生產催化劑的方法和催化劑本身與流程
2023-06-29 17:17:11
為了減少來自於固定的和移動的燃燒設備，尤其是機動車輛的廢氣中的氮氧化物，使用已知的選擇性催化還原(SCR)。其中，氮氧化物在氨和氧存在下被還原成氮。用於加速這種反應的各種催化劑類型和體系原則上是已知的。最近受到關注，尤其是用於機動車輛中的移動應用的一類催化劑是基於沸石的催化劑。在此可以提及的尤其是鐵交換的或銅交換的沸石，優選ZSM-5(MFI)、β(BEA)、菱沸石(CHA)或者具有骨架結構AEI、ERI、FER的另外的沸石類型作為催化活性組分。
歸因於它們具有高微孔性/單位體積的特定形態，這些沸石具有比較大的表面積，這樣它們適於壓實構造。催化活性還通過引入的銅或鐵離子來增加。
目前用於機動車輛中的催化轉化器通常是催化劑載體塗層(washcoat)，其塗覆在惰性陶瓷基底，尤其是蜂窩陶瓷基底上。
可選地，現代催化轉化器可以是擠出的陶瓷催化劑，典型地為蜂窩體的形式。在運行中，待清潔的廢氣流過塗覆的基底或擠出催化劑體中的通道。
這裡原則上，在全活性擠出物和塗覆的載體(稱作「載體塗層」)之間存在著區別。在全活性擠出物的情況中，擠出體包含催化活性催化劑組合物，即催化劑的單個通道壁由固體催化活性材料製成。在載體塗層的情況中，催化惰性擠出的支撐體塗覆有實際的催化活性催化劑材料。這通常通過將擠出的支撐體浸入含有催化劑材料的懸浮液中來進行。
為了生產擠出的催化劑體，通常提供陶瓷擠出組合物，它的流變性能已經設定來適於擠出方法。這種擠出組合物是塑性的(即容易成形或可模製)、粘性組合物。為了設定擠出組合物的所需流變性能以及擠出物的機械性能，通常將粘結劑或添加劑添加到擠出組合物中。
在全活性擠出物的情況中，催化活性組分存在於擠出組合物中。在基於例如二氧化鈦/五氧化二釩體系的常規催化劑的情況中，粘結劑的比例通常是幾個重量百分比，例如2-10重量％。
但是，當沸石用作催化活性組分時，擠出更難以進行，因為沸石由於它們的具體性能和它們的形態而相對難以擠出。另一問題還在於基於沸石的催化劑體系降低的機械穩定性。由於這種背景，與二氧化鈦/五氧化二釩體系相比，必須使用明顯更高比例的粘結劑來設定適於擠出的流變性能和實現足夠的機械穩定性。
但是，這帶來了催化活性組分相對於總催化劑的整體降低，因此作為粘結劑比例增加的結果，每單位體積的特定催化活性整體降低。
出於本發明的目的，粘結劑通常是在燒結過程之後賦予最終催化劑以強度和穩定性的組分。粘結劑具體形成了到催化活性組分的燒結橋，或者為這些組分帶來了機械互連。
來源於此，本發明的一個目標是使得一種優選的基於沸石的催化劑，尤其是SCR催化劑成為可能，其表現出高的催化活性和優選還可以在可靠的方法中擠出。
該目標根據本發明，通過一種具有權利要求1的特徵的用於生產擠出的催化劑，尤其是SCR催化劑的方法來實現。這裡，提供待擠出的催化劑組合物，並且擠出來生產催化劑體。為了設定用於擠出所需的流變性能，催化劑組合物包含粘結劑部分，其包含由顆粒組成的至少一種無機粘結劑組分。粘結劑部分在起始態時起初無催化活性，並且處理起始態時無催化活性的這種粘結劑部分的至少一部分來形成催化活性。出於本發明的目的，起始態表示粘結劑組分的粉末態。
這種方法首先基於使用高比例的無機粘結劑來保證最終成形的催化劑體的所需穩定性的理念。使用合適的無機粘結劑組分確保該擠出方法以可靠的方式進行成為可能。
