portador de catalizador y su método de fabricación y hidrazinas catalizador de descomposición
Descripción general
 Un soporte de catalizador A hecha de alúmina con un área de superficie específica 330 500 m @ 2 / g. Este portador se produce precipitando microcristales de alúmina hidratada sobre la superficie de una materia prima portadora 2 hecha de alúmina y calentando o raspando la superficie de la materia prima portadora. ] Se puede obtener un catalizador que tiene una actividad catalítica extremadamente alta al soportar un elemento del grupo del platino tal como iridio en la superficie de este portador. alta tasa de descomposición Cuando se utiliza este catalizador de descomposición de tal dispositivo de propulsión, hidrazinas suministrado se puede obtener incluso a una temperatura baja, es posible evitar una disminución de empuje que se produce para el suministro de la temperatura de la hidracina es baja, la alimentación del catalizador de craqueo Se puede omitir el precalentamiento de hidrazinas por hacer
Campo técnico
Campo técnico La presente invención se refiere a un vehículo de catalizador que comprende alúmina que tiene un área superficial específica muy grande, un proceso para producir el mismo, y un catalizador de descomposición de hidrazina que usa este transportador.
Antecedentes de la técnica
La hidrazina y las hidrazinas sustituidas con alquilo inferior (en lo sucesivo abreviadas como hidrazinas) son útiles como propelente único para su uso en dispositivos de empuje tales como cohetes. Las hidrazinas se descomponen por catalizador de descomposición, ya que genera un gas de descomposición de una temperatura elevada sobre su degradación, excepto por el uso de la operación de los cohetes chorros de control de actitud y satélites espaciales, que puede ser utilizado para tales como la ocurrencia de gas para la operación de la turbina .
Convencionalmente, como un catalizador para la descomposición hidrazinas eran principalmente se utiliza el catalizador de un metal del grupo del platino. Cuando este catalizador de descomposición se usa en un aparato de empuje o un aparato de generación de gas, se requiere un catalizador altamente activo que tenga alta actividad y un largo período de efectividad como catalizador. Es decir, puesto hidrazina es una sustancia relativamente estable para permitir el almacenamiento a largo plazo en un tanque de almacenamiento, con el fin de inflamarse espontáneamente a una alta velocidad de flujo empleado en el motor de cohete se requiere una muy alta actividad catalítica . Además, cuando la hidrazina se descompone, alcanza una temperatura alta de 1000 ° C o más, por lo que debe ser muy estable si intenta tener la capacidad de volver a encenderse muchas veces.
Convencionalmente, los catalizadores para descomponer hidrazinas descritos en la publicación de patente japonesa examinada n. ° 13900 se conocen como catalizadores que tienen una actividad extremadamente alta y una estabilidad excelente. Las hidrazinas de craqueo del catalizador, el soporte es alúmina que tiene una superficie específica de alrededor de 0,3 0,5 cm @ 3 / g de volumen de poro y alrededor de 100 300 m @ 2 / g, iridio en una relación de 20 a 40% del peso de catalizador a la portadora O una mezcla de iridio y rutenio es compatible.
Tarea de solución
Sin embargo, en el compuesto de hidrazina catalizador de craqueo en este Kokoku 1 13900, JP-descomposición temperatura del líquido de hidrazina es baja no se produce suficientemente, se empuja un problema de bajada. Los presentes inventores [] encontró que esta en Factores de catalizador hidrazinas descomposición convencionales de actividad de craqueo disminuye a bajas temperaturas resultados de las investigaciones, la actividad de degradación a bajas temperaturas y el área superficial específica del soporte utilizado en el catalizador es menos deteriorados . Como portador para la hidrazina para catalizador de descomposición, con soporte a base de alúmina conocido como un material que tiene un área superficial específica del volumen de poros y 100 300 m @ 2 / g de los 0,3 0,5 cm @ 3 / g como se describe en la publicación anterior no son sino un material de soporte es particularmente grande área de superficie específica entre ellos, hay soporte de alúmina en la que la gibbsita como materia prima, también una superficie específica en el material de soporte convencional es 300 m @ 2 / g o menos (típicamente 120 150 m @ 2 / g), se No se ha proporcionado un soporte que tenga el área superficial específica anterior.
