热熔融法 主要用于制造氨合成所用的铁催化剂。将精选磁铁矿与有关的原料在高温下熔融、冷却、破碎、筛分,然后在反应器中还原。
浸溶法 从多组分体系中,用适当的液态药剂(或水)抽去部分物质,制成具有多孔结构的催化剂。例如骨架镍催化剂的制造,将定量的镍和铝在电炉内熔融,熔料冷却后成为合金。将合金破碎成小颗粒,用氢氧化钠水溶液浸泡,大部分铝被溶出(生成偏铝酸钠),即形成多孔的高活性骨架镍。
离子交换法 某些晶体物质(如合成沸石分子筛)的金属阳离子(如Na+)可与其他阳离子交换。 将其投入含有其他金属(如稀土族元素和某些贵金属)离子的溶液中,在控制的浓度、温度、pH条件下,使其他金属离子与 Na+进行交换。由于离子交换反应发生在交换剂表面,可使贵金属铂、钯等以原子状态分散在有限的交换基团上,从而得到充分利用。此法常用于制备裂化催化剂,如稀土-分子筛催化剂。
发展中的新方法
①化学键合法。近十年来此法大量用于制造聚合催化剂。其目的是使均相催化剂固态化。能与过渡金属络合物化学键合的载体,表面有某些官能团(或经化学处理后接上官能团),如-X、-CH2X、-OH基团。将这类载体与膦、胂或胺反应,使之膦化、胂化或胺化,然后利用表面上磷、砷或氮原子的孤电子对与过渡金属络合物中心金属离子进行配位络合,即可制得化学键合的固相催化剂,如丙烯本体液相聚合用的载体──齐格勒-纳塔催化剂的制造。
②纤维化法。用于含贵金属的载体催化剂的制造。如将硼硅酸盐拉制成玻璃纤维丝,用浓盐酸溶液腐蚀,变成多孔玻璃纤维载体,再用氯铂酸溶液浸渍,使其载以铂组分。根据实用情况,将纤维催化剂压制成各种形状和所需的紧密程度,如用于汽车排气氧化的催化剂,可压紧在一个短的圆管内。如果不是氧化过程,也可用碳纤维。纤维催化剂的制造工艺较复杂,成本高。
成型方法
催化剂颗粒的形状和尺寸对工业反应器催化剂床层的活性、选择性、流体阻力、聚尘能力等有影响,主要依据工业催化反应工程设计的最优化条件而定。
挤条成型 挤条机主体是直径100~300mm的圆筒,一端是造型孔板。催化剂物料先制成可塑性泥料,连续或间断加入圆筒,利用活塞或螺旋迫使泥料从造型孔板的孔中挤出,再切割成接近等长的颗粒。颗粒经干燥、焙烧后,即具有足够的机械强度。通常切割成直径2~15mm的圆柱体。若在造型孔板上的圆孔中加上芯子,可制成圆环形。将孔边制成梅花瓣形,或在芯子上打出槽,即可挤压出相应的异形催化剂颗粒,如三叶形等。
压片成型 一台压片机有20~40副冲钉、冲模,它们在一平台上围绕中轴排成一圆周。催化剂先被粉碎成直径小于1mm的碎粒,并与少量润滑剂(如石墨粉)混匀,然后在冲模内经冲钉压制成型。调节压缩比(粉料填充高度和成型后颗粒高度之比)和冲钉压到粉料上的压强,可改变颗粒的密度和机械强度。改变冲钉、冲模形状,可压制成环形或轮辐形颗粒。粉末压片的难易程度与其性质(如硬度)有关。