[发明专利]催化剂用金属载体

说明书

技术领域

本发明涉及一种催化剂用金属载体，适用于以液态醇、烃类为燃料直接裂解、水蒸汽重整和部分氧化制氢用催化剂的金属载体，也适用于发动机尾气CO等有害气体处理用催化剂的载体。本发明可以广泛应用于以氢气为燃料的内燃发动机、涡轮发动机、燃料电池发动机或移动发电设备的随行制氢装置中。

背景技术

传统化工中使用的颗粒催化剂，在移动机车设备中使用时，由于机车设备剧烈振动的工况条件，催化剂相互摩擦而不断粉末化，导致其使用周期大大缩短，所以颗粒催化剂已逐渐被整体催化剂所取代。

现有技术的整体催化剂载体主要分两大类，其一为以高温陶瓷(如堇青石等)为主要成分的蜂窝状整体载体；另一类是以金属为基材的整体载体。

与陶瓷整体载体比较，金属载体由于具有极好的加工性，金属材料厚度的可控性，其壁厚可薄至0.04mm，大大增加了气体的通透性，从而降低催化剂的阻力，减少工作能耗；金属载体具有较大的表面积，在相同净化性能的情况下使用的活性成分较少，可节约贵金属；金属载体有较低的热容和良好的热传导性，有利于催化剂的快速起活，同时能及时传导反应所需热量或排出反应热而避免局部过热；金属载体的抗震性好、不易脆列，比陶瓷载体具有更广泛的使用性和更长的使用寿命。

现有公知技术的催化剂用金属整体载体的成型工艺主要有两种，一是以金属片或泊为基材，经压制成各种形状(如三角、矩形、梯型等)的槽板或波浪形板后，再叠加组合成型或直接将金属板(或泊)折弯成型；二是直接将金属材料挤出成型，如98125354.7、02803511.9等。现有技术的催化剂用金属整体载体对于反应装置中没有换热管的情况(如处理发动机尾气中CO等的三元催化器)是适用的。此外至少存在以下不足：其一，不适用于反应装置中必须有换热管，尤其是换热管分布密度较高的装置；其二，单位体积的反应装置中催化反应的有效面积较小，不利于设备小型化。

发明内容

为了克服现有公知技术的不足，本发明的目的是提供一种适用于以液态醇、烃类为燃料直接裂解、水蒸汽重整和部分氧化制氢用催化剂的金属载体，同时也适用于发动机尾气CO处理用催化剂的载体。本发明可广泛用于以氢气为燃料的内燃发动机、涡轮发动机、燃料电池发动机或移动发电设备的随行制氢装置中。

本发明所采用技术方案是，以金属切削加工过程中产生的螺旋状车花段(金属削段)或金属细丝(纤维)或金属薄壁长管为催化剂载体的金属基材，直接或适当成型后，经表面处理，并附着(金属基材与催化剂层之间的)过渡层制得催化剂用金属载体。

本发明制得的催化剂用金属载体至少有三种形态，第一种形态是以车花段(金属削段)为单位或适量金属细丝(纤维)揉制成的包含不规则空隙的团状体为单位或金属薄壁长管为单位的单体载体；第二种形态是以金属车花段(金属削段)或金属细丝(纤维)团状体在适当的模具中经压制成型后的整体载体；第三种形态是紧密排列的金属薄壁长管外壁间经过渡层粘合而成的整体载体。

本发明制得的螺旋状金属车花段(金属削段)以直径为3～5mm，长度为5～8mm为宜；揉制金属细丝团状体的金属细丝以直径为0.1～0.5mm为宜，金属细丝团状体的直径以3～5mm为宜，金属薄壁长管以直径为1～2mm，壁厚为0.05～0.2mm为宜，金属薄壁长管的长度/直径以大≥30为宜。

本发明制得的催化剂用金属整体载体，可以制成中间具有若干换热管通道的蜂窝状整体载体(用于换热管的一端可以和管板拆卸的反应装置，如本发明人申请号为200710180683.3的设备等)和无换热管通道的无蜂窝孔整体载体(如用于汽车三元催化器等装置)两种。

本发明制备整体载体的成型有至少两种方式，其一为单体载体装入模具后，在适当压力挤压下，根据不同金属材料的特性，经适当的高温烧结成型；其二是单体载体装入模具后，在适当压力挤压下，通过附着过渡层粘结成型。本发明制得的金属薄壁长管的横断面可以是圆形或椭圆形或其它任意多边形。

本发明所用的金属材料不局限于某种或某几种，可以是金属单质，也可以是含有多种组分的合金或混合物。