生產包覆型催化劑的方法及設備的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種生產包覆型催化劑的方法及設備。采用本發明，可W執行對各種 形狀的載體材料的浸潰，并生產使催化活性材料進入到載體中的不同滲透深度的包覆型催 化劑。
【背景技術】
[0002] 包覆型催化劑及生產它們的各種方法是已知的。
[0003] 通常，各種形狀的催化劑載體被浸潰液相成分，該液相成分富含催化活性材料和/ 或催化活性材料的前驅體。
[0004] 在催化劑載體被浸潰液相成分期間，催化活性成分和/或催化活性成分的前驅體 不僅到達催化劑載體的表面上，而且還到達載體材料的多孔構造的微細通道中。浸潰方法 的一個實例是干法浸潰（"初濕（incipientwetness)"方法）。運里，多孔載體材料浸潰 有液相成分，該液相成分僅包含至多與載體材料的全部孔體積對應的液體量。在液相成分 進入到載體材料的孔中之后，載體材料顯得干燥。
[0005] 當使用反應物時或當生產反應產物時，對運些反應物或反應產物而言常常不能或 幾乎不能朝向或遠離催化活性成分擴散。在該情況下載體材料的狹窄開孔中的催化活性成 分不參與或僅在有限程度上參與到反應中，或者因擴散而引起的在孔中的長時間停留引起 不需要的二次反應。因此，期望使昂貴的活性成分盡可能沉積在載體材料的表面上或該表 面的附近，廣義來說，活性成分的外殼僅由圍繞載體材料形成或在載體材料最上層中形成 的幾個原子層構成，或者活性成分的外殼由形成在載體材料的表面上或表面上層中的活性 成分顆粒的獨立聚積物構成。
[0006] 從文獻中了解了生產包覆型催化劑的各種方法。在典型噴射浸潰中，例如，如EP0 599 193A1中所述那樣，催化劑載體被放置在攬拌容器中，因攬拌容器的旋轉而被混合并 W可W使溶液的液相快速蒸發的方式被噴射有浸潰溶液。運樣，相對較大批量的包覆型催 化劑可適當的均勻性進行噴射浸潰。
[0007] 從EP2 420 317A1、EP0 672 450A1、DE28 14 262A1、DE197 34 974A1 和 DE197 34 975A1中了解了將催化活性物質施加于催化劑載體的進一步的方法。
[0008] DE102 33 864A1公開了一種生產粉末產品的方法及設備，其中，液體活性材料 被霧化并施加于載體材料。運里，活性材料與在超大氣壓下W液體、超臨界或氣體狀態呈現 的霧化介質一起W分離的產品流被運送至多流體噴嘴，并且霧化介質隨后被減壓，而活性 材料被非常精細地霧化。霧化活性材料隨后被引入到載體材料中。該設備被建議特別是應 用于食品技術和制藥業。
[0009] US4,858,552A1描述了一種造粒設備。運里，噴嘴可W用于將多種介質引入到流 化床中。不僅液體成分而且氣體成分也可W被引入到噴嘴中，W同屯、地圍繞液體流被排出 并協助液體的霧化。
[0010] 到目前為止，在生產包覆型催化劑的已知方法中，通常使用僅由一種金屬成分構 成的前驅體溶液。當需要多種金屬成分時，通常進行連續操作模式，即，在利用第一成分浸 潰之后，執行利用第二成分的浸潰。多種金屬前驅體溶液的使用通常因缺乏運種溶液的穩 定性而不可行。用于噴射液相成分的先前已知系統的其他不足之處在于：缺少對推進氣體 的預熱W及缺少對要噴射的成分的預熱。同樣，即使使用EP0 599 193A1中所述的運種 噴嘴，當使用超聲擴展噴嘴時，也很少注意到噴射流的變寬。
【發明內容】
[0011] 從該現有技術出發，本發明的目的在于提供一種生產包覆型催化劑的改進的方法 及改進的設備，借助于本發明可更具針對性的方法執行載體材料的浸潰，本發明的方 法及設備易于實現，并且借助于本發明可W顯著地降低催化活性材料的消耗。
[0012] 此外，應該借助于本發明改進生產包覆型催化劑的噴射方法，使得包含有催化活 性材料和/或催化活性材料的前驅體在內的液體成分的可再生應用成為可能，特別是當使 用亞穩態液體成分或僅具有低穩定性的液體成分時，例如，在膠狀多種金屬前驅體溶液的 情況下。此外，應該得到催化劑載體上的精細且非常均勻分布的催化活性材料。
[0013] 本發明提供一種生產包覆型催化劑的方法，該方法包括如下步驟：
