生产包覆型催化剂的方法及设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种生产包覆型催化剂的方法及设备。采用本发明，可W执行对各种 形状的载体材料的浸溃，并生产使催化活性材料进入到载体中的不同渗透深度的包覆型催 化剂。
【背景技术】
[0002] 包覆型催化剂及生产它们的各种方法是已知的。
[0003] 通常，各种形状的催化剂载体被浸溃液相成分，该液相成分富含催化活性材料和/ 或催化活性材料的前驱体。
[0004] 在催化剂载体被浸溃液相成分期间，催化活性成分和/或催化活性成分的前驱体 不仅到达催化剂载体的表面上，而且还到达载体材料的多孔构造的微细通道中。浸溃方法 的一个实例是干法浸溃（"初湿（incipientwetness)"方法）。运里，多孔载体材料浸溃 有液相成分，该液相成分仅包含至多与载体材料的全部孔体积对应的液体量。在液相成分 进入到载体材料的孔中之后，载体材料显得干燥。
[0005] 当使用反应物时或当生产反应产物时，对运些反应物或反应产物而言常常不能或 几乎不能朝向或远离催化活性成分扩散。在该情况下载体材料的狭窄开孔中的催化活性成 分不参与或仅在有限程度上参与到反应中，或者因扩散而引起的在孔中的长时间停留引起 不需要的二次反应。因此，期望使昂贵的活性成分尽可能沉积在载体材料的表面上或该表 面的附近，广义来说，活性成分的外壳仅由围绕载体材料形成或在载体材料最上层中形成 的几个原子层构成，或者活性成分的外壳由形成在载体材料的表面上或表面上层中的活性 成分颗粒的独立聚积物构成。
[0006] 从文献中了解了生产包覆型催化剂的各种方法。在典型喷射浸溃中，例如，如EP0 599 193A1中所述那样，催化剂载体被放置在揽拌容器中，因揽拌容器的旋转而被混合并 W可W使溶液的液相快速蒸发的方式被喷射有浸溃溶液。运样，相对较大批量的包覆型催 化剂可适当的均匀性进行喷射浸溃。
[0007] 从EP2 420 317A1、EP0 672 450A1、DE28 14 262A1、DE197 34 974A1 和 DE197 34 975A1中了解了将催化活性物质施加于催化剂载体的进一步的方法。
[0008] DE102 33 864A1公开了一种生产粉末产品的方法及设备，其中，液体活性材料 被雾化并施加于载体材料。运里，活性材料与在超大气压下W液体、超临界或气体状态呈现 的雾化介质一起W分离的产品流被运送至多流体喷嘴，并且雾化介质随后被减压，而活性 材料被非常精细地雾化。雾化活性材料随后被引入到载体材料中。该设备被建议特别是应 用于食品技术和制药业。
[0009] US4,858,552A1描述了一种造粒设备。运里，喷嘴可W用于将多种介质引入到流 化床中。不仅液体成分而且气体成分也可W被引入到喷嘴中，W同屯、地围绕液体流被排出 并协助液体的雾化。
[0010] 到目前为止，在生产包覆型催化剂的已知方法中，通常使用仅由一种金属成分构 成的前驱体溶液。当需要多种金属成分时，通常进行连续操作模式，即，在利用第一成分浸 溃之后，执行利用第二成分的浸溃。多种金属前驱体溶液的使用通常因缺乏运种溶液的稳 定性而不可行。用于喷射液相成分的先前已知系统的其他不足之处在于：缺少对推进气体 的预热W及缺少对要喷射的成分的预热。同样，即使使用EP0 599 193A1中所述的运种 喷嘴，当使用超声扩展喷嘴时，也很少注意到喷射流的变宽。
【发明内容】
[0011] 从该现有技术出发，本发明的目的在于提供一种生产包覆型催化剂的改进的方法 及改进的设备，借助于本发明可更具针对性的方法执行载体材料的浸溃，本发明的方 法及设备易于实现，并且借助于本发明可W显著地降低催化活性材料的消耗。
[0012] 此外，应该借助于本发明改进生产包覆型催化剂的喷射方法，使得包含有催化活 性材料和/或催化活性材料的前驱体在内的液体成分的可再生应用成为可能，特别是当使 用亚稳态液体成分或仅具有低稳定性的液体成分时，例如，在胶状多种金属前驱体溶液的 情况下。此外，应该得到催化剂载体上的精细且非常均匀分布的催化活性材料。
[0013] 本发明提供一种生产包覆型催化剂的方法，该方法包括如下步骤：
