Катализатор для конвенсии оксида углерода

 

Изобретение касается каталитической химии, в частности катализатора для конверсии оксида углерода, что может быть использовано в нефтехии. Цель - повышение стабильности катализатора. Последний имеет состав, мас.%: оксид хрома 5-15

оксид калия 0-3 1

диоксид титана 0,6- 3

оксид железа - остальное. Этот состав обладает,в сравнении с известным, большей стабильностью к температурным и механическим нагрузкам в указанном процессе. Так, прочность катализатора при нагревании до 500°С составляет 44-50 кгс/см<SP POS="POST">2</SP> (начальная 36-42 кгс/см<SP POS="POST">2</SP>) против 25-47 кгс/см<SP POS="POST">2</SP> (начальная 21-39 кгс/см<SP POS="POST">2</SP>), а активность в конверсии CO составляет 2-2,2 (начальная 2-2,2). 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1482721 41 (А!1 4 В 01 J 23/86, С 01 В 3/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

Il0 ИЭОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4159657/23-04 (22) 12. 12. 86 (46) 30.05.89. Бюл. К 20 (72) З.В. Комова, Б.Г. Тагинцев, Т.А. Семенова, H.Â. Теребенина, Н.Б. Горбачева, А.З. Лисица, Г.И.Пантазьев и В.В. Войновская (53) 66.097.3 (088.8) (56) Азотная промьппленность. Катали заторы азотной промьппленности. Об- зорная информация. Труды НИИТЭИ.

M. 1974, с. 32-35.

Авторское свидетельство СССР

N 1165453, кл. В 01 Л 23/78, 1981. (54) КАТАЛИЗАТОР ДПЯ КОНВЕРСИИ ОКСИДА УГЛЕРОДА (57) Изобретение касается каталитиИзобретение относится к катализа-. торам для конверсии оксида углерода и может быть использовано для синтеза аммиака и водорода.

Целью изобретения является повышение стабильности катализатора к температурным и механическим нагрузкам за счет содержания нового компонента в определенном массовом отношении к одному из компонентов и нового соотношения компонентов.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. В раствор сульфата

ganesa (с концентрацией 250 г/л

Ре$0 ), взятый в количестве 0,345 л (соответствует 91 г оксида железа

Fe<0>), вводят 24 г сульфата титана. ческой химии, в частности катализатора для конверсии оксида углерода, что может быть использовано в.нефтехимии. Цель — повышение стабильности к ат ализ ат ор а. Последнии имеет сост ав, мас.%: оксид хрома 5-15; оксид калия

0 3""1; диоксид титана 0,6-3; оксид железа — остальное ° Этот состав обладает в сравнении с известным большей стабильностью к температурным и механическим нагрузкам в указанном процессе. Так, прочность катализатора о при нагревании до 500 С составляет

44-50 кгс/см (начальная 36 — 42 кгс/см ) 2 2 против 25-47 кгс/см (начальная 212

39 кгс/см ), а активность в конверт сии СО составляет 2-2,2 (начальная

2-2,2). 1 табл.

К полученному раствору добавляют раствор углекислого аммония (-20%). до рН=7,0-7,5..Образовавшийся осадок отфильтровывают, промывают, просушивают и прокаливают при температуре

450 С, затем смешивают с хромовым о ангидридом (9,2 г) и углекислым калием (0,44 r) в присутствии воды с образованием густой пасты. Пасту зкструдируют в гранулы, которые сушат и прокаливают при температуре

450 С.

Состав катализатора, мас.%:

Cr Оз 7,0; К О 0,3; Т10 1,О;

Fe 0 остальное, Отношение Ti : К =

= 4,8. . Пример 2. В раствор сульфата железа, взятий в количестве

14827

55

0,34 л (соответстнует 89 r железа), вводят .7,2 r сульфата титана. К приготовленному раствору добавляют раствор углекислого аммония (20%) до получения нейтральной среды. Осадок отфильтровывают, промывают, сушат, прокалинают (430 С), затем смешивают с хромовым ангидридом (9,0 г) и углекислым калием (1,47 г) в при- 10 сутствии воды с образованием густой пасты. Пасту экструдируют в гранулы. Последние сушат и прокаливают о при температуре 430 С.

