Способ приготовления гранулированного носителя и адсорбента


 


Владельцы патента RU 2600449:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук (RU)

Изобретение относится к способу получения носителя для катализатора паровой конверсии и высокотемпературных абсорбентов диоксида углерода. Описан способ получения носителя из оксида иттрия, включающий получение композиции указанного выше материала с этиленгликолем, укладку композиции в силиконовые формы и нагревание ее с превращением в пористый гранулированный материал с гранулами требуемого размера. Технический результат заключается в достижении высокой прочности и оптимальной пористости носителя и абсорбента. 5 з.п. ф-лы, 2 ил., 5 пр.

 

Изобретение относится к способу получения носителя для катализатора паровой конверсии и высокотемпературных абсорбентов диоксида углерода.

Текстурные и химические свойства носителей оказывают определяющее влияние на свойства катализаторов паровой конверсии и высокотемпературных абсорбентов диоксида углерода. Оптимальная пористая структура носителя позволяет устранить диффузионные ограничения, благодаря чему можно обеспечить необходимую скорость транспорта реагентов к частицам активного компонента, в то же время химическая природа носителя существенно влияет на такие процессы, как адсорбция реагентов, отложение кокса, растворение активного компонента в объеме катализатора, химическая дезактивация активного компонента при взаимодействии с носителем.

Для практического применение не менее важной характеристикой носителя являются его прочность и способность к гранулированию. Прочные гранулы носителя позволяют проводить процесс в неподвижном слое реактора без образования пыли и закупорки реактора. Наибольшее развитие методов формования катализаторов для паровой конверсии связано с приготовлением гранулированного материала на основе оксида алюминия.

В патенте (SU 1595558) рассматривается способ гранулирования катализатора с преданием катализатору сотовой структуры. Для этого смешивают компоненты в присутствии воды и связующего вещества, формуют пастообразную массу нанесением ее толщиной 0,2-0,4 мм на полимерные пластины с последующим приданием им рельефной структуры, сушкой и сборкой пластин в сотовый блок с использованием в качестве связующего разжиженной на 2-3 об. % пастообразной массы. После сушки проводят термообработку сотового блока при температуре спекания пастообразной массы. В этом случае достигается увеличение удельной поверхности носителя с 14 до 43 м2/г, что позволяет получать на его основе более активные катализаторы.

Авторы патента (РФ №2209182, C01F 7/02, 11.02.2002) предлагают способ получения сферического носителя из Al2O3. Сферический оксид алюминия получают путем гранулирования порошкообразного гидроксида алюминия, предварительно подвергнутого механической обработке в дезинтеграторе. Порошкообразный гидроксид алюминия увлажняют азотной кислотой, затем загружают в реактор с механической мешалкой, заполненный углеводородной жидкостью, и гранулируют при перемешивании при скорости вращения мешалки 1000-3000 об/мин в течение 3-20 мин при следующем соотношении компонентов в реакторе, мас. ч.: гидроксид алюминия 10-50, раствор азотной кислоты концентрации 0,32-1,28% 4-20, углеводородная жидкость 100, сформованные гранулы сушат, обрабатывают насыщенными парами воды и прокаливают. Способ компактен, прост, дешев.

В патенте (РФ №2408424) описана композиция для получения носителя катализатора, которая включает смесь по меньшей мере одного альфа оксида алюминия, имеющего средний размер частиц около 5 мкм или больше, в количестве от около 20 мас. % до около 40 мас. % от общего содержания оксида алюминия в данной композиции; по меньшей мере одного гидратированного предшественника альфа-оксида алюминия в количестве от около 60 мас. % до около 80 мас. % от общего содержания оксида алюминия в данной композиции; связующего и пенообразователь. Описан способ получения носителя катализатора, включающий получение композиции указанного выше состава и нагревание ее с превращением в пористую сплавленную структуру.

Известно, что, помимо оксида алюминия, перспективным материалом для приложений паровой конверсии углеводородов в водород, а также высокотемпературной сорбции СО2 является оксид иттрия. Y2O3 устойчив к действию высоких температур, а также обладает более основными свойствами в сравнении с оксидом алюминия. Пористая структура оксида иттрия, полученного путем разложения нитрата иттрия, является оптимальной (макропоры) для приготовления высокотемпературных сорбентов диоксида углерода. Основные свойства позволяют уменьшить скорость реакции коксообразования при проведении паровой конверсии.

