НОСИТЕЛЬ С КАТАЛИТИЧЕСКИМ ПОКРЫТИЕМ, СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ И СОДЕРЖАЩИЙ ЕГО РЕАКТОР, А ТАКЖЕ ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ

2
1. Носитель с каталитическим покрытием, включающий по меньшей мере один пористый и содержащий полости слой катализатора, где полости представляют собой хаотические пустоты с размерами более 5 мкм по меньшей мере в двух измерениях или с площадью поперечного сечения по меньшей мере 10 мкм.
2. Носитель по п.1, отличающийся тем, что полости составляют от 2 до 60% части поверхности, вычисленные как среднее арифметическое части поверхности в слое катализатора из пяти случайно выбранных изображений REM-разреза.
3. Носитель по п.1 или 2, отличающийся тем, что по меньшей мере 50% объема пор образовано макропорами с диаметром по меньшей мере 50 нм, как измерено ртутным порометром по DIN 66133.
4. Носитель по п.1, отличающийся тем, что объемы, образованные порами и полостями в слое катализатора составляют от 30 до 95% в расчете на общий объем слоя.
5. Носитель по п.1, отличающийся тем, что толщина слоя катализатора составляет от 50 до 3000 мкм и изменение толщины слоя составляет <50 мкм.
6. Носитель по по п.1, отличающийся тем, что он содержит нанесенный непосредственно на субстрат носителя слой, улучшающий сцепление, толщина которого предпочтительно составляет от 100 нм до 80 мкм.
7. Носитель по п.6, отличающийся тем, что слой, улучшающий сцепление, имеет толщину 80 мкм и состоит из наноматериала, который не содержит частиц диаметром более 5 мкм.
8. Носитель по п.6 или 7, отличающийся тем, что вещество, из которого состоят частицы слоя, улучшающего сцепление, состоят из неорганического оксида и/или термостойкого пластика.
9. Носитель по п.1, отличающийся тем, что субстрат носителя является плоской основой с плоскими углублениями, на которую нанесены слои катализатора, или что плоская основа наряду с плоскими углублениями имеет пазы.
10. Носитель по п.1, отличающийся тем, что он на первом пористом и содержащем полости слое катализатора содержит нанесенные дополнительные пористые и содержащие полости слои, которые состоят из различных или одинаковых веществ.
11. Носитель по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере один пористый и содержащий полости слой катализатора содержит частицы из каталитически активного вещества и частицы из инертного связующего, преимущественно неорганического оксида и/или термостойкого пластика.
12. Носитель по по п.1, отличающийся тем, что каталитическое покрытие имеет прочность сцепления >1 кПа (определено по DIN EN ISO 4624), в частности >10 кПА и предпочтительно >50 кПа.
13. Носитель по п.1, отличающийся тем, что измерения толщины каталитического покрытия по принципу турбулентного течения согласно DIN EN ISO 2360 показали стандартное отклонение <35 мкм, предпочтительно <25 мкм.
z
14. Носитель по п.1, отличающийся тем, что поверхность каталитического покрытия имеет высокую локальную шероховатость, выраженную в среднем числе нулевой проницаемости >2 на мм, предпочтительно >2,5 на мм, особенно предпочтительно 3-8 на мм, а также глубину шероховатости R, измеренную импульсным зондом и определенную согласно DIN EN ISO 4287, >70 мкм, предпочтительно >100 мкм, особенно предпочтительно >120 мкм.
15. Носитель по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере один пористый и содержащий полости слой катализатора содержит катализатор из ряда молекулярных сит, предпочтительно титансодержащее молекулярное сито.
16. Носитель по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере один пористый и содержащий полости слой катализатора содержит металлы группы VIIIB Периодической системы, преимущественно платиновые металлы, в частности, Pd, скомбинированный с металлами группы IB Периодической системы, преимущественно с Au, и со щелочной солью предпочтительно органической кислоты, особенно предпочтительно ацетатом калия, а также, в случае необходимости, с дополнительными промоторами в оксидной матрице носителя.