此外，本發明基於這樣的理念，即通過依靠合適的處理給予初始無活性的至少一種粘結劑組分以催化活性，來使得催化劑的催化活性足夠高，而不管所需要的相對高比例的粘結劑。這種處理優選在粘結劑部分混合入待擠出的催化劑組合物之前進行。這些混合入催化劑組合物中的無機粘結劑組分通常是由個體顆粒組成的粉狀礦物材料。在混合入催化劑組合物之前，所以這些粉末顆粒優選經處理來實現初始催化惰性的顆粒的所需催化活化。所以，當術語「顆粒」在下面使用時，表示這樣的粉末顆粒。
總之，這使得具有高穩定性和高催化活性的可擠出的催化劑能夠以可靠的方法來生產。
在一個有用的實施方案中，除了粘結劑組分之外，將常規的催化活性組分混合入催化劑組合物中。這優選是催化活性的沸石和/或催化活性的分子篩。出於本發明的目的，沸石通常是根據國際沸石協會的結構委員會(IZA-SC)的沸石圖譜的沸石。除了常規的Al-Si沸石之外，它們還包括尤其是SAPO和ALPO沸石類型。所以催化劑優選是基於沸石的催化劑。
作為一個替代，使用鈦-釩體系或混合氧化物體系，例如基於鈰-鋯混合氧化物的體系作為催化活性組分。
催化劑組合物的流變性受到單個添加的顆粒的幾何形狀(即形態)的決定性影響。因此它們優選以適當的方式選擇，以使得它們具有適於所需流變性能的形態。
在一個優選的實施方案中，顆粒至少在無催化活性的起始態時具有非沸石骨架結構。
因此顆粒不同於常規的催化活性組分。為此原因，當活性組分混合入催化劑組合物時，它們至少不同於這種活性組分。此外，至少在起始態時，顆粒典型地作為無定形顆粒存在，不同於通常的結晶的常規活性組分。
作為這種偏離活性組分的顆粒結構的結果，首先確保實現流變性能中的所需改進，和同時確保作為粘結劑用於所生產的成形體的機械強度。
在一個優選的實施方案中，顆粒本身具有多孔性。這改進了待淨化的廢氣進入更深體積層的可達性和因此改進了質量轉移，其對於所需的高催化活性是有利的。
在一個有用的實施方案中，顆粒的孔寬度大於沸石。具體地，顆粒具有中多孔性或大多孔性，孔寬度>2nm，優選>5nm。出於本發明的目的，術語中多孔性指的是孔寬度(孔直徑)是2nm-50nm的孔，和術語大多孔性指的是孔寬度大於50nm。因此粘結劑組分的顆粒在它們的形態方面，尤其是在孔寬度方面，不同於沸石或不同於活性組分。
這裡，沸石的孔寬度是沸石的環結構中的最大直徑。合適的沸石的骨架結構形成了開放孔或孔通道。它們通過沸石的通常四面體基本構建塊的環結構來形成和結合。通常，在小孔(至多8元環)沸石、中孔(至多10元環)沸石、寬孔(至多12元環)沸石和超寬孔沸石(大於12元環)之間存在著明顯不同。最大環尺寸目前是24元環，其對應於孔寬度是約1.2nm。合適的催化活性沸石典型地是小孔或中孔沸石，其孔寬度是約0.3-0.7nm。
催化活性通過粘結劑組分的顆粒的中多孔性或大多孔性而整體改進，因為待淨化的廢氣也會經由這種多孔性而滲入擠出的催化劑的催化活性壁的更深層中。因此經由這些寬孔還進行了催化劑有效供給到甚至更深位置的催化活性位置，這樣可以利用較大比例的催化活性組合物。在常規催化劑的情況中，即催化反應首先和最先僅在待淨化的廢氣流過的催化劑中的流動通道的直接表面區域上發生。因為粘結劑部分通常均勻分布在催化劑的總體積上，因此粘結劑部分有效形成流動和供給路徑，其延伸進入催化劑的體積中，和由此使得滲入沸石的微孔中成為可能。
為了獲得粘結劑部分的所需催化活性，第一優選的形式向待塗覆的粘結劑組分的初始催化惰性顆粒提供催化活性層，優選沸石層。因此催化活性的顆粒在這個形式中由催化惰性芯和催化活性層組成。因此具有規定的顆粒形狀的各顆粒由催化塗層賦予所需的催化活性，同時保持了顆粒形狀。本身已知的方法可以用於形成層，例如催化活性的顆粒尤其是沸石從懸浮液的沉積，或者通過水熱結晶的化學漸增(growing-on)。