Таким образом, оксид иттрия является перспективным абсорбентом, а также носителем для катализаторов.

Изобретение решает задачу приготовления носителя и абсорбента из оксида иттрия в виде гранул заданного размера и формы.

Технический результат - высокая прочность и оптимальная пористость носителя и абсорбента.

Задача решается предлагаемым способом приготовления гранулированного носителя и адсорбента. Гранулированный носитель для катализаторов и абсорбентов готовят следующим образом: порошок оксида иттрия смешивают с этиленгликолем, помещают в выгорающую силиконовую матрицу и нагревают ее, при этом получают пористый прочный гранулированный носитель из оксида иттрия требуемого размера и формы. Для приготовления гранул используют порошок оксида иттрия, полученный разложением нитрата иттрия при температуре не ниже 700°С. Смешение порошка оксида иттрия с этиленгликолем проводят до получения пластичной текучей пасты. Нагревание матриц с пастой осуществляют при температуре 800-1500°С. Для предания гранулам нужной формы используют выгорающие силиконовые матрицы требуемого размера и формы. После нагревания матрицы образующийся на поверхности диоксид кремния механически отделяют от полученного пористого прочного гранулированного носителя из оксида иттрия.

Подробное описание способа.

Для получения гранул оксида иттрия требуемой формы и размера сначала получают порошок оксида иттрия Y2O3, для чего разлагают нитрат иттрия в муфельной печи при температуре не ниже 700°С в течение 2 ч. Далее полученную пенообразную массу растирают в порошок в ступке. К порошку оксида иттрия добавляют этиленгликоль до образования пластичной текучей пасты. Количество этиленгликоля определяется таким образом, чтобы паста была достаточно пластичной, но не слишком жидкой (5-6 мл этиленгликоля/4 г порошка Y2O3). Далее пасту разливают по цилиндрическим силиконовым формам. Параметры силиконовой матрицы (размер, геометрия) определяются исходя из требований к катализаторам процесса паровой конверсии и абсорбентам для высокотемпературной сорбции СО2 соответственно. Заполненные пастой матрицы прокаливают в муфельной печи при температуре 800-1500°С. В процессе прокалки происходит испарение этиленгликоля, обезжиривание и уплотнение частиц Y2O3. Далее порошок оксида иттрия в каждой матрице под действием высоких температур превращается в монолитную гранулу, внешний слой силикона выгорает, образуя диоксид кремния, легко отделяемый от Y2O3. После отделения оксида кремния полученные гранулы оксида иттрия могут быть использованы в качестве носителя для приготовления катализаторов паровой конверсии углеводородов и высокотемпературных абсорбентов СО2.

Сущность изобретения иллюстрируется следующими примерами и иллюстрациями.

На Фиг. 1 представлен внешний вид гранул оксида иттрия Y2O3.

На Фиг. 2 показана прочность гранул оксида иттрия Y2O3 при разной температуре прокаливания.

Пример 1

К порошку диоксида иттрия добавляют этиленгликоль до образования пластичной текучей пасты. Далее пасту разливают по цилиндрическим силиконовым формам (длина формы 5 мм, диаметр 4 мм). После этого заполненные матрицы прокаливают в муфельной печи при температуре 800°С в течение 2 ч. В процессе прокалки паста оксида иттрия в каждой матрице превращается в монолитную гранулу, внешний слой силикона выгорает, образуя диоксид кремния, легко отделяемый от Y2O3 (Фиг 1).

Пример 2

Аналогично примеру 1, но проводят дополнительную температурную обработку гранул при 1300°С в течение 2 ч. Прочность гранул составляет 20 кг/см2 (Фиг. 2).

Пример 3

Аналогично примеру 1, но проводится дополнительная температурная обработка гранул при 1500°С в течение 2 ч. Прочность гранул составляет 38 кг/см2 (Фиг.2).

Пример 4

Используя гранулы оксида иттрия, приготовленные по примеру 1, готовят высокотемпературный регенерируемый абсорбент диоксида углерода.

Для этого гранулы оксида иттрия пропитывают раствором нитрата кальция и прокаливают при температуре 800°С. Операцию проводят 4 раза. Исследуют полученный абсорбент в условиях термогравиметрического эксперимента. Далее проводят испытания сорбента на основе чистого CaO в таких же условиях.

