shows an electron micrograph (TEM) of a catalyst according to the invention with nickel as the catalytically active substance at a magnification of a factor of 135,000.
- TEM 5 shows an electron micrograph (TEM) of the catalyst according to the invention with nickel as the catalytically active substance at a magnification of a factor of 500,000.
- FIG. 1 is based on an electron micrograph (SEM) with a magnification by a factor of 200, the different porosity in the core and on the surface of the granule grain clarified. It can be seen here that there is a significantly higher porosity in the core than at the surface of the granule grain. A smooth surface of the granule grain can be seen, which explains the good properties in terms of mechanical strength and abrasion.
- FIG. 2 shows an electron micrograph (SEM) of the surface of the granule grain at a magnification of a factor of 5,000. Here is the small number of pores in the surface.
- FIG. 3 shows an electron micrograph of the core at a magnification of a factor of 500.
- a significantly higher porosity relative to the surface becomes apparent.
- FIG. 4 shows a catalyst according to the invention on the basis of a transmission electron micrograph at a magnification of a factor of 135,000.
- the dense coverage of the carbon structure with nickel particles becomes clear.
- Fig. 6 which shows the same picture at a magnification of a factor of 500,000.
- nickel particles with a size of about 5 nm can be seen. The difference in
- MCC granules granules of microcrystalline cellulose
- the fluidized bed reactor consisted of a vertical quartz tube with a diameter of 3 cm.
- the temperature of the fluidized bed reactor could be controlled by a furnace surrounding the quartz tube up to tures of 57 0 C are set.
- the bulk density of the MCC granules was 15.1 g / ml.
- the minimum linear velocity of the gas flow of nitrogen to achieve turbulence was 4 cm / sec. at 70 ° C:
- the MCC granules were filled with a gas flow at a linear speed of 5.4 cm / sec. swirled. Previously, the granules were dried at 100 0 C for 1 h and 14 min. The temperature was increased according to the following temperature scheme:
- the results obtained were confirmed by a test in the thermobalance.
- the invention Granules were kept in a nitrogen flow while the temperature was increased by 5 0 C per minute.
- the weight loss started at about 250 ° C. and maximum weight loss was observed at 315 ° C.
- the weight loss decreased noticeably, but a weight loss up to temperatures of 700 0 C could be observed.
- the remaining weight was 21% of the original weight.
- MCC powder was mixed with water to a dispersion having a solids content of about 30%. This dispersion was agglomerated in a fluidized bed rotor agglomerator and dried.
- the spherical spherical agglomerates of the MCC powder had a particle size D50 of 300 ⁇ m. They were placed in an oven and preheated at 250 ° C. for 1 h in the absence of oxygen and then thermally treated at 450 ° C. for 2 h (also under reducing conditions) to initiate decomposition into carbon and gas components and a spherical one To form carbon granules.
- the carbon granules had a carbon content of more than 98% by weight.
- the grain size D50 of the carbon granules was reduced by the decomposition process to a value of 150 microns.
- the coefficient of friction of the carbonaceous spheres was determined by a modified drum abrasion test according to ASTM D4058 with a Heubach tester. The result was an abrasion value of 1.7 wt .-%.
- the MCC powder was mixed with water to form a dough having a moisture content between 30 and 40%.
- This dough was extruded with a basket extruder Fuj i-Paudall).
- the extruded particles were placed in a spheronizer (Smooth) to form spherical balls which were dried in a fluid bed dryer (Smooth).
- the result was spherical granules with a diameter of 800 ⁇ m (D50).
- This granulate was preheated in the same manner as in Example 2 with exclusion of oxygen for 1 h at 250 0 C and then thermally treated at 450 0 C for 2 h.
- the friction value here was 1.4 wt .-% and the compressive strength was here 11 wt .-%.
- Example 1 The carbon granules obtained in Example 1 were placed in an oven and preheated in the absence of oxygen.
- the exclusion of oxygen was achieved by combustion of propane with stoichiometric amounts of oxygen, so that all of the oxygen was converted to CO 2 .
- the temperature was 1100 0 C and the duration of the thermal treatment was 3 h.
- the carbon granules produced in Example 2 were placed in a rotor agglomerator. 1 kg of a suspension of 15% by weight of MCC and 20% by weight of iron (III) citrate were sprayed onto the carbon granules per kg of carbon granules. The sprayed carbon granules were heated with the exclusion of oxygen as described in Example 2, and the activated catalyst was placed under a nitrogen atmosphere directly in a cylinder of molten candle wax. The lower part of the cylinder, containing more than 80% of the activated catalyst, was placed in a granulator (Glatt VG) to produce a free-flowing granule of the activated catalyst in the wax-encapsulated catalyst.
- Glatt VG granulator
- the carbon granules prepared in Example 2 were placed in a rotor agglomerator, with 1 kg of a suspension of 5 wt.% MCC (Avicel PH 102, FMC Corp.) and 15 wt.% NiNO 3 per kg of carbon granules and 10 wt% ground coconut carbon powder (Pica G202X). This suspension was sprayed in a rotor (smooth) on the carbon granules, whereby a grain size D50 of about 200 microns was obtained. As in Example 2, the carbon granules were thermally treated in the absence of oxygen and the activated catalyst was transferred immediately under a nitrogen atmosphere in a cylinder of molten candle wax and pressed down with a sieve plate.
Abstract
The invention relates to carbon granules which are formed by pyrolysis of microcrystalline cellulose. The invention further relates to a process for producing these granules. The granules of the invention are used, in particular, as support structure for solid-state catalysts.
Description
Kohlenstoff-Granulat , Verfahren zu dessen Herstellung und dessen VerwendungCarbon granules, process for their preparation and their use
Die Erfindung betrifft ein Kohlenstoffgranulat, das aus mikrokristalliner Cellulose pyrolytisch gebildet ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung dieses Granulats . Verwendung findet das erfindungsgemäße Granulat insbesondere als Trägerstruktur für Feststoff-Katalysatoren.The invention relates to a carbon granulate which is formed pyrolytically from microcrystalline cellulose. Furthermore, the invention relates to a method for producing these granules. The granulate according to the invention is used in particular as a carrier structure for solid catalysts.
Die Leistungsfähigkeit von Feststoff-Katalysatoren wird im Wesentlichen durch zwei Eigenschaften bestimmt: die Aktivität und die Selektivität. Die Aktivität des Katalysators wird dabei durch die kataly- tisch aktive Oberfläche und die Zugänglichkeit der aktiven Oberfläche bestimmt. Die Selektivität des Katalysators definiert, wie stark die zu katalysierende Reaktion gegenüber konkurrierenden Nebenreaktionen dominiert. Obwohl die Eigenschaften der katalytisch aktiven Oberfläche die Selektivität eines Katalysa-
tors bestimmen, kann ebenso die Zugänglichkeit der aktiven Oberfläche entscheidend für die Selektivität sein. So kann die Aufenthaltszeit der Edukte der zu katalysierenden Reaktion als auch der Zwischenproduk- te innerhalb des Katalysator-Körpers die Katalyse- Produkte und so die Selektivität stark beeinflussen.The performance of solid catalysts is essentially determined by two properties: activity and selectivity. The activity of the catalyst is determined by the catalytically active surface and the accessibility of the active surface. The selectivity of the catalyst defines how strongly the reaction to be catalyzed dominates over competing side reactions. Although the properties of the catalytically active surface are the selectivity of a catalyst In addition, the accessibility of the active surface can be decisive for the selectivity. Thus, the residence time of the educts of the reaction to be catalyzed as well as of the intermediates within the catalyst body can greatly influence the catalytic products and thus the selectivity.
In einem Feststoff-Katalysator ist das katalytisch aktive Material in der Regel fein dispergiert, um ei- ne ausreichend große aktive Oberfläche des Katalysators zu erzielen. Eine hohe Aktivität des festen Katalysators erfordert, dass die katalytisch aktive Substanz nicht zu größeren Partikeln versintert wird, da dies mit einer geringeren Oberfläche einhergeht. Die Stabilität von Feststoff-Katalysatoren wird durch die Widerstandsfähigkeit der kleinen katalytisch aktiven Partikel gegenüber einem Versintern während der Verwendung als Katalysator bestimmt.In a solid catalyst, the catalytically active material is generally finely dispersed in order to achieve a sufficiently large active surface area of the catalyst. A high activity of the solid catalyst requires that the catalytically active substance is not sintered into larger particles because this is accompanied by a smaller surface area. The stability of solid catalysts is determined by the resistance of the small catalytically active particles to sintering during use as a catalyst.
Ebenso ist es wichtig, die poröse Struktur und die mechanische Festigkeit der Katalysator-Körper zu kontrollieren. Die poröse Struktur bestimmt die Transporteigenschaften des Katalysators. Die mechanische Festigkeit ist wichtig, da Fragmente des Katalysator- körpers zu einem verstärkten Druckabfall des Gasflusses durch das Festbett führen können. Im Hinblick auf in einer Flüssigkeit suspendierte Katalysator-Körper ist die mechanische Festigkeit wichtig, da ein Abrieb zur Entstehung von Feinstoffen führt, die schwer von den Reaktionsprodukten durch Filtration oder Zentri- fugation zu trennen sind.It is also important to control the porous structure and mechanical strength of the catalyst bodies. The porous structure determines the transport properties of the catalyst. The mechanical strength is important because fragments of the catalyst body can lead to an increased pressure drop of the gas flow through the fixed bed. With regard to catalyst bodies suspended in a liquid, mechanical strength is important because abrasion leads to the formation of fines which are difficult to separate from the reaction products by filtration or centrifugation.