顆粒典型的粒度範圍是從幾個μm到幾十個μm，例如1-100μm。另一方面，層厚度是其分數，並且尤其是低於平均顆粒直徑的20％，優選低於10％，和尤其是0.5μm-10μm。出於本發明的目的，顆粒直徑是各顆粒的平均直徑。在縱向延伸的棒狀顆粒的情況中，顆粒直徑是在垂直於縱向的橫截面平面內的平均直徑。
在一個優選的實施方案中，顆粒至少部分地和優選完全轉化成催化活性沸石結構，同時保持它們的顆粒形狀。催化活性尤其通過沸石常規的金屬離子交換，尤其是用Cu或Fe離子的交換來實現。這種轉化的具體優點是保持了粉末顆粒的初始顆粒形狀，其對於設定所需的流變性能特別重要。出於本發明的目的，術語顆粒形狀具體指的是在單個粒度尺寸範圍，即尤其是在μm範圍的幾何結構，其也可以稱作宏觀形態。另一方面，在上部測量範圍，即例如在幾個nm至1μm範圍的幾何結構也包括於術語顆粒形狀中，其得以保持。因此保持了這種顆粒形狀，其對於流變性能以及形成供給通道都是關鍵的。同時，通過這種轉化形成了沸石的骨架結構。因此術語轉化指的是化學轉化，並且保持粘結劑顆粒的(中孔性和大孔性)形態。作為骨架結構，形成沸石典型的四面體晶體結構，尤其是構成SiO4/2-AlO4/2四面體的結構。總之，因此形成具有沸石骨架結構或納米結構，但是非沸石形態的顆粒。
在有用的實施方案中，為了形成催化活性，通過離子交換將金屬離子，尤其是Cu或Fe離子，引入沸石微結構中，來形成催化活性位。
這裡同樣的，特別有利的是保持顆粒的(中)多孔初始結構，以使得通過保持多孔性，來實現在改進到甚至更深位置的壁區域的供給方面的優點。
轉化成沸石原則上是已知的。先決條件是顆粒由含氧化矽和/或含氧化鋁的材料組成，其然後在合成中通過添加適於結構形成的另外的組分和在升高的溫度和壓力轉化成所需的沸石微結構。
轉化在這裡依靠上述水熱結晶來進行。在這種轉化中，各顆粒通常用作載體輔助的結晶的基底。當使用硅藻土顆粒(硅藻土)時，存在於這種顆粒中的無定形SiO2被用作沸石形成的矽源。顆粒在這種情況中被引入含水的反應混合物中，其包含另外的組分，尤其是鋁源和通常一種有機模板或多種有機模板。因此這些另外的組分形成用於所需的網絡形成的反應物。然後轉化和微結構形成通過水熱結晶，在典型地80-200℃的升高的溫度和自生壓力，在典型的多天例如1-10天的反應時間進行。在水熱處理後以此方式獲得的結晶材料隨後清洗，乾燥和在400-800℃的溫度煅燒。該煅燒特別用於燒掉有機反應物(模板)。有時候轉化可以僅在接近於表面的區域中進行，來形成沸石表面層。作為一個替代，轉化進行完全，以使得整個顆粒獲得沸石骨架結構。
轉化優選形成具有骨架結構MFI(例如ZSM-5)、BEA(例如β)、CHA(菱沸石)、AEI(例如ALPO 18)，ERI(例如毛沸石)或FER(例如鎂鹼沸石)(FER是一種中孔分子篩)的沸石。轉化後，沸石優選用鐵或銅交換。具體地，轉化形成與用於催化活性沸石組分相同的沸石類型。因此這種催化活性沸石組分和粘結劑在這種情況中它們的中孔形態和大孔形態不同。
多孔玻璃、矽膠或氧化鋁例如在這種情況中用作粘結劑組分的起始顆粒。還使用粘土礦物和在一個優選的實施方案中使用硅藻土，其特別適於設定催化劑組合物的所需流變性能。如果需要，還使用多個這樣的粘結劑組分的混合物作為粘結劑部分。
