EP0761307B1

Monomodal and polymodal catalyst supports and catalysts with a narrow pore size distribution and method for producing the same

Abstract

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EP0761307B1, drawing sheet 1
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Expired 10 September 2016, 10 years ago.

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10 claims: 6 independent, 4 dependent

  1. 1
    Monomodale oder polymodale Katalysatorträger oder Katalysatoren, die eine spezifische Oberfläche nach BET von 0,01 bis 250m 2 /g, ein Porenvolumen von 0,05 bis 5 ml/g, eine Schneidhärte von 1 bis 8 kg bei 800°C vorgesinterten Proben und eine monomodale oder eine polymodale Porengrößenverteilung mit einem mittleren Porendurchmesser von 50 bis 300.000 nm gemessen mit der Hg-Druckporosimetrie-Methode aufweisen und a) 10 bis 95% des Porenvolumens bei dem 0,1- bis 3-fachen und/oder b) 10 bis 80% des Porenvolumens bei dem 0,4- bis 3-fachen und/oder c) 50 bis 95% des Porenvolumens bei dem 0,1- bis 1-fachen und/oder d) 50 bis 80% des Porenvolumens bei dem 0,4- bis 1-fachen des mittleren Porendurchmessers liegt und e) die Halbwertsbreite der Porengrößenverteilung weniger als das 0,5-fache des modalen Porendurchmessers beträgt.
  2. 2
    Verfahren zur Herstellung von Katalysatorträgem oder Katalysatoren, nach Anspruch 1, durch verformen eines Gemisches aus A) 15 bis 70 Vol.-% I) eines anorganischen Pulvers ausgewählt aus der Gruppe der Oxide, Nitride, Carbide, Silikate, Alumosilikate der Elemente Beryllium, Magnesium, Calcium, Strontium, Barium, Bor, Aluminium, Gallium, Indium, Thallium, Silicium, Germanium, Zinn, Blei, Antimon, Selen, Tellur, Polonium, Astat, Eisen, Cobalt, Nickel, Ruthenium, Rhodium, Palladium, Osmium, Iridium, Platin, Kupfer, Silber, Gold, Zink, Cadmium, Quecksilber, Scandium, Yttrium, Lanthan, Actinium, Titan, Zirkon, Hafnium, Vanadin, Niob, Tantal, Chrom, Molybdän, Wolfram, Mangan, Technetium, Rhenium, Cer, Praseodym oder deren Gemische und/oder II) eines metallischen Pulvers ausgewählt aus Metallen und Legierungen der Elemente Bor, Aluminium, Gallium, Indium, Thallium, Silicium, Germanium, Zinn, Blei, Antimon, Selen, Tellur, Polonium, Neodym, Samarium, Dysprosium, Astat, Eisen, Cobalt, Raney-Cobalt, Nickel, Raney-Nickel, Ruthenium, Rhodium, Palladium, Osmium, Iridium, Platin, Kupfer, Silber, Gold, Zink, Cadmium, Quecksilber, Scandium, Yttrium, Lanthan, Actinium, Titan, Zirkon, Hafnium, Vanadin, Niob, Tantal, Chrom, Molybdän, Wolfram, Mangan, Technetium, Rhenium, Cer, Praseodym, WC, TiC, TaC, VC oder deren Gemische, WC-Cobalt, TiC-Cobalt, TaC-Cobalt, VC-Cobalt oder deren Gemische sowie Kohlenstoff und/oder III) einer Aktivkomponente ausgewählt aus der Gruppe der anorganischen Säuren, der Metalle ausgewählt aus Lithium, Natrium, Kalium, Rubidium, Caesium, Francium, Beryllium, Magnesium, Calcium, Strontium, Barium, Bor, Aluminium, Gallium, Indium, Thallium, Silicium, Germanium, Zinn, Blei, Arsen, Antimon, Wismut, Selen, Tellur, Polonium, Astat, Eisen, Cobalt, Raney-Cobalt, Nikel, Raney-Nickel, Ruthenium, Rhodium, Palladium, Osmium, Iridium, Platin, Kupfer, Silber, Gold, Zink, Cadmium, Quecksilber, Scandium, Yttrium, Lanthan, Actinium, Titan, Zirkon, Hafnium, Vanadin, Niob, Tantal, Chrom, Molybdän, Wolfram, Mangan, Technetium, Rhenium, Cer, Praseodym, deren Gemische, oder deren Boraten, Carbonaten, Silikaten, Nitraten, Phosphaten, Arsenaten, Antimonaten, Bismutaten, Sulfaten, Selenaten, Telluraten, Vanadaten, Molybdaten, Niobaten, Chromaten, Oxiden, Hydroxiden, Halogeniden, Sulfiden, Seleniden, Telluriden, Nitriden, Phosphiden, Arseniden, Acetate, Acetylacetonate, Palladate, Platinate, Cyanide, Rhodanide, Manganate, Rhenate, Osmate, Carbiden, Siliciden, Boriden, deren Ammoniumverbindungen oder deren Gemische und/oder IV) eines organischen Pulvers ausgewählt aus der Gruppe Teflon oder Polyimid B) 30 bis 85 Vol.-% einer Mischung aus B 1 ) 50 bis 100 Gew.