陶瓷纤维负载型高温反应催化剂的制作方法

专利名称：陶瓷纤维负载型高温反应催化剂的制作方法技术领域：本发明属于陶瓷纤维负载型高温反应催化剂的制备技术。高温催化反应，如烃类氧化、氧化脱氢、异构化、烃类的彻底氧化等所用的催化剂，在反应过程中，由于反应温度高，催化剂层的温度分布不均匀，往往造成烧结、积炭、催化剂的活性组分流失等现象，因此严重的影响了催化剂的寿命。特别是在甲烷氧化偶联高温催化反应中，所用的催化剂含有碱金属、碱土金属等，活性组分的流失更为严重。针对上述问题，我们经过反复实验，终于找到了耐高温性能好的陶瓷纤维做为固定床催化剂的载体，制成了陶瓷纤维负载型高温反应催化剂。本发明具有如下特点1.活性组分的用量只是原来催化剂用量的四分之一或更少，在650～750℃仍能保持或高于原有C2活性、选择性。2.减少了催化剂对反应设备的腐蚀性，抑制了活性组分的流失。3.本发明是将催化剂负载在陶瓷纤维上，从而增加了反应气的接触面积，使催化剂相的活性点分布均匀，有利于催化反应。4.陶瓷纤维本身耐高温，添加后仍保持其化学稳定性，所以不改变原来催化剂活性组分的性质。由于活性组分均匀分散在陶瓷纤维上，因此反应温度分布均匀，避免或减少了积炭，从而延长了催化剂的寿命。5.制备工艺简单，降低了成本，提高了经济效益。本发明是将原高温反应催化剂如烃类氧化、氧化脱氢、异构化、烃类彻底氧化、甲烷氧化偶联等所用的催化剂，研成160目以下的粉末，用水浸湿与陶瓷纤维均匀混合。原催化剂与水的重量比例为1∶25～35。原催化剂与陶瓷纤维的重量比为1∶3～5。陶瓷纤维的孔容积为7毫升/克左右，因此可使催化剂颗粒均匀负载在陶瓷纤维上，负载后的陶瓷纤维在110℃烘干2小时，在800℃下焙烧3小时以上即可得到陶瓷纤维负载型高温反应催化剂。甲烷氧化偶联合成乙烯、乙烷所用的陶瓷纤维负载型高温反应催化剂制备过程是首先，将碱金属如Li、Na、K，碱土金属如Mg、Ca、Ba、Sr的可溶性盐如硝酸盐、碳酸盐、硫酸盐、氯化物等浸渍在稀土氧化物如La2O3、CeO2、Sm2O3等固体粉末上。碱金属、碱土金属和稀土氧化物的最佳摩尔比为(0.5～15)∶(1～20)∶(20～50)。浸渍时间10分钟以上，最好是半小时左右，浸渍后呈润湿状，在110℃烘干2小时左右，再在450℃焙烧3小时左右，最后在800℃焙烧4小时以上。其次，将上述焙烧好的催化剂活性组分研成160目以下的粉末，取1克加入30毫升水，浸湿后与4克陶瓷纤维混合，使催化剂活性组分均匀负载在陶瓷纤维上，然后在110℃烘干2小时，再在800℃焙烧3小时以上即得到陶瓷纤维负载型高温反应催化剂。评价催化剂的反应与装置采用固定床石英反应器，内径为6毫米，反应温度在500～800℃之间，原料气甲烷与氧气的体积配比为(10～3)∶1，采用的催化反应为甲烷氧化偶联制乙烯、乙烷。实施例称取5克La2O3，研碎;将同La2O3的摩尔比为1∶36的Ba(NO3)2的水溶液浸渍在La2O3上之后在110℃烘干，再将同La2O3的摩尔比为0.5∶36的K2SO4水溶液浸在Ba(NO3)2～La2O3固体上，然后在110℃烘干2小时，在800℃焙烧3小时以上即得K∶Ba∶La＝0.5∶1∶36的K2SO4-BaO-La2O3的催化剂。取上述制备的催化剂(无陶瓷纤维负载)0.2克，放入评价催化剂的装置中。反应气中，甲烷与氧气的体积比为7∶1，总流速为64毫升/分，反应温度650～750℃情况下，甲烷转化率，C2烃收率(C2＝C＝2+C02，C＝2为乙烯，C02为乙烷)和C2烃的选择性列于下表中650℃ 700℃ 750℃甲烷转化率(%) 36.13 35.33 33.30C=2收率(%) 9.72 10.11 9.96C02收率(%) 9.24 9.26 9.41C2收率(%) 18.96 19.36 19.37C2烃选择性(%) 52.47 54.79 58.16然后将前边制好的K2SO4-BaO-La2O3催化剂研成160目以下，取1克加入30毫升水浸湿后与4克陶瓷纤维混合，使催化剂均匀的负载在陶瓷纤维上，然后在110℃烘干2小时，再在800℃焙烧3小时以上即制成陶瓷纤维负载型高温反应催化剂。同样取0.2克，放入催化剂评价装置中，反应条件同前，反应结果列入下表650℃ 700℃ 750℃甲烷转化率(%) 34.41 33.14 32.92C=2收率(%) 8.41 9.26 10.53C02收率(%) 9.49 9.76 9.23C2收率(%) 17.90 19.02 19.76C2烃选择性(%) 52.02 57.39 60.0权利要求1.本发明为陶瓷纤维负载型高温反应催化剂的制备技术，它是由陶瓷纤维与高温反应催化剂活性组分构成，其特征在于将陶瓷纤维做为固定床催化剂的载体，制成陶瓷纤维负载型高温反应催化剂。高温反应催化剂包括用于烃类氧化、氧化脱氢、异构化、烃类彻底氧化、氧化偶联等反应的催化剂。2.如权利要求1所述的陶瓷纤维负载型高温反应催化剂，其特征在于将陶瓷纤维做为固定床甲烷氧化偶联合成乙烯、乙烷高温催化反应催化剂的载体。全文摘要本发明属于陶瓷纤维负载型高温反应催化剂的制备技术。本发明表明活性组分的用量只是原来催化剂用量的四分之一或更少时，在650-750℃仍能保持或高于原有C文档编号C07C2/84GK1078922SQ9310335公开日1993年12月1日 申请日期1993年3月22日 优先权日1993年3月22日发明者毕颖丽, 甄开吉, 姜蓬勃 申请人:吉林大学