最終，在另一實施方案中，將柱撐粘土材料(也稱作柱撐粘土(PILC))用作粘結劑組分。這種粘土材料通常具有通過無機柱以一定間距相互隔開的二維粘土層。柱例如由氧化鈦或氧化鋁組成。此外，催化活性腔室優選插入由粘土層之間的無機柱形成的自由空間中，來提供催化活性。為此目的，根據需要插入鐵、銅、錳或鈰。
在一個有用的實施方案中，粘結劑組分是硅藻土。這特別適於設定所需的流變性能。這適用於具有塗覆的顆粒的形式以及具有已經轉化成沸石的顆粒的形式二者。
硅藻土的一個特別的優點是它的高多孔性。實驗已經顯示硅藻土是特別合適的。這特別適用於轉化成沸石。因此形成具有宏觀形態的硅藻土和具有合適的中多孔性和大多孔性的沸石，由此實現了到更深位置的催化劑水平的所需可達性。
根據本發明，目標還通過具有權利要求13的特徵的催化劑來實現。這尤其是優選已經通過上述方法作為全活性擠出物來生產的SCR催化劑。它具體包含至少一種沸石作為催化活性組分和無機粘結劑部分(其包括已經至少部分地催化活化的無機粘結劑組分)。
已經結合方法，尤其是涉及催化劑的組成而描述的優點和優選的實施方案，和尤其是粘結劑部分和粘結劑組分的實施方案，也可以類似地應用於催化劑。
催化劑尤其是一種擠出的(蜂窩)催化劑。在替代的實施方案中，催化劑配置為板狀催化劑、載體塗層或擠出的粒料(鬆散材料)。形成實際催化劑的催化活性催化劑組合物在最終的狀態中在每種情況中具有還對方法進行了描述的組成。
無機粘結劑部分以10和80重量％和尤其是15-50重量％使用，在每種情況中基於最終的燒結催化劑的總重量計。因此在邊界區域中，僅通過催化活化的粘結劑組分形成催化活性。
高質量比例的粘結劑組分使得僅通過隨後對之前無活性的粘結劑部分活化來同時確保在給定體積時催化劑整體高的總活性成為可能。因此粘結劑部分在它的中孔形態或大孔形態方面根本不同於沸石活性催化劑組分。
它可用於待催化活化的總無機粘結劑部分的大部分，優選大於80％。具體地，催化活化整個無機粘結劑部分。這裡，使用各種催化活化的粘結劑組分的組合是優選的。
總之，通過適當選擇粘結劑組分而實現了諸多優點。
這裡，特別地，可以看到待淨化的廢氣到沸石的催化活性腔室的改進的通路。結果，實現待淨化的廢氣進入催化劑體積的更高的擴散率，這對催化效率整體改進和因此充分利用相對昂貴的沸石催化材料。粘結劑部分通常均勻分布在催化劑中。通常μm尺寸的沸石晶體更好地用於催化反應。這也可以用於產生催化劑的更小構建空間，同時保持相同的總催化活性，其對於機動車輛領域尤其重要。
最後，催化劑的這些改進的性能也受到以可靠的方法來生產擠出的全活性體的基本能力的關鍵性支持。
原則上可以僅使用無催化活性的多孔無機粘結劑組分例如合適的粘土礦物、硅藻土和/或柱撐粘土礦物(PILC)作為無機粘結劑組分。甚至粘結劑部分沒有催化活性時，作為引入供給通道的結果，也獲得了具有改進的催化活性的催化劑。依靠無機粘結劑也實現了良好的擠出能力和高機械穩定性。保留提交分案申請的權利，涉及到如這裡所述的但是沒有催化活性的這樣的無機粘結劑組分用於催化劑，尤其是SCR催化劑的用途，和生產方法。
除了催化活化的粘結劑部分之外，催化劑優選包含至少一種催化活性組分。對於催化劑來說，原則上各種催化劑體系是已知的。出於本發明的目的，催化劑體系是包含至少一種對催化活性有部分貢獻的催化活性組分的組分體系。
在一個優選的第一形式中，將結晶分子篩用作至少一種催化活性組分。這優選以20-80重量％的比例存在。