Da es im allgemeinen nicht möglich ist, alle gewünschten Eigenschaften in Bezug auf das katalytisch aktive Material gleichzeitig zu bewerkstelligen, werden diese unterschiedlichen Eigenschaften von Fest-
stoff -Katalysatoren üblicherweise durch Verwendung von Trägerstrukturen zusammen mit den katalytisch aktiven Substanzen erzielt. Die Trägerstruktur bestimmt dabei die Form, Größe und mechanische Festigkeit der Katalysator-Körper genauso wie die poröse Struktur der Oberfläche des Katalysators. Im Allgemeinen ist die Trägerstruktur katalytisch nicht aktiv, stellt aber eine Oberfläche bereit, auf der die katalytisch aktive Substanz fein dispergiert ist .Since it is generally not possible to accomplish all the desired properties in relation to the catalytically active material at the same time, these different properties of solid state Catalysts usually achieved by using carrier structures together with the catalytically active substances. The support structure determines the shape, size and mechanical strength of the catalyst body as well as the porous structure of the surface of the catalyst. In general, the support structure is not catalytically active, but provides a surface on which the catalytically active substance is finely dispersed.
Die am weitesten verbreiteten Katalysator-Trägerstrukturen basieren auf γ~Aluminiumoxid, das durch Dehydrierung von Bayerit oder Gibbsit (Al(OH)3) bzw. Böhmit (AlOOH) hergestellt wird. Trägerstrukturen dieses Typs verbindet jedoch der gemeinsame Nachteil, dass die Rückgewinnung der katalytisch aktiven Substanzen aus dem Katalysator mühsam ist. Die Auflösung des Katalysator-Körpers und die nachfolgende Abtrennung des aufgelösten Materials ist schwierig und er- fordert viel Alkalilauge. Eine andere Technik beruht darauf, den Katalysator in einem Vakuumofen bei sehr hohen Temperaturen zu schmelzen. Im Hinblick auf die hierfür erforderliche teure Ausrüstung und den hohen Energieverbrauch ist dies jedoch nur für Edelmetall- Katalysatoren ökonomisch praktikabel.The most widely used catalyst support structures are based on γ-alumina, which is prepared by dehydrogenation of bayerite or gibbsite (Al (OH) 3 ) or boehmite (AlOOH). Carrier structures of this type, however, share the common drawback that the recovery of the catalytically active substances from the catalyst is cumbersome. The dissolution of the catalyst body and subsequent separation of the dissolved material is difficult and requires much caustic. Another technique relies on melting the catalyst in a vacuum oven at very high temperatures. However, in view of the expensive equipment required for this purpose and the high energy consumption, this is only economically feasible for noble metal catalysts.
Weiterhin sind aus dem Stand der Technik Trägerstrukturen aus Aktivkohle bekannt . Diese können sehr einfach von den katalytisch aktiven Substanzen durch einfache Verbrennung des Kohlenstoffs entfernt werden. Da Aktivkohle sich weder in alkalischem noch saurem Milieu auflöst, stellt Aktivkohle die Trägerstruktur der Wahl für Edelmetall-Katalysatoren in ka- talytischen Reaktionen in flüssiger Phase dar. Bei der Verbrennung der Aktivkohle bleibt nur die katalytisch aktive Substanz, z.B. dann das Edelmetall, zu-
rück .Furthermore, support structures made of activated carbon are known from the prior art. These can be easily removed from the catalytically active substances by simple combustion of the carbon. Since activated carbon does not dissolve in an alkaline or acidic environment, activated carbon is the carrier structure of choice for noble metal catalysts in catalytic reactions in the liquid phase. During combustion of the activated carbon, only the catalytically active substance, eg the noble metal, remains available. back.
So ist aus der US 6,906,000 ein Kohlenstoff- Katalysator mit einem Kohlenstoffgehalt im Bereich von 2 bis 25 Gew.-% bekannt. Hier wird das kohlenstoffhaltige Trägermaterial mit katalytisch aktiven Metallen oder Metalloxiden gemischt, wodurch ein geringerer Kohlenstoff-Gehalt resultiert. Dies ist jedoch verbunden mit einer verringerten Druckfestigkeit dieser Katalysatoren, was nur durch eine zusätzliche Beschichtung mit einer Kohlenstoff -Schicht verbessert werden kann.Thus, from US 6,906,000 a carbon catalyst with a carbon content in the range of 2 to 25 wt .-% known. Here, the carbonaceous support material is mixed with catalytically active metals or metal oxides, resulting in a lower carbon content. However, this is associated with a reduced compressive strength of these catalysts, which can only be improved by an additional coating with a carbon layer.
Aus der US 4,052,336 ist eine Trägerstruktur aus Ak- tivkohle mit einer Korngröße zwischen 1 und 60 μm bekannt. Diese geringe Körngröße bringt den Nachteil mit sich, dass in einem Festbettreaktor ein hoher Druckabfall die Folge ist und daher die Verwendung der hier beschriebenen Katalysatoren stark limitiert ist.US Pat. No. 4,052,336 discloses a carrier structure of activated carbon having a particle size between 1 and 60 μm. This small particle size has the disadvantage that in a fixed bed reactor, a high pressure drop is the result and therefore the use of the catalysts described herein is severely limited.
Die US 3,576,767 beschreibt einen Katalysator auf Kohlenstoff-Basis , der eine katalytische Menge an Platin enthält. Der Kohlenstoff wird hier aus Rück- ständen organischer Materialien, die aus Cellulose- Flüssigkeit zurückgewonnen wurden, erhalten.US 3,576,767 describes a carbon-based catalyst containing a catalytic amount of platinum. Here, carbon is obtained from the residues of organic materials recovered from cellulosic fluid.
Die WO 03/55599 Al beschreibt eine Katalysatorzusammensetzung, die ein extrudiertes Kohlenstoff-Material enthält. Die Kohlenstoff-Partikel können aus Produkten, wie Braunkohle oder Holz, gewonnen werden. Die Formgebung erfolgt hier mit den Kohlenstoff- Partikeln, was erhebliche Nachteile hinsichtlich der mechanischen Festigkeit mit sich bringt.
Bei den bislang aus dem Stand der Technik bekannten Kohlenstoff enthaltenden Trägerstrukturen sind verschiedene Nachteile festzustellen. Da Aktivkohle aus natürlichen Materialien, wie z.B. Torf, Holz oder Ko- kosnussschalen, gewonnen wird, ist es schwierig, eine gleichbleibende und einheitliche Qualität des Ausgangsmaterials sicherzustellen. Darüberhinaus ist die mechanische Festigkeit von Trägerstrukturen aus Aktivkohle in der Regel problematisch. Auch der Abrieb von Aktivkohle stellt ein bislang nicht behobenesWO 03/55599 A1 describes a catalyst composition containing an extruded carbon material. The carbon particles can be obtained from products such as lignite or wood. The shaping takes place here with the carbon particles, which brings considerable disadvantages in terms of mechanical strength with it. In the carbon-containing support structures hitherto known from the prior art, various disadvantages are found. Since activated carbon is extracted from natural materials such as peat, wood or coconut shells, it is difficult to ensure a consistent and consistent quality of the raw material. In addition, the mechanical strength of support structures made of activated carbon is usually problematic. Also, the abrasion of activated carbon is a previously unresolved
Problem dar, was bei der Anwendung als Katalysatoren dazu führt, dass sich das katalytisch aktive Material mit dem Reaktionsprodukten vermischt. Aufgrund der Schwierigkeiten der Abtrennung der Edelmetalle von den Reaktionsprodukten ist dies ein erheblicher Nachteil bei der Verwendung von Aktivkohle als Trägerstruktur. Ein weiterer wichtiger Nachteil beruht darauf, dass Aktivkohle nur schwer zu Körpern geformt werden kann, die eine ausreichende mechanische Fes- tigkeit aufweisen. Somit ist die Verwendung von den bisher aus dem Stand der Technik bekannten Trägerstrukturen aus Aktivkohle in Festbettreaktoren nur bedingt möglich.Problem, which results in the application as catalysts to the fact that the catalytically active material mixed with the reaction products. Due to the difficulty of separating the noble metals from the reaction products, this is a significant disadvantage in the use of activated carbon as the support structure. Another important disadvantage is that charcoal is difficult to form into bodies that have sufficient mechanical strength. Thus, the use of known from the prior art support structures of activated carbon in fixed bed reactors is only possible.
Ausgehend hiervon war es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile der im Stand der Technik bekannten Materialien zu beseitigen und neuartige, als Trägerstruktur geeignete Materialien bereitzustellen, die eine hohe mechanische Festigkeit aufweisen, dabei aber gleichzeitig eine Porosität besitzen, die denBased on this, it was an object of the present invention to eliminate the disadvantages of the materials known in the prior art and to provide novel, suitable as a support structure materials which have a high mechanical strength, but at the same time have a porosity, the
Einsatz als Trägerstrukturen für z.B. Katalysatoren ermöglichen.Use as support structures for e.g. Enable catalysts.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren zur Herstel- lung eines Kohlenstoff-Granulats mit den Merkmalen des Anspruchs 1, das Kohlenstoff-Granulat mit den
Merkmalen des Anspruchs 12 und den Katalysator mit den Merkmalen des Anspruchs 31 gelöst. In Anspruch 21 wird die Verwendung derartiger Kohlenstoff- Granulatoren zur Herstellung eines Katalysators be- schrieben. Die weiteren abhängigen Ansprüche zeigen vorteilhafte Weiterbildungen auf.This object is achieved by the process for the production of a carbon granulate having the features of claim 1, the carbon granules with the Characteristics of claim 12 and the catalyst having the features of claim 31 solved. Claim 21 describes the use of such carbon granulators for producing a catalyst. The other dependent claims show advantageous developments.
Erfindungsgemäß wird ein Kohlenstoff -Granulat bereitgestellt, das 50 bis 99,9 Gew.-% Kohlenstoff enthält. Weiterhin sind 0,1 bis 50 Gew.-% Mineralien und/oder nicht-verkohlte Zusatzstoffe enthalten. Mindestens 20 Gew.-% des Kohlenstoffs wird dabei aus granulierter mikrokristallierter Cellulose (MCC) sowie ggf. weiteren Bindemitteln und/oder Zusatzstoffen pyroly- tisch gebildet. Dabei weisen die einzelnen Körner des Kohlenstoff-Granulats eine Porosität im Kern auf, die größer als die Porosität an der Oberfläche der Körner ist.According to the invention, a granular carbon is provided which contains 50 to 99.9% by weight of carbon. Furthermore, 0.1 to 50 wt .-% minerals and / or non-charred additives are included. At least 20% by weight of the carbon is formed pyrolytically from granulated microcrystallised cellulose (MCC) and optionally further binders and / or additives. In this case, the individual grains of the carbon granules have a porosity in the core which is greater than the porosity at the surface of the grains.
