RU2281164C1 - Носитель катализатора на металлической основе (варианты) и способ его приготовления (варианты) - Google Patents
Носитель катализатора на металлической основе (варианты) и способ его приготовления (варианты) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2281164C1 RU2281164C1 RU2005124247/04A RU2005124247A RU2281164C1 RU 2281164 C1 RU2281164 C1 RU 2281164C1 RU 2005124247/04 A RU2005124247/04 A RU 2005124247/04A RU 2005124247 A RU2005124247 A RU 2005124247A RU 2281164 C1 RU2281164 C1 RU 2281164C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- chromium
- aluminum
- carrier
- metal
- powder
- Prior art date
Links
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 66
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 66
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 3
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims abstract description 61
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 47
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 39
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 38
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 34
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 31
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 22
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000004137 mechanical activation Methods 0.000 claims abstract description 13
- 229910000599 Cr alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 238000010335 hydrothermal treatment Methods 0.000 claims abstract description 10
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 17
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 16
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical class [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 18
- 239000000969 carrier Substances 0.000 abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 7
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 24
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 9
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 7
- WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N Trioxochromium Chemical compound O=[Cr](=O)=O WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910000423 chromium oxide Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 7
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 7
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 7
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 5
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 5
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 5
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 4
- 229910002060 Fe-Cr-Al alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 3
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010431 corundum Substances 0.000 description 3
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 3
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- -1 platinum metals Chemical class 0.000 description 3
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 2
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Substances [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AZUYLZMQTIKGSC-UHFFFAOYSA-N 1-[6-[4-(5-chloro-6-methyl-1H-indazol-4-yl)-5-methyl-3-(1-methylindazol-5-yl)pyrazol-1-yl]-2-azaspiro[3.3]heptan-2-yl]prop-2-en-1-one Chemical compound ClC=1C(=C2C=NNC2=CC=1C)C=1C(=NN(C=1C)C1CC2(CN(C2)C(C=C)=O)C1)C=1C=C2C=NN(C2=CC=1)C AZUYLZMQTIKGSC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910016569 AlF 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000640 Fe alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 239000003125 aqueous solvent Substances 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N ceric oxide Chemical compound O=[Ce]=O CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000422 cerium(IV) oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011195 cermet Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- UOUJSJZBMCDAEU-UHFFFAOYSA-N chromium(3+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[O-2].[O-2].[Cr+3].[Cr+3] UOUJSJZBMCDAEU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008199 coating composition Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 239000000320 mechanical mixture Substances 0.000 description 1
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 229910003455 mixed metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004482 other powder Substances 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000011224 oxide ceramic Substances 0.000 description 1
- 229910052574 oxide ceramic Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 239000012429 reaction media Substances 0.000 description 1
- 238000009738 saturating Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 238000000629 steam reforming Methods 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Catalysts (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области технической химии, а именно к носителям для катализаторов, которые могут быть использованы в различных гетерогенных каталитических процессах химической промышленности. Описан носитель, содержащий металлическую основу, состоящую из сплава хрома и алюминия и/или металлического хрома, и покрытие, образованное оксидами хрома и алюминия или оксидами хрома, алюминия, редкоземельных элементов или их смесями. Описан способ приготовления носителя, включающий формирование металлического порошка, содержащего алюминий и другие порошкообразные компоненты, и прокаливание носителя при температуре спекания твердой фазы, в качестве дополнительного компонента металлического порошка используют порошкообразный хром, полученную смесь подвергают мехактивации и помещают в пресс-форму, доступную для паров воды, и подвергают гидротермальной обработке, извлекают из пресс-формы сформованный продукт, который затем сушат и прокаливают при соответствующей температуре, после чего можно наносить на прокаленный продукт дополнительный слой оксидов алюминия и редкоземельных элементов или их смесей из растворов или суспензий с последующей сушкой и прокаливанием. Технический результат - высокая удельная поверхность и высокая жаростойкость носителя. 4 н. и 4 з.п. ф-лы, 1 табл.
Description
Изобретение относится к области технической химии, а именно к носителям для катализаторов, которые могут быть использованы в различных гетерогенных каталитических процессах химической промышленности, таких как полное и парциальное окисление углеводородов, паровая конверсия и других, а также в энергетике и автомобильной промышленности.
