[发明专利]放热工艺催化剂的载体及其制备的催化剂

说明书

技术领域

本发明涉及石油化学、气体化学，并披露了一种用于放热工艺催化剂的载体，特别是费希尔-托罗普希工艺、甲醇合成、氢化、废气净化，并且本发明还披露了一种载于其上的催化剂。

背景技术

众所周知的，在流化床反应器、浆态反应器和固定床反应器中进行多相放热工艺技术上是可行。固定床反应器是催化技术领域中最常遇到的系统。这种反应器是一种多相的系统，至少有两相组成：催化剂的固体粒子及之间的气体和/或液体形式的反应混合物流动的空隙。同时，在反应器中的催化剂表面发生化学转换和随后的物理工艺：反应组分和产物在床中转移，热交换和气体流动等。

在管式反应器中，反应混合物和冷却介质间的热交换通过反应器壁实现。催化剂装进小直径(2-8cm)管中；冷却介质(比如高压蒸汽)在管间的空间内循环。管式反应器的重要优点在于对催化剂散热的有利条件，因为冷却表面相对于催化剂量的比例远远超过在其他设备中的。

催化剂床中的最佳温度范围的形成是催化管式反应器发展中主要面对的问题之一。在每个催化剂颗粒中的传热和传质的提升推进了该问题。通过使用一个置催化剂于高导热材料的载体来提升传热是可能的，并且通过使用一个具有各向同性性能的载体能够改善传质。

US 20040024274涉及一种单环或多环芳族烃氢化的催化剂，包括至少一种周期表VIII过渡金属族的金属和结构性载体或整料载体。这种结构性载体具有规则的两维或三维结构并因此有别于固定床反应器中通常所用的粒子状催化剂。这种结构性载体或整料可包括金属、无机、有机或合成材料或这些材料的组合。金属材料的例子是纯金属，比如铁、铜、镍、银、铝和钛或者合金，比如钢，例如镍钢，铬钢和钼钢，黄铜，磷青铜，镍合金和镍银。比如，催化剂本体可由包括不锈钢的金属的结构性载体或整料制成，当在空气中在1-20小时内加热到400-1100℃并随后冷却至室温，所述不锈钢较好的显示表面的糙化。此外，该表面变得富含合金组分(比如铝或铬，由它们形成相应的Al₂O₃或Cr₂O₃表面层)。除了热糙化以外，糙化也可通过机械方式形成来代替热糙化。优选使用结构性载体的形式包括织造的金属网或织物、编织的金属网或织物或金属毡、织造的碳纤维或碳纤维毡或织物或编织的聚合物织物或网。

无机材料的例子是陶瓷材料，比如氧化铝，二氧化硅，二氧化锆，堇青石和滑石。也可以使用碳。合成载体材料例子是，例如聚合物或玻璃纤维。

催化剂可进一步含有助催化剂，比如碱金属和/或碱土金属(如锂、钠、钾、铷、铯、镁、钙、锶和钡)；硅、碳、钛、锆、钨和镧系元素和锕系元素；货币金属，如铜、银和/或金、锌、锡、铋、锑、钼、钨和/或其他助催化剂比如硫和/或硒。

在应用活性组分之前，结构性载体或整料可通过溅射涂布一种、两种或多种氧化物。活性金属可通过浸染含有活性组分的水或有机溶液或悬浮液应用于载体。

进行氢化最好是在50-200℃和小于50帕的压强下。因此像正链烷烃这样的不良的副产物的形成是几乎不存在的，以至于净化变得不必要，这使得过程非常经济。当工艺持续的进行，被氢化的合成物的数量最好是每小时约0.05到约3公斤/升的催化剂。此外，转换苯和环己烷的收率为99.99％。时空产率为0.928kg/(l·h)。

此催化剂和载体的缺点如下：载体的性质不允许获得反应体积中的高浓度的活性组分的催化剂；减少工艺产率并导致反应器尺寸的增加。