Da die Oberfläche eine geringere Porosität aufweist, ist die Oberfläche der einzelnen Körner glatt, was eine hohe mechanische Festigkeit ebenso wie einen geringen Abrieb des erfindungsgemäßen Granulats zur Folge hat.Since the surface has a lower porosity, the surface of the individual grains is smooth, which results in a high mechanical strength as well as a low abrasion of the granules according to the invention.
Besonders verdeutlicht werden die Eigenschaften hinsichtlich der Abriebfestigkeit dadurch, dass das Granulat im Trommel-Abriebtest nach ASTM D4058 vorzugsweise einen Abrieb im Bereich von 0,2 bis 5 Gew.-% aufweist. Besonders bevorzugt liegt der Abrieb in einem Bereich von 0,2 bis 1,5 Gew.-%.The abrasion resistance properties are particularly illustrated by the fact that the granules in the drum abrasion test according to ASTM D4058 preferably have an abrasion in the range from 0.2 to 5% by weight. Particularly preferably, the abrasion is in a range of 0.2 to 1.5 wt .-%.
Grundsätzlich kann die spezifische Oberfläche des Kohlenstoff-Granulats beliebig eingestellt werden, wobei durch den Gewichtsanteil von MCC gegenüber Bindemitteln und weiteren Zusatzstoffen. die spezifische
Oberfläche gesteuert werden kann. Bevorzugt liegt die spezifische Oberfläche dabei in einem Bereich von 60 bis 1200 m2/g-In principle, the specific surface area of the carbon granules can be adjusted as desired, with the proportion by weight of MCC being greater than that of binders and other additives. the specific one Surface can be controlled. The specific surface is preferably in a range from 60 to 1200 m 2 / g.
Es ist weiterhin bevorzugt, dass das Kohlenstoff-It is further preferred that the carbon
Granulat eine Druckfestigkeit gemäß D 7084-4 im Bereich von 2 bis 20 Gew.-% aufweist, wobei die Druckfestigkeit über den Gewichtsanteil an MCC steuerbar ist.Granules having a compressive strength according to D 7084-4 in the range of 2 to 20 wt .-%, wherein the compressive strength on the weight fraction of MCC is controllable.
Das Kohlenstoff-Granulat kann dabei in beliebiger geometrischer Form vorliegen. Besonders bevorzugt ist hier die sphärische Form, da hierbei ein geringerer Abrieb festgestellt wurde. Dies bringt insbesondere für die Herstellung von Katalysatoren Vorteile mit sich. Das in sphärischer Form vorliegende Granulat sollte vorzugsweise in gleichmäßiger Größe vorliegen, wenn Reaktionen unter Verwendung von in Lösungen suspendierten Katalysator-Körpern durchgeführt werden. Hierbei sind aber Schwankungen um bis zu 20 % hin- sichtlich des Durchmessers der in sphärischer Form vorliegenden Körner durchaus annehmbar. Ein weiterer Vorteil, der sich aus einer gleichförmigen Größe der Körner ergibt, ist die einfacher durchzuführende Be- und Entladung der Katalysator-Körper. Vorzugsweise weist das Kohlenstoff-Granulat in sphärischer Form ein Länge-Breite-Verhältnis von maximal 3:1, bevorzugt maximal 2 : 1 und besonders bevorzugt maximal 1,5:1 auf. Eine erfindungsgemäße Variante sieht weiterhin vor, dass die Porosität der Körner des Kohlen- stoff-Granulats vom Kern zur Oberfläche hin abnimmt.The carbon granules can be present in any geometric form. Particularly preferred here is the spherical shape, since in this case a lower abrasion was found. This brings advantages in particular for the production of catalysts. The spherical granules should preferably be uniform in size when reactions are carried out using catalyst bodies suspended in solutions. However, variations of up to 20% with respect to the diameter of the grains in spherical form are quite acceptable. Another advantage resulting from a uniform size of the grains is the easier loading and unloading of the catalyst bodies. The carbon granulate in spherical form preferably has a length-to-width ratio of not more than 3: 1, preferably not more than 2: 1 and more preferably not more than 1.5: 1. A variant according to the invention further provides that the porosity of the grains of the carbon granules decreases from the core to the surface.
Erfindungsgemäß wird ebenso ein Verfahren zur Herstellung eines Kohlenstoff-Granulats bereitgestellt, das folgende Schritte umfasst:
i) Mischen eines Pulvers bestehend aus mindestens 20 Gew.-% mikrokristalliner Cellulose (MCC) und ggf. weiteren Bindemitteln oder Zusatzstoffen mit Wasser,According to the invention, a method is also provided for producing a carbon granulate comprising the following steps: i) mixing a powder consisting of at least 20% by weight of microcrystalline cellulose (MCC) and optionally further binders or additives with water,
ii) Agglomeration des Gemisches zu einem MCC-ii) agglomeration of the mixture into an MCC
Granulat mit anschließender Trocknung des MCC- Granulats undGranules with subsequent drying of the MCC granules and
üi) thermische Behandlung bei Temperaturen größer oder gleich der Zersetzungstemperatur des MCC- Granulats in einer sauerstoffarmen Atmosphäre unter Bildung des Kohlenstoff-Granulats .ii) thermal treatment at temperatures equal to or higher than the decomposition temperature of the MCC granules in an oxygen-poor atmosphere to form the carbon granules.
Das Bindemittel ist dabei vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Carboxymethylcellulose, Hydro- xyethylcellulose, Hydroxypropylcellulose, Methylcellu- lose, Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrolidon, Polyethy- lenglycol, Glucose oder Mischungen hiervon.The binder is preferably selected from the group consisting of carboxymethylcellulose, hydroxyethylcellulose, hydroxypropylcellulose, methylcellulose, polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, polyethylene glycol, glucose or mixtures thereof.
Hinsichtlich der weiteren Zusatzstoffe sind insbesondere solche aus der Gruppe bestehend aus Wasserglas, Kohlenstoff-Pulver kolloidalem Siliziumoxid, kolloidalem Aluminiumoxid, kolloidalem Titanoxid, kolloida- lern Zirkoniumoxid und Mischungen hiervon bevorzugt.With regard to the further additives, preference is given in particular to those from the group consisting of water glass, carbon powder, colloidal silica, colloidal aluminum oxide, colloidal titanium oxide, colloidal zirconium oxide and mixtures thereof.
Hinsichtlich der Agglomeration sind verschiedene Verfahrensvarianten möglich. Eine erste sieht vor, dass zunächst das Pulver mit dem Wasser in einem Gewichts- Verhältnis gemischt wird, so dass sich eine teigartige Konsistenz ergibt. Dieser Teig wird dann im Anschluss extrudiert und zu einem MCC-Granulat mit zylindrischer Form verarbeitet. Ebenso sind aber auch tri-, quadro- oder multilobale Formen oder auch Ringformen möglich. Eine weitere Variante sieht vor, dass eine Agglomeration durch Tablettierung der mikrokristallinen Cellulose
erfolgt. Eine dritte bevorzugte Variante sieht vor, dass die Agglomeration in einem Wirbelschichtreaktor unter Bildung eines im Wesentlichen sphärischen MCC- Granulats erfolgt. Eine weitere erfindungsgemäße Vari- ante betrifft die Agglomeration in einem Rondierer, wobei es zur Bildung eines im wesentlichen sphärischen MCC-Granulats kommt.With regard to agglomeration, different process variants are possible. A first provides that first the powder is mixed with the water in a weight ratio, so that a dough-like consistency results. This dough is then extruded and processed into a MCC granule of cylindrical shape. Likewise, however, tri-, quadro- or multilobal forms or ring shapes are also possible. Another variant provides that an agglomeration by tabletting of the microcrystalline cellulose he follows. A third preferred variant provides that the agglomeration takes place in a fluidized bed reactor to form a substantially spherical MCC granules. A further variant according to the invention relates to the agglomeration in a raking apparatus, the formation of a substantially spherical MCC granulate.
Die thermische Behandlung erfolgt vorzugsweise bei einer Temperatur von mindestens 400 0C. Allgemein ist die Temperatur jedoch von der Zusammensetzung des MCC-Granulats abhängig, da durch diesen die Zersetzungstemperatur bestimmt werden kann. In einer weiteren bevorzugten Variante wird bei der thermischen Be- handlung die Temperatur in gestuften Schritten bis zur Zersetzungstemperatur des MCC-Granulats erhöht.The thermal treatment is preferably carried out at a temperature of at least 400 0 C. Generally, however, the temperature depends on the composition of the MCC granules, since the decomposition temperature can be determined by this. In a further preferred variant, the temperature is increased in the thermal treatment in stepped steps up to the decomposition temperature of the MCC granules.
Die thermische Behandlung wird vorzugsweise in einem Inertgas durchgeführt, wobei hier besonders bevorzugt Stickstoff und/oder Kohlendioxid eingesetzt wird.The thermal treatment is preferably carried out in an inert gas, nitrogen and / or carbon dioxide being particularly preferably used here.
Erfindungsgemäß wird ebenso die Verwendung des zuvor beschriebenen Kohlenstoff-Granulats und mindestens einer katalytisch aktiven Substanz zur Herstellung eines Katalysators bereitgestellt. Hinsichtlich des Katalysatormaterials gibt es grundsätzlich keinerlei Beschränkungen. Vorzugsweise ist die katalytisch aktive Substanz ausgewählt aus der Gruppe VIII des Periodensystems der Elemente oder der Gruppe der Über- gangsmetalle . Hierzu zählen beispielsweise Platin,The invention also provides the use of the previously described carbon granules and at least one catalytically active substance for the preparation of a catalyst. With regard to the catalyst material, there are basically no restrictions. The catalytically active substance is preferably selected from group VIII of the Periodic Table of the Elements or the group of transition metals. These include, for example, platinum,
Ruthenium, Palladium, Rhodium, Rhenium, Silber, Gold, Blei, Zinn, Kupfer, Nickel, Kobalt, Vanadium, Zink, Eisen, Chrom, Molybdän, Wolfram und Mischungen hiervon.
