專利名稱：分子篩催化劑成型的前處理方法、成型方法及催化劑產(chǎn)品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及分子篩催化劑的成型方法，更具體地，涉及包括前處理的分子篩催化劑的成型方法。
背景技術(shù)：
化學(xué)工業(yè)的發(fā)展很大程度上依賴于催化劑的開發(fā)，其中又以反應(yīng)物為氣相、催化劑為固相的氣固多相催化過程，在化學(xué)工業(yè)中應(yīng)用更普遍。對一種工業(yè)多相催化劑，尤其是分子篩催化劑來說，不僅要求有良好的反應(yīng)活性、選擇性及良好的穩(wěn)定性、適宜的孔結(jié)構(gòu) (比表面積、孔體積、孔徑等)，還要求具有使用壽命長、必要的強度(壓碎強度、磨損強度) 和適宜的物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(形狀、尺寸等)，上述各項催化劑使用性能，除了與催化劑本征性能有關(guān)外，在一定程度上與其成型工藝有關(guān)。分子篩催化劑生產(chǎn)需要的化工原料種類繁多，制備過程復(fù)雜。有時，實驗室研究初步取得具有良好活性、選擇性的分子篩催化劑，在擴大試驗規(guī)模時卻發(fā)現(xiàn)試驗過程中催化劑容易碎裂或粉化，活性組分脫落，造成反應(yīng)裝置阻力增大，傳熱情況惡化，或者造成催化劑攜帶損失。這時往往又需要不斷改進催化劑的配方及成型工藝，直至制得適合工業(yè)反應(yīng)要求的催化劑。在工業(yè)操作中，因分子篩催化劑強度差而造成裝置停車的例子也是屢見不鮮的。事實證明，分子篩催化劑成型是工業(yè)分子篩催化劑制備工序的重要步驟之一，而對氣固反應(yīng)使用的固體分子篩催化劑來說，成型過程通常也是必需的步驟，所以，國內(nèi)外已把成型作為提高分子篩催化劑性能的重要內(nèi)容之一。分子篩催化劑通過成型加工，就能根據(jù)催化反應(yīng)及反應(yīng)裝置要求，提供適宜形狀、大小和機械強度的顆粒催化劑，并使分子篩催化劑充分發(fā)揮所具有的活性及選擇性，延長催化劑使用壽命。在制備待成型分子篩催化劑料漿的過程中，在通過攪拌、混合等工序?qū)⒒钚越M分與各種助劑分散混合成漿液時，會帶進相當多的空氣泡，活性組分與各種助劑長期與空氣接觸，其表面也會附有一定量的空氣，催化劑成型過程中又能帶進額外的空氣，這些空氣以小泡或分散為極細氣泡的形式存在于料漿中，形成氣-固-液三相氣泡，而存在于催化劑料漿中的空氣會大大削弱固-固間及固-液間的分子間作用力，致使待成型料漿的附著性、 凝集性降低。由于這些氣泡中有一些不是穩(wěn)定的，其經(jīng)過一定時間可以自行消除，而有些氣泡在待成型料漿中比較穩(wěn)定，如果存在于待成型催化劑料漿中的這些空氣泡不消除或不能及時除去，進行催化劑成型時，則會在分子篩催化劑成品中產(chǎn)生疵點，或在催化劑成品中存有氣孔，嚴重影響分子篩催化劑的強度，進而影響該分子篩催化劑的工業(yè)應(yīng)用。而如果能夠通過減壓的辦法，即對待成型的分子篩催化劑料漿進行前脫氣處理以破壞其所形成的氣-固-液三相平衡，最終除去氣泡，則會提高其強度。目前分子篩催化劑的成型方式如壓縮成型、擠出成型、轉(zhuǎn)動成型、噴霧成型及其它各種成型方式中，均沒有對待成型的分子篩催化劑料漿進行前脫氣處理。因此，對于在分子篩催化劑成型前進行諸如脫氣的前處理方法存在需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種用于催化劑成型的前處理方法，通過采用真空脫氣而排出待成型的分子篩催化劑料漿中的氣體。本發(fā)明的另一個目的是提供一種包括前述前處理方法的分子篩催化劑的成型方法，使待成型的催化劑料漿顆粒之間作用力更強，從而提高了待成型的催化劑料漿分子間的附著性、凝集性，從而提高成型分子篩催化劑的強度。本發(fā)明的另一個目的是提供一種通過前述成型方法獲得的分子篩催化劑成品。在一方面，本發(fā)明提供了一種用于分子篩催化劑成型的前處理方法，包括對待成型的催化劑料漿進行真空脫氣處理以排出所述催化劑料漿中所含的氣體。在一個優(yōu)選實施方式中，真空脫氣的真空度為0 -1. OlXlO5Pa0在一個優(yōu)選實施方式中，真空脫氣的真空度為-0. 