[0014] a)在儲存容器中提供含有液體和催化活性材料和/或催化活性材料的前驅體在 內的成分，
[0015] b)在可W圍繞縱軸線旋轉的容器中提供載體材料，
[0016] C)將上述成分從儲存容器中經由第一管道運送至噴嘴，
[0017] d)將推進流體經由第二管道運送至噴嘴，
[0018] e)使噴嘴中的成分和推進流體霧化W生產氣溶膠，該氣溶膠流入到容器中并浸潰 容器中存在的載體材料，
[0019] f)加熱容器（1)，使得氣溶膠中所存在的液體從載體材料中蒸發，并且使利用催 化活性材料和/或催化活性材料的前驅體處理過的細分的載體材料干燥，W及
[0020] g)從容器中排出或取出蒸發的液體。
[0021] 在本發明的方法中可W使用適于生產包覆型催化劑的任意載體材料。運些載體材 料可W具有任意形狀，例如，W圓筒、圓錐體、球體、旋轉楠球體、顆粒材料或顆粒呈現。載體 材料可W是壓實體或優選地具有多孔結構。
[0022] 運些載體材料可W由任意材料構成，只要運些材料在預期反應的條件下是惰性且 穩定的即可。典型載體材料的實例是例如Al2〇3、Si〇2、Ti〇2、化0、MgO、Sn〇2、Ce〇2、化2〇3或 例如活性碳或炭黑等碳。還可W使用基于尖晶石結構（例如MgAl2〇4、CaAl2〇4、ZnAl2〇4或 SnAl2〇4)的載體或可W使用基于沸石的載體。
[0023] 可W圍繞縱軸線旋轉的容器中的載體材料可W是無機載體材料，特別是金屬氧化 物或例如活性碳或炭黑等碳。
[0024] 在本發明的方法中，可W使用適于生產包覆型催化劑和/或包覆型催化劑的前驅 體的任意催化活性材料。
[00巧]可W使用任意材料作為催化活性材料，只要運些材料在預期反應的條件下為惰性 并催化地協助該反應的過程即可。催化活性材料的實例是例如過渡金屬等金屬，并特別是 貴金屬或從貴金屬衍生出的復合物，例如，氧化物、面化物或化合物。貴金屬（例如，銷族金 屬、金、銀或鍊）或從貴金屬衍生出的復合物W及化、化、Ni、Co和/或化通常用作催化活 性材料。為了本發明的目的，銷族金屬是金屬釘、錠、鈕、餓和銷。
[0026] 表述"催化活性材料的前驅體"用于指代可W借助于例如氧化反應等化學反應而 轉換成催化活性材料的化合物。催化活性材料的前驅體的實例是金屬有機復合物或金屬化 合物，當該金屬有機復合物或金屬化合物沉積在載體表面時，金屬有機復合物或金屬化合 物的金屬形成催化劑的催化活性成分。
[0027] 根據本發明所生產的包覆型催化劑的實例是已提供的載體材料上的具有各種銷 和錫含量在內的催化劑。 W2引在實驗室中生產運種催化劑的常規方式設及借助于滴定管將六氯銷酸 (hexachloroplatinate)溶液和氯化錫溶液手工滴到稱出量的載體材料上。本發明的發明 人已經發現：使用含有氯化錫的銷復合鹽溶液的浸潰液因浸潰溶液的分解而可能存在非常 多的問題。
[0029] 根據本發明的浸潰方法能夠在催化劑生產中取得顯著的進步。本發明的噴射設備 允許均勻地施加浸潰溶液，并且由于對載液的預熱，所W可W發生溶劑的迅速蒸發。因此， 可W非常快速地干燥靈敏的催化劑系統。此外，可W在不進行化學預處理的情況下生產限 定的包覆型催化劑。對催化劑開發而言，可針對性的方法進行修改的浸潰方法開啟了 令人非常感興趣的可能性。
[0030] 催化活性物質優選地均勻分布在根據本發明生產的包覆型催化劑上。具體而言， 催化活性物質W金屬或金屬氧化物的納米粒子群形式呈現。借助于下文所述的新的噴射設 備使載體材料上的該均勻分布成為可能，并且該均勻分布基本上基于含有催化活性物質和 /或催化活性物質的前驅體在內的穩定液體的噴射。該液體可各種形式呈現。因此，該 液體可W是例如液體中的催化活性物質和/或催化活性化合物的前驅體的溶液或分散體。
[0031] 本方法優先采用如下方法：儲存容器中的含有液體和催化活性材料和/或催化活 性材料的前驅體在內的成分是催化活性材料和/或催化活性材料的前驅體在液體中的溶 液或分散體。可W在儲存容器中攬拌溶液或分散體。特別是當將分散體從儲存容器中運出 時，在儲存容器中攬拌分散體是有利的。
[0032] 為了本描述的目的，膠體是液體中的細小分散的顆粒或微滴，即，分