Hinsichtlich der Herstellung des Katalysators gibt es grundsätzlich zwei Verfahrensvarianten. Die erste Verfahrensvariante basiert darauf, dass in dem oben beschriebenen Schritt i) die katalytisch aktive Substanz oder ein Precursor hiervon dem Gemisch aus Wasser und Mikrocellulose zugesetzt wird. Ebenso ist es natürlich auch möglich, die katalytisch aktive Substanz oder ein Precursor hiervon zunächst in Wasser zu suspendieren und dieser Suspension dann die mikrokristalline Cellu- lose zuzusetzen. Eine zweite Variante sieht vor, dass das Kohlenstoff-Granulat mit einer Lösung oder einer Suspension der katalytisch aktiven Substanz oder einem Precursor hiervon in Kontakt gebracht wird. Besonders bevorzugt erfolgt hier die Inkontaktbringung mit der katalytisch aktiven Substanz durch Besprühen des Kohlenstoff-Granulats mit der Lösung oder Suspension.Ruthenium, palladium, rhodium, rhenium, silver, gold, lead, tin, copper, nickel, cobalt, vanadium, zinc, iron, chromium, molybdenum, tungsten, and mixtures thereof. With regard to the preparation of the catalyst, there are basically two process variants. The first process variant is based on the fact that in the above-described step i) the catalytically active substance or a precursor thereof is added to the mixture of water and microcellulose. Likewise, it is of course also possible to first suspend the catalytically active substance or a precursor thereof in water and then add the microcrystalline cellulose to this suspension. A second variant provides that the carbon granules are brought into contact with a solution or a suspension of the catalytically active substance or a precursor thereof. Particularly preferred here is the contacting with the catalytically active substance by spraying the carbon granules with the solution or suspension.
Ebenso ist es bevorzugt, das Kohlenstoff -Granulat mit einer den Katalysator enthaltenden Lösung oder Sus- pension zu imprägnieren. Hierbei ist es besonders bevorzugt, dass der Katalysator in oxidierter Form vorliegt. Bei der thermischen Behandlung kommt es dann zu einer Reduktion des Katalysators .It is likewise preferred to impregnate the carbon granules with a solution or suspension containing the catalyst. It is particularly preferred that the catalyst is present in oxidized form. The thermal treatment then leads to a reduction of the catalyst.
Eine weitere bevorzugte Variante sieht vor, dass der zuvor beschriebene Katalysator zusätzlich noch mit mindestens einer weiteren abschließenden Beschichtung versehen wird, wobei diese vorzugsweise als eine vor Sauerstoff schützende Schicht ausgebildet ist. Diese Beschichtung besteht vorzugsweise aus einem Wachs und/oder einem Fettbestandteil mit einem Schmelzpunkt von mehr als 50 0C.A further preferred variant provides that the catalyst described above is additionally provided with at least one further final coating, wherein this is preferably formed as an oxygen-protecting layer. This coating preferably consists of a wax and / or a fatty constituent having a melting point of more than 50 ° C.
Anhand der nachfolgenden Figuren und Beispiele soll der er.findungsgemäße Gegenstand näher erläutert werden, ohne diesen auf die hier gezeigten speziellen
Ausführungsformen einschränken zu wollen.With reference to the following figures and examples, the he.findungsgemäße object will be explained in more detail, without this on the special shown here To limit embodiments.
Fig. 1 zeigt eine elektronenmikroskopische Aufnahme des erfindungsgemäßen Kohlenstoff- Granulats in sphärischer Form.Fig. 1 shows an electron micrograph of the carbon granules according to the invention in spherical form.
Fig. 2 zeigt eine elektronenmikroskopische Aufnahme der Oberfläche des erfindungsgemäßen Kohlenstoff-Granulats .Fig. 2 shows an electron micrograph of the surface of the carbon granules according to the invention.
Fig. 3 zeigt eine elektronenmikroskopische Aufnahme (SEM) des Kerns des erfindungsgemäßen Kohlenstoff-Granulats .Fig. 3 shows an electron micrograph (SEM) of the core of the carbon granules according to the invention.
Fig. 4 zeigt eine elektronenmikroskopische Aufnahme (TEM) eines erfindungsgemäßen Katalysators mit Nickel als katalytisch aktive Substanz bei einer Vergrößerung um den Faktor 135.000.4 shows an electron micrograph (TEM) of a catalyst according to the invention with nickel as the catalytically active substance at a magnification of a factor of 135,000.
Fig. 5 zeigt eine elektronenmikroskopische Aufnahme (TEM) des erfindungsgemäßen Katalysators mit Nickel als katalytisch aktive Substanz bei einer Vergrößerung um den Faktor 500.000.5 shows an electron micrograph (TEM) of the catalyst according to the invention with nickel as the catalytically active substance at a magnification of a factor of 500,000.
In Fig. 1 wird anhand einer elektronenmikroskopischen Aufnahme (SEM) mit einer Vergrößerung um den Faktor 200 die unterschiedliche Porosität im Kern und an der Oberfläche des Granulat-Korns verdeutlicht. So ist hier zu erkennen, dass im Kern eine deutlich höhere Porosität als an der Oberfläche des Granulat-Korns vorliegt. Es ist eine glatte Oberfläche des Granulat- Korns zu erkennen, wodurch sich die guten Eigenschaf- ten hinsichtlich der mechanischen Festigkeit und des Abriebs, erklären lassen.
In Fig. 2 wird eine elektronenmikroskopische Aufnahme (SEM) der Oberfläche des Granulat-Korns bei einer Vergrößerung um den Faktor 5.000 gezeigt. Hier fällt die geringe Anzahl an Poren in der Oberfläche auf .In Fig. 1 is based on an electron micrograph (SEM) with a magnification by a factor of 200, the different porosity in the core and on the surface of the granule grain clarified. It can be seen here that there is a significantly higher porosity in the core than at the surface of the granule grain. A smooth surface of the granule grain can be seen, which explains the good properties in terms of mechanical strength and abrasion. FIG. 2 shows an electron micrograph (SEM) of the surface of the granule grain at a magnification of a factor of 5,000. Here is the small number of pores in the surface.
Fig. 3 zeigt zum Vergleich eine elektronenmikroskopische Aufnahme des Kerns bei einer Vergrößerung um den Faktor 500. Hier wird eine deutlich höhere Porosität gegenüber der Oberfläche deutlich.For comparison, FIG. 3 shows an electron micrograph of the core at a magnification of a factor of 500. Here, a significantly higher porosity relative to the surface becomes apparent.
Fig. 4 zeigt einen erfindungsgemäßen Katalysator anhand einer transmissionselektronenmikroskopischen Aufnahme bei einer Vergrößerung um den Faktor 135.000. Hierbei wird die dichte Belegung der Kohlenstoff-Struktur mit Nickelpartikeln deutlich. Das gleiche Ergebnis ist aus Fig. 6 zu erkennen, das dieselbe Aufnahme bei einer Vergrößerung um den Faktor 500.000 zeigt. Hier sind Nickel-Partikel mit einer Größe von etwa 5 nm zu erkennen. Der Unterschied imFIG. 4 shows a catalyst according to the invention on the basis of a transmission electron micrograph at a magnification of a factor of 135,000. Here, the dense coverage of the carbon structure with nickel particles becomes clear. The same result can be seen from Fig. 6, which shows the same picture at a magnification of a factor of 500,000. Here are nickel particles with a size of about 5 nm can be seen. The difference in
Kontrast der einzelnen Nickel-Partikel ist darauf zurückzuführen, dass einigen Nickel-Partikel unter Bragg-Reflektionsbedingungen erscheinen.Contrast of the individual nickel particles is due to the fact that some nickel particles appear under Bragg reflection conditions.
Beispiel 1example 1
Synthese eines erfindungsgemäßen Kohlenstoff- GranulatsSynthesis of a carbon granulate according to the invention
15,1 g eines Granulats von mikrokristalliner Cellulo- se (MCC-Granulat ) von Kugeln aus mikrokristalliner Cellulose wurden in einen Wirbelschichtreaktor eingebracht. Der Wirbelschichtreaktor bestand aus einer vertikalen Quarzröhre mit einem Durchmesser von 3 cm. Die Temperatur des Wirbelschichtreaktors konnte durch einen die Quarzröhre umgebenden Ofen bis zu Tempera-
turen von 57 0C eingestellt werden. Die Schüttdichte des MCC-Granulats betrug 15,1 g/ml . Die minimale Lineargeschwindigkeit des Gasflusses von Stickstoff, um die Verwirbelung zu erreichen, betrug 4 cm/sec. bei 70 0C:15.1 g of granules of microcrystalline cellulose (MCC granules) of spheres of microcrystalline cellulose were introduced into a fluidized bed reactor. The fluidized bed reactor consisted of a vertical quartz tube with a diameter of 3 cm. The temperature of the fluidized bed reactor could be controlled by a furnace surrounding the quartz tube up to tures of 57 0 C are set. The bulk density of the MCC granules was 15.1 g / ml. The minimum linear velocity of the gas flow of nitrogen to achieve turbulence was 4 cm / sec. at 70 ° C:
Das MCC-Granulat wurde mit einem Gasfluss mit einer Lineargeschwindigkeit von 5,4 cm/sec. verwirbelt. Zuvor wurde das Granulat bei 100 0C 1 h und 14 min lang getrocknet. Die Temperatur wurde gemäß dem nachfolgenden Temperaturschema erhöht :The MCC granules were filled with a gas flow at a linear speed of 5.4 cm / sec. swirled. Previously, the granules were dried at 100 0 C for 1 h and 14 min. The temperature was increased according to the following temperature scheme:
Nachfolgend wurde das Granulat auf Raumtemperatur abgekühlt .Subsequently, the granules were cooled to room temperature.
