[发明专利]通过挤压和造粒制得的基于小直径铝酸钙的催化剂载体

说明书

技术领域

本发明是一种基于小直径铝酸钙水泥催化剂载体，其中该载体具有从0.5mm至多达1.6mm的横截面直径且该载体通过挤压或造粒形成。本发明的铝酸钙载体被期待在使用通常承载在小直径陶瓷材料上的催化剂的任何应用中具有用途。需要用于使小直径铝酸钙水泥载体固化的相对短的时间(如果存在)，从而导致载体制造工艺的效率的提高。

背景技术

传统上通过以下方法制造基于铝酸钙的催化剂载体：将铝酸钙水泥、矾土和钙(以氢氧化物或氧化物的形式)与水混合以形成混合物，将该混合物干燥、老化、研磨、筛选、再次老化，然后与润滑剂例如石墨混合，形成期望的形状(通常通过压片法)，进行热压处理(用蒸气处理)和热处理。在铝酸钙片被热处理之后，其可用金属负载、干燥和煅烧。由于水泥的性质，即在将水泥混合和干燥之后还必须使水泥老化，所以制造该催化剂载体的过程非常长。整个过程从开始到完成可花费几周。

因为水泥可在混合和挤压的过程中硬化(过程热可加快水泥的水化)，所以水泥很少被挤压以形成催化剂载体。然而粒料尺寸被压片法限制，因为其很难制造具有小于1.5mm直径的粒料。此外，通过压片法制造具有小于3mm直径的粒料对于大部分催化剂应用而言通常是没有经济效益的。

铝酸钙水泥已被用作以水合物形式和与其他材料结合的其他相的粘结剂，以通过挤压形成具有小至1.6mm的横截面直径的载体催化剂。例如，在美国专利第6,261,465号中，通过以下方法制备催化剂：获取镍或钴的材料并将其与铝酸钙水泥干混合，然后将干燥的进料与水混合并形成约1.6mm直径的挤压粒料，在这之后将粒料干燥。美国专利第5,220,110号教导了含有水泥的组合物，该组合物通过以下方法产生：将第VIII族金属氧化物与铝酸钙和少量的石墨干混合，加入水以形成浆料，将该浆料挤压成具有小至1.6mm的颗粒直径的颗粒并干燥挤出物。虽然这些催化剂在其组成中包括铝酸钙水泥，但是通过在挤压之前将其他金属和金属氧化物加入铝酸钙水泥，使水泥稀释，从而降低了挤压过程中水泥硬化的风险。尽管如此，挤出物的最小的横截面直径仍为1.6mm。

发明内容

本发明的改进是一种基于小直径铝酸钙水泥的催化剂载体。该载体具有小至0.5mm和大至1.6mm的横截面直径且其通过挤压或造粒形成。

基于小直径水泥的载体通过下述步骤制造：首先将氧化铝(alumina oxide)或氢氧化铝和氧化钙或氢氧化钙、和可选择的低钙铝酸钙水泥与去离子水混合以形成适于挤压或造粒的混合物。然后将混合物挤压或造粒成期望的形状，例如圆柱形、空心圆柱形、三叶型(tri-lobe)及四叶型(quarter-lobe)等。然后将成形的材料干燥以去除过量的水分并在从1100℃到1500℃的温度下处理以形成期待的铝酸钙相。

实施本发明的方式

本发明的改进是一种基于小直径铝酸钙水泥的催化剂载体，其中该载体具有从0.5mm至1.6mm的横截面直径且其通过挤压或造粒形成。由本发明的工艺形成的铝酸钙载体被期待在使用通常承载在通过压片法形成的基于小直径水泥的载体上的催化剂的任何应用中具有用途，例如用于蒸气转化的催化剂、用于自热转化的催化剂或用于催化部分氧化的催化剂。

小直径催化剂载体的前体通过下述步骤制得：将氧化铝、氢氧化铝或其他铝的化合物(alumina compound)、氧化钙、氢氧化钙、碳酸钙或其他钙的化合物、和/或可选择的铝酸钙水泥与足够量的液体例如去离子水混合，以制得均质的浆料。可使用任何类型的活性氧化铝(矾土)例如勃姆石、三水铝石、三羟铝石、诺三水铝石、水铝石及其组合。合适的矾土的实例包括但不限于Alcoa的C-30、Sasol的Pural SB、Sasol的Pural SCF和UOP的Versal 700。可使用任何类型的铝酸钙水泥。特别是低钙铝酸钙水泥对于许多应用来说表现良好。在一个实施方案中，低钙铝酸钙水泥是具有低于约30％(wt.％)的CaO的铝酸钙水泥。合适的低钙铝酸钙水泥的实例包括但不限于来自Lafarge Inc的SECAR铝酸钙水泥中的任何一种，例如Secar-71和Secar-80。

可使用硝酸、醋酸、蚁酸或任何合适的酸使矾土、氢氧化铝或其他铝的化合物胶溶。另外，催化剂载体可包括挤压或造粒的润滑剂例如Methocel(甲基纤维素)、石墨或其他合适的润滑剂。

在一个实施例中，催化剂载体的前体包括25wt.％至65wt.％的范围的矾土、0至50wt.％的范围的氢氧化钙或铝酸钙水泥、15wt.％至50wt.％的范围的水、0至2wt.％的范围的胶溶剂以及0至5wt.％的范围的润滑剂。在其他实施方案中，催化剂载体的前体：