Состав к ат алиэ атора, мас, %: Сг Оэ 15

7, О; К 0 1, О; ТдО 3, О; Fe Оэ остальное. Отношение Ti : К = 4,3.

Пример 3. В раствор нитрата железа в количестве 0,3 л (соответствует 90,0 Ре 0 ) вводят 2,4 r сульфа- " 1 та титана, который осаждают аммиачной водой (25%.-ной) при одновременном сливании растворов при pH=6,57,5..Осадок отмывают, просушивают, прокаливают и смешивают с хромовым ангидридом (9,1 г) и едким кали (1,2 г) в присутствии воды с образованием пасты. Пасту просушивают, размалывают до порошка, прессуют н таблетки, которые прокаливают при 400 С. Состав катализатора, мас.%: CrzO

7,0; К О 1,О; Т10 1 0; FezO> осталь- ное. Отношение Ti : К = 1,43.

Пример 4. В раствор нитрата железа в количестве 0,3 л (соответст- 35 вует 88 г оксида железа) вводят 7,2 r сульфата титана, который осаждают раствором карбоната аммония (20%).

Осадок отфильтровывают, промывают, просушивают и прокаливают, как в примерах 1-2. Порошок смешивают с хромовым ангидридом (8,9 г) и гидроксидом калия (1,02 г).в присутствии воды. Пасту экструдируют в гранулы, сушат, прокаливают, как в примерах 45

1-3.

Состав катализатора, мас.%: CrzO>

7,0; К О 0,85; Т10 3,0; FezO> ос-. тальное. Отношение Ti К 5,0.

Пример 5. В раствор сернокислого железа, взятый н количестве

0,34 л (соответствует 90 r оксида железа), добавляют сульфат титана в копичестве 3,6 r, который о. аждают газообразным аммиаком (pV=6-b).

Осадок отфильтровывают, промывают,,просушивают, прокалинают. Порошок смешивают с хромовым ангидридом

2l 4 (9,0 г), углекислым калием (0,75 r в присутствии воды. Полученную мас су экструдируют н гранулы, сушат, прокаливают, как в примерах 1-3.

Состав катализатора, мас.%:

CrzO> 7,0; KzO 0,5; Т10д 1,5;. FezO остальное. Отношение Ti К = 4,3.

Пример 6. Приготавливают раствор сульфатов железа и титана из семиводного сульфата железа — отхода производства титановых белил.

В полученный раствор, содержащии соответственно 91 и 0,34 г железа и титана в пересчете на оксиды, добавляют раствор карбоната аммония до рН = 7,0. Осадок отфильтровывают, промывают, просушивают, прокаливают, затем смешивают с хромовым ангидридом (9,2 г) и едким калием (1,2 г) присутствии воды. Полученную пасту экструдируют в гранулы, которые просушивают и прокаливают, как в приме.рах 2-3.

Состав катализатора, мас.%: CrzO

7,0; К О 1,0; TiOy 1,2; Fez03 остальное. Отношение Ti : К = 1,7.

Пример 7, В раствор сульфа та железа, взятый в количестве 0,35 л (соответствует 90 г оксида железа), вводят 1,44 г сульфата титана. К приготовленному раствору добавляют раствор углекислого аммония (20%) до получения нейтральной среды. Осадок отфильтровывают, промывают, сушат, прокаливают (400 С), затем смешивают с хромовым ангидридом (9,0 г) и углекислым калием (1,25 г) в присутствии воды с образованием густой пасты. Затем пасту экструдируют в гранулы. Последние сушат и прокаливают при 450 С.

Состав катализатора, мас. %:

Сг Оэ 7,0; К О 0,85; Т10 0,6; FezO> остальное. Отношение Ti : К = 1,0.