Es resultierten 3,9 g Kohlenstoff-Granulat mit einer Schüttdichte von 0,6 g/ml, was ein verbleibendes Gewicht von 26 % bedeutet. Es ist sehr wichtig, dass das erfindungsgemäß hergestellte Kohlenstoff-Granulat in einen Wirbelschichtreaktor ohne Reibungsverlust gegeben werden kann. Die mechanische Festigkeit und die glatte Oberfläche der Kugeln führen zu der hohen Stabilität in einem Wirbelschichtreaktor.This resulted in 3.9 g of carbon granules with a bulk density of 0.6 g / ml, which means a remaining weight of 26%. It is very important that the carbon granules produced according to the invention can be placed in a fluidized bed reactor without friction loss. The mechanical strength and the smooth surface of the balls lead to the high stability in a fluidized bed reactor.
Die erzielten Ergebnisse wurden durch einen Versuch in der Thermowaage bestätigt. Das erfindungsgemäße
Granulat wurde in einem Stickstoff-Fluss gehalten, während die Temperatur um 5 0C pro Minute erhöht wurde. Der Gewichtsverlust setzte bei etwa 250 0C ein und bei 315 0C wurde ein maximaler Gewichtsverlust beobachtet. Bei 360 0C fiel der Gewichtsverlust zusehends ab, jedoch konnte ein Gewichtsverlust bis zu Temperaturen von 700 0C beobachtet werden. Das verbleibende Gewicht betrug 21 % des ursprünglichen Gewichts.The results obtained were confirmed by a test in the thermobalance. The invention Granules were kept in a nitrogen flow while the temperature was increased by 5 0 C per minute. The weight loss started at about 250 ° C. and maximum weight loss was observed at 315 ° C. At 360 ° C, the weight loss decreased noticeably, but a weight loss up to temperatures of 700 0 C could be observed. The remaining weight was 21% of the original weight.
Beispiel 2Example 2
Synthese eines erfindungsgemäßen Kohlenstoff- GranulatsSynthesis of a carbon granulate according to the invention
MCC-Pulver wurde mit Wasser zu einer Dispersion mit einem Feststoffgehalt von etwa 30 % vermischt. Diese Dispersion wurde in einem Wirbelschicht-Rotor- Agglomerator agglomeriert und getrocknet. Die gebil- deten sphärischen Agglomerate des MCC-Pulvers besaßen eine Korngröße D50 von 300 μm. Sie wurden in einen Ofen gegeben und unter Ausschluss von Sauerstoff 1 h lang bei 250 0C vorgeheizt und anschließend 2 h lang bei 450 0C (ebenfalls unter reduzierenden Bedingun- gen) thermisch behandelt, um die Zersetzung in Kohlenstoff und Gaskomponenten einzuleiten und ein sphärisches Kohlenstoff-Granulat zu bilden. Das Kohlenstoff-Granulat besaß einen Kohlenstoff-Gehalt von mehr als 98 Gew.-%. Die Korngröße D50 des Kohlen- Stoff-Granulats wurde durch den Zersetzungsprozess auf einen Wert von 150 μm reduziert. Der Reibungswert der kohlenstoffhaltigen Kugeln wurde durch einen modifizierten Trommel-Abriebtest nach ASTM D4058 mit einem Heubach-Testgerät bestimmt. Es ergab sich ein Abriebwert von 1,7 Gew.-%.
Beispiel 3MCC powder was mixed with water to a dispersion having a solids content of about 30%. This dispersion was agglomerated in a fluidized bed rotor agglomerator and dried. The spherical spherical agglomerates of the MCC powder had a particle size D50 of 300 μm. They were placed in an oven and preheated at 250 ° C. for 1 h in the absence of oxygen and then thermally treated at 450 ° C. for 2 h (also under reducing conditions) to initiate decomposition into carbon and gas components and a spherical one To form carbon granules. The carbon granules had a carbon content of more than 98% by weight. The grain size D50 of the carbon granules was reduced by the decomposition process to a value of 150 microns. The coefficient of friction of the carbonaceous spheres was determined by a modified drum abrasion test according to ASTM D4058 with a Heubach tester. The result was an abrasion value of 1.7 wt .-%. Example 3
Synthese eines erfindungsgemäßen Kohlenstoff- Granulats mit einer Korngröße D50 > 200 μmSynthesis of a carbon granulate according to the invention with a particle size D50> 200 μm
Nach einer weiteren erfindungsgemäßen Variante wurde das MCC-Pulver mit Wasser unter Bildung eines Teigs mit einem Feuchtigkeitsgehalt zwischen 30 und 40 % gemischt. Dieser Teig wurde mit einem Korbextruder Fuj i-Paudall) extrudiert . Die extrudierten Partikel wurden in einen Spheronisator (Glatt) gegeben, um sphärische Kugeln zu bilden, die in einem Wirbel- schichttrockner (Glatt) getrocknet wurden. Es resultierten sphärische Granulatkörner mit einem Durchmes- ser von 800 μm (D50) . Dieses Granulat wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 2 unter Ausschluss von Sauerstoff 1 h lang bei 250 0C vorgeheizt und anschließend 2 h lang bei 450 0C thermisch behandelt. Der Reibungswert betrug hier 1,4 Gew.-% und die Druckfestigkeit betrug hier 11 Gew.-%.According to another variant of the invention, the MCC powder was mixed with water to form a dough having a moisture content between 30 and 40%. This dough was extruded with a basket extruder Fuj i-Paudall). The extruded particles were placed in a spheronizer (Smooth) to form spherical balls which were dried in a fluid bed dryer (Smooth). The result was spherical granules with a diameter of 800 μm (D50). This granulate was preheated in the same manner as in Example 2 with exclusion of oxygen for 1 h at 250 0 C and then thermally treated at 450 0 C for 2 h. The friction value here was 1.4 wt .-% and the compressive strength was here 11 wt .-%.
Beispiel 4Example 4
MCC-Trägerstruktur in sphärischer FormMCC carrier structure in spherical form
Das in Beispiel 1 erhaltene Kohlenstoff-Granulat wurde in einen Ofen gegeben und unter Ausschluss von Sauerstoff vorgeheizt. Der Ausschluss von Sauerstoff wurde durch Verbrennung von Propan mit stöchiometri- sehen Anteilen von Sauerstoff erreicht, so dass sämtlicher Sauerstoff in CO2 überführt wurde. Die Temperatur betrug 1100 0C und die Dauer der thermischen Behandlung betrug 3 h.The carbon granules obtained in Example 1 were placed in an oven and preheated in the absence of oxygen. The exclusion of oxygen was achieved by combustion of propane with stoichiometric amounts of oxygen, so that all of the oxygen was converted to CO 2 . The temperature was 1100 0 C and the duration of the thermal treatment was 3 h.
Es resultierte eine carbonisierte Trägerstruktur mit einer spezifischen Oberfläche von 694 m2/g. Die Korn-
große D50 der so erhaltenen Trägerstruktur betrug 300 μm.This resulted in a carbonized support structure with a specific surface area of 694 m 2 / g. The grain large D50 of the support structure thus obtained was 300 μm.
Beispiel 5Example 5
Synthese eines erfindungsgemäßen Katalysators mit NickelSynthesis of a catalyst according to the invention with nickel
130,4 g des MCC-Granulats mit einem Durchmesser von 1000 bis 1400 μm wurde in einer Lösung von 51,7 g Ni (NO3) 2*6 H2O in 118,6 ml Wasser 16 h lang aufbewahrt. Anschließend wurde das Granulat von der Flüssigkeit durch Dekantieren abgetrennt. Das Granulat hatte etwa 40 ml der Flüssigkeit aufgenommen, was et- wa 63 g der Lösung entspricht. Das imprägnierte Granulat wurde bei einem geringen Druck in einem Rota Vapor bei einem Druck von 14 mbar vorgetrocknet.130.4 g of the MCC granules with a diameter of 1000 to 1400 μm were stored in a solution of 51.7 g of Ni (NO 3 ) 2 .6H 2 O in 118.6 ml of water for 16 hours. Subsequently, the granules were separated from the liquid by decantation. The granules had taken up about 40 ml of the liquid, which corresponds to about 63 g of the solution. The impregnated granules were predried at a low pressure in a Rota Vapor at a pressure of 14 mbar.
5,02 g des vorgetrockneten Granulats wurden in einem Stickstoff-Fluss gehalten, wobei die Temperatur auf bis zu 450 0C erhöht wurde. Das Granulat zeigte einen Gewichtsverlust von etwa 65 % während der thermischen Behandlung. Eine Probe des Katalysators wurde zu Untersuchungszwecken in einem Mörser gemahlen, in Etha- nol dispergiert und mit Ultraschall behandelt. Ein geringes Volumen der Suspension wurde auf einem löchrigen Kohlenstoff-Film auf einem Kupfergitter, was üblicherweise für Untersuchungen in einem TEM- Elektronenmikroskop verwendet wird, gegeben. Die Auf- nähme des Elektronenmikroskop, wie in Fig. 4 und 5 zu sehen, zeigten, dass die Oberfläche des Katalysators homogen mit Nickel-Partikeln von einem Durchmesser von etwa 4 nm bedeckt ist. Die BET-Oberflache des passivierten Katalysators wurde von dem Adsorptions- vermögen gegenüber Stickstoff bei 77 K gemessen. Die Nickel-Oberfläche wurde aus dem Adsorptionsvermögen
gegenüber Wasser berechnet, wobei eine Oberfläche von 40 m2/g Nickel resultierte. Vor der Messung der Wasserstoff-Adsorption war der Katalysator in der Adsorptionsapparatur bei 400 0C reduziert worden.5.02 g of the pre-dried granules were maintained in a nitrogen flow, raising the temperature up to 450 ° C. The granules showed a weight loss of about 65% during the thermal treatment. A sample of the catalyst was ground for testing in a mortar, dispersed in ethanol and sonicated. A small volume of the suspension was placed on a holey carbon film on a copper grid, which is commonly used for studies in a TEM electron microscope. The uptake of the electron microscope, as seen in Figs. 4 and 5, showed that the surface of the catalyst is homogeneously covered with nickel particles about 4 nm in diameter. The BET surface area of the passivated catalyst was measured by the adsorption capacity to nitrogen at 77K. The nickel surface became adsorptive calculated to water, resulting in a surface area of 40 m 2 / g of nickel. Before the hydrogen adsorption measurement, the catalyst in the adsorption apparatus had been reduced at 400 ° C.