17. Носитель по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере один пористый и содержащий полости слой катализатора содержит металлы группы VIIIB Периодической системы, преимущественно платиновые металлы, в частности, Pd, скомбинированный с металлами группы IIB Периодической системы, преимущественно с Cd, и со щелочной солью предпочтительно органической кислоты, особенно предпочтительно ацетатом калия, а также, в случае необходимости, с дополнительными промоторами в оксидной матрице носителя.
18. Носитель по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере один пористый и содержащий полости слой катализатора содержит в качестве дополнительных примесей элементы Mo, Bi, Fe, Co и Ni, а также, в случае необходимости, щелочные металлы, в частности К.
19. Носитель по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере один пористый и содержащий полости слой катализатора содержит в качестве дополнительных примесей элементы Мо, V, Cu и W, а также, в случае необходимости, элементы группы VA Периодической системы, преимущественно Sb, и/или металлы группы VB Периодической системы, преимущественно Nb.
20. Носитель по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере один пористый и содержащий полости слой катализатора содержит элемент Ag, а также, в случае необходимости, дополнительные примеси, в частности, щелочные металлы, такие как Cs, и/или металлы группы VIIB Периодической системы, такие как Re, в оксидной матрице носителя.
21. Носитель по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере один пористый и содержащий полости слой катализатора содержит пирофосфат ванадия, а также, в случае необходимости, дополнительные примеси или оксид ванадия на оксидном носителе, а также, в случае необходимости, дополнительные примеси.
22. Носитель по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере один пористый и содержащий полости слой катализатора содержит металлы группы VIIIB периодической системы, преимущественно платиновые металлы, в частности, Pd и/или Pt в оксидной матрице носителя, преимущественно на оксиде алюминия.
23. Способ получения носителя с каталитическим покрытием по п. 1, включающий стадии:
а) получение субстрата носителя,
b) в случае необходимости, нанесение слоя, улучшающего сцепление,
50
с) напыление суспензии с по меньшей мере 30%-ным содержанием твердого вещества, содержащей частицы каталитически активного вещества со средним диаметром (значением D) по меньшей мере 5 мкм (определено лазерной дифракцией в суспензии) и/или его предшественника и, в случае необходимости, дополнительного компонента каталитически активного слоя, и
d) в случае необходимости, одно- или многократное повторение стадии с).
24. Способ получения носителя с каталитическим покрытием по п.1, включающий стадии:
а) получение субстрата носителя,
b) в случае необходимости, нанесение слоя, улучшающего сцепление,
50
с') напыление суспензии с по меньшей мере 30%-ным содержанием твердого вещества, содержащей частицы инертного и/или каталитически активного вещества со средним диаметром (значением D) по меньшей мере 5 мкм (определено лазерной дифракцией в суспензии) и, в случае необходимости, дополнительного компонента каталитически активного слоя,
d') в случае необходимости, одно- или многократное повторение стадии с') и
е) после получения системы покрытия пропитка ее каталитически активным веществом и/или его предшественником.
25. Способ по п.23 или 24, отличающийся тем, что при напылении используют распылительную технологию, при которой распылительный конус сужен дополнительным пневматическим соплом.
26. Способ по п.23 или 24, отличающийся тем, что субстрат носителя во время нанесения покрытия находится при повышенной температуре, однако ниже температуры кипения суспендирующего средства.
pan
s
90
10
50
27. Способ по п.23 или 24, отличающийся тем, что применяют суспензию, частицы которой имеют широкое распределение размера частиц с SD=(D-D)/D>1,5.
28. Способ по п.23 или 24, отличающийся тем, что суспензия содержит размолотые или раздробленные частицы, которые имеют шероховатую поверхность и хаотическую форму.
29. Способ по п.23 или 24, отличающийся тем, что суспензия содержит связующее, преимущественно золь, очень высокодисперсные суспензии или растворы оксидов Al, Si, Ti, Zr или их смесей.
