Способ приготовления катализаторов для химических процессов

 

Изобретение относится к каталитической химии, в частности к приготовлению катализатора для химических процессов. Цель - повышение активности катализатора Л снижение его материалоемкости. Приготовление ведут смешением алюминиевого компонента с хромовым ангидридом в массовом соотношении 1:(0,68-1.0) в водной среде при повышенной температуре, введением в полученную смесь дополнительно активированного угля, оксида или карбоната марганца и/или оксида или гидроксида циркония при определенном массовом соотношении в течение 1-3 ч. Процесс, проводят с последующим смешением полученной основы катализатора с двойными карбонатными солями меди и цинка при определенном массовом соотношении, формованием и их термообработкой при 80-280°С. Предпочтительно основу катализатора смешивают с карбонатом никеля при массовом соотношении в пересчете на оксиды: основа катализатора: оксид никеля - 1:(0,5-0,7) Новый катализатор обеспечивает очистку газов при пониженных температурах 120-130°С за счет частичного восстановления на 10-20% никелевого компонента и оксида хрома. 1 з.п. ф-лы, 2 табл. сл С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s)}s В 01 J 37/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4793958/04 (22) 23.02.90 (46) 23.10.91. Бюл. N. 39 (71) Дорогобужское производственное объединение "Минудобрения" (72) А.С.Кузнецов, О.П,Хруцкий, 8.3.Павелко, Л,И.Козлов, О,П.Фирсов, Н.Н.Грималовский, B,Ã.ÁðþõàíoB. В,А.Ананьев и И.Л.Козлов (53) 66.097.3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

ЬЬ 417978, кл. В 01 J 23/86, 1974.

Авторское свидетельство СССР йг 1152127, кл. В 01 J 37/04, 1985. (54) СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРА ДЛЯ ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ (57) Изобретение относится к каталитической химии, в частности к приготовлению катализатора для химических процессов.

Цель — повышение активности катализатора и снижение его материалоемкости, Приготовление ведут смешением алюминиевого

Изобретение относится к химической промышленности, к технологии получения смешанных катализаторов для конверсии оксида углерода с водяным паром, для гидрирования, в частности для очистки водорода и водородсодержащего газа от примесей кислорода и кислородсодержащих соединений.

Цель изобретения — повышение активности катализатора и снижение его материалоемкости.

Способ осуществляют следующим образом.

В смесительный аппарат загружают согласно соотношениям алюминиевый компо. Ж, 1685512 А1 компонента с хромовым ангидридом в массовом соотношении 1:(0,68-1,0) в водной среде при повышенной температуре, введением в полученную смесь дополнительно активированного угля, оксида или карбоната марганца и/или оксида или гидроксида циркония при определенном массовом соотношении в течение 1-3 ч. Процесс проводят с последующим смешением полученной основы катализатора с двойными карбонатными солями меди и цинка при определенном массовом соотношении, формованием и их термообработкой при 80-280 С, Предпочтительно основу катализатора смешивают с карбонатом никеля при массовом соотношении в пересчете на оксиды; основа катализатора: оксид никеля =- 1:(0,5-0,7). Новый катализатор обеспечивает очистку газов при пониженных температурах . 120-130 С за счет частичного восстановления на 10-20% никелевого компонента и оксида хрома. 1 з.п. ф-лы, 2 табл. нент, хромовый ангидрид, активированный уголь, соединения марганца и/или циркония. увлажняют согласно соотношениям водой, поднимают температуру и перемешивают в течение заданного времени — получают основу катализатора (смесь N 1).

В реактор с обогревом заливают отмеренное количество медноаммиачнокарбонатного раствора, загружают согласно требуемому количеству состава катализатора оксида цинка, поднимают температуру до 70-99 С и высаживают двойные соли меди и цинка до содержания аммиака в растворе не более 20 г/л, фильтруют и сушат— получают смесь N. 2, 1685512 объемной скорости 6000 ч, давлении

2,8 МПа (28 атм) на конвертированном газе с содержанием(об,%) монооксида углерода

3,5-4, диоксида углерода 10-15, (СН4+ Ar)— до 1, Н2 12-17, остальное — азот.