La presente invención se ha realizado en vista de las circunstancias anteriores, para aumentar los sitios activos catalíticos mediante el aumento de la superficie específica del soporte del catalizador, y un método de fabricación del soporte de catalizador capaz de constituir un catalizador de alta actividad a baja temperatura Y un catalizador de descomposición de hidrazina que usa el transportador.
Solución
La invención de acuerdo con la reivindicación 1 es un soporte de catalizador que comprende alúmina que tiene un área superficial específica de 330 500 m ^ {2} / g.
De acuerdo con un segundo aspecto de la invención, la solución que contiene el compuesto de aluminio, se sumergió un material portador hecho de alúmina, manteniendo dicha temperatura de líquido a 50 100 ° C, el pH del líquido de 7 10 mediante la adición de una solución alcalina, después permitido precipitación de alúmina hidratada en la superficie del material de soporte, la etapa de calentar el 0,99 400 ° C. Eliminar el material de soporte del líquido, se repitió una vez o más veces, el soporte de alúmina que tiene un área superficial específica 330 500 m @ 2 / g Que se caracteriza porque se produce mediante un método que comprende los pasos de:
Según un tercer aspecto de la invención, caracterizado porque el material portador hecho de alúmina se sumergió en una solución ácida o alcalina, la superficie del material de soporte se hace rugosa para producir un soporte de alúmina que tiene un área de superficie específica 330 500 m @ 2 / g En peso basado en el peso total del portador de catalizador.
La invención de la reivindicación 4, en el que es un catalizador de descomposición de hidrazina, caracterizado porque comprende al apoyar un elemento del grupo del platino tales como iridio al portador de catalizador hecho de alúmina con una superficie específica de 330 500 m @ 2 / g.
portador de catalizador de la presente invención, que comprende la alúmina con una superficie específica de 330 500 m @ 2 / g, mediante el apoyo a un elemento del grupo del platino u otros catalizadores tales como iridio en la superficie, catalizador obtenido tiene muy alta actividad catalítica . Este portador se prepara sumergiendo un material de soporte compuesto de alúmina en una solución que contiene un compuesto de aluminio y manteniendo la temperatura del líquido a 50 - 100ºC mientras se agrega una solución alcalina para ajustar el pH del portador a 7 10, Después de lo cual, la etapa de calentamiento de la materia prima portadora a 150-400ºC se repite una vez o una pluralidad de veces para formar innumerables microcristales de alúmina en la superficie de la materia prima portadora, Se sumerge en una solución ácida o alcalina para aplicar rugosidad a la superficie del material de soporte. material de soporte de alúmina a la gibbsita como materia prima, es un área de superficie específica de 300 m ^ 2 / g o menos (típicamente 120 150 m @ 2 / g), por calentamiento para precipitar microcristales de alúmina hidratada en la superficie del material de soporte o material portador , Se puede obtener la superficie que tiene un área de superficie específica de 330 500 m 2 / g. Además de la portadora con una superficie específica obtenida de esta manera es de 330 500 m @ 2 / g, los elementos del grupo del platino hidrazinas catalizador de craqueo fue apoyado, tales como catalizador de iridio en una baja temperatura sitios activos catalíticos se incrementa en comparación con el convencional La actividad se mejora
El soporte de catalizador según la presente invención está hecho de alúmina que tiene un área superficial específica de 330 500 m 2 / g. La alúmina que constituye el vehículo se obtiene calcinando gibbsita en condiciones de temperatura apropiadas. Como materia prima de gibbsita (Al2 O3 3H2O) es lo que se conoce como un producto intermedio de la producción de alúmina de precipitados en la etapa de hidrólisis en el proceso Bayer, que se obtiene por hidrólisis de hidróxido de aluminio. Alumina obtiene por calentamiento de la gibbsita a una temperatura relativamente baja (300 400 ° C aproximadamente), como se muestra en la Fig. Poros 1 (a), siendo la superficie de innumerables formas finas 1, superficie específica 100 300 m @ 2 / g, generalmente alrededor de 120 150 m 2 / g, y se usa como un portador de catalizador.
