一種以天然沸石為主要原料的蜂窩狀催化劑載體的製作工藝的製作方法

2023-10-08 05:12:24 1

專利名稱：一種以天然沸石為主要原料的蜂窩狀催化劑載體的製作工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種高效蜂窩狀催化劑載體的製作工藝，特別是一種以天然沸石為主要原料的蜂窩狀催化劑載體的製作工藝，所屬技術領域為無機及固體材料化學的製作。
背景技術：
催化劑載體是催化劑材料的依託，在其表面塗上催化劑材料與催化劑一起組成各類催化裝置，廣泛應用於化工、環保、熱發電等行業，如汽車尾氣淨化器。為提高催化劑的性能，必須擴大載體的比表面積，通常製成蜂窩狀。
目前，市場上常用的蜂窩狀催化劑載體大都是以堇青石(Mg2Al4Si5O18)為主要原料製作的。它的主要原料為堇青石，加以滑石粉、陶土、工業氧化鋁等，混和成型後經高溫燒結，形成蜂窩載體骨架。用此方法製得的催化劑載體比表面積小，致使以後的活化塗層面積不大，影響了催化效率；其次，它完全沒有活性，只是提供一副骨架。故為提高其比表面積，需將高比表面積物質—γ氧化鋁塗復在燒結後的成型體內外表面，才可作為載體使用。氧化鋁殼層塗復工藝較為複雜，需將載體骨架多次反覆浸漬於氧化鋁懸濁液並烘乾，方可以一定厚度(25～50μm)塗載在其表面上，行業內有稱蜂窩載體骨架為第一載體，塗上的活性氧化鋁殼層為第二載體，用堇青石(Mg2Al4Si5O18)製作的蜂窩狀催化劑載體也稱為二步生產法。
中國專利(專利號ZL01801630.8)介紹了一種製造堇青石陶瓷蜂窩結構的方法。該方法是將堇青石原料和成形劑經混合、擠壓、乾燥，燒結乾燥後的成形體，從而得到的以堇青石晶相作為主成分的蜂窩結構體。其中，在燒結步驟中，最高溫度達到1300℃。
中國專利(專利號ZL02130059.3)介紹了一種用於煙氣土脫氮的堇青石蜂窩陶瓷催化劑及其製備方法和應用，其特徵是將堇青石蜂窩陶瓷塗以活性氧化鋁膜、再負載CuO製備的脫氮催化劑。
上述專利介紹的以堇青石(Mg2Al4Si5O18)製作蜂窩狀催化劑載體方法，均為二步生產法，不僅工序繁雜，生產成本高，且氧化鋁塗層容易剝落，使活性喪失，影響使用效果和壽命。