30. Способ по п.23 или 24, отличающийся тем, что на стадии b) на поверхность носителя напыляют первую суспензию, содержащую наноматериалы без частиц с диаметром более 5 мкм в таком количестве, чтобы образовался первый слой, улучшающий сцепление, толщиной до 80 мкм, предпочтительно 5-30 мкм.
31. Способ по п.23 или 24, отличающийся тем, что используемый субстрат носителя перед нанесением покрытия должен быть обработан, в частности, шерохованием поверхности носителя, которую покрывают катализатором, механическим, химическим и/или физическим способом.
32. Способ по п.23 или 24, отличающийся тем, что после напыления отдельных слоев общей системы покрытия или ее части указанные слои сушат и/или кальцинируют.
33. Реактор, содержащий по меньшей мере один носитель с каталитическим покрытием по п.1.
34. Реактор по п.33, отличающийся тем, что он представляет собой пластинчатый реактор или трубчатый реактор.
35. Реактор по п.33 или 34, отличающийся тем, что он содержит плоский носитель с каталитическим покрытием и представляет собой микрореактор.
36. Реактор по п.33, отличающийся тем, что он применим для гетерогенных каталитических газофазных реакций и включает:
i) по меньшей мере одно реакционное пространство с по меньшей мере одним размером менее 10 мм и
ii) поверхность реакционного пространства, покрытую или частично покрытую системой покрытия, содержащей каталитически активное вещество по п.1.
37. Реактор по п.35, отличающийся тем, что он имеет большое количество вертикально или горизонтально и параллельно расположенных объемов, которые имеют по меньшей мере один вход и один выход, причем объемы образованы сложенными в штабеля пластинами или слоями и представляют собой часть объема реакционного пространства, по меньшей мере один размер которых колеблется в интервале от менее 10 мм, а другая часть пространства представляет собой теплопередающее пространство, причем входы в реакционные пространства соединены с по меньшей мере двумя распределительными устройствами, а выходы из реакционных пространств с по меньшей мере одним сборником, причем передача тепла между реакционным и теплопередающим пространствами осуществляется по меньшей мере одной общей стенкой, которая образована общей пластиной.
38. Реактор по п.35, отличающийся тем, что он во всех пространствах имеет распорные элементы, содержит у внутренней стенки реакционного пространства по меньшей мере частично систему покрытия, содержащую каталитически активное вещество по п.1, имеет гидравлический диаметр, который определяют как отношение четырехкратной площади к длине объема свободного поперечного сечения потока в реакционном пространстве менее 4000 мкм, предпочтительно менее 1500 мкм, особенно предпочтительно менее 500 мкм, и отношение между наименьшим расстоянием двух соседних распорных элементов к высоте щели реакционного пространства после нанесения покрытия катализатора менее 800 и более или равно 10, предпочтительно меньше 450 и особенно предпочтительно меньше 100.
39. Применение носителя по одному из пп.1-22 в способе каталитического окисления алифатических соединений.
40. Применение по п.39 в способе каталитического окисления пропена до пропеноксида.
41. Применение по п.39 в способе каталитического окисления пропена до акролеина и/или акриловой кислоты.
42. Применение по п.39 в способе каталитического окисления пропана до акролеина и/или акриловой кислоты.
43. Применение по п.39 в способе каталитического окисления этена до этиленоксида.
44. Применение по п.39 в способе каталитического окисления аллилхлорида до эпихлоргидрина.
45. Применение по п.39 в способе каталитического окисления бутана и/или бутена до ангидрида малеиновой кислоты.
46. Применение носителя по одному из пп.1-22 в способе каталитического окисления ксилола и/или нафталина до фталевой кислоты (ангидрида).
47. Применение носителя по одному из пп.1-22 в способе каталитического окислительного сочетания уксусной кислоты и этена с образованием винилацетата с помощью кислорода.
48. Применение носителя по одному из пп.1-22 в способе каталитического гидрирования органических соединений.
49. Применение носителя по одному из пп.1-22 в способе превращения синтез-газа.