portador de catalizador de acuerdo con la presente invención, ya sea un tal área de superficie específica mayor de alúmina como materia prima es microcristales más formadas 3 alúmina fina a la superficie del material de soporte 2, como se muestra en la Fig. 1 (c), o Al hacer rugosa la superficie del material de soporte 2, el área de superficie específica es 330 500 m 2 / g. Si el área de superficie específica es inferior a 330m2 / g, el efecto de mejora la actividad catalítica cuando se utiliza en la formación del catalizador, no se obtiene particularmente la actividad catalítica efecto a bajas temperaturas mejorando, la diferencia entre el producto convencional es eliminado. Incluso si el área superficial específica es superior a 500 m 2 / g, es difícil de fabricar y la capacidad de soporte del metal catalizador está deteriorada, lo que afecta negativamente a la estabilidad. Se puede obtener un catalizador que tenga una actividad catalítica extremadamente alta al soportar un elemento del grupo del platino tal como iridio u otro catalizador en la superficie del vehículo A.
Las Figuras 1 (a) y 1 (c) son para explicar un ejemplo de un método de fabricación de un portador de catalizador según la presente invención. La figura 1 (a) es una materia prima portadora hecha de alúmina utilizada como material de soporte de catalizador. Como se describió anteriormente, esta materia prima portadora 2 tiene innumerables poros 1 formados en su superficie. El tamaño de poro interno de este agujero es del orden de varias decenas de cientos de angstroms y el área de superficie específica es generalmente de aproximadamente 120 150 m 2 / g. La superficie del material 2 de soporte, que incluye la superficie del orificio 1, es relativamente lisa. Este material de soporte 2 también se puede utilizar para obtener un producto comercial, sino que también es posible fabricar por la temperatura de gel bajo la sinterización de alúmina a 300 400 ° C, se puede producir un material de soporte de varias formas y tamaños Ahí
En este ejemplo de producción, en primer lugar, se prepara la materia prima portadora 2 antes mencionada y se prepara una solución acuosa diluida de una sal soluble de aluminio. Como la sal soluble de aluminio usada aquí, se pueden usar cloruro de aluminio, sulfato de aluminio, nitrato de aluminio y similares, y usualmente se usa cloruro de aluminio. La concentración de sal de la solución acuosa usada aquí es preferiblemente de aproximadamente 10 -3 10 -6 mol / litro. Una concentración de sal alta que este intervalo, alúmina hidratada (en lo sucesivo, se hace referencia a la alúmina como hidratado) que consiste en gibbsita hidratado de alúmina precipitado en exceso en la formación de la, hay una posibilidad de que bloquear el agujero 1. Por otro lado, cuando la concentración de sal es menor que el intervalo anterior, la cantidad de precipitación de alúmina hidratada es demasiado pequeña, lo que da como resultado una eficiencia deficiente.
Entonces solución acuosa diluida por el calentamiento de la temperatura del líquido de 50 100 ° C. sales solubles El aluminio, preferentemente al tiempo que conserva alrededor de 60 ° C, el material de soporte 2 se sumergió en el mismo, además de amoníaco acuoso en la solución acuosa, hidróxido Se deja caer una solución alcalina acuosa tal como una solución acuosa de sodio para ajustar el pH de la solución a 710, preferiblemente 8 9 (Figura 1 (b)). Si esta temperatura del líquido está fuera del intervalo anterior, la alúmina hidratada no precipitará uniformemente sobre la superficie de la materia prima del soporte 2.
Sobre la superficie de la materia prima portadora 2, se forma una capa 4 de alúmina hidratada que incluye la superficie interior del orificio 1. Posteriormente, la materia prima portadora 2 se extrae de esta solución y se seca, se coloca en un horno de cocción a aproximadamente 150 400ºC, preferiblemente a aproximadamente 350ºC, y se hornea en aire seco. Esta calcinación a baja temperatura, la capa de alúmina hidratada 4 formada sobre la superficie del material de soporte 2 se cambia a una alúmina, microcristalina 3 que consiste en una miríada de alúmina se forma sobre la superficie del material de soporte 2 como se muestra en la Fig. 1 (c) Se obtiene el portador A que tiene un área de superficie específica de 330 500 m 2 / g. La operación que comprende la formación de la capa 4 de alúmina hidratada y la etapa de cocción posterior se puede repetir una pluralidad de veces según sea necesario.