80 X IO5Pa -1. OlXlO5Pa0在一個優(yōu)選實施方式中，真空脫氣的操作溫度為10°C 100°C。在一個優(yōu)選實施方式中，真空脫氣的操作溫度為20°C 50°C。在一個優(yōu)選實施方式中，真空脫氣的時間為0. Ih 48h。在一個優(yōu)選實施方式中，真空脫氣的時間為0. 2h IOh。在一個優(yōu)選實施方式中，在進行所述真空脫氣期間，所述催化劑料漿處于靜止或攪拌狀態(tài)。在一個優(yōu)選實施方式中，真空脫氣在真空干燥器或攪拌釜中進行。在另一個方面，本發(fā)明提供了一種分子篩催化劑的成型方法，包括對經(jīng)過上述前處理方法處理之后的催化劑料漿進行成型，從而得到成型的分子篩催化劑。在一個優(yōu)選實施方式中，成型通過壓縮成型、擠出成型、轉(zhuǎn)動成型或噴霧成型實現(xiàn)。在一個優(yōu)選實施方式中，該成型方法進一步包括對成型的分子篩催化劑進行后處理以得到分子篩催化劑成品。在一個優(yōu)選實施方式中，后處理包括對成型的分子篩催化劑進行焙燒和篩分處理。在另一個方面，本發(fā)明提供了一種通過上述成型方法獲得的分子篩催化劑。在一個優(yōu)選實施方式中，獲得的分子篩催化劑是SAP0-34分子篩催化劑。與傳統(tǒng)的成型方法相比，由于本發(fā)明的分子篩催化劑的成型方法在分子篩催化劑進行成型之前進行了前處理，通過真空脫氣排出了待成型的分子篩催化劑料漿中的氣體， 所以本發(fā)明的成型方法使得成型后的分子篩催化劑強度明顯提高。此外，本發(fā)明的成型方法使得能夠減少待成型催化劑料漿在儲罐中的陳化時間， 從而可以提高分子篩催化劑的生產(chǎn)效率。而且，由于本發(fā)明的成型方法減少了陳化時間，且可以消除對盛放待成型催化劑料漿的中間儲罐的需要，所以可以降低分子篩催化劑的生產(chǎn)成本。


圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的用于分子篩催化劑成型的前處理方法的裝置的示意圖。
具體實施例方式下面將參照附圖詳細描述本發(fā)明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解，本發(fā)明的范圍并不局限于此。首先，本發(fā)明提供一種用于分子篩催化劑成型的前處理方法，即在分子篩催化劑成型之前進行前處理的方法，該前處理方法包括對待成型的分子篩催化劑料漿進行真空脫氣處理。根據(jù)不同化學(xué)反應(yīng)的要求，所使用的待成型分子篩催化劑料漿的組成也不同，按作用可區(qū)分為由活性組分和助劑組成，其中的助劑主要用于改善成型主料的粉體附著性、凝集性以達到合適的成型效果。如上文提及的，在制備待成型的分子篩催化劑料漿的過程中，在通過攪拌、混合等工序?qū)⒒钚越M分與各種助劑分散混合成漿液時，會帶進相當多的空氣泡，而且活性組分與各種助劑長期與空氣接觸，其表面也會附有一定量的空氣，催化劑成型過程中又能帶進額外的空氣，這些空氣以小泡或分散為極細氣泡的形式存在于料漿中，形成氣-固-液三相氣泡，而存在于催化劑料漿中的空氣會大大削弱固-固間及固-液間的分子間作用力，致使待成型料漿的附著性、凝集性降低。在本發(fā)明的前處理方法中，由于采用了對待成型的分子篩催化劑料漿進行真空脫氣處理，破壞了待成型分子篩催化劑料漿中的氣泡所形成的氣-固-液三相平衡，使得能夠排出該待成型的分子篩催化劑料漿中的氣體，使得成型后的分子篩催化劑的強度明顯提高。本發(fā)明的前處理方法適用于分子篩催化劑的各種成型方式，如壓縮成型、擠出成型、轉(zhuǎn)動成型或噴霧成型等。在本發(fā)明的前處理方法中，用于排出待成型的催化劑料漿中氣體的真空脫氣的真空度為0 -1. 01 X IO5Pa,優(yōu)選為-0. 80 X IO5 -1. 01 X IO5Pa0由于脫氣處理所需要的真空度與溶液表面張力、物料間的界面張力大小有關(guān)，所以優(yōu)選真空度范圍0 -1.01X105Pa。在本發(fā)明的前處理方法中，用于排出待成型的催化劑料漿中氣體的真空脫氣的操作溫度為10°c 100°C，優(yōu)選20°C 50°C。因為催化劑料漿為水溶液，溫度高低與溶液粘度成反比，當溫度較低時，例如低于10°C時，溶液粘度較高，脫氣處理所需負壓較大，反之， 則脫氣處理所需負壓較小，當溫度超過100°C后水會變成水蒸氣。