Способ активации низкотемпературного катализатора для конверсии окиси углерода

 

(19)RU(11)1152128(13)C(51)  МПК ⁵    _{B01J37/18, B01J23/86}Статус: по данным на 10.01.2013 - прекратил действиеПошлина: учтена за 16 год с 04.02.1998 по 03.02.1999

(54) СПОСОБ АКТИВАЦИИ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОГО КАТАЛИЗАТОРА ДЛЯ КОНВЕРСИИ ОКИСИ УГЛЕРОДА

Изобретение относится к способам активации низкотемпературных катализаторов для конверсии окиси углерода. Известен способ активации низкотемпературного катализатора для конверсии окиси углерода путем нагревания катализатора в потоке инертного газа (азот, метан, углекислый газ), содержащего газ-восстановитель (водород, окись углерода) в количестве 0,2-5 об.%, при температуре 165-275^оС. Данный способ имеет следующие недостатки. Для активации необходимо применять дефицитные инертные газы высокой чистоты, не содержащие таких каталитических ядов, как сера и хлор. Для циркуляции газов используют сложное оборудование - компрессоры, а также оборудование для точной дозировки водорода и аналитического контроля на содержание водорода. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ активации низкотемпературного катализатора для конверсии окиси углерода путем его обработки восстановителем при повышенной температуре. В известном способе катализатор нагревают до 150-190^оС в азотоводородной смеси с добавкой 10-30 об.% углекислого газа с последующей обработкой парогазовой смесью с содержанием окиси углерода не выше 20 об.% и температурой не выше 260-270^оС при отношении пара к газу 3 - 6. Недостатками известного способа являются длительность активации (36 ч), обусловленная изменением состава газовой смеси на разных стадиях процесса, а также снижение активности катализатора, обусловленное спеканием из-за сильного саморазогрева, при восстановлении одновременно происходит снижение стабильности, механической прочности и срока службы. Целью изобретения является сокращение времени активации и получение катализатора с повышенной активностью. Поставленная цель достигается тем, что низкотемпературный катализатор для конверсии окиси углерода активируют обработкой восстановителем при повышенной температуре, обработку ведут вначале при 50-90^оС до выравнивания температуры по слою катализатора, а затем при 110-145^оС. Предпочтительно в качестве восстановителя используют водород или газовые смеси с содержанием водорода 15 - 75 об.%, окиси углерода 0,2 - 5 об.%, остальное - азот и обработку катализатора восстановителем проводят при давлении 0,5-30 ати и объемной скорости 100-2000 ч^-1. Отличительным признаком данного изобретения является температурный режим активации катализатора, который включает обработку при 50-90^оС до выравнивания температуры по слою и затем обработку при 110-145^оС. Предпочтительными признаками являются использование названных восстановителей и проведение обработки при указанных давлении и объемной скорости. Для активации низкотемпературного катализатора конверсии окиси углерода используют промышленные газовые смеси, например азотоводородную смесь, конвертированный газ после очистки от СО₂. Эти смеси могут содержать 15 - 100% водорода и 0,2 - 0,5% окиси углерода. При повышении температуры катализатора до 50-90^оС начинается интенсивная активация (восстановление) катализатора, сопровождающаяся выделением тепла за счет химической реакции и вследствие этого повышением температуры катализатора до 80-110^оС. После окончания процесса активации, что характеризуется выравниванием температуры по слоям катализатора, последний нагревают до 140-145^оС и выдерживают при этой температуре до окончания активации. Активация катализаторов газом-восстановителем, содержащим окись углерода, начинается уже при 50^оС с весьма небольшой скоростью. При температуре 60-90^оС начинается интенсивная активация катализатора. Верхний температурный предел способа ограничивается 140-145^оС, так как при этой температуре достигается практически полная активация катализатора. При использовании данного изобретения время активации катализатора сокращается с 1,5 сут (в известном способе) до 13-21 ч и благодаря повышению активности катализатора остаточное содержание окиси углерода в конвертированном газе снижается с 1,5 до 0,6-1,0%. П р и м е р 1. Окисный катализатор низкотемпературной конверсии окиси углерода НТК-4-1, содержащий 52% CuO, 19% Al₂O₃, 13% ZnO, 15% Cr₂O₃, остальное - графит, загружают в реактор в количестве 0,8 л, продувают сухой азотоводородной смесью (H₂ 75 об.% и N₂ 25 об.