Пример 8. В раствор нитрата железа в количестве 0,3 л (соответствует 88 r оксида железа) вводят

2,15 г нитрата титана, который осаждают раствором карбоната аммония (20%). Осадок отфильтровынают, промывают, просушиваю- и прокалинают, как в примерах 1-2, Порошок смешивают с хромовым ангидридом (8,9 г) и гидроксидом калия (1,2 г) в присутст HHH воды. Пасту экструпируют н гранулы, сушат, прокалив ан т, к ак в примерах 1-3.

148

35

45 1

Состав катализатора, мас. : Crg0g

7,0; К О 1,0; Т О 1,0; Fe,0> остальное. Отношение Ti : К = 1,42.

Пример 9. В раствор сульфата железа (с концентрацией 250 г/л

FeSOy)> взятый н количестве 0,345 л (соответствует 91 r оксида железа

Fe<0>), вводят 1,69 г оксалата титана, который затем осаждают раствором карбоната аммиака (20 ). Осадок фильтруют, промывают, просушивают и прокаливают, как в примерах 1-2.

Порошок смешивают с хромовым ангидридом (8,9 r) и гидроксидом калия (1,2 г) н присутствии воды. Пасту экструдируют в гранулы, сушат, прокаливают, как в примерах 1-3.

Состав катализатора, мас,%:

Cr<0 7,0; К20 1,0; TiO 1,0; Fe 0 остальное. Отношение Ti : К = 1,42 °

Пример 10 (запредельные значения). В раствор сульфата железа, содержащий 93 г оксида железа, вводят 2,4 г сульфата титана, который затем осаждают раствором углекислого аммония, смешивают с хромовым ангидридом (6,6 r) и углекислым калием (0,3 г). Далее — как в примерах 2-3.

Состав катализатора, мас, : Cr O>

5,0; К О 0,2; TiO 1,0; Ге О„остальное. Отношение Т1 : К = 7,1, Пример 11. В раствор сульфата железа, содержащий 83 г железа, вводят 2,4 r сульфата титана..

Проводят осаждение раствором углекислого аммония, Осадок отфильтровывают, промывают, сушат, прокаливают, как в примере 1, затем смешивают с хромовым ангидридом (19,7 г) и углекислым калием (2,94 r) н присутствии воды. Далее — как н примерах

1-2„

Состав катализ атора, мас. .:

Cr Oз 15>01 КгО 2 О; Т10 1,0;

Fe 0 остальное. Отношение Ti : К =

Пример 12. В раствор сульфата железа Ге804, взятый в количестве

0,35 л (соотнетстнует 88 r оксида железа), вводят 9,6 г сульфата титана, К полученному раствору добавляют раствор углекислого аммония (20%) до рН = 7,0 — 7,5, Образовавшийся осадок отфильтровывают, промывают, о просушивают и прокаливают при 450 С, затем смешивают с хромовым ангидридом (9,2 r) и углекислым калием

2721 6 (1,47 г) в присутствии воды с образованием гугтой пасты. Пасту экструдируют в гранулы, которые сушат и проо

5 каливают при 450 С.

Состав катализатора, мас.%: Сг Оз

7,0; К О 1,0; TiO< 4,0; Fe>0 остальное. Отношение Ti: K(ar1= 5,7.

Пример 13. В раствор суль— фата железа, взятый н количестве

0,35 л (соответстнует 92 г оксида железа Fe>0>), вводят 0,48 r сульфата титана. К приготовленному раствору добавляют раствор углекислого аммония (20 ) до получения нейтральной среды. Осадок отфильтровывают, промывают, сушат, прокаливают при темпео ратуре 450 С, затем смешивают с хромовым ангидридом (9,0 г) и углекислым калием (О, 58 г) в присутствии воды с образованием густой пасты.

Пасту экструдируют в гранулы. Пос-. о ледние сушат и г1рокалинают при 450 С.

