[发明专利]一种基于复合陶瓷的多孔式微反应器催化剂载体

说明书

本发明公开了一种基于复合陶瓷的多孔式微反应器催化剂载体。催化剂载体主要由若干个主传热板和主负载板同轴粘接组成，主传热板和主负载板均沿着自身的轴向均匀间隔布置，且使得主传热板和主负载板交替布置，载体放置在外部的微反应器之中，第一传热列阵主要由若干个第一传热模块以矩形阵列排布形成，相邻的两个第一传热模块之间通过第一负载模块连接，第二传热列阵主要由若干个第二传热模块以矩形阵列排布形成，相邻的两个第二传热模块之间通过第二负载模块连接。本发明能够简化催化剂载体的负载工艺，提高微反应器的服役寿命，同时具备良好的传热性能和传热均匀性，使催化反应的性能得到提升。

技术领域

本发明属于微反应器催化剂载体结构设计领域的一种催化剂载体，尤其是涉及了一种基于复合陶瓷的多孔式微反应器催化剂载体。

背景技术

近年来，随着“双碳政策”的推进，工业和智能制造领域开始广泛关注一些具有可持续发展的技术，微反应器相较于传统的反应器，具有结构紧凑、功率密度大、材料成本低的优点，很好地符合了绿色节能的要求，已经广泛地被运用于化学工程、制药工程、物质合成等领域。

催化剂载体是微反应器中的核心部件。多孔式微反应器载体相较于传统的微通道式催化剂载体，其比面积大、催化剂负载量高，目前常用的多孔式微反应器载体大多为多孔金属，其化学性能不稳定、微型结构难以加工、表面催化剂附着强度低，导致以多孔金属为催化剂载体的微反应器性能难以提高，运用环境苛刻。而陶瓷材料具有化学性能稳定、硬度大等优点，近年来也被运用于微反应器催化剂载体中，但其存在表面催化剂附着强度低、分布不均匀的缺点。

无论是金属材料还是陶瓷材料的催化剂载体，为提高其表面催化剂的附着强度和分布均匀性，在活化前，需要在载体的表面预先负载一层催化剂涂层，材料包括稀土复合氧化物、改性氧化铝等。这会提高催化剂负载工艺的复杂性，同时对于催化剂涂层，其在结构化载体上的粘附能力难以保证、容易导致活性物质脱落，从而降低载体的使用寿命和稳定性。

中国发明专利(申请号CN201711289741.6)公开了一种适用于VOCs催化燃烧的蜂窝陶瓷载体催化剂及其制备方法，通过在蜂窝陶瓷载体催化剂表面预先负载一层比表面积大的涂层，包括稀土复合氧化物、改性氧化铝、粘结剂以及pH调节剂，来提高催化剂的负载一致性和稳定性，该方法通过使用粘接剂使涂层附着于载体的表面，随后进行活化，这种方式一定程度上改善了催化剂涂层脱落的问题，但是其工艺需要进行两次负载，较为复杂，而且粘接剂的稳定性也难以保证。

中国发明专利(申请号CN202211020078.0)公开了一种超薄涂层的泡沫陶瓷的制备方法及其制备的钯催化剂，本发明通过去除残余浆料过程中的气流交替工艺，获得无堵孔，超高孔隙率，表面足够粗糙，易容纳涂层的泡沫氧化铝陶瓷，在不需要粘接剂的同时获得了超薄的多孔颗粒涂层。该工艺制备的载体只需进行一次活化就能够直接使用，但是超薄多孔颗粒涂层容易脱落，使用寿命较短，并且该超薄多孔颗粒涂层的基体为氧化铝，其传热性能较差，制备的催化剂载体很难在高温的场景运用。

在已公开的发明专利中，尚未发现直接采用复合陶瓷作为多孔式微反应器催化剂载体的结构。直接采用复合陶瓷能够避免在载体活化前对载体表面负载涂层，从而解决结构化载体的涂层负载工艺复杂、涂层易脱落的缺陷，提高催化剂载体的使用寿命，并提升催化反应的性能。现有技术缺少一种能决结构化载体的涂层负载工艺复杂、涂层易脱落缺陷的催化剂载体。

发明内容

针对现有的微反应器结构化载体中的涂层负载工艺复杂，涂层易脱落从而影响微反应器性能等问题，本发明的目的在于提供一种基于复合陶瓷的多孔式微反应器催化剂载体。通过将具有不同功能的陶瓷材料组成基本单元，经过阵列使基本单元形成多孔式催化剂载体，从而代替结构化载体中的涂层结构，提高载体的使用寿命和催化反应的性能。

本发明采用的技术方案是：