在本發(fā)明的前處理方法中，用于排出待成型的催化劑料漿中氣體的真空脫氣的時間0. Ih 48h，優(yōu)選0. 10h。一方面考慮到催化劑料漿中氣體脫出過程不是瞬間完成的，需要一定的時間，這與溶液表面張力、物料間的界面張力大小有關(guān)，另一方面考慮到工業(yè)化效果。在本發(fā)明的前處理方法中，在進行真空脫氣期間，待成型的分子篩催化劑料漿可以處于攪拌狀態(tài)，也可以處于非攪拌狀態(tài)下。為了更好的脫氣效果，優(yōu)選處于在攪拌狀態(tài)下進行真空脫氣處理。在本發(fā)明的前處理方法中，對待成型的分子篩催化劑料漿進行真空脫氣處理可以采取各種合適的裝置實現(xiàn)，這樣的裝置包括但不限于真空干燥容器、攪拌釜、反應(yīng)器、反應(yīng)塔等。從容易獲得和方便的角度考慮，優(yōu)選在攪拌釜或真空干燥器中對待成型的分子篩催化劑料漿進行真空脫氣處理。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的用于分子篩催化劑成型的前處理方法的裝置的示意圖。作為一個實例，該前處理在真空干燥器1中進行。更具體地，在環(huán)境溫度下， 在將容納有待成型的分子篩催化劑料漿5的容器2 (圖1中為燒杯)放入到真空干燥器1中之后，關(guān)閉放空系統(tǒng)3，并通過抽真空系統(tǒng)4 (例如，圖1中為真空泵)對真空干燥器1進行抽真空，直到該真空干燥器1中的真空度(通過真空干燥器上的真空度表P讀出)處于合適的真空度范圍例如為0 -1. 01 X IO5Pa,優(yōu)選為-0. 80 X IO5 -1. 01 X IO5Pa之后，保持 0. Ih 48h，優(yōu)選0. 2h IOh以對燒杯中的待成型分子篩催化劑料漿進行真空脫氣處理。 雖然未示出，但優(yōu)選真空脫氣期間該燒杯中的待成型分子篩催化劑漿料處于攪拌狀態(tài)下以達到更佳的脫氣效果。其次，本發(fā)明還提供了一種分子篩催化劑的成型方法，包括對經(jīng)過上述前處理方法處理之后的催化劑料漿進行成型，從而得到成型的分子篩催化劑。由于待成型的分子篩催化劑漿料已經(jīng)過上述真空脫氣的前處理，所以經(jīng)過該前處理的待成型分子篩催化劑漿料可以在較少的陳化時間之后進行成型或者直接進行成型，這里的成型方式可以是常規(guī)用于分子篩催化劑料漿成型的任何成型方式，例如是壓縮成型、擠出成型、轉(zhuǎn)動成型或噴霧成型。此外，該成型方法進一步包括對成型的分子篩催化劑進行后處理以得到分子篩催化劑成品，例如對成型的分子篩催化劑例如在400-600°C下進行焙燒以及篩分處理，從而獲得分子篩催化劑成品。本發(fā)明的有益效果包括但不限于以下1、提高了成型催化劑的強度；2、減少了待成型催化劑料漿在儲罐中的陳化時間，提高了催化劑合成效率；3、由于減少了陳化時間，且可以省去盛放待成型催化劑料漿的中間儲罐，故降低了催化劑合成成本。下面將以SAP0-34分子篩催化劑的成型作為一個具體實例來對本發(fā)明予以進一步的舉例說明，但本發(fā)明的范圍并不因此而受到任何限制，本發(fā)明適合于各種分子篩催化劑，例如SAPO系列的其他分子篩催化劑的成型。實施例分別稱取適量的SAP0-34分子篩、去離子水、粘結(jié)劑及載體等并混合制備成待噴霧成型的料漿，分別量取200ml的8組漿液放入燒杯中，并將它們分別編號為1#、2#、3#、4#、 5#、6#、7#、8#，并設(shè)定1#與2#為一組，3#與4#為一組，5#與6#為一組，7#與8#為一組，每組分別陳化0h、2hjh、24h，然后將陳化后的樣品1#、3#、5#、7#直接噴霧干燥成型，將陳化后的樣品姊、4#、6#、8#分別在真空干燥其中在-0. 95 X 105 w真空度下保持30min，然后再噴霧干燥成型。之后，再將獲得的1# 8#成型樣品在500°C溫度下進行焙燒以除去低分子及揮發(fā)性組分，從而獲得1# 8#的SAP0-34分子篩催化劑成品。然后，利用催化劑磨耗儀 (雙管磨損指數(shù)測定儀)測試樣品的磨損率(％ )以及每組樣品耐磨性提高百分比(％ )。 其中，磨損率根據(jù)下式進行計算磨損率=[(W1-W0)/WJ /4 ；其中的 WS = W^ff1-W0其中Wtl表示收集袋空袋的重量，單位g ；W1表示磨損4小時后收集袋總重量，單位g ；W2表示磨損4小時后試驗管中催化劑重量，單位g ；Ws表示磨損4小時后催化劑總重量，單位g。