Известно, что использование в качестве носителя для катализаторов металлов, обладающих высокой механической прочностью и теплопроводностью, позволяет уменьшить механическое разрушение катализатора и снизить вероятность локальных перегревов, а также изготавливать катализаторы в виде сложных сотовых структур. Наиболее общей проблемой для металлов, используемых в виде носителя для катализаторов сложных форм, является их низкая удельная поверхность, что существенно снижает активность катализаторов, приготовленных на основе таких носителей. Для увеличения удельной поверхности носителей на металлы наносят высокопористый слой из оксидной керамики - предварительно или совместно с активным компонентом (катализатором). Этот слой обеспечивает высокую дисперсность активного компонента и адгезию слоя к поверхности металла. Так, известна система-предшественник и катализатор на ее основе, содержащая высокопористый слой, нанесенный на менее пористый или непористый носитель из неводного растворителя, содержащего оксид [US 5472927, B 01 J 021/08, 05.12.1995].
Известен термически интегрированный монолит, содержащий оксидное покрытие, помещенное на тонкие металлические пластины, образующие полислоистую структуру [WO 0016740, А 61 К 7/50, 23.08.2001]. Однако для таких высокотемпературных процессов, как сжигание топлив или парциальное окисление углеводородов в синтез-газ, важной характеристикой является устойчивость катализатора к воздействию реакционной среды, время функционирования ("жизни") катализатора [US 4771029, B 01 J 21/04, 13.09.1988]. В частности, различие коэффициентов термического расширения пористого керамического слоя и металла приводит к отслаиванию первого от поверхности второго при высоких температурах.
Более устойчивые к высоким температурам (жаростойкие) монолитные носители (катализаторы) на металлической основе образуются при нанесении промежуточного слоя между металлической подложкой и высокопористым оксидным покрытием. Такие слои не только уменьшают отслаивание, но и способствуют уменьшению процессов окисления металла, что также является важным для монолитных блоков. Так, известен метод газофазного алитирования сотовых блоков, изготовленных из тонкой ленты на основе Fe-Cr-Al сплавов типа Х15Ю5-Х23Ю5 при температуре термохимической обработки >1050°С в насыщающей смеси, содержащей Al0 и AlF3 [SU 2080458, F 01 N 3/28, 27.05.1997]. Метод позволяет получать плотные оксидные покрытия, способствующие повышению жаростойкости в 3-10 раз. Однако алитирование готового блока приводит к неоднородности нанесения покрытия по высоте блока [Кинетика и катализ, 1998, т.39, в.5: С.В.Косицын, В.В.Корольков, В.И.Тесля, А.Н.Владимиров, И.Б.Пугачева "Повышение жаростойкости металлических блоков - носителей катализатора методом газофазного алитирования", с.707-717]. Это уменьшает адгезию высокопористого слоя к подложке и снижает активность изготавливаемого из данного носителя катализатора.
Известны также методы, основанные на выращивании промежуточного оксидного слоя из материала самой металлической подложки. Так, известен метод получения плотного оксидного композита на поверхности металлического алюминия при анодно-искровом окислении [SU 2103057, B 01 J 21/02, 11.07.1996]. Затем на полученный носитель наносят совместно или раздельно пористые оксиды и платиновые металлы. Однако полученный промежуточный оксидный слой является пористым и состоит из системы пересекающихся цилиндрических макропор диаметром от 0,5 до 10 мкм [MRS, n.497: S.F.Tikhov, G.V.Chernykh, V.A.Sadykov, A.N.Salanov, S.V.Tsybulya, G.M.Alikina, V.F.Lysov "New type of catalytic material based upon alumina epitaxially grown onto thin aluminum foil" p.71-76]. Это снижает стабильность катализатора.
Наиболее близким по составу является носитель, выбранный нами в качестве прототипа, состоящий из Fe-20Cr-5Al сплава и покрытия, состоящего из спеченного порошка на основе смеси, содержащей, мас.%: 50 Fe и 50 Al с размером частиц 36-45 мкм [US 4783436, B 01 J 21/04, 08.11.1988]. Спекание при высокой температуре приводит к частичному окислению металлической основы. В частности, в сплаве Fe-Cr-Al алюминий выплавляется на поверхность фольги и окисляется, образуя оксид со структурой корунда виде вытянутых кристаллов. Частично окисляется и порошок, образуя дополнительно пластины оксида железа. В результате покрытие представляет собой не сплошной оксидный слой, а смешанный металл-оксидный композит с очень низкой удельной поверхностью (0,1 м2/г). Это приводит к тому, что количество активного компонента, наносимого из растворов на такие носители, невелико и активность получаемых из таких носителей катализаторов низка.
