工业催化剂的制备浸渍法

工业催化剂的制备浸渍法将载体放到含有活性物质、助剂成分的液体或气体中浸渍，依靠毛细管压力进入使组分进入载体内部，同时组分还会在载体表面上吸附。使活性组分在载体表面吸附直到平衡，除去剩余液体，进行干燥、焙烧、活化（还原）等后处理优点使用已经制成的各种形状尺寸的催化剂载体；可以选择具有合适比表面、孔径、强度、导热率性能的载体；被负载组分分布在载体表面，利用率高、成本低；生产方法比较简单易行，生产能力高载体的选择1.物理因素适宜的形状、大小、比表面、孔结构机械强度、耐热性能好2.化学因素表面酸碱性和足够的吸水性不含使催化剂中毒和导致副反应发生的物质原料易得，制备简单，无污染浸渍液的配制根据活性组分在载体上分布形式的要求，选择适宜的盐溶液通常采用硝酸盐、氯化物、有机酸盐、铵盐的浸渍液浸渍液的浓度注意事项：浓度过高，活性组分在孔内分布不均匀，易得到较粗的金属颗粒且粒径分布不均匀浓度过低，一次浸渍达不到要求，必须多次浸渍，费时费力活性组分在载体上的分布与控制浸渍时溶解在溶剂中含活性组分的盐类（溶质）在载体表面的分布，与载体对溶质和溶剂的吸附性能有很大的关系一般认为活性组分在一个孔内吸附动态平衡，其模型可能有以下四种情况：1.快速吸附2.静置、吸附、溶解平衡3.过量活性组分4.活性组分不足竞争吸附原理及模型吸附速度和扩散速度不同，活性组分分布往往不均匀在浸渍溶液中，除含有活性组分外，再加入适量第二组分（一般为酸类），该组分也吸附在载体上，加入的第二组分称为竞争吸附剂采用竞争吸附剂提高活性组分的分布均匀性浸渍前单纯氯铂酸浸渍有竞争吸附剂竞争吸附模型示意图载体上活性组分的分布均匀型(uniformtype)蛋壳型(egg-shelltype)蛋白型(egg-whitetype)蛋黄型(egg-yolktype)浸渍颗粒的热处理过程干燥过程中活性组分的迁移负载型催化剂的焙烧与活化互溶与固相反应各种浸渍法及评价过量浸渍法本法系将载体泡人过量的浸渍溶液中，即浸渍溶液体积超过载体可吸收体积，待吸附平衡后，滤去过剩溶液，干燥、活化后便得催化剂成品。等体积浸渍法将载体浸入到过量溶液中，整釜溶液的成分将随着载体的浸渍而被改变，释放到溶液中的碎物可形成淤泥，使浸渍难于完全使用操作溶液。因而工业上使用等体积浸渍法(吸干浸渍法)，即将载体浸到初湿程度，计算好溶液的体积，做到更准确地控制浸渍工艺。工业上，可以用喷雾使载体与适当浓度的溶液接触，溶液的量相当于已知的总孔体积，这样做可以准确控制即将掺入催化剂中的活性组织的量。各个颗粒都可达到良好的重复性，但在一次浸渍中所能达到最大负载量，要受溶剂溶解度的限制。在任何情况下，制成的催化剂通常都要经过干燥与焙烧。在少数情况下，为使得有效组分更均匀地分散，可将浸渍过的催化剂浸入到一种试剂中，以使发生沉淀，从而可使活性组分固定在催化剂内部。本法将载体与它可吸收体积的浸渍溶液相混合，由于浸渍溶液的体积与载体的微孔体积相当，只要充分混合，浸渍溶液恰好浸透载体颗粒而无过剩，可省略废液的过滤与回收。但是必须注意，浸渍溶液体积是浸渍化合物性质和浸渍溶液黏度的函数。确定浸渍溶液体积，应预先进行试验测定。等体积浸渍可以连续或间断进行，设备投资少，生产能力大，能精确调节附载量，所以工业上广泛采用。多次浸渍法本法即浸渍、干燥、焙烧反复进行数次。采用这种方法的原因有两点。第一，浸渍化合物的溶解度小，一次浸渍不能得到足够大的附载量，需要重复浸渍多次；第二，为避免多组分浸渍化合物各组分间的竞争吸附，应将各别组分按秩序先后浸渍。每次浸渍后，必须进行干燥和焙烧，使之转化为不溶性的物质，这样可以防止上次浸载在载体的化合物在下一次浸渍时又溶解到溶液中，也可以提高下一次浸渍时载体的吸收量。例如，加氢脱硫CO2O3-MoO3／A12()3催化剂的制备，可将氧化铝先用钴盐溶液浸渍，干燥、焙烧后再用钼盐溶液按上述步骤处理。必须注意每次浸渍时附载量的提高情况。随着浸渍次数的增加，每次附载增量将减少。多次浸渍法工艺过程复杂，劳动效率低，生产成本高，除非上述特殊情况，应尽量少采用。蒸气相浸渍法除了溶液浸渍之外，亦可借助浸渍化合物的挥发性，以蒸气相的形式将它附载到载体上。这种方法首先应用正丁烷异构化过程中的催化剂，催化剂为A1C13／铁钒土。在反应器内先装入铁钒土载体，然后以热的正丁烷气流将活性组分A1C13气温升，而有足够的AICl3沉淀在载体铁矾土上后气化，并使A1C13微粒与丁烷一起通过铁矾土载体的反应器，当附载量足够时，便转入异构化反应。用此法制备的催化剂，在使用过程中活性组分也容易流失。为了维持催化性稳定，必须连续补加浸渍组分。适用于蒸气相浸渍法的活性组分沸点通常比较低。