Динамическая емкость чистого CaO убывает с 12 до 3 мас. % в течение первых 20 циклов сорбции/регенерации, в тоже время динамическая емкость нанесенного абсорбента стабильна на протяжении 120 циклов сорбции/регенерации и составляет 8 мас. %.

Пример 5

Используя гранулы оксида иттрия, приготовленные по примеру 1, готовят катализатор паровой конверсии.

Для этого гранулы оксида иттрия пропитывают раствором хлорида никеля и прокаливают при температуре 900°С на воздухе в течение 1 ч. Таким образом вносят в поры гранул оксида иттрия 15 мас. % Ni. Далее восстанавливают катализатор в токе водорода при 800°С и испытывают в лабораторной установке паровой конверсии. В аналогичных условиях проводят испытание промышленного катализатора НИАП-07.

Каталитическая активность катализатора на основе оксида иттрия превосходит активность НИАП-07 на 10%, кроме того в отличие от НИАП-07 коксование катализатора на основе гранул оксида иттрия незначительно.

1. Способ приготовления гранулированного носителя для катализаторов и абсорбентов на основе оксида иттрия, отличающийся тем, что порошок оксида иттрия смешивают с этиленгликолем, помещают в выгорающую силиконовую матрицу и нагревают ее, при этом получают пористый прочный гранулированный носитель из оксида иттрия требуемого размера и формы.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для приготовления гранул используют порошок оксида иттрия, полученный разложением нитрата иттрия при температуре не ниже 700°C.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что смешение порошка оксида иттрия с этиленгликолем проводят до получения пластичной текучей пасты.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что нагревание матриц с пастой осуществляют при температуре 800-1500°C.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для придания гранулам нужной формы используют выгорающие силиконовые матрицы требуемого размера и формы.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что после нагревания матрицы образующийся на поверхности диоксид кремния механически отделяют от полученного пористого прочного гранулированного носителя из оксида иттрия.



 

Похожие патенты:

Заявляется подложка металлического катализатора большой мощности и использующий ее каталитический конвертер, в котором несколько единичных блоков подложки катализатора имеют форму, позволяющую эффективно собирать их для каталитического конвертера, требующегося для обработки большого количества выхлопного газа от больших судов или заводов, использующих много крупномасштабных двигателей внутреннего сгорания, или от больших пищеперерабатывающих устройств, и, таким образом, единичные блоки подложки катализатора легко собираются в крупномасштабную структуру.

Изобретение относится к носителям катализаторов и может быть использовано для получения катализаторов жидкофазного окисления, в частности, для очистки технологического конденсата в производстве аммиака и его повторного использования взамен свежей деминерализованной воды.

Изобретение относится к способу получения пористого координационного полимера NH2-MIL-101(Al) и к пористому координационному полимеру NH2-MIL-101(Al), полученному таким способом.
Изобретение относится к способу модификации поверхности носителя из оксида алюминия, включающему: 1) растворение растворимого твердого продукта в деионизованной воде и получение водного раствора твердого продукта; 2) импрегнирование носителя из оксида алюминия в водном растворе твердого продукта, а затем сушку носителя из оксида алюминия в вакуумной окружающей среде; 3) помещение высушенного носителя из оксида алюминия в реактор, добавление тетрахлорида кремния, добавление по каплям реагента Гриньяра, герметизацию реактора, нагрев реактора и поддержание температуры для взаимодействия в течение 3-18 часов, где объемное отношение добавляемого тетрахлорида кремния и носителя из оксида алюминия составляет 0,5-5:1, температуру взаимодействия регулируют таким образом, чтобы она составляла 160-350°C, и 4) фильтрование носителя из оксида алюминия, промывку носителя из оксида алюминия, сушку носителя из оксида алюминия в вакууме с получением модифицированного носителя из оксида алюминия.

Изобретение относится к способу получения носителя на основе активного оксида алюминия для катализаторов гидроочистки. Данный способ включает осаждение гидроксида алюминия из раствора алюмината натрия азотной кислотой, его стабилизацию, обработку кислотой, формовку, сушку и прокаливание.