Изобретение решает задачу увеличения удельной поверхности металлического носителя при сохранении высокой жаростойкости.
Задача решается составом носителя катализатора, который состоит из металлической основы, содержащей сплавы хрома и алюминия и/или металлический хром, и покрытия, которое образовано оксидами хрома и алюминия (первый вариант), или покрытие образовано оксидами хрома и алюминия, редкоземельных элементов или их смесей (второй вариант). Содержание металлической основы в носителе составляет не ниже 12,0 мас.%.
Задача решается через использование в качестве металлической основы носителя металлического хрома, а также сплавов хрома и алюминия как на основе твердых растворов алюминия в хроме, так и на основе интерметаллидов хрома и алюминия определенной структуры и стехиометрического состава (CrAl7, Cr2Al11, CrAl4, Cr4Al9, Cr5Al8, Cr2Al) и других [Ф.А.Шанк "Структуры двойных сплавов", 1973, М.: Металлургия, с.55-57]. Общее содержание металлической фазы (основы) в носителе составляет не ниже 12,0 мас.%, предпочтительно 12,3-98,9 мас.%. В качестве покрытия в носителе используют оксиды хрома и алюминия одинаковой структуры - корунда, отличающиеся высокой термостабильностью. Оксиды хрома имеют умеренную активность в окислительных реакциях с участием углеводородов, что повышает активность платиновых металлов при их нанесении на данный носитель. Сравнительно большое содержание оксида алюминия обеспечивает достаточно большую пористость полученного носителя.
Покрытие носителя (второй вариант) может содержать оксиды редкоземельных элементов или их смесей, что позволяет существенно увеличить их термостабильность и активность получаемых из них катализаторов при высоких температурах. Термин "редкоземельные элементы" используется в широком смысле, подразумевая как 4f элементы, так и элементы побочной IIIb группы Периодической таблицы (La, Y). Общее содержание металлической фазы (основы) в таким носителе составляет не ниже 12.0 мас.%, предпочтительно, 12,0-98,5 мас.%.
Задача решается также способом приготовления предлагаемого носителя.
Отмеченные ранее способы включают использование в качестве основы металлической ленты, которая не позволяет получать носители с достаточно высокой удельной поверхностью и пористостью без нанесения дополнительной высокопористой подложки [WO 0016740, А 61 К 7/50, 23.08.2001; Пат. РФ 2080458, F 01 N 3/28, 27.05.1997; MRS, n.497: S.F.Tikhov, G.V.Chemykh, V.A.Sadykov, A.N.Salanov, S.V.Tsybulya, G.M.Alikina, V.F.Lysov "New type of catalytic material based upon alumina epitaxially grown onto thin aluminum foil" p.71-76].
Более пористые композитные материалы могут быть получены из порошкообразных компонентов. Так, известен способ приготовления композитного материала на основе алюминийсодержащего сплава, который включает смешение волокон из оксидов алюминия и кремния, а также медь, магний, никель с расплавленным алюминием в инертной среде [US 41521449, С 22 С 21/10, 01.05.1979]. Данный метод не позволяет получать пористые композиты.
Известен также метод получения (керамометалла) кермета, содержащего частицы металла (в количестве менее 30 мас.%) в матрице оксида алюминия, осаждением из растворов, содержащих соединения алюминия и металла из группы железа, хрома, молибдена и других, с последующим высокотемпературным прокаливанием и восстановлением в водороде при 1050°С [US 5462903, С 04 В 35/117, 31.10.911995]. Данный метод позволяет получать композитные материалы с удельной поверхностью до 5 м2/г. Однако содержание металлической фазы в композите невелико.
Известен также способ приготовления активной хромсодержащей композиции, включающий смешение 0,1-100 моль.% (в пересчете на металл) хрома или хромсодержащих соединений, различные металлы, а также материала, формирующего матрицу на основе алкоксидов алюминия и других металлов в количестве не менее 30 мас.% [WO 0160515, B 01 J 37/00, 23.08.2001]. Для получения механически прочного носителя метод включает обязательное прокаливание в восстановительной или инертной атмосфере при высоких температурах, что существенно усложняет процесс изготовления, а также не позволяет получать носители с большим содержанием металла, который увеличивает теплопроводность носителя.
