Способ приготовления катализатора для среднетемпературной конверсии оксида углерода с водяным паром

 

Область применения: способы приготовления катализаторов для среднетемпературной конверсии оксида углерода, содержащего оксиды железа, меди, хрома, который применяют в промышленности при получении азотоводородной смеси для синтеза аммиака. Способ приготовления катализатора включает осаждение гидроксида железа из раствора нитрата железа аммиакосодержащим осадителем с последующим получением железосодержащего компонента, приготовление бихромата меди, смешение его железосодержащим компонентом, прокаливание, формование катализаторной массы, в качестве осадителя используют аммиачно-карбонатный раствор, осадок гидроксида железа отделяют и промывают, сушат, прокаливают при температуре 380 - 420^oC, катализаторную массу прокаливают при постепенном подъеме температуры со скоростью 30 - 50^oC/мин при 400 - 450^oC. Технический результат - получение катализатора с повышенной активностью.

Изобретение относится к способу приготовления катализаторов для среднетемпературной конверсии оксида углерода, содержащего оксиды железа, меди, хрома, который применяют в промышленности при получении азотоводородной смеси для синтеза аммиака.

Известен способ приготовления катализатора для среднетемпературной конверсии оксида углерода с водяным паром путем соосаждения соединений железа и хрома, формования, сушки, восстановления катализаторной массы с последующей пропиткой восстановленного катализатора водным раствором аммиачно-карбонатного комплекса меди, сушкой и восстановлением [SU 303986 A, 07.10.1971].

Известен способ получения таблетированного катализатора для конверсии оксида углерода с водяным паром путем соосаждения солей железа, хрома и меди карбонатом натрия в присутствии игольчатых частиц длиной от 500 до 1500 нм, выбранных из оксидов алюминия, цинка, железа, промывки осадка от оксида натрия, сушки, прокаливания, формования [DE 19513929 A1, 19.10.1995].

Ближайшим известным решением аналогичной задачи является способ приготовления катализатора для среднетемпературной конверсии оксида углерода с водяным паром путем осаждения гидроксида железа из раствора нитрата железа аммиакосодержащим осадителем, в качестве которого используют аммиачную воду, с последующим получением железосодержащего компонента, представляющего собой суспензию гидроксида железа в растворе аммиачной селитры, параллельно готовят бихромат меди растворением основной углекислой соли меди в хромовой кислоте, затем смешивают суспензию гидроксида железа с бихроматом меди и порошкообразными промоторами - Al(OH)₃ и MgCO₃·Mg(OH)₂, катализаторную массу сушат, прокаливают, формуют. [Технология катализаторов. Под ред. И.И. Мухленова. Л.: Химия, 1979, с.133].

Задачей настоящего изобретения является получение катализатора с повышенной активностью.

Для решения поставленной задачи предложен настоящий способ приготовления катализатора для среднетемпературной конверсии оксида углерода с водяным паром путем осаждения гидроксида железа аммиакосодержащим осадителем, в качестве которого используют аммиачно-карбонатный раствор, отделения осадка гидроксида железа, промывки, сушки, прокаливания при температуре 380-420^oC, в результате чего получают железосодержащий компонент, представляющий собой оксид железа, который смешивают с бихроматом меди, полученную катализаторную массу увлажняют водой, формуют, провяливают на воздухе, сушат и прокаливают при постепенном подъеме температуры со скоростью 30 - 50^oC/мин при 400-450^oC.

За счет последовательности стадий приготовления и режимов их осуществления получают катализатор с повышенной активностью.

Нижеследующие примеры иллюстрирует настоящее изобретение.

Пример 1.

Для приготовления катализатора по предлагаемому способу используют оксид железа Fe₂O₃, полученный при терморазложении гидроксида Fe(OH)₃, высаженный из раствора нитрата железа с концентрацией Fe(NO₃)₃ = 360 г/л при температуре 65^oC, pH 7,5; при постоянном перемешивании, аммиачно-карбонатным раствором с содержанием аммиака 140 г/л и углекислоты (CO₂) 90 г/л. В результате взаимодействия образуется осадок Fe(OH)₃ в растворе аммиачной селитры. Осадок отделяют от маточника, промывают от ионов NO₃^-, сушат и прокаливают при 400^oC.

Для получения 400 г катализатора 325 г приготовленного оксида железа тщательно перемешивают в z-образном смесителе при комнатной температуре с бихроматом меди, полученным растворением 28.1 г основной углекислой соли меди (ОКМ) в хромовой кислоте (48.2 г хромового ангидрида в 46 мл воды). После обработки шихты бихроматом массу дополнительно увлажняют водой и перемешивают до остаточной влажности 28%, после чего выгружают, формуют в виде цилиндрических гранул, провяливают на воздухе, сушат при 100^oC, ступенчато разогревают до 400^oC (50^oC/час) и прокаливают в течение 4 часов.

Приготовленный катализатор имеет следующий количественный состав, мас.%: Fe₂O₃ - 87.0 Cr₂O₃ - 8.0 CuO - 5.0 У полученного образца определяют активность по степени превращения (α) оксида углерода.

α₁= 0,79 Пример 2. (по прототипу) Для приготовления 400 г катализатора по известному способу в отдельном реакторе готовят раствор бихромата меди. Для этого при постоянном перемешивании и 90^oC в воде растворяют 57.9 г хромового ангидрида, а далее загружают 16.7 г ОКМ. Параллельно во втором реакторе готовят раствор нитрата железа. Для этого в реактор с водой при постоянном перемешивании загружают 1515 г кристаллогидратного азотнокислого железа. Растворение осуществляют при 60^oC. Осаждение гидроксида железа производят при температуре 60^oC 25% аммиачной водой. Полученную суспензию декантируют от раствора аммиачной селитры. Сгущенную суспензию Fe(OH)₃ дважды промывают водой и смешивают с порошкообразными 30.8 г Al(OH)₃; 42.4 г MgCO₃·Mg(OH)₂ и раствором ОКМ в хромовой кислоте. Далее полученную суспензию перемешивают в течение получаса, сушат при 100^oC и прокаливают при 400^oC, смешивают с графитом и таблетируют.

Приготовленный катализатор имеет следующий химический состав, мас.%: Fe₂O₃ - 75.0 Cr₂O₃ - 11.0 Al₂O₃ - 5.0
MgO - 6.0
CuO - 3.0
Активность (α₂) такого образца равна 0.64.

Как следует из приведенных данных, катализатор, полученный предлагаемым способом, обладает повышенной активностью в сопоставимых условиях проведения конверсии.

Формула изобретения

Способ приготовления катализатора для среднетемпературной конверсии оксида углерода с водяным паром, включающий осаждение гидроксида железа из раствора нитрата железа аммиакосодержащим осадителем с последующим получением железосодержащего компонента, приготовление бихромата меди, смешение его с железосодержащим компонентом, сушку, прокаливание, формование катализаторной массы, отличающийся тем, что в качестве осадителя используют аммиачно-карбонатный раствор, осадок гидроксида железа отделяют и промывают, сушат, прокаливают при температуре 380 - 420^oС, полученный железосодержащий компонент, представляющий собой оксид железа, смешивают с бихроматом меди, катализаторную массу увлажняют водой, формуют, провяливают на воздухе, сушат и прокаливают при постепенном подъеме температуры со скоростью 30 - 50^oС/мин при 400 - 450^oС.

NF4A Восстановление действия патента Российской Федерации на изобретение

Извещение опубликовано: 10.03.2005        БИ: 07/2005