出於本發明的目的，結晶分子篩具體是窄含義的沸石，即結晶鋁矽酸鹽。另外，結晶分子篩還包括另外的分子篩，其不是鋁矽酸鹽，但是具有根據國際沸石協會的結構委員會(IZA-SC)的沸石圖譜的沸石骨架結構。這尤其適用於矽鋁磷酸鹽(SAPO)或鋁磷酸鹽(ALPO)，其同樣列於所述的沸石圖譜中。
作為催化活性組分，這裡可以具體使用具有骨架結構CHA的分子篩，尤其是菱沸石、AEI，尤其是ALPO 18或及其鋁矽酸鹽形式，例如SSZ-39、ERI、MFI、BEA、FAU、AFX或FER(這裡所用的命名是基於沸石圖譜中所用的命名)。
在具有根據沸石圖譜的骨架結構的結晶分子篩中，通常在小孔、中孔和大孔結晶分子篩之間存在著明顯不同。小孔分子篩是最大孔開口具有包含8個四面體原子結構的環結構的篩。中孔和大孔分子篩是最大孔開口通過具有不多於10個(中孔)或不多於12個(大孔)四面體排列的原子結構的環的環開口形成的分子篩。所述的骨架結構BEA是大孔骨架結構，MFI是中孔結構，和CHA是小孔結構。所述的FAU骨架結構同樣是大孔結構，優選Y-沸石。AEI是小孔骨架結構，和這裡使用具有名稱SSZ-39的沸石是優選的。FER是中孔骨架結構，和使用鎂鹼沸石或ZSM-35作為材料是優選的。ERI是小孔結構，和使用毛沸石作為材料是優選的。AFX是小孔骨架結構，和使用SSZ-16作為材料是優選的。骨架結構BEA、MFI和FAU(這裡尤其是沸石-Y)優選用作烴阱。全部所述的骨架結構和材料可以用作SCR催化劑；它們依靠金屬，尤其是用銅和/或鐵和/或鈰離子交換來適當活化，優選用銅或鐵活化。
通常包含金屬活化劑(促進劑)對分子篩是有用的。這尤其是銅、鐵或鈰或其混合物。分子篩尤其是用這樣的金屬離子交換的分子篩，尤其是沸石。作為金屬離子引入到骨架結構中的離子交換的分子篩的一個替代，這些金屬活化劑也可以不引入到骨架結構中，和因此有效地作為「游離」金屬或金屬化合物(例如金屬氧化物)而存在於分子篩的單個通道中，例如作為用含有該化合物的溶液浸漬分子篩的結果。離子交換的金屬和游離金屬化合物在分子篩中的組合也是可能的。
作為結晶分子篩的一個替代，原則上還可以使用具有催化活性組分的另一催化劑體系。催化劑在這種情況中優選具有基於賤金屬的催化的非沸石體系。
在第一實施方案中，催化劑在這種情況中是基於鈦-釩的催化劑，其具有釩作為催化活性組分。
總之，不同的鈦-釩體系被用於不同的實施方案。具體地，使用具有二氧化鈦(TiO2)和五氧化二釩(V2O5)的混合物的氧化體系。作為一個選項，鈦-釩體系包含釩-鐵化合物作為催化活性組分，尤其是包含釩酸鐵(FeVO4)和/或釩酸鐵鋁(Fe0.8Al0.2VO4)。這樣的安排公開在WO2014/027207A1中(其全部內容在此通過參考引入)。
氧化體系具體是鈦-釩-鎢體系、鈦-釩-鎢-矽體系、鈦-釩-矽體系。在包含釩-鐵化合物的第二組的情況中，它們是鈦-釩-鎢-鐵體系、鈦-釩-鎢-矽-鐵體系或鈦-釩-矽-鐵體系。
鈦/釩重量比(Ti/V)有用地是35-90。在氧化的鈦-釩體系的情況中，二氧化鈦與五氧化二釩的重量比(TiO2/V2O5)典型地是20-60。
鈦-釩體系通常以70-90重量％的重量比率存在，基於最終的催化劑計。其餘的10-30重量％由粘結劑組分和在需要時的填料組分或纖維構成。
在基於賤金屬的催化體系的第二形式中，將氧化鎢-氧化鈰體系或穩定化的氧化鎢-氧化鈰體系(WO3/CeO2)用於催化體系。
