结构性催化剂本体的制作方法_4

文档序号:9242689阅读:来源:国知局
面长度的第一催化材料的梯度。在一些实施方式中,沿着内隔壁的第一表面长度的第一催 化材料的梯度包含与在内隔壁的第二末端处的第一催化材料的量相比,在内隔壁的第一末 端处的第一催化材料的更大的量,所述第二末端与第一末端相对。在一些实施方式中,在内 隔壁的第一末端的第一表面上的一个点处的第一催化材料的量比在内隔壁的第二末端的 第一表面上的一个点处的第一催化材料的量大1. 3倍至10倍。在一些实施方式中,在内隔 壁的第一末端的第一表面上的一个点处的第一催化材料的量比在内隔壁的第二末端的第 一表面上的一个点处的第一催化材料的量大至少10倍。
[0127] 在一些实施方式中,本文所描述的结构性催化剂本体还包含沿着内隔壁的第一表 面长度的第二催化材料的梯度。在一些实施方式中,沿着内隔壁的第一表面长度的第二催 化材料的梯度包含与在内隔壁的第二末端处的第二催化材料的量相比,在内隔壁的第一末 端处的第二催化材料的更大的量,所述第二末端与第一末端相对。在一些实施方式中,在内 隔壁的第一末端的第一表面上的一个点处的第二催化材料的量比在内隔壁的第二末端的 第一表面上的一个点处的第二催化材料的量大1. 3倍至10倍。在一些实施方式中,在内隔 壁的第一末端的第一表面上的一个点处的第二催化材料的量比在内隔壁的第二末端的第 一表面上的一个点处的第二催化材料的量大至少10倍。
[0128] 在一些实施方式中,本文所描述的结构性催化剂本体还包含沿着内隔壁的第二表 面长度的第一催化材料的梯度。在一些实施方式中,沿着内隔壁的第二表面长度的第一催 化材料的梯度包含与在内隔壁的第二末端处的第一催化材料的量相比,在内隔壁的第一末 端处的第一催化材料更大的量,所述第二末端与第一末端相对。在一些实施方式中,在内隔 壁的第一末端的第二表面上的一个点处的第一催化材料的量比在内隔壁的第二末端的第 二表面上的一个点处的第一催化材料的量大1. 3倍至10倍。在一些实施方式中,在内隔壁 的第二末端的第二表面上的一个点处的第一催化材料的量比在内隔壁的第二末端的第二 表面上的一个点处的第一催化材料的量大至少10倍。
[0129] 在一些实施方式中,沿着内隔壁的第二表面长度的第一催化材料的梯度与沿着内 隔壁的第一表面长度的第一催化材料的梯度是对称的或基本上对称的。
[0130] 在一些实施方式中,内隔壁的第一末端对应于结构性催化剂本体的流体流入口侧 而第二末端对应于结构性催化剂本体的流体流出口侧。
[0131] 在一些实施方式中,本文所描述的结构性催化剂本体还包含沿着内隔壁的第二表 面长度的第二催化材料的梯度。在一些实施方式中,沿着内隔壁的第二表面长度的第二催 化材料的梯度包含与在内隔壁的第二末端处的第二催化材料的量相比,在内隔壁的第一末 端处的第二催化材料的更高的量,所述第二末端与第一末端相对。在一些实施方式中,在内 隔壁的第一末端的第二表面上的一个点处的第二催化材料的量比在内隔壁的第二末端的 第二表面上的一个点处的第二催化材料的量大1. 3倍至10倍。在一些实施方式中,在内隔 壁的第二末端的第二表面上的一个点处的第二催化材料的量比在内隔壁的第二末端的第 二表面上的一个点处的第二催化材料的量大至少10倍。
[0132] 在一些实施方式中,沿着内隔壁的第二表面长度的第二催化材料的梯度与沿着内 隔壁的第一表面长度的第二催化材料的梯度是对称的或基本上对称的。
[0133] 在一些实施方式中,本文所描述的结构性催化剂本体包含沿着至少一个内隔壁长 度的体相第一催化材料的梯度。在一些实施方式中,沿着内隔壁长度的体相第一催化材料 的梯度包含与在内隔壁的第二末端处的体相第一催化材料的浓度相比,在内隔壁的第一末 端处的体相第一催化材料的更高的浓度,所述第二末端与第一末端相对。如本文所描述的, 在一些实施方式中,内隔壁的第一末端对应于结构性催化剂本体的流体流入口侧,而第二 末端对应于结构性催化剂本体的流体流出口侧。