El método para producir el portador A que tiene un área superficial específica de 330 500 m 2 / g no está limitado al ejemplo anterior, y son posibles diversas aplicaciones. Por ejemplo, se puede usar un método en el que la superficie del material de soporte 2 está rugosa para tener un área de superficie específica de 330 500 m 2 / g. En este método, el material de soporte 2 se sumerge en una solución de ácido fuerte tal como ácido clorhídrico o una solución fuertemente alcalina y se erosiona moderadamente (se ataca químicamente) para dar rugosidad a la superficie. Mediante tal operación también, el área superficial de la materia prima portadora 2 puede aumentarse y puede producirse un portador que tenga un área superficial específica de 330 500 m ^ {2} / g.
La figura 2 muestra un ejemplo del catalizador para descomponer hidrazina de acuerdo con la presente invención. Las hidrazinas de craqueo de catalizador B (en adelante, referido como catalizador de descomposición) es la superficie de un soporte A que tiene una superficie específica de 330 500 m @ 2 / g se describe anteriormente, los obtenidos mediante la formación de una capa de catalizador 5 que consiste en elementos del grupo del platino tales como iridio. Entre los elementos del grupo del platino, el iridio, el rutenio y una mezcla de los mismos son particularmente preferibles como material de la capa de catalizador 5.
Un método de formación de una capa de catalizador 5 en la superficie del soporte A, como también se describe en el documento KOKOKU 1 13900 JP-soporte se sumergió en una solución acuosa de una sal soluble del elemento catalizador, tal como el iridio, una solución al portador Se lleva a cabo repetidamente un método en el que se lleva a cabo la impregnación y el secado y luego se calienta el vehículo en una corriente de hidrógeno para descomponer la sal que se adhiere a la superficie para precipitar el metal catalítico. Como una sal soluble de un elemento catalizador tal como iridio, se usa adecuadamente tricloruro de iridio, tricloruro de rutenio o similares. Además, la cantidad de estos metales catalíticos a soportar es deseablemente aproximadamente 20 40% en peso del peso del catalizador.
El catalizador de descomposición B así obtenido tiene un punto de actividad catalítica mayor que el del producto convencional y se mejora la actividad catalítica a baja temperatura. alta tasa de descomposición Por lo tanto, cuando se utiliza el catalizador de descomposición de B en tal dispositivo de propulsión, hidrazinas suministrado se puede obtener incluso a una temperatura baja, es posible evitar una disminución de empuje que se produce para el suministro de la temperatura de la hidracina es baja, la descomposición Se puede omitir el precalentamiento de las hidrazinas a suministrar al catalizador.
Ejemplo experimental Se prepararon dos vehículos de alúmina comercialmente disponibles (ejemplos comparativos 1 y 2) y un vehículo de acuerdo con la presente invención, preparados usando uno de los vehículos de alúmina (producto de la presente invención), e iridio Se cargó para formar un catalizador de descomposición, y se comparó la actividad de cada catalizador de descomposición a baja temperatura.
Ejemplo comparativo 1
Producto comercializado por la compañía transportadora de alúmina A. Superficie específica 150 m 2 / g.
Ejemplo Comparativo 2
El transportador de alúmina, compañía B, está disponible comercialmente. Área de superficie específica 120 m 2 / g.
Producto de la presente invención
portador de alúmina Ejemplo Comparativo 1 como materia prima, que se sumergió en una solución acuosa de cloruro de aluminio (temperatura del líquido de 60 ° C) de 10-4 mol / l, y el pH se ajustó a 8 9 gota a gota amoniaco acuoso 1N mientras se agitaba. Después de reposar durante 30 minutos, el material de soporte se extrajo, se secó, se colocó en un horno de cocción a 350ºC y se coció durante 1 hora. Esta operación se repitió dos veces para preparar un portador. El área de superficie específica del portador obtenido era de aproximadamente 350 m 2 / g. El área superficial específica de estos portadores se midió mediante un método conocido de difusión de gases.
Cada portador de los Ejemplos Comparativos 1 y 2 y el producto de la invención presente se sumergió en una solución de tricloruro de iridio 0,1%, se secó, la etapa de precipitación de la iridio se calentó en una corriente de hidrógeno realiza repetidamente 5 veces Se preparó un catalizador de descomposición. La cantidad de iridio soportado en cada catalizador de descomposición era aproximadamente 28% en peso de la cantidad de catalizador.
