[发明专利]通过挤压和造粒制得的基于小直径铝酸钙的催化剂载体

说明书

本申请是申请日为2009年3月28日，申请号为“200980118518.2”，发明名称为“通过挤压和造粒制得的基于小直径铝酸钙的催化剂载体”的申请的分案申请。

技术领域

本发明是一种基于小直径铝酸钙水泥催化剂载体，其中该载体具有从0.5mm至多达1.6mm的横截面直径且该载体通过挤压或造粒形成。本发明的铝酸钙载体被期待在使用通常承载在小直径陶瓷材料上的催化剂的任何应用中具有用途。需要用于使小直径铝酸钙水泥载体固化的相对短的时间(如果存在)，从而导致载体制造工艺的效率的提高。

背景技术

传统上通过以下方法制造基于铝酸钙的催化剂载体：将铝酸钙水泥、矾土和钙(以氢氧化物或氧化物的形式)与水混合以形成混合物，将该混合物干燥、老化、研磨、筛选、再次老化，然后与润滑剂例如石墨混合，形成期望的形状(通常通过压片法)，进行热压处理(用蒸气处理)和热处理。在铝酸钙片被热处理之后，其可用金属负载、干燥和煅烧。由于水泥的性质，即在将水泥混合和干燥之后还必须使水泥老化，所以制造该催化剂载体的过程非常长。整个过程从开始到完成可花费几周。

因为水泥可在混合和挤压的过程中硬化(过程热可加快水泥的水化)，所以水泥很少被挤压以形成催化剂载体。然而粒料尺寸被压片法限制，因为其很难制造具有小于1.5mm直径的粒料。此外，通过压片法制造具有小于3mm直径的粒料对于大部分催化剂应用而言通常是没有经济效益的。

铝酸钙水泥已被用作以水合物形式和与其他材料结合的其他相的粘结剂，以通过挤压形成具有小至1.6mm的横截面直径的载体催化剂。例如，在美国专利第6,261,465号中，通过以下方法制备催化剂：获取镍或钴的材料并将其与铝酸钙水泥干混合，然后将干燥的进料与水混合并形成约1.6mm直径的挤压粒料，在这之后将粒料干燥。美国专利第5,220,110号教导了含有水泥的组合物，该组合物通过以下方法产生：将第VIII族金属氧化物与铝酸钙和少量的石墨干混合，加入水以形成浆料，将该浆料挤压成具有小至1.6mm的颗粒直径的颗粒并干燥挤出物。虽然这些催化剂在其组成中包括铝酸钙水泥，但是通过在挤压之前将其他金属和金属氧化物加入铝酸钙水泥，使水泥稀释，从而降低了挤压过程中水泥硬化的风险。尽管如此，挤出物的最小的横截面直径仍为1.6mm。

发明内容

本发明的改进是一种基于小直径铝酸钙水泥的催化剂载体。该载体具有小至0.5mm和大至1.6mm的横截面直径且其通过挤压或造粒形成。

基于小直径水泥的载体通过下述步骤制造：首先将氧化铝(alumina oxide)或氢氧化铝和氧化钙或氢氧化钙、和可选择的低钙铝酸钙水泥与去离子水混合以形成适于挤压或造粒的混合物。然后将混合物挤压或造粒成期望的形状，例如圆柱形、空心圆柱形、三叶型(tri-lobe)及四叶型(quarter-lobe)等。然后将成形的材料干燥以去除过量的水分并在从1100℃到1500℃的温度下处理以形成期待的铝酸钙相。

本发明提供了一种具有0.5mm至1.6mm的横截面直径的基于铝酸钙水泥的催化剂载体，其中所述载体从基本上由铝源、钙源和水组成的前体组合物形成，且所述载体通过挤压或造粒形成。

在该载体中，所述载体可基本上由铝酸钙组成。

在该载体中，所述载体可包括浓度为0至50wt％的氧化钙。

本发明提供了一种基于小直径铝酸钙水泥的催化剂载体，其通过包括以下的步骤制得：

a)使铝源、钙源和液体结合；

b)在某些条件下混合所述铝源、所述钙源和所述液体以形成均质的浆料；

c)通过挤压或造粒从所述浆料形成成形的粒料，其中所述粒料具有0.5mm至1.6mm的横截面直径；

d)将所述成形的粒料干燥直到所述粒料达到小于5％的水分水平；以及

e)在从1100℃至1500℃的温度下将所述粒料煅烧2小时至36小时，以形成所述催化剂载体。

在该方法中，所述铝源可选自由氧化铝、氢氧化铝、低钙铝酸钙水泥及其组合组成的组。

在该方法中，所述钙源可选自由氧化钙、氢氧化钙、碳酸钙、低钙铝酸钙水泥及其组合组成的组。

在该方法中，可将一定浓度下的所述钙源加入以形成具有0至50wt％的氧化钙含量的粒料，且其中所述粒料的余量可基本上由氧化铝组成。

在该方法中，所述液体可以是水。

在该方法中，所述混合步骤可通过使用具有从15rpm至35rpm的转子混合速度和从15rpm至50rpm的盘混合速度的混合器来完成。