[0134] 在一些实施方式中,在内隔壁的第一末端的一个点处的体相第一催化材料的浓度 比在内隔壁的第二末端的一个点处的体相第一催化材料的浓度大1. 3倍至10倍。在一些 实施方式中,在内隔壁的第一末端的一个点处的体相第一催化材料的浓度比在内隔壁的第 二末端的一个点处的体相第一催化材料的浓度大至少10倍。
[0135] 在一些实施方式中,本文所描述的结构性催化剂本体进一步包括沿着至少一个内 隔壁长度的体相第二第一催化材料的梯度。在一些实施方式中,沿着内隔壁长度的体相第 二催化材料的梯度包含与在内隔壁的第二末端处的体相第二催化材料的浓度相比,在内隔 壁的第一末端处的体相第二催化材料的更高的浓度,所述第二末端与第一末端相对。
[0136] 在一些实施方式中,在内隔壁的第一末端的一个点处的体相第二催化材料的浓度 比在内隔壁的第二末端的一个点处的体相第二催化材料的浓度大1. 3倍至10倍。在一些 实施方式中,在内隔壁的第一末端的一个点处的体相第二催化材料的浓度比在内隔壁的第 二末端的一个点处的体相第二催化材料的浓度大至少10倍。
[0137] 在一些实施方式中,本文描述的结构性催化剂本体还包括包含针对内隔壁本文所 描述的第一催化材料和/或第二催化材料的一个或多个梯度的至少一个另外的内隔壁。在 一些实施方式中,所述至少一个另外的内隔壁包含第一表面和第二表面和沿着第一表面宽 度的第一催化材料和/或第二催化材料的梯度。在一些实施方式中,所述至少一个另外的 内隔壁还包含沿着第二表面宽度的第一催化材料和/或第二催化材料的梯度。在一些实施 方式中,沿着所述至少一个另外内隔壁的第一表面和/或第二表面宽度的第一催化材料和 /或第二催化材料的梯度,具有与针对上述内隔壁所述相一致的一个或多个特性。
[0138] 此外,在一些实施方式中,至少一个另外的内隔壁包含沿着所述另外的内隔壁宽 度的体相第一催化材料和/或体相第二催化材料的梯度。在一些实施方式中,所述至少一 个另外的内隔壁包含沿着内隔壁长度的体相第一催化材料和/或第二催化材料的梯度。
[0139] 在一些实施方式中,所述至少一个另外的内隔壁包含沿着第一表面和/或第二表 面长度的第一催化材料和/或第二催化材料的梯度。在一些实施方式中,沿着所述至少一 个另外的内隔壁的第一表面和/或第二表面长度的第一催化材料和/或第二催化材料的梯 度,具有与针对上述内隔壁所述相一致的一个或多个特性。
[0140] 在一些实施方式中,所述至少一个另外的内隔壁包含多个另外的内隔壁,使得超 过约50 %或超过约70 %的结构性催化剂本体的内隔壁包含本文所描述的催化材料的一个 或多个梯度。在一些实施方式中,超过约90%的结构性催化剂本体的内隔壁包含本文所描 述的催化材料的一个或多个梯度。在一些实施方式中,超过约95%的结构性催化剂本体的 内隔壁包含本文所描述的催化材料的一个或多个梯度。
[0141] 图2示出根据本文所描述的一个实施方式的蜂巢状结构性催化剂本体。图2的结 构性催化剂本体包含外周壁(10)和多个内隔壁(11),其中,一个或多个内隔壁(11)具有如 本文所描述的第一和/或第二催化材料的一个或多个梯度。内隔壁(11)限定了纵向延伸 通过蜂巢状结构性催化剂本体的多个流动通道或流动池(12)。
[0142] 图3示出了根据本文所描述的一个实施方式的蜂巢状结构性催化剂本体的一部 分的横截面。结构性催化剂本体的流动通道(12)由内隔壁(11)限定。内隔壁(11)以及 它们与外周壁(10)的连接点用作相邻流动通道(12)的边界。内隔壁(11)包含第一表面 (14)、第二表面(15)和桥接第一表面(14)和第二表面(15)的横截面区域(16)。第一表面 (14)和/或第二表面(15)具有沿着本文所描述的第一表面和/或第二表面宽度的第一催 化材料和/或第二催化材料的梯度。图3的实施方式中的内隔壁表面的宽度显示为(18)。 由于图3中示出的蜂巢状结构性催化剂本体的流动通道(12)的横截面轮廓是正方形的,内 隔壁(11)具有相等的或基本上相等的宽度(18)。