穩定化的鎢-鈰體系具體地是含有Ce-鋯混合氧化物的鋯穩定化的體系。過渡金屬，尤其是鐵，優選分布在這樣的載體材料中。所用的過渡金屬具體地選自Cr、Ce、Mn、Fe、Co、Ni、W和Cu，尤其是選自Fe、W、Ce和Cu。
催化體系具體是Fe-W/CeO2體系或Fe-W/CeZrO2體系，尤其是如涉及WO2009/001131的圖3所述，其在此完全通過參考引入。過渡金屬在催化劑中的比例優選是0.5-20重量％，基於催化劑的總重量計。
此處所述的各種催化體系根據需要單個使用，或者組合使用。具體地，在此使用基於鈦-釩的體系和結晶分子篩的混合物。具體地，這樣的混合催化劑包含作為第一組分的鋁矽酸鹽或矽酸鐵分子篩，其任選地為H+形式或已經用一種或多種過渡金屬，尤其是用鐵進行離子交換。第二組分是在金屬氧化物載體上的氧化釩，該載體的金屬選自鋁、鈦、鋯、鈰、矽及其組合。第二組分的載體材料尤其是氧化鈦。第一組分具體是鐵交換的MFI、BEA或FER鋁矽酸鹽分子篩(沸石)。在這個混合物中，第一組分與第二組分的比率是5:95至約40:60。
催化劑具體是擠出的催化劑，優選蜂窩催化劑。催化劑體在一個實施方案中用催化載體塗層塗覆，其與擠出體相同或不同。這樣的塗層例如作為如DE102012213639A1(其全部內容在此通過參考引入)所公開的載體塗層來施用。這尤其是擠出的SCR蜂窩催化劑。在一個替代的實施方案中，沒有使用塗層。
在一個優選的實施方案中，擠出的催化劑，尤其是擠出的蜂窩催化劑作為壁流式過濾器來配置，其中廢氣在運行過程中流過多孔壁。與之相反，流過式整料的催化劑體(其同樣經常配置為陶瓷蜂窩催化劑)具有在縱向上排列的廢氣流動通道。壁流式過濾器的形成依靠合適設定的多孔性來進行。這樣的壁流式過濾器描述在例如DE102011010106A1(其全部內容在此通過參考引入)中。
催化劑優選配置為SCR催化劑，因此具有對於所需的DeNOx反應的催化活性。
但是，此處所述的催化活化的粘結劑組分的概念不限於用於SCR催化劑。這種概念原則上適於全部類型的催化劑來改進催化活性。
具體地，催化劑例如是烴阱，尤其是沒有另外的催化塗層。這樣的催化劑也稱作冷啟動催化劑，因為由於它們存儲烴的能力，它們控制了內燃機啟動階段過程中廢氣中HC的比率。這樣的冷啟動催化劑描述在例如WO2012/166868A1(其全部內容在此通過參考引入)中。這樣的催化劑具體地配置為包含結晶分子篩的擠出的蜂窩催化劑，尤其是配置為這樣的分子篩與貴金屬尤其是鈀(Pd)的混合物。貴金屬也可以與賤金屬一起添加到沸石。研究已經顯示，鈀浸漬的結晶分子篩，尤其是沒有鐵時，同樣表現出冷啟動催化劑所需的性能。這樣的冷啟動催化劑例如表現出良好的NOx存儲和轉化能力以及在低溫對於N2的高選擇性，在低溫良好的烴存儲能力和轉化率，和改進的一氧化碳氧化活性。
作為這些配置為烴阱的優選未塗覆的擠出的催化劑的替代，催化劑配置為能夠充當烴阱的塗覆的、擠出的蜂窩催化劑。同樣地，催化劑優選包含結晶分子篩，優選例如為H+形式和尤其是「未金屬化的」，即沒有金屬活化劑。可選地，結晶分子篩包含鈀和/或銀。這樣的擠出的蜂窩體在這種實施方案中具有催化活化塗層，尤其是來形成柴油氧化催化劑、三元催化劑，或者它轉化成壁流式過濾器，其隨後塗覆有氧化催化劑來將它以類似於柴油氧化催化劑的方式轉化成催化型菸灰過濾器(CSF)。三元催化劑的一個例子可以在WO2011/092517A1(其全部內容在此通過參考引入)中找到，擠出的柴油氧化催化劑和擠出的催化型菸灰過濾器的一個例子例如可以在WO2011/092519(其全部內容在此通過參考引入)中找到。
