191810. lajstromszámú szabadalom • Bifunkcionális gamma-aluminimumoxid és nikkeloxid-tartalmú katalizátor üzemanyagok autoterm bontására
1 2 191.310 A tömör és egyenletes eloszlású kettős katalizátor kedvezőtlen terniékspektrumának az az oka, hogy a kívánt ccltermékek: a kis molekulasúlyú olefinek és a hidrogén, elsősorban a szemcsén felületi rétegeiben keletkeznek még a szemcsén belsejében a hőmérsékleti gradiens miatt inkább a másodlagos reakciókból keletkező CO, C02 és H20 keletkezése a jellemző. A találmány célkitűzése olyan bifunkcionális katalizátor kialakítása, melyben a katalizátor kialakítása a kívánt céltermékek előállítását biztosítja és ezzel nő a konverzió és a katalitikus átalakítás szelektivitása. Azt találtuk, hogy a katalizátor szemcse funkcióit megosztjuk: a szemcse belsejét inaktív magként olyan anyagból választjuk meg, amely biztosítja a megfelelő szilárdságot és a jó hővezetést. Míg a szemcse átmérőhöz viszonyított csekély vastagságú „héj -ban alkalmazott az önmagában ismert befunkciós: parciálisán oxidáló és katalitikusán krakkoló aliter katalizátort. A találmány szerinti katalizátor lényege továbbá a mefelelő méretek és arányok kialakítása ismert komponensekből annak érdekében, hogy az aktív felületi rétegben a kívánt reakciók minél jobban lejátszódjanak, míg az inaktív mag a jó hővezetést és a mechanikai szilárdságot a hosszú üzemeltetés esetére is biztosítja. Azt találtuk, hogy üzemanyagok katalitikus bontására a találmány szerinti célkitűzést olyan bifunkcionális, 7-alumíniumoxid és nikkeloxid tartalmú katalizátor biztosítja, amelyben inaktív tömör magon célszerűen rétegekben felvitt aktív réteg 7-AI203, amely 0,5—10 tömeg% nikkeloxidot tartalmaz és az aktív réteg vastagsága a mag átmérőjének 5—20 %-a. A találmány szerinti katalizátor forma lényege tehát az, hogy megfelelő méretű (általában 1—6 mm közti), -alakú (célszerűen gömbalakú) és anyagi minőségű katalitikusán inaktív szemcséken valamely önmagában ismert eljárással, pl. gördülőréteges, másnéven forgóüstös, forgódobos, forgótányéros, fluidizációs bevonó eljárással , szuszptnzió ráporlasztásával y-alumíniunioxidból és 0,5—10 tömeg% nikkeloxidból álló, viszonylag vékony (leggyakrabban 0,1—0,5 mm) többrétegű bevonatot alakítunk ki, megszabva ezzel azt a geometriai mélységet, ameddig a katalizátor-szemcse katalitikusán aktív. A rétegkatalizátor kedvező tulajdonságait fokozza, hogy a tömöT, viszonylag jó hővezetésű inert mag és a vékony héjszerkezetű katalizátor gyakorlatilag teljes izotermitást biztosít aktív üzemelés közben. Az inaktív mag kerámiaként viselkedő anyagok közül választható meg, pl. mullit, magnezit stb., de célszerűen gömbalakú a-alumíniumoxid amelyre az aktív rétegek ismert mechanikus eljárással: drazslrozással, szuszpenzióként ráporlasztva stb. viszünk fel. A találmány szerinti katalizátor előállítását az 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 alábbiakban példával közelebbről is megvilágítjuk. 1. példa 10,0 g nikkeloxidot 100 ml desztillált vízben és abba 195 g y-alumíniumoxidot szuszpendálunk, majd a szuszpenziót szárazra pároljuk. (Az így kapott szilárd anyagot izzítókemencében 506C/h fűtési sebességgel 520°C-ra hevítjük és 3 óráig ezen a hőmérsékleten tartjuk, a hőkezelés után.) A y-alumíniumoxidból álló szilárd aktív anyagot fémszennyezést kizáró malomban 100 fim alá őröljük. 200 g 2,0—2,5 mm szemcsefrakciójú a-alumíniumoxid hordozót forgódobban gördülő mozgásba hozunk, majd felületére váltakozva desztillált vizet poriasztunk, ill, vibráltatott szitán keresztül az aktív anyagot szórjuk: a 0,3 mm-es rétegvastagság eléréséig. A nedves katalizátort szárítjuk légmentesen 120°C-ra, majd 200°C-on hőntartjuk, végül izzítjuk. 2. példa A fluidizációs berendezésben 100 g 2,0-2,5 mm szemcsefrakciójú magnéziumoxid-hordozót 70°C-os levegővel fluidizációs mozgásba hozunk. 200 ml desztillált vízben feloldott 4,9 g nikkeloxid és 49 g alumíniumoxidból szuszpenziót készítünk és azt alulról, rétegtartó alátéten keresztül a benyúló pneumatikus porlasztó segítségével felvisszük a hordozóra. A nedves katalizátor további kezelése az 1. példában leírtak szerint történik. Az 1. és 2. példa szerint előállított katalizátorok tulajdonságait az alábbi táblázat tartalmazza. A fenti példák katalizátorainak adatait az alábbiakban foglaltuk össze: A katalizátorok tulajdonságai Példa 2 1. A katalitikusán aktív réleg a katalizátor össztömegérei vonatkoztatva, % 33 3i 2. A réteg nikkeloxid-tartalma, % 5,00 2,45 3. Átlagos rétegvastagsága, :nm 0,29 0,30 4. Törőerő (nyomószilárdság), N 120 115’ 5. A katalizátor fajlagos felülete, m2/g 120 118 (N2 -adszorpció) A fenti példák szerint előállított találmány szerinti katalizátorral megismertük a n-heptán bontását 550—800°C-on, 0,03—0,11 légfelesleg tényezővel 5-20 g szénhidrogén/g katalizátor terhelés mellett. A kapott eredményeket a 2. sz. táblázatba foglaltuk össze: 3