В патенте [US 4783436, B 01 J 21/04, 08.11.1988], выбранном в качестве прототипа и по способу приготовления носителя, описан метод приготовления носителя катализатора на основе металла, имеющего оксидное покрытие, включающий смешение металлического порошка, состоящего из сплава железа и алюминия, нанесение его на металлическую основу, в качестве который в примерах приведена фольга из сплава Fe-Cr-Al, и прокаливание носителя при температуре, обеспечивающей спекание порошка с металлической основой. Данный метод позволяет получать носитель с большим содержанием металлической фазы, но маленькой удельной поверхностью.
Предлагаемый способ приготовления носителя на металлической основе включает формирование металлического порошка, содержащего алюминий и другие порошкообразные компоненты, и прокаливание носителя при температуре спекания твердой фазы, в качестве дополнительного компонента металлического порошка используют порошкообразный хром, полученную смесь подвергают мехактивации и помещают в пресс-форму, доступную для паров воды, и подвергают гидротермальной обработке, извлекают из пресс-формы сформованный продукт, который затем сушат и прокаливают при соответствующей температуре (первый вариант), после чего наносят на прокаленный продукт дополнительный слой оксидов алюминия и редкоземельных элементов или их смесей из растворов или суспензий с последующей сушкой и прокаливанием (второй вариант). Соотношение хрома к алюминию в металлическом порошке можно изменять в пределах, мас. доли: от 75:25 до 99:1.
В предлагаемом изобретении используют только порошкообразные компоненты в виде механической смеси порошков алюминия и хрома, которую подвергают мехактивации в энергонапряженной планетарной мельнице при ускорении мелющих тел 600-1000 м/с2 [SU 2118669, С 22 С 33/02, D 22 F 3/16, 20.08.1996]. Соотношение Cr:Al в порошке изменяется в пределах (мас. долей): от 75:25 до 99:1. При более высоком содержании алюминия в порошке в процессе мехактивации происходит самопроизвольное окисление алюминия. Затем порошок помещают в пресс-форму, обеспечивающую доступ водяного пара, и обрабатывают в гидротермальных условиях. В результате происходит схватывание порошка в механически прочный монолит, который извлекают из пресс-формы, сушат и прокаливают на воздухе. В результате формируется металлическая фаза на основе хрома либо хрома и его сплавов, которая очень устойчива к окислению на воздухе вплоть до 1100°С. На поверхности металлических частиц формируется покрытие, состоящее из оксидов хрома и алюминия со структурой корунда и обеспечивающее достаточно высокую удельную поверхность. Предварительная механическая активация облегчает формирование сплавов хрома и алюминия после прокаливания. Гидротермальная обработка обеспечивает схватывание в механически прочный монолит без прокаливания при высоких температурах в восстановительной или инертной атмосфере и способствует формированию высокой удельной поверхности покрытия носителя. В качестве дополнительной стадии может быть использована пропитка носителя растворами либо суспензиями, содержащими соединения редкоземельных элементов или их смесей или алюминия и редкоземельных элементов или их смесей с последующей сушкой и прокаливанием.
Достигаемый технический результат - высокая удельная поверхность металлического носителя и его высокая жаростойкость.
Сущность изобретение иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1. Порошок хрома смешивают с порошком алюминия в соотношении (мас. долей) 75:25, подвергают мехактивации в течение 1 мин. Полученный порошок помещают в пресс-форму из нержавеющей стали и подвергают гидротермальной обработке. Механически прочный монолит извлекают из пресс-формы, сушат и прокаливают при 1100°С в течение 4 ч на воздухе. Носитель содержит фазы оксида хрома, оксида алюминия и металлического хрома. Содержание металлической фазы 12,8 мас.%.
Пример 1а (второй вариант). Аналогичен примеру 1. Отличается тем, что на носитель дополнительно наносят оксид церия из раствора с последующей сушкой и прокаливанием при 1100°С. Носитель содержит фазы оксида хрома, оксида алюминия, оксида церия и металлического хрома. Содержание металлической фазы 12,0 мас.%.