[0014] a)在储存容器中提供含有液体和催化活性材料和/或催化活性材料的前驱体在 内的成分，
[0015] b)在可W围绕纵轴线旋转的容器中提供载体材料，
[0016] C)将上述成分从储存容器中经由第一管道运送至喷嘴，
[0017] d)将推进流体经由第二管道运送至喷嘴，
[0018] e)使喷嘴中的成分和推进流体雾化W生产气溶胶，该气溶胶流入到容器中并浸溃 容器中存在的载体材料，
[0019] f)加热容器（1)，使得气溶胶中所存在的液体从载体材料中蒸发，并且使利用催 化活性材料和/或催化活性材料的前驱体处理过的细分的载体材料干燥，W及
[0020] g)从容器中排出或取出蒸发的液体。
[0021] 在本发明的方法中可W使用适于生产包覆型催化剂的任意载体材料。运些载体材 料可W具有任意形状，例如，W圆筒、圆锥体、球体、旋转楠球体、颗粒材料或颗粒呈现。载体 材料可W是压实体或优选地具有多孔结构。
[0022] 运些载体材料可W由任意材料构成，只要运些材料在预期反应的条件下是惰性且 稳定的即可。典型载体材料的实例是例如Al2〇3、Si〇2、Ti〇2、化0、MgO、Sn〇2、Ce〇2、化2〇3或 例如活性碳或炭黑等碳。还可W使用基于尖晶石结构（例如MgAl2〇4、CaAl2〇4、ZnAl2〇4或 SnAl2〇4)的载体或可W使用基于沸石的载体。
[0023] 可W围绕纵轴线旋转的容器中的载体材料可W是无机载体材料，特别是金属氧化 物或例如活性碳或炭黑等碳。
[0024] 在本发明的方法中，可W使用适于生产包覆型催化剂和/或包覆型催化剂的前驱 体的任意催化活性材料。
[00巧]可W使用任意材料作为催化活性材料，只要运些材料在预期反应的条件下为惰性 并催化地协助该反应的过程即可。催化活性材料的实例是例如过渡金属等金属，并特别是 贵金属或从贵金属衍生出的复合物，例如，氧化物、面化物或化合物。贵金属（例如，销族金 属、金、银或鍊）或从贵金属衍生出的复合物W及化、化、Ni、Co和/或化通常用作催化活 性材料。为了本发明的目的，销族金属是金属钉、锭、钮、饿和销。
[0026] 表述"催化活性材料的前驱体"用于指代可W借助于例如氧化反应等化学反应而 转换成催化活性材料的化合物。催化活性材料的前驱体的实例是金属有机复合物或金属化 合物，当该金属有机复合物或金属化合物沉积在载体表面时，金属有机复合物或金属化合 物的金属形成催化剂的催化活性成分。
[0027] 根据本发明所生产的包覆型催化剂的实例是已提供的载体材料上的具有各种销 和锡含量在内的催化剂。 W2引在实验室中生产运种催化剂的常规方式设及借助于滴定管将六氯销酸 (hexachloroplatinate)溶液和氯化锡溶液手工滴到称出量的载体材料上。本发明的发明 人已经发现：使用含有氯化锡的销复合盐溶液的浸溃液因浸溃溶液的分解而可能存在非常 多的问题。
[0029] 根据本发明的浸溃方法能够在催化剂生产中取得显著的进步。本发明的喷射设备 允许均匀地施加浸溃溶液，并且由于对载液的预热，所W可W发生溶剂的迅速蒸发。因此， 可W非常快速地干燥灵敏的催化剂系统。此外，可W在不进行化学预处理的情况下生产限 定的包覆型催化剂。对催化剂开发而言，可针对性的方法进行修改的浸溃方法开启了 令人非常感兴趣的可能性。
[0030] 催化活性物质优选地均匀分布在根据本发明生产的包覆型催化剂上。具体而言， 催化活性物质W金属或金属氧化物的纳米粒子群形式呈现。借助于下文所述的新的喷射设 备使载体材料上的该均匀分布成为可能，并且该均匀分布基本上基于含有催化活性物质和 /或催化活性物质的前驱体在内的稳定液体的喷射。该液体可各种形式呈现。因此，该 液体可W是例如液体中的催化活性物质和/或催化活性化合物的前驱体的溶液或分散体。
[0031] 本方法优先采用如下方法：储存容器中的含有液体和催化活性材料和/或催化活 性材料的前驱体在内的成分是催化活性材料和/或催化活性材料的前驱体在液体中的溶 液或分散体。可W在储存容器中揽拌溶液或分散体。特别是当将分散体从储存容器中运出 时，在储存容器中揽拌分散体是有利的。
[0032] 为了本描述的目的，胶体是液体中的细小分散的颗粒或微滴，即，分