%) и в потоке этой смеси при давлении 1,0 ати, объемной скорости 1000 ч^-1 разогревают катализатор до 80-90^оС со скоростью подъема температуры 10-15^оС/ч, выдерживают катализатор при этой температуре до ее выравнивания по всей массе катализатора. Начало восстановления катализатора сопровождается повышением температуры в слое катализатора до 90-110^оС. После окончания восстановления при указанных температурах, что сопровождается выравниванием температуры по слою контакта, температуру катализатора повышают и вновь добиваются выравнивания температуры по слою. Максимальная температура разогрева катализатора не должна превышать 145^оС. После этого катализатор полностью восстановлен и реактор переходит на технологический режим в соответствии с требованиями технологического регламента. П р и м е р 2. Отличается от примера 1 только тем, что восстанавливающим газом является чистый H₂. П р и м е р 3. Окисный катализатор низкотемпературной конверсии СО НТК-4-1 (состав указан в примере 1) загружают в реактор, продувают конвертированным газом, содержащим 60 об.% H₂, 5 об.% CO, 25 об.% N₂, остальное - CO₂, в потоке этого газа при давлении 0,5 ати, объемной скорости 2000 ч^-1 разогревают катализатор до 50^оС со скоростью подъема температуры 10-15^оС/ч, выдерживают катализатор при этой температуре до ее выравнивания по всей катализаторной массе. Восстановление катализатора начинается за счет окиси углерода уже при 50^оС, но протекает с небольшой скоростью, начало интенсивного восстановления катализатора сопровождается повышением температуры в слое катализатора до 100-110^оС. После выравнивания температуры по слоям катализатора ее поднимают до 130^оС и вновь дожидаются выравнивания температуры по всей контактной массе. После этого катализатор практически полностью восстановлен и все дальнейшие операции аналогичны описанным в примере 1. П р и м е р 4. Свежеприготовленный катализатор низкотемпературной конверсии CO НТК-8-1, содержащий 35 мас. % CuO, 34 мас.% ZnO, 30 мас.% Al₂O₃, остальное - графит, загружают в реактор в количестве 0,8 л, продувают азотоводородной смесью, содержащей 75 об.% H₂ и 25 об.% N₂ и в потоке этой смеси при давлении 0,5 ати, объемной скорости 2000 ч^-1 разогревают катализатор до 80-90^оС. Все остальные операции и параметры процесса аналогичны описанным в примере 1. П р и м е р 5. Отличается от примера 4 только тем, что восстанавливающим газом является смесь 15 об.% H₂ и 85 об.% N₂ при объемной скорости 100 ч^-1. П р и м е р 6. Предварительно восстановленный низкотемпературный катализатор конверсии CO НТК-4-1 (состав указан в примере 1), имеющий степень окисления после пассивации 40%, загружают в реактор в количестве 0,8 л и продувают азотоводородной смесью, содержащей 75 об.% H₂ и 25 об.% N₂, при давлении 1,0 ати и объемной скорости 1000 ч^-1, разогревают до температуры 60^оС со скоростью подъема температуры 10-15^оС/ч и выдерживают при этой температуре до выравнивания ее по всей катализаторной массе. Начало восстановления катализатора сопровождается повышением температуры в слое катализатора до 80-110^оС. После выравнивания температуры по слоям катализатора процесс восстановления практически закончен и катализатор переводят на технологический режим в соответствии с требованиями технологического регламента (см. пример 1). П р и м е р 7. Отличается от примера 6 только тем, что степень окисления предварительно восстановленного катализатора НТК-1-1 после пассивации составляет 5-7% , а восстанавливающий газ состоит из 74 об.% H₂, 0,2 об.% СO, остальное - азот. П р и м е р 8. Окисный низкотемпературный катализатор НТК-8-1 (состав указан в примере 4) загружают в реактор, продувают в потоке конвертированного газа, состоящего из 72 об.% H₂, 1, 6 об.% CO и 26,4 об.% N₂, и в потоке этого газа при давлении 30 ати и объемной скорости 2000 ч^-1 разогревают катализатор со скоростью 10-15^оС/ч до 110-120^оС, выдерживают катализатор при этой температуре. Начало восстановления катализатора сопровождается повышением температуры в слое катализатора до 140-145оС. По окончании восстановления, что сопровождается выравниванием температуры по слою катализатора, конвертор переводят на технологический режим в соответствии с требованиями технологического режима. В таблице приведены сравнительные данные по предлагаемому и известному способам. При проведении активации катализатора по данному способу продолжительность процесса сокращается до 1 сут и активированный катализатор обеспечивает более высокую степень конверсии окиси углерода, благодаря чему ее остаточное содержание снижается до 0,6-1%.

Формула изобретения

1. СПОСОБ АКТИВАЦИИ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОГО КАТАЛИЗАТОРА ДЛЯ КОНВЕРСИИ ОКИСИ УГЛЕРОДА путем обработки восстановителем при повышенной температуре, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени активации и получения катализатора с повышенной активностью, обработку ведут вначале при 50 - 90^oС до выравнивания температуры по слою катализатора, а затем при 110 - 145^oС. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве восстановителя используют водород или газовые смеси, содержащие 15 - 75 об.% водорода, 0,2 - 5 об.% окиси углерода, остальное - азот. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку катализатора восстановителем проводят при давлении 0,5 - 30 ати и объемной скорости 100 - 2000 ч^-1.

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 29-2002

Извещение опубликовано: 20.10.2002        

---