Пример 2. Порошок хрома смешивают с порошком алюминия в соотношении (мас. долей) 80:20, подвергают мехактивации в течение 3 мин. Полученный порошок помещают в пресс-форму из нержавстали и подвергают гидротермальной обработке. Механически прочный монолит извлекают из пресс-формы, сушат и прокаливают при 1100°С в течение 4 ч на воздухе. Носитель содержит фазы оксида хрома, оксида алюминия, металлического хрома и сплава хрома и алюминия. Содержание металлической фазы 12,3 мас.%.
Пример 3. Порошок хрома смешивают с порошком алюминия в соотношении (мас. долей) 80:20, подвергают мехактивации в течение 5 мин. Полученный порошок помещают в пресс-форму из нержавеющей стали и подвергают гидротермальной обработке. Механически прочный монолит извлекают из пресс-формы, сушат и прокаливают при 1100°С в течение 4 ч на воздухе. Носитель содержит фазы оксида хрома, оксида алюминия, металлического хрома и сплава хрома и алюминия. Содержание металлической фазы 35,0 мас.%.
Пример 4. Порошок хрома смешивают с порошком алюминия в соотношении (мас. долей) 80:20, подвергают мехактивации в течение 10 мин. Полученный порошок помещают в пресс-форму из нержавеющей стали и подвергают гидротермальной обработке. Механически прочный монолит извлекают из пресс-формы, сушат и прокаливают при 1100°С в течение 4 ч на воздухе. Носитель содержит фазы оксида хрома, оксида алюминия, металлического хрома и сплава хрома и алюминия. Содержание металлической фазы 74,0 мас.%.
Пример 5. Порошок хрома смешивают с порошком алюминия в соотношении (мас. долей) 99:1, подвергают мехактивации в течение 10 мин. Полученный порошок помещают в пресс-форму из нержавстали и подвергают гидротермальной обработке. Механически прочный монолит извлекают из пресс-формы, сушат и прокаливают при 1100°С в течение 4 ч на воздухе. Носитель содержит фазы оксида хрома, оксида алюминия, металлического хрома и сплава хрома и алюминия. Содержание металлической фазы 98,9 мас.%.
Пример 5а (второй вариант). Аналогичен примеру 5. Отличается тем, что на носитель дополнительно наносят оксиды церия, лантана и алюминия из суспензии с последующей сушкой и прокаливанием при 1100°С. Носитель содержит фазы оксида хрома, оксида алюминия, оксидов редкоземельных элементов, металлического хрома и сплава хрома и алюминия. Содержание металлической фазы 98,5 мас.%.
Основные свойства полученных носителей представлены в таблице.
Как видно из таблицы, удельная поверхность полученных носителей составляет 0,5-1,9 м2/г. Общий объем доступных для газовой фазы пор составляет 0,27-0,11 см3/г. При этом доля пор размером менее 0,1 мкм составляет 2,1-25,0 об.% от общего количества доступных пор, что обеспечивает высокую диффузионную проницаемость полученных носителей. Наиболее оптимальными с точки зрения механической прочности, удельной поверхности и пористой структуры являются носители, содержащие 12,3-74,0 мас.% металлической фазы.
| Таблица. Основные свойства носителя катализатора. |
|||||||||
| № | Состав порошка, мас. отн. Cr:Al | Время мехактивирования порошка, мин | Фазовый состав металлической основы | Состав покрытия | Содержание металлической основы в носителе, мас.% | Удельная пов-сть носителя, м2/г | Общий объем пор, см3/г | Объем пор размером <1000Å, см3/г | Прочность гранул, МПа |
| 1 | 75:25 | 1 | Cr0 | Al2О3, | 12,8 | 1,8 | 0,26 | 0,081 | 5,8 |
| Cr2O3, | |||||||||
| 1 | 75:25 | 1 | Cr° | Al2O3, | 12,0 | 3,2 | 0,28 | 0,089 | 5,8 |
| а | Cr2O3, | ||||||||
| СеО2 | |||||||||
| 2 | 80:20 | 3 | Cr°, | Al2O3, | 12,3 | 0,9 | 0,27 | 0,061 | 4,2 |
| сплав | Cr2О3, | ||||||||
| Cr-Al, | |||||||||
| 3 | 80:20 | 5 | Cr0, | Al2O3, | 35,0 | 1,9 | 0,11 | 0,013 | 22,6 |
| сплав | Cr2О3, | ||||||||
| Cr-Al, | |||||||||
| 4 | 80:20 | 10 | Cr°, | Al2О3, | 74,0 | 1,6 | 0,14 | 0,010 | 19,7 |
| сплав | Cr2О3, | ||||||||
| Cr-Al, | |||||||||
| 5 | 99:1 | 10 | Cr°, | Al2O3, | 98,9 | 0,5 | 0,18 | 0,009 | 2,4 |
| сплав | Cr2O, | ||||||||
| Cr-Al, | |||||||||
| 5 | 99:1 | 10 | Cr°, | Al2O3, | 98,5 | 1,6 | 0,19 | 0,019 | 2,4 |
| а | сплав | Cr2О3, | |||||||
| Cr-Al, | La- | ||||||||
| СеОx | |||||||||
Claims (8)
1. Носитель катализатора, состоящий из металлической основы, содержащей хром, и покрытия, содержащего алюминий, отличающийся тем, что металлическая основа содержит сплавы хрома и алюминия и/или металлический хром, а покрытие образовано оксидами хрома и алюминия.