Beispiel 6Example 6
Synthese eines erfindungsgemäßen KatalysatorsSynthesis of a catalyst according to the invention
Das in Beispiel 2 hergestellte Kohlenstoff-Granulat wurde in einen Rotor-Agglomerator vorgelegt. Pro kg Kohlenstoff-Granulat wurde 1 kg einer Suspension aus 15 Gew.-% MCC und 20 Gew. -% Eisen (III) citrat auf das Kohlenstoff-Granulat gesprüht. Das besprühte Kohlen- stoff-Granulat wurde unter Ausschluss von Sauerstoff, wie in Beispiel 2 beschrieben, erhitzt und der aktivierte Katalysator wurde unter Stickstoff-Atmosphäre direkt in einen Zylinder aus geschmolzenem Kerzenwachs gegeben. Der untere Teil des Zylinders, der mehr als 80 % des aktivierten Katalysators enthielt, wurde in einen Granulator (Glatt VG) zur Herstellung eines rieselfähigen Granulats des in dem wachseingekapselten aktivierten Katalysator gegeben.The carbon granules produced in Example 2 were placed in a rotor agglomerator. 1 kg of a suspension of 15% by weight of MCC and 20% by weight of iron (III) citrate were sprayed onto the carbon granules per kg of carbon granules. The sprayed carbon granules were heated with the exclusion of oxygen as described in Example 2, and the activated catalyst was placed under a nitrogen atmosphere directly in a cylinder of molten candle wax. The lower part of the cylinder, containing more than 80% of the activated catalyst, was placed in a granulator (Glatt VG) to produce a free-flowing granule of the activated catalyst in the wax-encapsulated catalyst.
Beispiel 7Example 7
Synthese eines erfindungsgemäßen KatalysatorsSynthesis of a catalyst according to the invention
Das in Beispiel 2 hergestellte Kohlenstoff-Granulat wurde in einen Rotor-Agglomerator gegeben, wobei pro kg Kohlenstoff-Granulat 1 kg einer Suspension von 5 Gew. -Sr MCC (Avicel PH 102, FMC Corp.) und 15 Gew. -% NiNO3 und 10 Gew.-% gemahlenes Kokusnuss- Kohlenstoffpulver (Pica G202X) enthalten waren. Diese Suspension wurde in einem Rotor (Glatt) auf das Kohlenstoff-Granulat gesprüht, wodurch eine Korngröße
D50 von etwa 200 μm erhalten wurde. Wie in Beispiel 2 wurde das Kohlenstoff-Granulat unter Ausschluss von Sauerstoff thermisch behandelt und der aktivierte Katalysator wurde unmittelbar unter Stickstoff- Atmosphäre in einen Zylinder aus geschmolzenem Kerzenwachs überführt und mit einer Siebplatte nach unten gedrückt . Der untere Bereich des Zylinders aus Kerzenwachs, der mehr als 80 % des aktivierten Katalysators enthielt, wurde in einen Granulator (Glatt VG) unter Bildung eines rieselfähigen Granulats des in dem Wachs eingekapselten aktivierten Katalysator gegeben. Es resultierte ein sphärischer Katalysator, wobei mindestens 50 % des HG-Porositätswerts in Poren mit einem Durchmesser von mehr als 15-00 Ängström auf- tritt.
The carbon granules prepared in Example 2 were placed in a rotor agglomerator, with 1 kg of a suspension of 5 wt.% MCC (Avicel PH 102, FMC Corp.) and 15 wt.% NiNO 3 per kg of carbon granules and 10 wt% ground coconut carbon powder (Pica G202X). This suspension was sprayed in a rotor (smooth) on the carbon granules, whereby a grain size D50 of about 200 microns was obtained. As in Example 2, the carbon granules were thermally treated in the absence of oxygen and the activated catalyst was transferred immediately under a nitrogen atmosphere in a cylinder of molten candle wax and pressed down with a sieve plate. The lower portion of the candle wax cylinder, containing more than 80% of the activated catalyst, was placed in a granulator (Smooth VG) to form a free flowing granule of the activated catalyst encapsulated in the wax. This resulted in a spherical catalyst, wherein at least 50% of the HG porosity value occurs in pores with a diameter of more than 15-00 angstroms.
Claims
1. Verfahren zur Herstellung eines Kohlenstoff- Granulats mit folgenden Schritten:1. A method of producing a carbon granule comprising the steps of:
i) Mischen eines Pulvers bestehend aus mindestens 20 Gew.-% mikrokristalliner Cellulose (MCC) und ggf. weiteren Bindemitteln oder Zusatzstoffen mit Wasser,i) mixing a powder consisting of at least 20% by weight of microcrystalline cellulose (MCC) and optionally further binders or additives with water,
ii) Agglomeration des Gemisches zu einem MCC- Granulat mit anschließender Trocknung des MCC- Granulats undii) agglomeration of the mixture into an MCC granulate with subsequent drying of the MCC granules and
iii) thermische Behandlung bei Temperaturen größer oder gleich der Zersetzungstemperatur des MCC-Granulats in einer sauerstoffarmen Atmosphä- re unter Bildung des Kohlenstoff-Granulats .iii) thermal treatment at temperatures greater than or equal to the decomposition temperature of the MCC granules in an oxygen-poor atmosphere to form the carbon granules.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Car- boxymethylcellulose, Hydroxyethylcellulose,2. The method according to claim 1, characterized in that the binder is selected from the group consisting of carboxymethylcellulose, hydroxyethylcellulose,
Hydroxypropylcellulose, Methylcellulose, Polyvi- nylalkohol, Polyvinylpyrolidon, Polyethylengly- kol, Glukose oder Mischungen hiervon.Hydroxypropylcellulose, methylcellulose, polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, polyethylene glycol, glucose or mixtures thereof.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Zusatzstoffe ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Wasserglas, Kohlenstoff-Pulver, kolloi- daletn Siliciumoxid, kolloidalem Aluminiumoxid, kolloidalem Titanoxid, kolloidalem Zirkoniumoxid und Mischungen hiervon.3. The method according to any one of the preceding claims 1 or 2, characterized in that the further additives are selected from the group consisting of water glass, carbon powder, colloid Silica, colloidal alumina, colloidal titania, colloidal zirconia, and mixtures thereof.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Agglomeration unter Bildung eines Teigs erfolgt, der durch anschließende Extrusion zu einem MCC-Granulat mit zylindrischer tri-, quadro- oder multilobaler4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the agglomeration takes place to form a dough, which by subsequent extrusion to an MCC granules with cylindrical tri-, quadro- or multilobal
Form oder Ringform verarbeitet wird.Form or ring shape is processed.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Agglomeration durch Tablettierung erfolgt .5. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the agglomeration is carried out by tabletting.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Agglomeration in einem Wirbelschichtreaktor unter Bildung ei- nes im wesentlichen sphärischen MCC-Granulats erfolgt .6. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the agglomeration takes place in a fluidized bed reactor with the formation of a substantially spherical MCC granules.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch gekennzeichnet, dass die Agglomeration in einem Rondierer unter Bildung eines im Wesentlichen sphärischen MCC-Granulats erfolgt.7. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the agglomeration takes place in a Rondierer to form a substantially spherical MCC granules.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Behandlung bei einer Temperatur von mindestens 400 0C erfolgt. 8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the thermal treatment is carried out at a temperature of at least 400 0 C.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der thermischen Behandlung die Temperatur in gestuften Schritten bis zur Zersetzungstemperatur des MCC-Granulats erhöht wird.9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that in the thermal treatment, the temperature is increased in stepped steps up to the decomposition temperature of the MCC granules.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Behandlung in einem Inertgas durchgeführt wird.10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the thermal treatment is carried out in an inert gas.
11. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass als Inertgas Stick- Stoff und/oder Kohlendioxid verwendet wird.11. The method according to the preceding claim, characterized in that nitrogen and / or carbon dioxide is used as the inert gas.
12. Kohlenstoff-Granulat enthaltend mindestens 50 Gew.-% von aus granulierter mikrokristalliner Cellulose (MCC) sowie gegebenenfalls weiteren Bindemitteln und/oder Zusatzstoffen pyrolytisch gebildetem Kohlenstoff.12. carbon granules containing at least 50 wt .-% of granulated microcrystalline cellulose (MCC) and optionally other binders and / or additives pyrolytically formed carbon.
13. Kohlenstoff-Granulat nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Kohlenstoff - Granulat im Trommel-Abriebtest nach ASTM D4058 einen Abrieb im Bereich von 0,2 Gew.-% bis 5 Gew.-% aufweist.13. carbon granules according to claim 12, characterized in that the carbon granules in the drum abrasion test according to ASTM D4058 has an abrasion in the range of 0.2 wt .-% to 5 wt .-%.
14. Kohlenstoff-Granulat nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Kohlenstoff -14. Carbon granules according to claim 13, characterized in that the carbon -
Granulat im Trommel-Abriebtest nach ASTM D4058 einen Abrieb im Bereich von 0,2 Gew.-% bis 1,55 Gew . - % aufweist .Granules in the drum abrasion test according to ASTM D4058 have an abrasion in the range of 0.2% by weight to 1.55 Gew. - % having .