La relación entre la temperatura del líquido y la actividad de descomposición de la hidrazina líquida se midió usando cada uno de los catalizadores de descomposición así obtenidos, y los resultados se muestran en la figura 3. La figura 3 es un gráfico que muestra la relación entre la temperatura del líquido y la energía generada cuando se actúa hidrazina sobre un catalizador de descomposición como un gráfico de Arrhenius. Como es evidente a partir de la figura 5, el catalizador que usa el vehículo de la presente invención tiene menos degradación de la actividad de descomposición a una temperatura más baja que el catalizador de descomposición convencional.
Efecto de la invención
Como se describió anteriormente, la presente invención tiene los siguientes efectos. portador de catalizador de acuerdo con la presente invención, que comprende la alúmina con una superficie específica de 330 500 m @ 2 / g, mediante el apoyo a un elemento del grupo del platino u otros catalizadores tales como iridio en la superficie, los catalizadores que tienen una actividad catalítica muy alta . En el método de fabricación de un soporte de catalizador según la presente invención, la superficie del material de soporte convencional por calentamiento para precipitar microcristales de alúmina hidratada, o haciendo rugosa la superficie del material de soporte, la superficie específica De 330 500 m 2 / g, se puede producir de manera fácil y económica un soporte de catalizador de alto rendimiento que tenga un área superficial específica muy grande. El catalizador hidrazinas descomposición de acuerdo con la presente invención, un vehículo que tiene una superficie específica de 330 500 m @ 2 / g, ya hecha por el apoyo a un elemento del grupo del platino tal como iridio, los sitios activos del catalizador se incrementa en comparación con los productos convencionales, a baja temperatura Mejorando así la actividad catalítica. alta tasa de descomposición Por lo tanto, cuando se utiliza el catalizador de descomposición de tal dispositivo de propulsión, hidrazinas suministrado se puede obtener incluso a una temperatura baja, es posible evitar una disminución de empuje que se produce para el suministro de la temperatura de la hidracina es baja, catalizador de descomposición Es posible omitir el precalentamiento de las hidrazinas que se suministrarán al catalizador.
Breve descripción de los dibujos
1 (a) muestra una materia prima portadora, (b) muestra un proceso para formar una capa de alúmina hidratada, y (c) muestra una vista ampliada de una parte principal que muestra un transportador .
La figura 2 es una vista ampliada de una parte principal que muestra un ejemplo de un catalizador para descomponer hidrazinas de acuerdo con la presente invención.
La figura 3 es un gráfico que muestra los resultados de medición de la actividad de descomposición de hidrazina del catalizador de descomposición producido en el ejemplo experimental.
1 ... poro, 2 ... materia prima portadora, 3 ... microcristal de alúmina, 4 ... capa de alúmina hidratada, 5 ... capa de catalizador, A ... transportador, B ... catalizador de descomposición de hidrazina.
Reclamo
1. Un vehículo de catalizador que comprende alúmina que tiene un área superficial específica de 330 500 m 2 / g.
A una solución que contiene el compuesto de aluminio reivindicación 2, en un material portador hecho de alúmina se sumergió, mientras que se mantiene dicha temperatura del líquido a 50 ° C. 100, el pH del líquido de 7 10 mediante la adición de una solución alcalina, a la superficie del material portador características después de dejar precipitar alúmina hidratada, la etapa de calentar el 0,99 400 ° C. Eliminar el material de soporte del líquido, se repitió una vez o varias veces, para fabricar un soporte de alúmina que tiene un área de superficie específica 330 500 m @ 2 / g En peso basado en el peso total del portador de catalizador.
El material de soporte que consiste de las reivindicaciones 3 alúmina se sumergió en una solución ácida o alcalina, la superficie del material de soporte es rugosa, un soporte de catalizador, caracterizado por la producción de un soporte de alúmina que tiene un área de superficie específica 330 500 m @ 2 / g .
4. Un catalizador de descomposición de hidrazina que comprende un soporte de catalizador que comprende alúmina que tiene un área de superficie específica de 330 500 m 2 / gy un elemento de grupo de platino tal como iridio soportado sobre el mismo.
Dibujo :
Application number :1994-000373
Inventors :石川島播磨重工業株式会社
Original Assignee :綾部統夫、西野順也