Изобретение относится к катализатору глубокой гидроочистки углеводородного сырья, состоящему из одно или несколько биметаллических комплексных соединений металлов VIII и VIB групп, нанесенных на модифицированный носитель определенного состава.
Изобретение относится к носителю для катализатора эпоксидирования этилена. Данный носитель включает оксид алюминия, содержащий первую часть частиц оксида алюминия, имеющую частицы с размером, равным или большим 3 мкм, и вплоть до 6 мкм, и вторую часть частиц оксида алюминия, имеющую частицы с размером, равным или меньшим 2 мкм.
Изобретение относится к способу получения модифицированного диоксидом кремния носителя катализатора. Данный способ включает: (i) нанесение алкилсиликата формулы Si(OR)4, где R представляет собой С1-С4-алкильную группу, на поверхность материала пористого носителя в количестве, обеспечивающем получение содержания диоксида кремния в модифицированном диоксидом кремния носителе катализатора, выраженного как Si, в интервале 0,25-15 мас.%, (ii) обработку модифицированного диоксидом кремния носителя водой для усиления гидролиза алкилсиликата на носителе, вызывая его сшивку, тем самым увеличивая его молекулярную массу и снижая его летучесть, (iii) сушку полученного обработанного водой носителя и (iv) прокаливание высушенного материала с образованием модифицированного диоксидом кремния носителя катализатора.
Изобретение относится к способу получения высокопористого носителя катализатора. Данный способ включает пропитку ретикулированного пенополиуретана керамическим шликером, содержащим инертный наполнитель, включающий электрокорунд, дисперсный порошок оксида алюминия с добавками, и раствор поливинилового спирта, сушку и обжиг с получением высокопористой блочно-ячеистой матрицы, обработку полученной высокопористой блочно-ячеистой матрицы алюмозолем, ее сушку, прокаливание и охлаждение с получением пористого носителя.

Изобретение относится к катализатору извлечения серы на основе оксида алюминия, а также способу его получения. При этом катализатор имеет удельную площадь поверхности, по меньшей мере, примерно 350 м2/г, объем пор, по меньшей мере, примерно 0,40 мл/г, и объем пор, имеющих диаметр пор, по меньшей мере, 75 нм, составляет, по меньшей мере, примерно 30% объема пор.
Настоящее изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности, а именно к катализатору и способу его приготовления для осуществления реакций межмолекулярного переноса водорода.

Изобретение раскрывает катализатор ракетного топлива, содержащий: носитель, изготовленный посредством горячего изостатического прессования и имеющий теоретическую плотность, по меньшей мере, 97%, который содержит оксид гафния и вплоть до равной части оксид циркония по массе, причем объединенные оксид гафния и оксид циркония, когда присутствуют, составляют, по меньшей мере, 50% масс.

Изобретение относится к катализатору для селективного каталитического восстановления NOx, содержащему: 1) медь (Cu) и 2) носитель, представляющий собой молекулярное сито, имеющий по меньшей мере одну фазу прорастания, содержащую по меньшей мере СНА и AEI каркасные структуры, в котором медь находится в порах молекулярного сита и/или на наружной поверхности молекулярного сита.

Изобретение относится к способу получения композитов, содержащих оксид алюминия и смешанные оксиды церия и циркония (и необязательно редкоземельного элемента), включающему следующие стадии: (a) приготовление суспензии, содержащей бемит в качестве предшественника оксида алюминия, и установление значения рН в диапазоне от 8 до 11,5; (b) приготовление водного раствора солей металлов, содержащего соли металлов церия и циркония; (c) объединение суспензии из стадии (а) с раствором солей металлов из стадии (b) при температурах от 5°C до 95°C или при воздействии на полученную взвесь такими температурами; (d) извлечение твердого вещества из стадии (с); и (e) кальцинирование твердого вещества из стадии (d), причем i) бемиты, полученные в суспензии на стадии (а), находятся в водной суспензии и модифицированы органическими соединениями, которые содержат по меньшей мере одну карбоксигруппу (-СОО или -СООН) и одну или более дополнительных групп, выбранных из гидрокси- (-ОН), оксо- (О), карбокси (-СОО или -СООН) и/или амино- (-NH или NH2) групп; или ii) суспензию из стадии (с) в водной среде гидротермически состаривают при температуре, равной по меньшей мере 90°C, и в течение по меньшей мере 1 ч, или iii) используют оба действия согласно i) и ii).