15. Kohlenstoff-Granulat nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Kohlenstoff-15. Carbon granules according to one of claims 12 to 14, characterized in that the carbon
Granulat eine spezifische Oberfläche im Bereich von 60 bis 1200 m2/g aufweist, wobei die spezifische Oberfläche über den Gewichtsanteil von MCC steuerbar ist.Granules have a specific surface area in the range of 60 to 1200 m 2 / g, wherein the specific surface is controllable on the weight fraction of MCC.
16. Kohlenstoff-Granulat nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Kohlenstoff- Granulat eine Druckfestigkeit, bestimmt nach ASTM D 7084-4, im Bereich von 2 bis 20 Gew.-% aufweist, wobei die Druckfestigkeit über den Gewichtsanteil von MCC steuerbar ist.16. carbon granules according to any one of claims 12 to 15, characterized in that the carbon granules having a compressive strength, determined according to ASTM D 7084-4, in the range of 2 to 20 wt .-%, wherein the compressive strength on the weight fraction controllable by MCC.
17. Kohlenstoff-Granulat nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Porosität der Körner des Kohlenstoff-Granulats vom Kern zur Oberfläche abnimmt.17. Carbon granules according to one of claims 12 to 16, characterized in that the porosity of the grains of the carbon granules decreases from the core to the surface.
18. Kohlenstoff-Granulat nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Kohlenstoff- Granulat in sphärischer Form vorliegt.18. carbon granules according to any one of claims 12 to 17, characterized in that the carbon granules are present in spherical form.
19. Kohlenstoff-Granulat nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Kohlenstoff- Granulat in sphärischer Form ein Länge-Breite-19. carbon granules according to any one of claims 12 to 18, characterized in that the carbon granules in spherical form a length-width
r/ Verhältnis von maximal 3:1, bevorzugt maximal 2:1 und besonders bevorzugt maximal 1,5:1 aufweist .r / Ratio of not more than 3: 1, preferably not more than 2: 1 and particularly preferably not more than 1.5: 1.
20. Kohlenstoff-Granulat nach einem der Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Kohlenstoff- Granulat nach einem der Ansprüche 1 bis 11 herstellbar ist.20. carbon granules according to any one of claims 12 to 19, characterized in that the carbon granules according to one of claims 1 to 11 can be produced.
21. Verwendung des Kohlenstoff-Granulats nach einem der Ansprüche 12 bis 20 und mindestens einer ka- talytisch aktiven Substanz zur Herstellung eines Katalysators .21. Use of the carbon granulate according to any one of claims 12 to 20 and at least one catalytically active substance for the preparation of a catalyst.
22. Verwendung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die katalytisch ak- ■ tive Substanz ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Platin, Ruthenium, Palladium, Rhodi- um, Rhenium, Silber, Gold, Blei, Zinn, Kupfer,22. Use according to claim 21, characterized in that the catalytically active ■ tive substance is selected from the group consisting of platinum, ruthenium, palladium, rhodium to, rhenium, silver, gold, lead, tin, copper,
Nickel, Kobalt, Vanadium, Zink, Eisen, Chrom, Molybdän, Wolfram und Mischungen hiervon.Nickel, cobalt, vanadium, zinc, iron, chromium, molybdenum, tungsten and mixtures thereof.
23. Verwendung nach einem der Ansprüche 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt i) die katalytisch aktive Substanz dem Gemisch zugesetzt wird.23. Use according to one of claims 21 or 22, characterized in that in step i) the catalytically active substance is added to the mixture.
24. Verwendung nach einem der Ansprüche 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Kohlenstoff -24. Use according to one of claims 21 or 22, characterized in that the carbon -
Granulat mit einer Lösung oder einer Suspension der katalytisch aktiven Substanz oder einem Pre- Cursor hiervon in Kontakt gebracht wird.Granules containing a solution or a suspension of the catalytically active substance or a Cursor of this is brought into contact.
25. Verwendung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Kohlenstoff- Granulat mit der Lösung oder Suspension besprüht wird.25. Use according to claim 24, characterized in that the carbon granules are sprayed with the solution or suspension.
26. Verwendung nach einem der Ansprüche 21 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Kohlenstoff- Granulat abschließend beschichtet wird.26. Use according to one of claims 21 to 25, characterized in that the carbon granules are finally coated.
27. Verwendung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung mit einer Schmelze, Dispersion oder Emulsion er- folgt.27. Use according to claim 26, characterized in that the coating is carried out with a melt, dispersion or emulsion.
28. Verwendung nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, dass eine das Kohlenstoff-Granulat vor Sauerstoff schützende Be- Schichtung verwendet wird.28. Use according to claim 26 or 27, characterized in that the carbon granules from oxygen protective coating is used.
29. Verwendung nach einem der Ansprüche 26 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung aus einem Wachs, einem Fett und/oder einem Fett- bestandteil mit einem Schmelzpunkt von mehr als29. Use according to one of claims 26 to 28, characterized in that the coating of a wax, a fat and / or a fatty ingredient having a melting point of more than
50 0C besteht.50 0 C exists.
30. Verwendung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Pa- rafinen, Stearinsäure, Palmitinsäure, deren De- rivaten und Mischungen hiervon.30. Use according to claim 28, characterized in that the coating is selected from the group consisting of saffron, stearic acid, palmitic acid, whose derivatives and mixtures thereof.
31. Katalysator enthaltend ein Kohlenstoff-Granulat nach einem der Ansprüche 12 bis 20 und mindes- tens eine katalytisch aktive Substanz .31. A catalyst comprising a carbon granulate according to any one of claims 12 to 20 and at least one catalytically active substance.
32. Katalysator nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass die katalytisch aktive Substanz ausgewählt ist aus der Gruppe be- stehend aus Platin, Ruthenium, Palladium, Rhodium, Rhenium, Silber, Gold, Blei, Zinn, Kupfer, Nickel, Kobalt, Vanadium, Zink, Eisen, Chrom, Molybdän, Wolfram und Mischungen hiervon.32. Catalyst according to claim 31, characterized in that the catalytically active substance is selected from the group consisting of platinum, ruthenium, palladium, rhodium, rhenium, silver, gold, lead, tin, copper, nickel, cobalt, vanadium, Zinc, iron, chromium, molybdenum, tungsten and mixtures thereof.
33. Katalysator nach einem der Ansprüche 31 oder 32, dadurch gekennzeichnet, dass das Kohlenstoff- Granulat mit mindestens einer Beschichtung versehen ist.33. A catalyst according to any one of claims 31 or 32, characterized in that the carbon granules is provided with at least one coating.
34. Katalysator nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung eine den Katalysator vor Sauerstoff schützende Beschichtung ist.34. A catalyst according to claim 33, characterized in that the coating is a coating which protects the catalyst from oxygen.
35. Katalysator nach Anspruch 33 oder 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung ein Wachs, ein Fett und/oder einen Fettbestandteil mit einem Schmelzpunkt von mehr als 50 0C enthält.35. A catalyst according to claim 33 or 34, characterized in that the coating contains a wax, a fat and / or a fat component having a melting point of more than 50 0 C.
36. Katalysator nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Pa- rafinen, Stearinsäure, Palraitinsäure, deren Derivaten und Mischungen hiervon.36. Catalyst according to the preceding claim, characterized in that the coating is selected from the group consisting of paraffins, stearic acid, palraitic acid, their derivatives and mixtures thereof.
37. Katalysator nach einem der Ansprüche 33 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewichtsanteil der Beschichtung bezogen auf das Gesamtgewicht von Kohlenstoff-Granulat, katalytisch aktive Substanz und Beschichtung im Bereich von 10 bis 60 Gew.-%, bevorzugt 10 bis 40 Gew.-% und besonders bevorzugt 10 bis 25 Gew.-% liegt.37. A catalyst according to any one of claims 33 to 36, characterized in that the weight fraction of the coating based on the total weight of carbon granules, catalytically active substance and coating in the range of 10 to 60 wt .-%, preferably 10 to 40 wt. -% and particularly preferably 10 to 25 wt .-% is.
38. Katalysator nach einem der Ansprüche 33 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehalt der min- destens einen katalytischen aktiven Substanz im38. A catalyst according to any one of claims 33 to 37, characterized in that the content of at least one catalytic active substance in
Katalysator im Bereich von 20 bis 30 Gew. -% liegt.Catalyst in the range of 20 to 30 wt -.% Is.
39. Verwendung des Katalysators nach einem der An- sprüche 33 bis 38 bei der Hydrogenierung von39. Use of the catalyst according to any one of claims 33 to 38 in the hydrogenation of
Fetten oder Aromaten sowie der Fischer-Tropsch- Synthese .Fats or aromatics as well as the Fischer-Tropsch synthesis.
40. Verwendung des Kohlenstoff-Granulats nach einem der Ansprüche 12 bis 20 als Adsorbens, insbesondere für die Adsorption von Stoffen aus gasförmigen Medien, z.B. in Klimaanlagen, oder aus flüssigen Medien, z.B. Trinkwasser.40. Use of the carbon granules according to any one of claims 12 to 20 as adsorbent, in particular for the adsorption of substances from gaseous media, e.g. in air conditioners, or from liquid media, e.g. Drinking water.