下面藉助於附圖來說明本發明的實施方案。在附圖中：
圖1顯示了用於說明生產方法的一個簡化的示意圖，
圖2顯示了用於解釋粘結劑組分的顆粒生產的示意圖，其中顆粒具有催化活性層，
圖3顯示了用於說明粘結劑組分的顆粒生產的示意圖，其中顆粒轉化成沸石，和
圖4顯示了用於解釋通過引入催化活性腔室，來催化活化作為粘結劑組分的在起始態時無活性的柱撐粘土礦物的示意圖。
根據圖1，提供一種擠出方法來生產催化劑2。初始時提供了一種催化劑組合物4，其包含作為主組分的催化活性沸石部分，其具有沸石Z作為催化活性組分，無機粘結劑部分B和另外通常一定比例的有機粘結劑O或可能另外的添加劑。沸石部分和無機粘結劑部分B作為起始粉末與有機粘結劑部分O和任選地另外的組分均勻混合，來產生可擠出的催化劑組合物4。用於隨後擠出的催化劑組合物4的流變性經由粘結劑部分B、O適當設定，以使得催化劑組合物4具有適於擠出工具的塑性能力。
催化劑體6隨後通過擠出這種催化劑組合物4作為全活性擠出物來生產，並且這種催化劑體6首先乾燥和隨後在爐8中燒結，以使得結束時陶瓷催化劑2已經形成為擠出的全活性催化劑。在該例子中，這是具有例如圓柱形基本幾何形狀的蜂窩催化劑。沸石部分優選由鐵交換的或銅交換的沸石Z，尤其是ZSM-5、β或菱沸石類型組成。沸石部分還可以由這樣的沸石Z的混合物組成。
粘結劑部分B優選是一種在初始態時無催化活性的粉末，並且由個體顆粒10尤其是硅藻土組成。這些顆粒10依靠預處理來催化活化，在預處理過程中它們保持了它們的形態。顆粒10優選是多孔顆粒。顆粒10整體上具有孔寬度p(平均孔直徑)典型地>5nm的中多孔性。硅藻土尤其是用作這些顆粒10的起始材料。顆粒10通常的(平均)顆粒直徑d是幾個μm到幾十個μm。
在圖2所示的第一實施方案中，顆粒10塗覆有催化活性層12和以這種方式來催化活化。層12尤其是沸石層。
在第二選項中，如圖3所示，依靠本身已知的合適的處理將顆粒10轉化成沸石顆粒14，並且保持了它們的一般形態，即尤其是保持了它們的中多孔性。這裡，顆粒10的微結構轉化成由氧化矽/氧化鋁四面體組成的四面體結構，其典型地是沸石。同時，保持了顆粒10的中孔結構或大孔結構以及它們的中多孔性。
在根據圖4的第三實施方案中，將柱撐粘土礦物(柱撐粘土)用於粘結劑部分B。這些柱撐粘土礦物由通過柱16來保持彼此一定間距的粘土層18組成。催化活性位20插入到這些無催化活性的結構中的粘土層18之間的自由空間中。
因此顆粒10在添加到和混合入催化劑組合物4之前進行了處理和因而進行了催化活化。總粘結劑部分B是優選的，即全部無機起始粉末以這種方式催化處理。作為一個選項，僅處理了部分。還可以使用不同的無機粘結劑組分，無催化活性的和催化活化的二者的混合物，如作為例子的圖2-4所示。還可以將不同的起始材料，例如不同的粘土礦物彼此混合。粘結劑組分至少基本上均勻地分布在最終的催化劑2中。
最終的催化劑2優選具有這樣的組成，其由50-80重量％的催化活性沸石和20-50重量％的無機粘結劑部分B組成，在每種情況中基於最終形態中燒結的催化劑2的總質量計。另外的組分例如另外的添加劑等也可以存在。它們的總比例不大於5重量％。揮發性有機粘結劑部分O的比例典型地是相對於其幾個重量百分比。
附圖標記列表
2 催化劑
4 催化劑組合物
6 催化劑體
8 爐
10 顆粒
12 層
14 沸石顆粒
16 柱
18 粘土層
20 位
Z 沸石
B 無機粘結劑部分
O 有機粘結劑部分