發明內容
本發明的目的是提供一種高效的蜂窩狀催化劑載體生產工藝。本發明的生產工藝具有工序簡單，成本、能耗低，易操作，產品質量穩定的特點。
本發明所提供的製作蜂窩狀催化劑載體方法，以天然沸石(Mn/20·AlO3·xSiO2·yH20)為主要原料，添加適量輔料，採用無機合成工藝，成型加熱，不需塗復氧化鋁殼層，即製得可直接使用的高比表面積、高活性的蜂窩狀催化劑載體。
本發明提供製備高效蜂窩狀催化劑載體所採用的技術方案步驟是A、先將沸石粉碎、球磨成粒徑150～250目的粉體，然後注入摩爾濃度為2～5mol/L的稀鹽酸，攪拌均勻，靜置3～4小時後用水漂洗沸石粉至中性，烘乾備用。
B、將A中處理過的沸石粉料加入陶土(H2Al2Si2O8)、混合稀土氧化物、甲基纖維素和水球磨混合均勻。
C、將所得的混合粉料投入到真空捏泥機中，使其充分粘合，並抽出空氣，經模具擠壓成蜂窩狀半成品。
D、將擠壓成形的蜂窩狀半成品放入活化爐中，以4～6℃/分鐘升溫速率升溫至100℃～200℃，恆溫2～3小時，烘乾，然後繼續升溫至500℃～600℃，保溫4～5小時。待其冷卻即為蜂窩狀催化劑載體成品。
本發明的天然沸石粉用量(按重量計)佔全部原料的50％～80％。
本發明添加的陶土用量(按重量計)佔10％～35％，混合稀土氧化物(按重量計)佔3％～10％，甲基纖維素(按重量計)佔2％～5％，水(按重量計)佔3％～5％。
本發明中混合粉料投入到真空捏泥機中進行粘合時抽去混合料倉中的空氣，料倉壓強不大於0.6個大氣壓。
本發明所提供的製作蜂窩狀催化劑載體方法，製得的載體成品比表面積≥90m2/g，A面可承受壓強為≥30kg/cm2，B面可承受壓強為≥15kg/cm2，比重為0.8～0.9g/cm3，吸水率為18～25％，熱膨脹係數1.5～1.6×10-6/℃。
本發明所提供的製作蜂窩狀催化劑載體方法，製得的載體成品材料為Mn/20·AlO3·xSiO2·yH20，該材料具有良好的吸附性能及金屬陽離子交換性能，有利於活性組分的分散和活性結構的組合，可大大降低催化劑活性組分中的稀貴金屬的使用量(可由1～3‰降至0.3～0.5‰)，提高催化轉化率。
本發明所提供的高效製作蜂窩狀催化劑載體方法的優點是工藝簡單，一步製備，成本、能耗低，成品比表面積大，製得的催化劑催化轉化率高。
具體實施例方式
實施例1取摩爾濃度為2.5mol/L的稀鹽酸處理後的200目沸石粉料30kg，放入攪拌機中，開動攪拌機依次加入15kg陶土、4kg混合稀土氧化物、2kg甲基纖維素和2kg水，充分混合均勻。將混合料放入真空捏泥機中，反覆捏合後裝入模具擠壓成蜂窩狀。把成形後的蜂窩體放入活化爐，以5℃/分鐘升溫速率升溫至100℃並保持該爐溫3小時，待其烘烤乾透後再將爐溫緩慢上升至600℃，恆溫4小時，然後冷卻至室溫，得微黃色蜂窩載體。對產品的各項指標進行測定，外型尺寸為50×50×50mm3，孔道直徑為1.5mm，孔道密度為27個/cm2，孔道壁厚為0.35～0.40mm，自由截面積為65～70％，比表面積為90～130m2/g，A面可承受壓強為≥30kg/cm2，B面可承受壓強為≥15kg/cm2，比重為0.8g/cm3，吸水率為18～25％，熱膨脹係數1.5×10-6/℃。
實施例2/用和實施例1相同的操作，不同之處在於將烘烤溫度控制在200℃烘烤2小時。最終對產品的各項指標進行測定，所得數據參數指標在控制範圍之內。
實施例3用和實施例1相同的操作，不同之處在於調整各組成成分的配比。取稀鹽酸處理後的200目沸石粉料40kg，陶土10kg，混合稀土氧化物3kg和甲基纖維素、水各2kg。最終對產品的各項指標進行測定，所得數據參數指標在控制範圍之內。
權利要求
1.一種高效蜂窩狀催化劑載體的製作工藝，其特徵是以天然沸石(Mn/2O·AlO3·xSiO2·yH2O)為主要原料，添加適量輔料，採用無機合成工藝，一次成型，加熱後製得可直接使用的蜂窩狀催化劑載體，其原料和配比為天然沸石∶陶土∶混合稀土氧化物∶甲基纖維素∶水，重量比為50％～80％∶10～35％∶3～10％∶2～5％∶3～5％。
2.按照權利要求1所述的高效蜂窩狀催化劑載體的製作工藝，其特徵是所述的天然沸石粉碎、球磨成粒徑150～250目的粉體，然後將摩爾濃度為2～5mol/L的稀鹽酸注入沸石粉中，攪拌均勻，靜置3～4小時後用水漂洗沸石粉至中性烘乾後配料使用。
3.按照權利要求1所述的高效蜂窩狀催化劑載體的製作工藝，其特徵是將處理過的沸石粉料加入陶土、混合稀土氧化物和甲基纖維素和水，充分混合均勻後投入到真空捏泥機中，充分粘合，並抽出空氣，經模具擠壓成蜂窩狀半成品。
4.按照權利要求1所述的高效蜂窩狀催化劑載體的製作工藝，其特徵是將蜂窩狀(制)半成品放入活化爐中，以10℃/分鐘升溫速率緩慢升溫至100℃～200℃，恆溫2～3小時，然後繼續升溫至500℃～600℃，保溫4～5小時。待其冷卻即為蜂窩狀催化劑載體成品。
5.按照權利要求1所述的高效蜂窩狀催化劑載體的製作工藝，其特徵是混合粉料投入到真空捏泥機中進行粘合時混合料倉中的空氣壓強不大於0.6個大氣壓。
全文摘要
一種高效蜂窩狀催化劑載體的製作工藝，其特徵在於將天然沸石粉碎成粉體，注入稀鹽酸攪拌均勻，靜置後用水漂洗沸石粉至中性；在沸石粉料中加入陶土、混合稀土氧化物和甲基纖維素，混合均勻後投入真空捏泥機中充分粘合經模具擠壓成蜂窩狀半成品。將蜂窩狀(制)半成品放入活化爐中，低溫烘乾，然後升溫至500℃～600℃，待其冷卻即為蜂窩狀催化劑載體成品。本發明優點是製備工藝簡單，費用、能耗低，載體成品有良好的吸附性能及金屬陽離子交換性能，可大大降低催化劑活性組分中的稀貴金屬的使用量，提高催化轉化率。
文檔編號B01J35/00GK1919457SQ200610053370
公開日2007年2月28日 申請日期2006年9月13日 優先權日2006年9月13日
發明者胡琳, 胡珺 申請人:胡琳