用于生产金属掺杂沸石的方法技术

本发明专利技术涉及一种生产金属掺杂的沸石的方法，其中，沸石和金属前体化合物的混合物在移动床反应器内反应。本发明专利技术还涉及能通过根据本发明专利技术的方法获得的金属掺杂沸石及其用于将含氮化合物转化成氮的用途。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种生产金属掺杂的沸石的方法，其中，沸石和金属前体化合物的混合物在移动床反应器内反应。本专利技术还涉及能通过根据本专利技术的方法获得的金属掺杂沸石及其用于将含氮化合物转化成氮的用途。【专利说明】
本专利技术涉及一种生产金属掺杂的沸石的方法，通过本专利技术的方法获得的金属掺杂沸石、以及根据本专利技术的金属掺杂沸石的用于将含氮化合物转化成氮的用途。
技术介绍
金属掺杂的沸石及其对废气中存在的含氮化合物的催化转化方面的用途，在本领域内众所周知。在这种催化剂中，金属掺杂沸石以挤出物或蜂巢形式使用，或者用作催化剂结构上的涂层成分。这种金属掺杂沸石通常掺杂有作为催化活性组分的至少一种金属。催化活性金属通常是过渡金属或贵重金属，例如铜、钴、钯、铑、铱、钌、铁、镍以及钒。本领域中已知生产金属掺杂沸石的若干种方法，例如在水溶液中进行离子交换、或者通过固态合成的离子交换。截止目前，所有这些方法仍旧具有一些缺点，且继续需要发展具有容易操作操控、并节省时间和成本的更经济的生产方法。进而，也继续需要改善金属掺杂沸石的关于它们长期稳定性和在将含氮化合物转化成氮的转化过程中的催化活性方面的性能。水离子交换方法具有如下缺点，即具有不同氧化态的引入金属可被进一步氧化成热力学上更稳定的种类，所述热力学上更稳定的种类不再是催化活性的。通过本领域内已知的固态离子交换方法生产的金属掺杂沸石具有如下缺点，即它们的用于将含氮化合物转化成氮的反应性在低于377° C的温度下大都非常低，特别是如果钴、铜或铁用作金属掺杂物时更是如此。由于催化转化条件，例如来自工业过程的废气中、排放气体中以及流化床中的氮氧化物的催化转化条件，通常都低于377° C，因此这样生产的金属掺杂沸石的能力非常低。作为用于将废气中的含氮化合物转化成氮的催化剂的前述已知金属掺杂沸石的另一缺点是由于催化剂因废气中的含蒸汽和二氧化硫的环境而引起中毒，导致它们的缩短的长期稳定性。这些条件通常概括为“水热条件”。从现有技术中已知的方法的另一缺点是所产生的金属掺杂沸石提供非均匀的金属掺杂，或在生产过程中，在存在诸如NH3和HCl等反应性气体的情况下，沸石晶格由于高煅烧温度而损坏。US2010/0075834A1公开一种方法，其容许用催化活性的金属均匀掺杂沸石，这是因为FeS04*7H20的混合物与沸石在球磨机中密切混合碾磨，之后放置于深床反应器内，其中埋入反应器床内的粉末混合物具有从10到20cm的厚度。虽然US2010/0075834A1中的方法产生均匀掺杂的金属掺杂沸石，但在从含氮化合物转化成氮的过程中，它们的催化活性并不很高。进而，由于在进给反应器和从反应器排出的期间，该生产方法不能连续，因此从操控方法来看，深床反应器的使用不具有很好的实践性。进而，在这种深床反应器内，粉末混合物首先必需放置于反应器内，然后反应器必需被加热到反应温度，该温度被维持直到反应完成，之后，产品在从反应器内排出前必需被冷却。因此，这种方法不很经济，不容易操控，且浪费时间和成本。
技术实现思路
因此，本专利技术的目标是提供一种生产金属掺杂沸石的方法，其与现有技术中的已知方法相比更经济和更节省时间和成本，且容许在操作过程中更容易操控。此外，本专利技术的目标是提供一种方法，其能够实现生产出在将含氮化合物转化成氮的过程中具有增加催化活性的金属掺杂沸石。本专利技术的目标通过一种生产金属掺杂沸石的方法来实现，其中包括沸石和金属前体化合物的混合物在移动床反应器内反应。移动床反应器包括进给开口、加热区、反应区以及排放开口。移动床反应器的特点在于，通过进给开口进给的反应混合物可从进给开口连续地输送到加热区、按顺序到反应区，然后将反应区内获得的产品输送到排放开口，产品从排放开口排出移动床反应器。