在相同的陳化時間條件下，每組樣品耐磨性提高率(％ )為(未進行前處理的樣品磨損率-經(jīng)過前處理后的樣品磨損率)/未經(jīng)過前處理的樣品磨損率。1# 8#催化劑成品的磨損測試結(jié)果見下表1。表1 1# 8#催化劑成品的磨耗測試結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種用于分子篩催化劑成型的前處理方法，包括對待成型的催化劑料漿進行真空脫氣處理以排出所述催化劑料漿中所含的氣體。
2.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的前處理方法，其中，所述真空脫氣的真空度為0 -1. OlXlO5Pao
3.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的前處理方法，其中，所述真空脫氣的真空度為-0. 80 X IO5Pa -1. 01 X IO5Pa0
4.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的前處理方法，其中，所述真空脫氣的操作溫度為10°C 100°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的前處理方法，其中，所述真空脫氣的操作溫度為20°C 50 "C。
6.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的前處理方法，其中，所述真空脫氣的時間為0.Ih 48h。
7.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的前處理方法，其中，所述真空脫氣的時間為0.2h 10h。
8.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的前處理方法，其中，在進行所述真空脫氣期間，所述催化劑料漿處于靜止或攪拌狀態(tài)。
9.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的前處理方法，其中，所述真空脫氣在真空干燥器或攪拌釜中進行。
10.一種分子篩催化劑的成型方法，包括對經(jīng)過根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項所述的前處理方法處理之后的催化劑料漿進行成型，從而得到成型的分子篩催化劑。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的成型方法，其中，所述成型通過壓縮成型、擠出成型、轉(zhuǎn)動成型或噴霧成型實現(xiàn)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的成型方法，進一步包括對所述成型的分子篩催化劑進行后處理以得到分子篩催化劑成品。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的成型方法，其中，所述后處理包括對所述成型的分子篩催化劑進行焙燒和篩分處理。
14.一種通過權(quán)利要求10-13中任一項所述的成型方法獲得的分子篩催化劑。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的分子篩催化劑是SAP0-34分子篩催化劑。
全文摘要
本發(fā)明涉及分子篩催化劑成型的前處理方法、成型方法及催化劑產(chǎn)品。更具體地，涉及一種包括前處理的分子篩催化劑的成型方法，該前處理方法包括對待成型的催化劑料漿進行真空脫氣處理以排出該催化劑料漿中的氣體，在所述前處理之后再對分子篩漿料進行成型以及后處理，使得成型后得到的分子篩催化劑的強度明顯提高。
文檔編號B01J29/85GK102430425SQ201110257159
公開日2012年5月2日 申請日期2011年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月1日
發(fā)明者夏季, 岳國, 朱偉平, 蔣立翔 申請人:中國神華煤制油化工有限公司, 中國神華煤制油化工有限公司北京研究院, 神華集團有限責(zé)任公司