[0143] 在一些实施方式中,流动通道的横截面轮廓可以是名义上多边形的,如三角形、正 方形、矩形或六边形。在一些实施方式中,流动通道的横截面轮廓可以是圆形或椭圆形或与 多边形和曲线形状的组合,例如环形扇区。此外,在一些实施方式中,催化本体的外周壁的 外周的横截面轮廓可以是正方形、矩形、圆形、椭圆形、环形扇区如扇形区或四分之一圆、或 便于给定应用的任何其他一个或多个几何形状。
[0144] 图6示出了根据本文所描述的一个实施方式的波纹状结构性催化剂本体的部分 的横截面。结构性催化剂本体(60)的流动通道(61)由内隔壁(62,63)限定。内隔壁(62, 63)和它们彼此的接合点或交叉点用作相邻流动通道(61)的边界。如图6中所示,波纹状 催化剂本体(60)包含具有如由A和C之间的距离定义的宽度的平坦的内隔壁(63)。波纹 状催化剂本体还具有拥有由A和B之间的距离定义的宽度的弯曲的内隔壁(62)。内隔壁 (62,63)包含第一表面(64)和第二表面(65)。第一表面(64)和/或第二表面(65)具有 沿着如本文所描述的第一表面和/或第二表面宽度的第一催化材料和/或第二催化材料的 梯度。此外,例如在点A、B和C处内隔壁(62)彼此的交叉点提供中心柱结构(66)。
[0145] 在其中外周壁包含体相第一催化材料的一些实施方式中,与外周壁相比较,结构 性催化剂本体的内隔壁包含更多的体相第一催化材料。在一些实施方式中,例如,在内隔壁 的一个点处的体相第一催化材料的浓度比在外周壁中的一个点处的体相第一催化材料的 浓度高约1. 1至约10倍。
[0146] 在其中外周壁还包含体相第二催化材料的一些实施方式中,与外周壁相比较,结 构性催化剂本体的内隔壁包含更多的体相第二催化材料。在一些实施方式中,例如,在内隔 壁的一个点处的体相第二催化材料的浓度比在外周壁中的一个点处的体相第二催化材料 的浓度高约1. 1至约10倍。
[0147] 在一些实施方式中,本文所描述的结构性催化剂本体包含封闭结构,其中如以在 封闭结构中板状催化剂元件或波纹状催化剂元件的排列形式布置内隔壁。
[0148] 如在图3中所示,蜂巢的内隔壁(11)的交叉点形成中心柱结构(17)。在一些实施 方式中,本文所描述的结构性催化剂本体的板状催化剂元件的间隔结构和/或壁的交叉点 形成中心柱结构。在一些实施方式中,本文所描述的结构性催化剂本体的波纹状催化剂元 件的交叉壁形成中心柱结构。
[0149] 在一些实施方式中,结构性催化剂本体还包含在中心柱和连接至所述中心柱的至 少一个内隔壁之间的体相第一催化材料的梯度。在一些实施方式中,例如,与中心柱相比 较,至少一个内隔壁包含体相第一催化材料的更高浓度。在一些实施方式中,本文所描述的 结构性催化剂本体包含在中心柱和连接到所述中心柱的多个内隔壁之间的体相第一催化 材料的梯度。在一些实施方式中,与中心柱相比较,连接至中心柱的每个内隔壁包含体相第 一催化材料的更高浓度。
[0150] 在一些实施方式中,在内隔壁的一个点处的体相第一催化材料的浓度比中心柱中 的一个点处的体相第一催化材料的浓度大至少I. 1倍或1. 3倍。在一些实施方式中,在内隔 壁的一个点处的体相第一催化材料的浓度比中心柱中的一个点处的体相第一催化材料的 浓度大至少1. 5倍或2倍。在一些实施方式中,在内隔壁的一个点处的体相第一催化材料 的浓度比中心柱中的一个点处的体相第一催化材料的浓度大至少3倍或至少3. 5倍。在一 些实施方式中,在内隔壁中的一个点处的体相第一催化材料的浓度比中心柱中的一个点处 的体相第一催化材料的浓度大至少4倍或至少4. 5倍。在一些实施方式中,在内隔壁中的 一个点处的体相第一催化材料的浓度比在中心柱中的一个点处的体相第一催化材料的浓 度大至少5倍或至少10倍。在一些实施方式中,在内隔壁中的多个点处的体相第一催化材 料的浓度比在中心柱中的一个或多个点处的体相第一催化材料的浓度大至少I. 1倍或1. 3 倍。
[0151] 在一些实施方式中,在内隔壁的一个点处的体相第一催化材料的浓度比在中心柱 中的一个点处的体相第一催化材料的浓度大1. 3倍至10倍。在一些实施方式中,在内隔壁 中的多个点处的体相第一催化材料的浓度比在中心柱中的一个或多个点处的体相第一催 化材料的浓度大1. 3倍至10倍。