2. Носитель по п.1, отличающийся тем, что содержание металлической основы в носителе составляет не ниже 12,0 мас.%.
3. Способ приготовления носителя катализатора на металлической основе, включающий формирование металлического порошка, содержащего алюминий и дополнительный порошкообразный компонент, прокаливание носителя при температуре спекания твердой фазы, отличающийся тем, что в качестве дополнительного компонента металлического порошка используют порошкообразный хром, полученную смесь подвергают мехактивации, затем полученную смесь помещают в пресс-форму, доступную для паров воды, и подвергают гидротермальной обработке, извлекают из пресс-формы сформованный продукт, который затем прокаливают при соответствующей температуре.
4. Способ по п.3, отличающийся тем, что соотношение хрома к алюминию в металлическом порошке можно изменять в пределах, мас.ч.: 75:25÷99:1.
5. Носитель катализатора, состоящий из металлической основы, содержащей хром, и покрытия, содержащего алюминий, отличающийся тем, что металлическая основа содержит сплавы хрома и алюминия и/или металлический хром, а покрытие образовано оксидами хрома и алюминия, редкоземельных элементов или их смесей.
6. Носитель по п.5, отличающийся тем, что содержание металлической основы в носителе составляет не ниже 12,0 мас.%.
7. Способ приготовления носителя катализатора на металлической основе, включающий формирование металлического порошка, содержащего алюминий и дополнительный порошкообразный компонент, и прокаливание носителя при температуре спекания твердой фазы, отличающийся тем, что в качестве дополнительного компонента металлического порошка используют порошкообразный хром, полученную смесь подвергают мехактивации и помещают в пресс-форму, доступную для паров воды, и подвергают гидротермальной обработке, извлекают из пресс-формы сформованный продукт, который затем сушат и прокаливают при соответствующей температуре, после чего наносят на прокаленный продукт дополнительный слой оксидов алюминия и редкоземельных элементов или их смесей из растворов или суспензий с последующей сушкой и прокаливанием.