Степень конверсии монооксида углерода в начале испытания 96, через.168 ч

92

Пример 2, Образец катализатора испытывался в процессе среднетемпературной конверсии с ксида углерода на составе газа, содержащего 7-14 об, монооксида углерода, при 360-400 С, Степень конверсии монооксида углерода в начале испытания составляла 85%, через 168 ч испытаний

84%

Пример ы 3-5, Образцы катализатора готовят, как в примере 1, согласно предло45

Основу катализатора (смесь М 1) смешивают с двойными солями меди и цинка или с карбонатной формой никеля при заданной температуре, влажности в течение определенного времени и формуют в гранули экструзией или закатывают в шарики с последующим процессом их термообработки.

Пример 1. В смесительный аппарат загружают из расчета 0,4 кг в пересчете на оксиды "основы" (смеси N. 1) оксид алюминия или оксид алюминия, полученный прокаливанием гидроокиси алюминия при

450-500 С, добавляют хромовый ангидрид, оксид марганца и активированный уголь при соотношении компонентов в пересчете на оксиды — оксид хрома (Сг Оз): оксид алюминия,Alz03): активированный уголь (С) оксид марганца (Мп02) == 1:1;0,04,0,04, компоненты перемешивают, заливают водой и 20 при соотношении т:ж == 1:1 поднимают температуру до 50 С и перемешивают в течение 1,5 ч — получают основу катализатора (смесь N. 1).

Смешивают аммиачно-карбонатный 25 раствор меди с оксидом цинка в заданном соотношении в пересчете на оксиды металлов —.оксид меди: оксид цинка = 1:0,5, выделяют осадок и проветривают его от аммиака в потоке воздуха при 80-130"С вЂ” 30 получают смесь М 2.

Основу катализатора (смесь М 1) смешивают с двойными карбонатными солями меди и цинка (смесь М 2) при 50 С в течение 0,5 ч и формуют в гранулы экструзией, 35 термообрабатывают их при 150 С вЂ” получают катализатор с насыпной плотностью

0,9 кг/дм3. Катализатор восстанавливают конвертированным газом и испытывают в процессе конверсии оксида углерода при 40

200-220 С, соотношении пар:газ = 0,6, женному в способе соотношению, испытывают в условиях примера 1, Пример ы 6 и 7. Образцы катализатора готовят, как в примере 1, но вместо двойных карбонатных солей меди и цинка используют карбонаты никеля, а образцы испытывают в процессе очистки водородсодержащего газа от кислородсодержащих соединений — метанирования, В качестве показателя активности принимают минимальную температуру (С), обеспечивающую объемную долю монооксида углерода на выходе не более 1 10 O, при давлении

3,0 МПа, объемной скорости 5000 ч, объем-3 ной доле в исходном газе 0,3-1,0 и 0,000,03 C02 после предварительного перегрева катализатора в течение 10 ч при

550 С.

Такой показатель соответствует принятой методике определения активности для катализаторов метанирования: HMK-1, Н КМ-4А; Т0-2.

HB основании проведенных опытных работ определены оптимальные параметры проведения процесса приготовления, определены оптимальные соотношения компонентов катализатора, физические характеристики катализатора.

Технологические параметры приготовления катализатора и соотношения компонентов приведены в табл. 1. Физические свойства, состав катализатора и показатели активности приведены в табл, 2, Принятые нормы технологического режима приготовления "основы" катализатора (смеси N 1) позволяют синтезировать клей-цемент кислотного "затворения", причем алюминиевый и угольный компоненты являются поставщиками катионов, а добавки марганца и/или циркония обеспечивают каталитический окислительно-восстановительный синтез клея-цемента.