[0152] 在一些实施方式中,结构性催化剂本体还包含在中心柱和连接至所述中心柱的至 少一个内隔壁之间的体相第二催化材料的梯度。在一些实施方式中,例如,与中心柱相比 较,至少一个内隔壁包含体相第二催化材料的更高浓度。在一些实施方式中,本文所描述的 结构性催化剂本体包含在中心柱和连接到所述中心柱的多个内隔壁之间的体相第二催化 材料的梯度。在一些实施方式中,与中心柱相比较,连接至中心柱的每个内隔壁包含体相第 二催化材料的更高浓度。
[0153] 在一些实施方式中,在内隔壁的一个点处的体相第二催化材料的浓度比在中心柱 中的一个点处的体相第二催化材料的浓度大至少I. 1倍或1. 3倍。在一些实施方式中,在 内隔壁的一个点处的体相第二催化材料的浓度比在中心柱中的一个点处的体相第二催化 材料的浓度大至少1. 5倍或至少2倍。在一些实施方式中,在内隔壁中的一个点处的体相 第二催化材料的浓度比在中心柱中的一个点处的体相第二催化材料的浓度大至少3倍或 至少3. 5倍。在一些实施方式中,在内隔壁中的一个点处的体相第二催化材料的浓度比在 中心柱中的一个点处的体相第二催化材料的浓度大至少4倍或至少4. 5倍。在一些实施方 式中,在内隔壁中的一个点处的体相第二催化材料的浓度比在中心柱中的一个点处的体相 第二催化材料的浓度大至少5倍或至少10倍。在一些实施方式中,在内隔壁中的多个点处 的体相第二催化材料的浓度比在中心柱中的一个或多个点处的体相第二催化材料的浓度 大至少I. 1倍或1. 3倍。
[0154] 在一些实施方式中,在内隔壁中的一个点处的体相第二催化材料的浓度比在中心 柱中的一个点处的体相第二催化材料的浓度大1. 3倍至10倍。在一些实施方式中,在内隔 壁中的多个点处的体相第二催化材料的浓度比在中心柱中的一个或多个点处的体相第二 催化材料的浓度大1. 3倍至10倍。
[0155] 本文所描述的实施方式考虑具有第一催化材料和/或第二催化材料的上述梯度 的任何组合的结构性催化剂本体。在一些实施方式中,例如,本文所描述的结构性催化剂可 以具有如在图5的表1中提供的第一催化材料和/或第二催化材料的梯度的任何组合。
[0156] 在一些实施方式中,本文描述的结构性催化剂本体的外周壁和内隔壁由支持材料 形成,例如包括难熔性金属氧化物组合物的无机氧化物组合物。在一些实施方式中,无机氧 化物组合物包含二氧化钛(TiO 2)、氧化铝(Al2O3)、氧化锆(ZrO2)、二氧化硅(SiO 2)、硅酸盐 或它们的混合物。在一些实施方式中,化学组合物包含范围从约70重量%至100重量%的 量的Ti0 2、A1203、ZrO^ SiO 2、或它们的混合物的无机氧化物组合物。在一些实施方式中, 无机氧化物组合物被烧结或另外地热处理以增加结构性催化剂本体的机械完整性。
[0157] 在一些实施方式中,本文所描述的结构性催化剂本体的外周壁和内隔壁由包含催 化材料的组合物形成。在一些实施方式中,结构性催化剂本体的外周壁和内隔壁由包含按 重量计50-99. 99 %的无机氧化物组合物和按重量计至少0. 01 %的催化活性金属官能团的 化学组合物形成。在一些实施方式中,催化活性金属官能团可以包含本文所描述的任何催 化材料。在一些实施方式中,在美国专利7, 807, 110、7, 776, 786和7, 658, 898中描述了包 括由包含催化材料的组合物形成的外周壁和内隔壁的结构性催化剂本体,其全部内容通过 引用结合在此。在一些实施方式中,催化活性金属官能团分散在整个化学组合物中。在一 些实施方式中,催化活性金属官能团均匀地或者基本上均匀地分散在整个化学组合物中。
[0158] 在一些实施方式中,本文所描述的结构性催化剂本体包含原始的结构催化剂本 体。在一些实施方式中,原始的结构性催化剂本体尚未被使用或预前安装在催化反应器中 用于在流体流中进行催化反应。
[0159] 在一些实施方式中,描述的结构性催化剂本体是使用过的或再生的。在一些实施 方式中,使用过的结构性催化剂本体已预先安装在催化反
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