-% eines Polyoxymethylenhomo- oder copolymerisats und B 2 ) 0 bis 50 Gew.-% eines in B 1 ) homogen gelösten oder mit einer mittleren Teilchengröße von weniger als 1µm in B 1 ) dispergierten Polymerisats und C) 0 bis 15 Vol.-% eines Dispergierhilfsmittels, Entfernen des Bindemittels und anschließendes Vorsintern und gegebenenfalls Aufbringen von Aktivkamponenten III auf der Komponente A) oder auf der vorgesinterten Masse durch gegebenenfalls mehrfaches Tränken, Imprägnieren, Sprühimprägnieren, Auffällen, Hicoaten, Washcoaten oder Sprühtrocknen, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente A) ein nanokristallines Pulver mit einer mittleren Korngröße von 5 nm bis 500.000 nm ist, wobei die Abweichungen der Korngröße bei 80% der Körner 0 bis 30% der mittleren Korngröße betragen und das Bindemittel durch Behandlung mit einer gasförmigen Säure bei Temperaturen von 100 bis 160°C und Restpyrolyse bei Temperaturen von 400 bis 600°C entfernt wird und anschließend bei Temperaturen von 600 bis 1400°C vorgesintert wird und die Katalysatorträger oder Katalysatoren nach der pyrolytischen Entfernung des Binders eine spezifische Oberfläche nach BET von 0,01 bis 250 m 2 /g und eine Porengrößenverteilung von 50 bis 300.000 nm gemessen mit der Hg-Druckporosimetrie-Methode aufweisen.
  3. 3
    Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man Pulver mit polymodaler Komgrößenverteilung oder mit innerer Porosität einsetzt.
  4. 4
    Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als Metall Aluminium, Eisen, Cobalt, Nickel, Palladium, Platin, Kupfer, Silber, Molybdän, Zink, Titan, Zirkon, Wolfram, Niob, Chrom oder Kohlenstoff oder als anorganisches Pulver Al 2 O 3 , MgO, SiO 2 , TiO 2 , Y 2 O 3 , ZrO 2 , ZnO, Fe 3 O 4 , Fe 2 O 3 , CoO, Co 2 O 3 , Cr 2 O 3 , NiO, B 2 O 3 , Ce 2 O 3 , CeO 2 , Pr 2 O 3 , B 4 C, SiC, WC, TiC, TaC, Si 3 N 4 , AlN, BN, TiN, ZrN, oder deren Gemische einsetzt.
  5. 5
    Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man als Metall Eisen, Cobalt, Nickel, Chrom, Molybdän, Titan oder als anorganisches Pulver SiC, Si 3 N 4 , BN, B 4 C, WC, TiC, TiN, ZrN und AlN, oder deren Gemische einsetzt.
  6. 6
    Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man als anorganisches Pulver SiC, Si 3 N 4 oder deren Gemische einsetzt
  7. 7
    Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die Mischung aus A), B) und C) durch Granulieren, Pressen, Walzen, Extrusion, Spritzguß oder Strangguß bei 80 bis 250°C verformt.
  8. 8
    Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Entfernung des Bindemittels als Säure Salpetersäure, Oxalsäuredihydrat, wasserfreie Oxalsäure, Essigsäure, Ameisensäure oder deren Gemische oder Bortrifluorid einsetzt.
  9. 9
    Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man die Verformung so durchführt, daß diese als Schüttung von Einzelteilen oder als Monolithe in Form von Raschig-Ringen, Sattelkörpern, Sternringen, gelochten und/oder gerippten geometrischen Körpern wie Ringen, Kugeln, Quadern, Würfeln, Kegeln, Pyramiden, Prismen, Oktaedern, Zylindern, Pyramidenstümpfen und Kegelstümpfen, Wagenräderprofilen, Fensterrahmenprofilen oder Honigwabenprofilen, anfallen.
  10. 10
    Verwendung eines Katalysatorträgers oder Katalysators gemäß Anspruch loder eines monomodalen oder polymodalen Katalysatorträgers oder Katalystors, hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2 bis 9, zur Chlorherstellung aus Chlorwasserstoff in einem instationären Deacon-Prozeß, zur Umsetzung von Ethylbenzol zu Styrol in einer instationären Oxy-Dehydrierung, zur Aziridinherstellung aus Ethanolamin, zur Umsetzung von Trimethylcyclohexenon zu Trimethylphenol, bei Reduktionen, Hydrierungen, Oxidationen, Dehydrierungen, sauer oder basisch katalysierten Reaktionen oder Reaktionen in der Wirbelschicht, zur Entfernung von Verbrennungsrückständen aus Dieselabgasen und zur Entfernung von NO x aus Abgasen, in Bioreaktoren gemeinsam mit Bakterien und als Biokatalysatorträger mit immobilisierten Enzymen oder Mikroben.