Синтезированные известными способами двойные соли меди и цинка обеспечивают мелкодисперсность компонентов не более 150А, а при смешении с "основой" катализатора (смесью N 1) дисперсность активных компонентов не только сохраняется, но даже увеличивается за счет частичного истирания и образования твердых растворов до 80- tQQA, Аналогичная дисперсность достигается и при приготовлении катализатора метанирования с использованием карбонатной соли никеля, Процесс зкструзионного формования и последующая термообработка гранул в указанных интервалах температур позволяют существенно снизить энергоемкость процесса за счет изменения процесса термообработки с 400-450 до 180-280 С (nî данному

1685512 способу), уменьшить материалоемкость катализатора за счет понижения насыпной плотности с 1,1-1,6 до 0,7-1,0 кг/дм по данэ ному способу.

Предварительный синтез основы ката- 5 лизатора путем введения при заданных температуре, влажности, соотношениях позволяет добиться пластичности массы, при этом хромовая кислота заимствует часть катионов алюминия и углерода, а 10 оксиды марганца и/или циркония являются хорошими переносчиками анионов от хромовой кислоты и катализируют окислительно-восстановительный синтез клеяцемента на основе соединения хрома и 15 алюминия и добавок угля, марганца и/или циркония в основу (смесь |Ф 1). При введении изоморфных солей меди и цинка или карбонатов никеля последние в укаэанных параметрах процесса синтеза катализато- 20 ра сохраняют мелкодисперсный аморфный характер активных компонентов и обеспечивают повышенную активность, степень конверсии на стадии низкотемпературной конверсии оксида углерода в условиях ис- 25 пытаний катализатора составляет 95-98, а после испытаний в течение 168 ч составляет 92-95 .

Выбранная температура смешения 3070 С основы катализатора с активными ком- 30 понентами ингибирует схватывание массы и облегчает процесс формования катализатора в гранулы, а термообработка гранул в интервале температур 80-280 С обеспечивает не только "схватывание" гранул, но и 35 частичное восстановление активных компонентов на 10-20Д углем, вводимым в состав, а также предопределяет повышенные эксплуатационные характеристики катализатора. 40

В процессе очистки водородсодержащего газа от кислородсодержащих соединений приготовленный по этой технологии катализатор обеспечивает очистку газов при пониженных температурах 120-130 С, за счет частичного восстановления на 1020 никелевого компонента и оксида хрома.

Формула изобретения

1. Способ приготовления катализатора для химических процессов путем смешения в водной среде при повышенной температуре алюминиевого компонента с хромовым ангидридом, двойными карбонатными солями меди и цинка, сушки и формования, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения активности катализатора и снижения его материалоемкости, смешение алюминиевого компонента с хромовым ангидридом ведут в MBccoBQM соотношении 1:0,68- l,0, вводят в полученную смесь дополнительно активированный уголь, оксид или карбонат марганца и/или оксид или гидроксид циркония при массовом соотношении в пересчете на оксиды: оксид хрома: оксид алюминия: активированный уголь; оксид марганца и/или оксид циркония = 1:0,4-2,5:0,010,12:0,01-0,12 в течение 1-3 ч с последующим смешением полученной основы катализатора с двойными карбонатными солями меди и цинка при массовом соотношении в пересчете на оксиды: основа катализатора: оксид меди: оксид цинка = 1:0,4-1,4:0,4-1,0, формованием смеси в гранулы и их термообработкой при 80-280 С.

2, Способ по п.1, отличающийся тем, что основу катализатора смешивают с карбонатом никеля при массовом соотношении в пересчете на оксиды: основа катализатора: оксид никеля = 1;0,5-07.

1685512

Таблица 1 оса

:атали.оотно" юение т:ж

" Катализатор готовился для среднетемпературной конверсии оксида.углерода.

Таблица 2

Состав катализа

А 12 О 3

Образец катализатора га 2 испытывают в процессе среднетемпературной конверсии монооксида углерода

Образец катализатора ло известному способу.

Редактор В, Данко

Заказ 3552 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, )К-35, Раушская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101

1:1

1:1

1:0,68

1:9,8

1:0,7

I:0,9

1:0.8

19,2

28,4

9.1

16,3

20,2

38,0

38,7

Составитель Н.Богданова

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор M. Кучерявая