[发明专利]一种电加热整体式金属基催化反应器及其制备方法

说明书

本发明涉及一种电加热整体式金属基催化反应器及其制备方法，具体步骤为：(1)将FeCrAl金属丝制成径向方向上的多层螺旋结构，以获得整体式金属催化反应器基体，并通过空气氧化处理在FeCrAl金属基体上氧化出一层Al₂O₃晶须；(2)在氧化后的基体上涂覆一层Al₂O₃载体涂层；(3)在带有载体涂层的金属基体上负载所需活性组分而制备成整体式催化剂；(4)将制备完成整体式金属基催化剂固定于绝缘陶瓷管中，从而制备成本发明电加热整体式金属基催化反应器。本申请具有快速温度响应、优越启停性能、温度场均匀可控，抗催化剂中毒等性能，还可以实现催化剂反应器小型化、集成化和移动化，在工业应用中具有极大的使用价值。

技术领域

本发明涉及一种电加热整体式金属基催化反应器及其制备方法，属于气固多相催化技术领域，具体的说是催化剂制备领域。

背景技术

在吸热类气固多相催化反应中，通常通过利用外加电加热器或者利用燃料燃烧产生的热量的方式给反应器供热，保证催化剂在合适的温度下进行反应，但是以上两种供热方式，反应器催化反应所需要的热量均来自催化剂外部，吸热反应的温度控制受限于热传导过程，导致反应装置启动时间往往较长且催化剂床层受热不均匀，易于形成局部热点或冷点，造成催化剂活性降低甚至无法满足催化要求。

FeCrAl作为一种导电材料在制作电加热炉和电加热管方面得到了广泛的应用，但将FeCrAl作为催化剂的基体材料通过对基体直接通电发热给催化剂供热尚未有相关专利报道。FeCrAl作为一种含有Al的合金材料，容易在表面氧化出一层Al₂O₃晶须，这层晶须可以显著提高进一步负载的Al₂O₃载体涂层的连接强度和稳定性，从而使得制备负载量高的催化剂成为可能。采用以FeCrAl作为催化剂基体通过对基体直接通电加热的方法可以显著提高在吸热反应中能量的使用效率，具有非常广泛的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于克服吸热反应领域现有技术中传热的限制，填补了FeCrAl基催化剂通电加热快速响应方面的空白，提供一种快响应、高热效率整体式电加热金属基催化剂及其制备方法。

本发明一种电加热整体式金属基催化反应器及其制备方法是通过以下技术方案实现的：

一种电加热整体式金属基催化反应器的制备方法，其特征在于，其包含以下步骤：

一、整体式金属基催化反应器反应基体制备

a.将FeCrAl金属丝制成径向方向上的多层螺旋结构，将FeCrAl金属片制成径向方向上多层螺旋结构或来回折叠式的平面结构，以获得整体式金属基体；

b.将整体式金属基体在空气氛围中于750～1050℃高温处理1～10h，从而在金属表面氧化出一层Al₂O₃晶须；

二、整体式金属基催化反应器反应涂层制备

a.配置浆料：按照质量百分比为Al₂O₃ 70～90％，Al溶胶5～20％，增粘剂0.5～1％配制浆料，球磨30～180min，陈化5～12h备用；

b.催化剂干燥、焙烧：采用浸渍提拉法在处理好的基体表面制备涂层，随后80～120℃烘干10～180min，350～650℃焙烧30～360min；

c.在氧化后的金属基体上涂覆一层γ-Al₂O₃载体涂层；

三、整体式金属基催化反应器活性组分负载

a.配制活性组分前驱体溶液：将硝酸铜和硝酸锌按照摩尔比1:1配制，分别溶于去离子水中，配置成摩尔浓度为1～6mol/L的盐溶液，常温搅拌0.1～10h，制备得到浸渍盐溶液；