[发明专利]催化活性多孔元件及其制造方法

说明书

本发明涉及一种催化活性多孔元件及其制造方法。所述催化活性多孔元件由按质量百分比计至少40％的钴、和形成基质的至少一种另外化学元素和/或至少一种化合物形成，纯钴的颗粒、钴合金的颗粒或利用钴形成的金属间相颗粒嵌入所述基质中；在该方面，所述至少一种化学元素和/或所述至少一种化合物具有比钴、相应的钴合金或金属间相更低的烧结温度和/或熔化温度；仅为了该目的或除此之外，钴能够部分地溶解在其中和/或与钴一起形成共晶体和/或包晶体。

技术领域

本发明涉及一种催化活性元件、以及一种制造该催化活性元件的方法。根据本发明的元件可以优选地用在费-托(Fischer-Tropsch)合成中。

背景技术

根据所谓Schwartzwalder工艺用于制造金属和陶瓷开孔结构的技术为现有技术。在该方面，开孔聚氨酯泡沫体优选地涂覆有金属粉末粘合剂或陶瓷粉末粘合剂悬浮液并且随后在热处理中进行脱脂(去除有机组分)和烧结。

该技术被创建用于经济地制造大面积的、开孔结构。

充分已知泡沫体的结构优点：

-较低压强损失(与成块的材料催化剂相比)；

-较大的表面(与卵石床相比)允许工艺的强化；

-几乎理想的流动分布：

○反应物的较好地混合；

○对流热分布简化热管理。

基于钴的催化剂的优点如下：

-高热传导性；

○较好的温度均匀性(例如，放热反应中的较少的热斑)；

○较好的热传输、较简单的热管理(在放热反应中反应器壁处的散热)；

-在费-托反应中的C5-可选择性。

钴催化剂设计为固体金属泡沫体的另一优点在于：

-借助粉末冶金制造可以实现化学组成的非常良好地控制，即，可以安全地去除用于反应的有害元素(例如，不含Fe、Ni、Cr、S、Na、Mg、Ca...)；

-强度可以适于应用的需要(通过改变密度)；

-与可替选的泡沫体路线(其或者借助薄的、大面积的Co涂层(例如，电化学沉积)或者借助涂层实现了钴)相比：

○在承载层选择上不被不需要的外来元素限制；

○由于钴的储存量是较大的，故对于磨损和材料去除较不敏感；由此产生了更长的使用时间。

通过熔融冶金的制造是成本相对较高的，此外，具有更高的比表面积的更精细结构仅可以通过相当多的工作和/相当高的成本来制造。

由于需要的较高烧结温度，因此泡沫体以粉末冶金方式制造纯的Co泡沫体也相对复杂并且成本较高。

因此，本发明的目的是相较于固体(即，未涂覆或未支撑的)钴泡沫体的制造而降低制造成本。在该方面，在烧结时形成的机械粘合(mechanical bond)应当不能由纯的或预合金的钴颗粒的烧结来实现，并且应当保持足够大的催化可用表面。

发明内容

根据本发明，通过根据本发明的元件实现该目的。该元件可以利用根据本发明的方法制造。

根据本发明的催化活性多孔元件(catalytically active porous element)由质量百分比至少40％的纯钴、钴合金或利用钴形成的金属间相和至少一种另外化学元素和/或至少一种化合物形成，该至少一种另外化学元素和/或至少一种化合物形成基质且钴颗粒嵌入在该基质中。优选地，应当包括至少50％的钴。