优选地，进给开口位于移动床反应器的一个端部处，且排放开口位于移动床反应器的另一端部处。这具有如下优点，即化学反应可借助于移动床反应器而连续地设置，无需在合成的开始和结束时浪费时间来加热和冷却整个反应器，例如如深床反应器的情况。还优选地，移动床反应器在其使用期间处于竖向位置(也称作“竖式反应器”)，其中进给开口位于移动床反应器的下端部处，且排放开口位于移动床反应器的上端部处。在两个开口之间，是所谓的加热区和所谓的反应区。加热区优选地与进给开口直接邻接，并逐渐过渡到反应区，反应区的另一端部连接排放开口。竖式移动床反应器优选地具有竖直圆筒形形式，优选地具有5至200cm范围内的直径以及50至500cm范围内的高度。可用于根据本专利技术的方法中的移动床反应器如图1所示。反应混合物通过加热区和反应区输送至排放开口，这优选地由搅拌器装置执行。搅拌器装置可为能够实现使固态粉末或固态颗粒从进给开口通过不同区域物理输送至排放开口的任何装置。搅拌器装置优选地为桨式搅拌器。桨式搅拌器的旋转轴优选地沿着竖式反应器的主轴线延伸，也即，从包括进给开口的区域延伸到包括排放开口的区域。包括沸石和金属前体化合物的混合物优选地在通过进给开口进给到反应器之前被碾磨或密切地混合。碾磨或混合可由本领域中已知的任何碾磨或混合装置完成。优选地，碾磨装置可为球磨机或螺旋输送机。如果碾磨或混合装置是螺旋输送机，则它优选地直接定位于移动床反应器的进给开口的外侧上。换言之，通过螺旋输送机输送的反应混合物从螺旋输送机的该端部直接引入移动床反应器的进给开口。也即，沸石和金属前体化合物的混合物优选地在通过进给开口进入到移动床反应器之前被碾磨或密切地混合。对沸石和金属前体化合物的混合物施加碾磨或混合，直到混合物的平均颗粒尺寸介于从0.1到100 μ m范围内即可。如上所述，沸石和金属前体化合物的混合物优选地在被碾磨或密切混合之后，通过进给开口进给到移动床反应器。然后，混合物优选地从进给开口输送到加热区。在加热区内，混合物优选地被加热到从300° C到800° C、更优选地从400到700° C、以及甚至更优选地从480到580° C的范围内的温度。在加热区内被加热到上述温度之后，沸石和金属前体的混合物从加热区输送到反应区，在反应区内发生从沸石和金属前体化合物生成金属掺杂沸石的反应。反应区内的温度优选地介于从300° C到800° C、更优选地从400到700° C、以及甚至更优选地从480到580° C的范围内。混合物在反应区内的停留时间优选地介于从50分钟到8小时、更优选地从I小时到6小时、甚至更优选地从2小时到5小时的范围内。在根据本专利技术的方法中，停留时间应该不低于上述下限，这是由于反应尚未完成且在将含氮化合物转化成氮的转化中生成的金属掺杂沸石的活性较低。如果混合物在反应区内的停留时间超过上限，则金属掺杂物在金属掺杂沸石中的均匀分配受到负面影响，且沸石晶格可损坏。当超过反应区内温度下限并且超过反应区内温度上限时，相同情况也发生。移动床反应器优选地由加热装置加热。加热装置优选地定位于反应器的外壁上，并覆盖壁，使得热通过反应器壁弓丨入反应器内。优选地，加热装置是反应器领域内现有已知的电加热器。在混合物在反应区内已反应生成金属掺杂沸石之后，金属掺杂沸石输送到排放开口，并从移动床反应器排出。如上所述，优选地，在本专利技术的方法中，金属掺杂沸石以连续流程生产。换言之，借助于移动床反应器的方法是连续工艺，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生产金属掺杂沸石的方法，其中，沸石和金属前体化合物的混合物在移动床反应器（1）内反应，所述移动床反应器（1）包括进给开口（2）、加热区（5）、反应区（6）以及排放开口（3）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：约翰·范德瓦特，阿诺·蒂斯勒，马蒂亚斯·马赫尔，
申请(专利权)人：科莱恩产品德国有限公司，
类型：发明
国别省市：