8. Способ по п.7, отличающийся тем, что соотношение хрома к алюминию в металлическом порошке можно изменять в пределах, мас.ч.: 75:25÷99:1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005124247/04A RU2281164C1 (ru) | 2005-07-29 | 2005-07-29 | Носитель катализатора на металлической основе (варианты) и способ его приготовления (варианты) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005124247/04A RU2281164C1 (ru) | 2005-07-29 | 2005-07-29 | Носитель катализатора на металлической основе (варианты) и способ его приготовления (варианты) |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2281164C1 true RU2281164C1 (ru) | 2006-08-10 |
Family
ID=37059559
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005124247/04A RU2281164C1 (ru) | 2005-07-29 | 2005-07-29 | Носитель катализатора на металлической основе (варианты) и способ его приготовления (варианты) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2281164C1 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2384367C1 (ru) * | 2008-12-11 | 2010-03-20 | Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук (статус государственного учреждения) | Способ приготовления кермета |
| RU2680144C1 (ru) * | 2017-12-12 | 2019-02-18 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов "Прометей" имени И.В. Горынина Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" (НИЦ "Курчатовский институт" - ЦНИИ КМ "Прометей") | Носитель катализатора на металлической основе |
| RU2789338C1 (ru) * | 2021-12-27 | 2023-02-01 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" | Способ получения бипористого гранулированного оксида алюминия |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4783436A (en) * | 1986-07-26 | 1988-11-08 | Helmut Brandis | Carrier material for catalysts method for producing it and platinum group metal catalyst supported on the carrier |
| RU2234978C1 (ru) * | 2003-10-13 | 2004-08-27 | Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН | Носитель катализатора на металлической основе (варианты) и способ его приготовления (варианты) |
| WO2004081247A2 (de) * | 2003-03-11 | 2004-09-23 | Thyssenkrupp Vdm Gmbh | Eisen-chrom-aluminium-legierung |
-
2005
- 2005-07-29 RU RU2005124247/04A patent/RU2281164C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4783436A (en) * | 1986-07-26 | 1988-11-08 | Helmut Brandis | Carrier material for catalysts method for producing it and platinum group metal catalyst supported on the carrier |
| WO2004081247A2 (de) * | 2003-03-11 | 2004-09-23 | Thyssenkrupp Vdm Gmbh | Eisen-chrom-aluminium-legierung |
| RU2234978C1 (ru) * | 2003-10-13 | 2004-08-27 | Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН | Носитель катализатора на металлической основе (варианты) и способ его приготовления (варианты) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2384367C1 (ru) * | 2008-12-11 | 2010-03-20 | Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук (статус государственного учреждения) | Способ приготовления кермета |
| RU2680144C1 (ru) * | 2017-12-12 | 2019-02-18 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов "Прометей" имени И.В. Горынина Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" (НИЦ "Курчатовский институт" - ЦНИИ КМ "Прометей") | Носитель катализатора на металлической основе |
| RU2789338C1 (ru) * | 2021-12-27 | 2023-02-01 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" | Способ получения бипористого гранулированного оксида алюминия |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7605110B2 (en) | Ceramic body, ceramic catalyst body and related manufacturing methods | |
| US20060153765A1 (en) | Method for preparing catalysts for heterogeneous catalysis by multiple-phase impregnation, catalysts and use of said catalysts | |
| JP2009518173A (ja) | 固体担体と酸化物とこの酸化物にグラフトされた金属活性相とからなる触媒、その製造方法及び使用 | |
| JP4296908B2 (ja) | 触媒体およびその製造方法 | |
| US11548067B2 (en) | Method for producing an open-pored metal body having an oxide layer and metal body produced by said method | |
| US6811868B2 (en) | Ceramic body and ceramic catalyst body | |
| CN107497499B (zh) | 一种整体式簇状氧化铝负载催化剂及其应用 | |
| JP5515635B2 (ja) | 貴金属担持炭化ケイ素粒子とその製造方法及びそれを含有する触媒並びにその製造方法 | |
| RU2292237C1 (ru) | Катализатор, способ его приготовления и способ получения синтез-газа | |
| JPH07509182A (ja) | 触媒担体およびその製造法 | |
| JP2006281155A (ja) | 触媒体 | |
| RU2281164C1 (ru) | Носитель катализатора на металлической основе (варианты) и способ его приготовления (варианты) | |
| FR3009973A1 (fr) | Materiau de pre-revetement d’un substrat metallique d’un materiau catalytique a base de ceramique | |
| JP4296430B2 (ja) | 水性ガスシフト反応用の触媒及びその製造方法 | |
| JP2010201362A (ja) | 触媒担体とその製造方法及び触媒 | |
| JP2009061383A (ja) | 耐熱性アルミナ担体とその製造方法 | |
| WO2009034268A2 (fr) | Support de catalyseur a base de beta-sic avec une couche d alumine | |
| JPH0459052A (ja) | 水蒸気改質用触媒 | |
| RU2394111C1 (ru) | Кермет и способ его приготовления | |
| RU2384367C1 (ru) | Способ приготовления кермета | |
| JP6442519B2 (ja) | 水蒸気改質触媒組成物及び水蒸気改質触媒 | |
| JP2001511485A (ja) | 薄いセラミックコーティング | |
| RU2244589C1 (ru) | Катализатор, способ его приготовления и способ получения синтез-газа | |
| CN103328097A (zh) | 包含物理固定于载体上的活性颗粒的催化剂 | |
| RU2257261C1 (ru) | Носитель катализатора и способ его приготовления |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120730 |