41. Verwendung des Kohlenstoff-Granulats nach einem der Ansprüche 12 bis 20 als TrägerSubstanz für Arzneimittel. 41. Use of the carbon granules according to any one of claims 12 to 20 as a carrier substance for medicaments.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP07725308A EP2032251A2 (en) | 2006-05-16 | 2007-05-16 | Carbon granules, process for producing them and their use |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102006022866A DE102006022866A1 (en) | 2006-05-16 | 2006-05-16 | Carbon granules, process for their preparation and their use |
DE102006022866.9 | 2006-05-16 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2007131795A2 true WO2007131795A2 (en) | 2007-11-22 |
WO2007131795A3 WO2007131795A3 (en) | 2008-04-24 |
Family
ID=38529941
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/EP2007/004393 WO2007131795A2 (en) | 2006-05-16 | 2007-05-16 | Carbon granules, process for producing them and their use |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP2032251A2 (en) |
DE (1) | DE102006022866A1 (en) |
WO (1) | WO2007131795A2 (en) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009077179A2 (en) * | 2007-12-19 | 2009-06-25 | Philipp Morris Products S.A. | Activated carbon from microcrystalline cellulose |
EP2224045A1 (en) * | 2009-02-27 | 2010-09-01 | Basf Se | Process for producing carbon nanofibres and/or carbon nanotubes |
WO2010098668A2 (en) | 2009-02-27 | 2010-09-02 | Basf Se | Process for the preparation of metal-carbon containing bodies |
WO2013144879A1 (en) | 2012-03-29 | 2013-10-03 | Basf Corporation | Amorphous carbon supported nanoparticles comprising oxides of lanthanides and method for preparing them |
WO2014091447A1 (en) | 2012-12-13 | 2014-06-19 | Basf Corporation | Carbon bodies and ferromagnetic carbon bodies |
US10279328B2 (en) | 2009-02-27 | 2019-05-07 | Basf Corporation | Process for the preparation of metal-carbon containing bodies |
EP3868708A1 (en) | 2020-02-21 | 2021-08-25 | L 2 Consultancy B.V. | Method and system for direct thermal decomposition of a hydrocarbon compound into carbon and hydrogen |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10010867B2 (en) | 2009-02-27 | 2018-07-03 | Basf Corporation | Process for producing carbon nanofibers and/or carbon nanotubes |
CN102725063A (en) * | 2009-12-16 | 2012-10-10 | 莱昂德尔化学技术公司 | Titania-containing extrudate |
DE102020203927A1 (en) | 2020-03-26 | 2021-09-30 | Sgl Carbon Se | Manufacture of particles comprising carbon |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1132458A (en) * | 1964-12-23 | 1968-11-06 | Sigri Elektrographit Gmbh | Method of producing homeoporous carbon bodies |
US3639266A (en) * | 1968-04-08 | 1972-02-01 | Fmc Corp | Carbonization of compressed cellulose crystallite aggregates |
US4012476A (en) * | 1972-07-03 | 1977-03-15 | Fmc Corporation | Molding process for the manufacture of shaped carbon articles |
US4420415A (en) * | 1980-08-27 | 1983-12-13 | Director-General Of Agency Of Industrial Science & Technology | Process for the production of carbon molecular sieves |
WO2003055599A1 (en) * | 2001-12-21 | 2003-07-10 | Engelhard Corporation | Catalyst supported on carbon having macroporosity for purification of aromatic acids |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
BE788083A (en) * | 1972-08-28 | 1973-02-28 | Fmc Corp | Carbon body mfr - using coke, tar and pitch with added cellulose |
DE4234785C2 (en) * | 1992-10-15 | 1994-06-23 | Carbo Consult Ges Fuer Umwelt | Process for the production of shaped activated carbon |
DE4416576C1 (en) * | 1994-05-11 | 1995-11-09 | Braeutigam Joerg | Spherical active carbon prodn. |
DE10003660A1 (en) * | 1999-06-18 | 2001-05-31 | Fraunhofer Ges Forschung | Process for the production of shaped activated carbon |
US6906000B1 (en) * | 2001-12-11 | 2005-06-14 | Hydrocarbon Technologies, Inc. | Stable carbonous catalyst particles and method for making and utilizing same |
-
2006
- 2006-05-16 DE DE102006022866A patent/DE102006022866A1/en not_active Withdrawn
-
2007
- 2007-05-16 EP EP07725308A patent/EP2032251A2/en not_active Withdrawn
- 2007-05-16 WO PCT/EP2007/004393 patent/WO2007131795A2/en active Application Filing
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1132458A (en) * | 1964-12-23 | 1968-11-06 | Sigri Elektrographit Gmbh | Method of producing homeoporous carbon bodies |
US3639266A (en) * | 1968-04-08 | 1972-02-01 | Fmc Corp | Carbonization of compressed cellulose crystallite aggregates |
US4012476A (en) * | 1972-07-03 | 1977-03-15 | Fmc Corporation | Molding process for the manufacture of shaped carbon articles |
US4420415A (en) * | 1980-08-27 | 1983-12-13 | Director-General Of Agency Of Industrial Science & Technology | Process for the production of carbon molecular sieves |
WO2003055599A1 (en) * | 2001-12-21 | 2003-07-10 | Engelhard Corporation | Catalyst supported on carbon having macroporosity for purification of aromatic acids |
Cited By (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009077179A2 (en) * | 2007-12-19 | 2009-06-25 | Philipp Morris Products S.A. | Activated carbon from microcrystalline cellulose |
WO2009077179A3 (en) * | 2007-12-19 | 2010-03-25 | Philip Morris Products S.A. | Activated carbon from microcrystalline cellulose |
US8555896B2 (en) | 2007-12-19 | 2013-10-15 | Philip Morris Usa Inc. | Activated carbon from microcrystalline cellulose |
US20120157298A1 (en) * | 2009-02-27 | 2012-06-21 | Hoekstra J | Process for producing carbon nanofibres and/or carbon nanotubes |
EP2754740A1 (en) * | 2009-02-27 | 2014-07-16 | BASF Corporation | Carbon particles provided with carbon nanotubes and/or nanofibres |
EP2233207A1 (en) | 2009-02-27 | 2010-09-29 | Basf Se | Process for the preparation of metal-carbon containing bodies |
CN102333911A (en) * | 2009-02-27 | 2012-01-25 | 巴斯夫公司 | Process for producing carbon nanofibres and/or carbon nanotubes |
US20120046162A1 (en) * | 2009-02-27 | 2012-02-23 | Jacobus Hoekstra | Process for the preparation of metal-carbon containing bodies |
WO2010098668A2 (en) | 2009-02-27 | 2010-09-02 | Basf Se | Process for the preparation of metal-carbon containing bodies |
JP2012519241A (en) * | 2009-02-27 | 2012-08-23 | ビーエーエスエフ コーポレーション | Method for producing carbon nanofiber and / or carbon nanotube |
US10279328B2 (en) | 2009-02-27 | 2019-05-07 | Basf Corporation | Process for the preparation of metal-carbon containing bodies |
EP2224045A1 (en) * | 2009-02-27 | 2010-09-01 | Basf Se | Process for producing carbon nanofibres and/or carbon nanotubes |
WO2010098669A1 (en) * | 2009-02-27 | 2010-09-02 | Basf Se | Process for producing carbon nanofibres and/or carbon nanotubes |
WO2013144879A1 (en) | 2012-03-29 | 2013-10-03 | Basf Corporation | Amorphous carbon supported nanoparticles comprising oxides of lanthanides and method for preparing them |
WO2014091447A1 (en) | 2012-12-13 | 2014-06-19 | Basf Corporation | Carbon bodies and ferromagnetic carbon bodies |
US9579635B2 (en) | 2012-12-13 | 2017-02-28 | Basf Corporation | Carbon bodies and ferromagnetic carbon bodies |
EP3868708A1 (en) | 2020-02-21 | 2021-08-25 | L 2 Consultancy B.V. | Method and system for direct thermal decomposition of a hydrocarbon compound into carbon and hydrogen |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP2032251A2 (en) | 2009-03-11 |
DE102006022866A1 (en) | 2007-11-22 |
WO2007131795A3 (en) | 2008-04-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2007131795A2 (en) | Carbon granules, process for producing them and their use | |
DE4443701C1 (en) | Shell catalyst, process for its production and its use | |
DE3220671C2 (en) | ||
EP2720789B1 (en) | Production of titanium oxide- and/or vanadium oxide-based porous materials | |
DE19743100A1 (en) | Process for the production of a coated catalyst | |
EP0920912B1 (en) | Palladium clusters and their use as catalysts | |
EP0807615A1 (en) | Pressed articles of pyrogenically prepared silicon dioxide | |
EP1399255A2 (en) | Ruthenium catalysts on a si02-based carrier material for catalytic hydrogenation of saccharides | |
DE4335360A1 (en) | Activated metal fixed bed catalyst according to Raney and process for its preparation | |
EP1068900B1 (en) | Activated Raney-metal catalysts made of hollow bodies | |
DE2610244B2 (en) | Alumina-supported catalyst | |
WO2002047815A1 (en) | CATALYTIC COATING FOR THE HYDROGENATION OF MALEIC ANHYDRIDE AND RELATED COMPOUNDS TO GIVE η-BUTYROLACTONE, TETRAHYDROFURAN AND DERIVATIVES THEREOF | |
EP1175259B1 (en) | Moulded titanium dioxide body and its methods of production and use | |
EP0855934A1 (en) | Honeycomb catalyst base | |
DE2560504C2 (en) | ||
EP1907120A1 (en) | Catalyst with bimodal distribution of the particles of the catalytically active material, method for the production thereof and for the regeneration thereof and the use of the catalyst | |
DE102012012510B4 (en) | Graphite-containing shaped catalyst body, its production method and use | |
EP1250189B1 (en) | Method for modifying the surfaces of fine-porous adsorbents | |
DE102008004135B4 (en) | catalyst powder | |
DE10024312B4 (en) | A method of modifying the surfaces of microporous adsorbents and methods of making a molecular sieve using this method | |
DE102010016465B4 (en) | Process for coating, coating composition and their use for catalytic exhaust gas purification | |
DE60200717T2 (en) | COMBINATION OF PROTECTION BED AND CATALYST BED | |
DE102006058624A1 (en) | Metallic oxide catalyst carrier of group four, with a monomodal pore radius distribution, useful in preparing catalyst for the dehydrogenation of methylpiperidine to methylpicoline | |
DE102011082332A1 (en) | Catalyst useful in automotive exhaust catalysis, comprises a porous covering based on at least one metal oxide, and metal particles, which are present in the pores of the covering | |
EP1685064B1 (en) | Particle composite, method for the production and use thereof |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 07725308 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A2 |
|
DPE1 | Request for preliminary examination filed after expiration of 19th month from priority date (pct application filed from 20040101) | ||
NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: 2007725308 Country of ref document: EP |