Состав катализатора, мас. .: Cr<0>

7,0; К О 0,4; TiO 0,2; Fe 0> остальное. Отношение Ti : К = 0,75.

Пример 14. В раствор азотнокислого железа в количестве 0,3 л (соответствует 94,0 г Fe O ) вводят

2,4 г Т1 (804), Железо и титан осаждают аммиачной водой (25% †н) при одновременном сливании растворов при

pH = 6,5-7,5. Осадок отмывают, просушин ают, прокалив ают и смешивают с хромовым ангидридом (6,6 г) и едким кали (1,2 г) н присутствии воды с образованием пасты. Пасту просушивают, размалывают до порошка, прессуют в таблетки, которые прокалинают при температуре 400 С.

Состав катализатора, мас."..: Cr О

5,0; К 0 1,0; TiO 1,0; Fe,Оз 93,0 °

Отношение Ti : К = 1,43.

Пример 15. B раствор азотно- кислого железа в количестве 0,3 л (соответствуе-. 84 r FeO>.) вводят

2,4 г Tiz(S04) . Железо и титан осаждают аммиачной водой (25%-ной} при одновременном слинании растворов при

pH = 6,5-7,5. Осадок отмывают, просушивают, прокаливают и смешивают с хромовым ангидридом (l9,7 г) и едким

55 кали (1,2 r) в присутствии ноды с об" разованием пасты. Пасту просушивают, размалывают до порошка, прессуют в таблетки, которые прокалинают при температуре 400 С.

1482721

Состав катализатора, мас. Е: Cr O>

15,0; К 0 I.,О; Т О 1,0; Ре Оз 83,0.

Отношение Ti : К = 1,43, Данные по испытанию каталитической активности и механической прочности приведены в .таблице. прототипу после термического воэдеиствия при 500 С, что свидетельствует о повышенной его стабильности к температурным и механическим нагрузкам.

Формула из обретения

Катализатор для конверсии оксида

Испытания катализаторов проведе- углерода, содержащий оксиды железа, ны на установке проточно-циркуляцион- 10 хрома и калия и стабилизирующий комного типа при V = 12000 ч ; 350 и

-t, понент, о т л и ч а ю щ.и и с я

500 С на газе состава, мас.Х: CO тем, что, с целью повышения стабиль12,5; И 12,5; Н О 75. Активность ности к температурным и механическим оценивали по константе скорости, рас- нагрузкам, в качестве стабилизируюсчитанной при помощи уравнения перво- 15 щего компонента катализатор содер", го порядка по оксиду углерода. . жит диоксид титана в массовом соот"

Механическую прочность определяли, ношении к оксиду калия в пересчете при статической нагрузке по образую- на элементы 1-5:1 при следующем со-, щей гранулы. держании компонентов, мас.7:

Как видно из таблицы, механичес- 20 Оксид хрома 5,0-15,0 кая прочность предложенного катали- Оксид калия 0,3-1,0 затора остается практически неизмен- Диоксид титана 0,6-3,0 ной по сравнению с катализатором по . Оксид железа Остальное

Сравнительная характеристика

;предложенного и.известного катализаторов

Активность в конверсии СО, К, см /г;с

КаталиМеханическая затор

ho примеру прочность, 2 кгс/см

После работы при

500 С

Исходная

После работы при

500 С

Исходная

2 1 21 25

2,15 39 47

2,0 38 46

2,1

1 ° 2,1

2 2,0

3 2,3

4 2,2

5 2,25

6 2,25

7 2,1

8 2,2

9 2,0

I0 1,5

ll 1,7

l2 1,8

13 2,0

По прототипу 2,2 ,14 2,2

2,0 36 44

2,0 38 46

2,1 37 44

2,1 39 47

2,2 41 49

2,2 42 50

2,0 37 45

2,1 37 45

2,0 36 44

1,45 34 40

1,4 31 37

1,8 30 36

1,6 32 38