Изобретение относится к сложному оксиду, содержащему оксид церия, оксид редкоземельного металла, отличного от церия, по меньшей мере один оксид, выбранный из оксида алюминия и оксида циркония; и оксид кремния, при этом редкоземельный металл, отличный от церия, выбран из иттрия, лантана, празеодима, неодима, самария, европия, гадолиния, тербия, диспрозия, гольмия, эрбия, тулия, иттербия, лютеция и смесей двух или более из них, церий и упомянутые другие элементы, отличные от церия, и кремний присутствуют в массовом соотношении от 85:15 до 99:1, в пересчете на оксиды; содержание кремния составляет 1-20 частей по массе, в пересчете на SiO2, на суммарные 100 частей по массе упомянутых других элементов, отличных от кремния, в пересчете на оксиды, и характеризующийся тем, что при проведении измерения температурно-программированного восстановления (TPR) в атмосфере 10% водорода - 90% аргона при температуре 50-900°C при скорости повышения температуры 10°C/мин с последующей окислительной обработкой при температуре 500°C в течение 0,5 часа, после чего измерение температурно-программированного восстановления проводится снова, его вычисленная степень восстановления при температуре 400°C и ниже составляет по меньшей мере 2,0%, после трехкратного повторения упомянутых измерений температурно-программированного восстановления и окислительной обработки его удельная поверхность по методу BET составляет по меньшей мере 30 м2/г, причем скорость восстановления вычисляют согласно следующему уравнению: степень восстановления (%) = измеренное поглощение водорода образцом при температуре 400°C и ниже (мкмоль/г)/теоретическое поглощение водорода оксидом церия в образце (мкмоль/г) × 100.

Настоящее изобретение относится к катализатору для взаимодействия формальдегида или его подходящего источника с карбоновой кислотой или сложным эфиром для получения карбоновой кислоты или сложного эфира с этиленовой ненасыщенностью, предпочтительно карбоновых кислот или сложного эфира с этиленовой ненасыщенностью в α,β-положении, где катализатор включает оксид металла, имеющий, по меньшей мере, два типа катионов металла, М1 и М2, где М1 представляет собой, по меньшей мере, один металл, выбранный из группы 3 или 4 в 4-6 периодах периодической таблицы, группы 13 в 3-5 периодах периодической таблицы, или остающихся элементов в лантаноидной группе, а именно скандия, иттрия, лантаноидных элементов, титана, циркония, гафния, алюминия, галлия, индия, и М2 представляет собой, по меньшей мере, один металл, выбранный из группы 5 в 5 или 6 периодах периодической таблицы или группы 15 в 4 или 5 периодах периодической таблицы, а именно ниобия, тантала, мышьяка и сурьмы, в котором отношение М1:M2 находится в диапазоне от 5:1 до 1:5 и в котором соединение катализатора на основе оксида металла по изобретению не включает другие типы металлов выше уровня 0,1 мол.

Изобретение относится к композиции на основе оксида циркония и по меньшей мере одного оксида редкоземельного элемента, отличного от церия, для обработки выхлопных газов от двигателей внутреннего сгорания при массовой доле оксида циркония по меньшей мере 50%.
Изобретение относится к сложным оксидам и способам их получения. Предложен сложный оксид, содержащий церий и, по меньшей мере, один из редкоземельных элементов-металлов, исключая церий и включая иттрий, в массовом соотношении от 85:15 до 99:1 в пересчете на оксиды, и который дополнительно содержит кремний в количестве от более чем 0 мас.ч.
Изобретение относится к способу создания каталитического слоя на поверхности пористого носителя. Данный способ включает нанесение наночастиц катализатора, содержащих оксид церия или гомогенный смешанный оксид церия и циркония, на внутреннюю поверхность пористого носителя из оксида алюминия посредством погружения пористого носителя в предварительно приготовленную стабильную водную суспензию, содержащую наночастицы катализатора, и запекание носителя с нанесенными на него наночастицами катализатора.

Изобретение относится к нанесенному на диоксид кремния катализатору, используемому для производства соответствующего ненасыщенного нитрила в реакции парофазного каталитического аммоксидирования пропана или изобутана.
Наверх