[发明专利]制备二氧化硅成形体的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于制备成形体的方法，涉及由这种方法制得的成形体，涉及包括由这种方法制得的成形体的催化剂组合物和利用包括由这种方法制得的成形体的催化剂组合物的催化转化工艺。

背景技术

许多工业过程使用需要负载于成形体上或需要结合在成形体内的活性材料，从而它们可被处理并被装填在反应器中。这种催化剂的例子包括负载型金属、负载型金属配合物、负载型有机金属、结合沸石和结合沸石型材料。成形体通常由二氧化硅、氧化铝、铝硅酸盐和其它类型的无机难熔氧化物制成。通常通过在适当媒介物内形成一种或若干种来源的无机氧化物的混合物而制得无机氧化物催化剂成形体，所述媒介物通常是水、有机溶剂或其混合物。所述混合物形成为各种形状的颗粒，干燥并煅烧。

为被用作催化剂载体，这些成形体必须具有适当的表面性质、尺寸、形状和孔隙率，以载带所需量的活性材料并使得可进行催化剂的处理，尤其是在反应器加载和卸载的过程中。所述成形体还必须足够坚固以经受催化条件，且它们还必须具有适当的孔隙率和形状以避免整个反应器的高压降并允许发生所需的催化反应。

催化剂载体的选择将取决于各种因素，如举例为使用的催化材料的类型，所需的催化剂强度和所需的整个催化剂颗粒的扩散能力。

尽管二氧化硅成形体是已知很长时间的并可以各种形式商购得到，由于技术和经济的原因，不容易以大工业规模得到具有大孔的二氧化硅成形体。形成微粒无机材料如二氧化硅的一个技术问题在于，难以形成可在常规颗粒形成设备例如挤出机中被加工的、适当的增塑混合物。

美国专利6,576,120和6,709,570公开了一种用于制备包括ZSM-5和二氧化硅的催化剂的方法，其包括：(a)通过如下步骤制备可挤出的物质，即首先将ZSM-5、无定形的沉淀二氧化硅和酸性硅溶胶混合成为pH低于7的第一均匀混合物，随后将氨加入所述第一均匀混合物内使得到的第二混合物的pH值高于8，(b)挤出得自步骤(a)，(c)的可挤出物质，干燥得自步骤(b)的挤出物；并且，(d)煅烧得自步骤(c)的干燥挤出物。

国际公开号WO 2006/026067-A1描述了用于生产结构化体的方法，该工艺包括(a)制备不含有机溶剂的批次组合物，其包括(i)至少一种颗粒无机材料，(ii)至少一种平均粒径为700微米或更小的颗粒硅树脂，和(iii)水，和(b)将批次组合物形成为结构化体。尽管该方法提供了具有优异性能的成形体，如果在非常大的规模上使用，它要求使用昂贵的硅树脂。

现在，我们已经发现了一种用于制备二氧化硅成形体的新方法，其使用可容易制得并可在大工业规模的颗粒形成设备中加工的增塑混合物。此外，本发明的方法使得可制备不同孔径大小的二氧化硅成形体，以满足通过这种工艺制得的成形体的广泛应用的需要。

发明概述

本发明涉及一种制备二氧化硅含量至少为85wt％的成形体的方法，该方法包括如下步骤：a)由如下混合物形成成形体，所述混合物得自至少一种无定形二氧化硅粉末、至少一种pH低于7的硅溶胶、和至少一种聚合有机助挤剂、和任选的补充液体介质(优选为水)；b)干燥在步骤a)中得到的成形体；和c)加热所述成形体至约500℃～约800℃的温度范围。便利地，所述硅溶胶构成步骤a)中使用的混合物中的二氧化硅总量的约4wt％～约40wt％的量。任选地，在步骤a)中成形的所述混合物还包括沸石或沸石型材料的微晶，优选其量不超出混合物中二氧化硅的量。

步骤c)优选在一种或若干种如下条件下进行：

-在水蒸气存在下；

-在水蒸气和空气存在下；

-在含有至少5vol.％空气的气氛内；

-在含有至少10vol.％水蒸气的气氛内；

优选，所述聚合助挤剂选自聚乙烯醇、纤维素、纤维素醚(如甲基纤维素和羟丙基甲基纤维素聚合物)、胶态氧化硅、活性白土、碳粉、石墨、聚环氧乙烷、混合胡桃壳及其两种或多种的混合物。同样优选，所述聚合助挤剂的用量为约0.5～约10重量份每100重量份在步骤a)中使用的混合物中存在的全部二氧化硅。

本发明还涉及一种催化剂，其包括通过本发明方法制备的成形体，并涉及利用这种催化剂转化烃进料的方法。

发明详述