Способ приготовления катализатора

Изобретение относится к способам приготовления катализатора, например, для окисления аммиака и углеводородсодержащих газов и может быть использовано преимущественно в производстве азотной кислоты. Способ получения катализатора включает предварительную термическую обработку инертного носителя в токе воздуха или кислорода, нанесение на его поверхность промежуточного покрытия из оксида алюминия и одного или нескольких металлов платиновой группы и осуществление сушки, причем промежуточное покрытие - оксид алюминия наносят из геля, полученного совмещением в воде исходных компонентов при следующем соотношении компонентов, мас.%: азотнокислый алюминий девятиводный - 3-10; аммиак водный (25%концентрации) - 1,7-5,5; ПАВ ионогенный 0,25-1,0; вода, остальное до 100. Технический результат - приготовление катализатора с увеличенным рабочим ресурсом, позволяющего повысить производительность производства и снизить его стоимость, улучшить регенерацию и утилизацию катализатора.

 

Изобретение относится к способам приготовления катализатора, например, для окисления аммиака и углеводородсодержащих газов и может быть использовано преимущественно в производстве азотной кислоты.

Известен способ приготовления катализатора, включающего предварительную термическую обработку инертного носителя в токе воздуха или кислорода, нанесение на его поверхность промежуточного покрытия из оксида алюминия и одного или нескольких металлов платиновой группы и осуществление сушки (п. РФ на изобретение №2169614, В01J 37/025, опубл. 2001 г.) - прототип.

Недостатком этого способа является недостаточная механическая прочность для использования в процессах высокотемпературного (до 950°С) каталитического окисления аммиака и углеродсодержащих газов вследствие его большой толщины и пористости, небольшой ресурс работы из-за многочасовой длительности операций, плохая регенерация и утилизация катализатора, полученного по этому способу из - за его высокой пористости.

Задачей заявленного технического решения является разработка способа приготовления катализатора, который дает возможность использовать катализатор в процессах высокотемпературного окисления, например, аммиака и углеводородсодержащих газов, позволяющего увеличить рабочий ресурс катализатора, повысить производительность производства и снизить его стоимость, улучшить регенерацию и утилизацию катализатора.

Эта задача осуществляется путем создания способа получения катализатора, включающего предварительную термическую обработку инертного носителя в токе воздуха или кислорода, нанесение на его поверхность промежуточного покрытия из оксида алюминия и одного или нескольких металлов платиновой группы, и осуществление сушки, причем промежуточное покрытие - оксид алюминия наносят из геля, полученного совмещением в воде исходных компонентов при следующем соотношении компонентов, мас.%:

азотнокислый алюминий девятиводный	3-10
аммиак водный (25% концентрации)	1,7-5,5
ПАВ ионогенный	0,25-1,0
вода, остальное	до 100

Промежуточное покрытие из оксида алюминия наносится не из суспензии, а из геля определенного химического состава, позволяющего за один технологический цикл получить качественное покрытие необходимой толщины, прочности и пористости.

Введение в состав ПАВа ионогенного в заявленных пределах позволяет улучшить адгезию промежуточного покрытия к поверхности термообработанной стали. Качественное покрытие, т.е. сочетание выбранной толщины, пористости, хорошей адгезии позволяет нам увеличить рабочий ресурс катализатора, повысить производительность производства и снизить его стоимость, улучшить регенерацию и утилизацию катализатора.

Примеры осуществления способа

Пример 1.

В качестве инертного носителя использовали металлические сетки из нержавеющей стали Х23Ю5Т с диаметром проволоки 0,2 мм., содержащие в своем составе 5 мас.% алюминия (хромалевые стали), создающие коррозионную устойчивость к процессам окисления. Сетки подвергали предварительной термической обработке при температуре 900°С в течение 12 часов.

На обработанный таким образом носитель наносят оксид алюминия из геля, полученного совмещением в воде при комнатной температуре исходных компонентов, а именно: азотнокислого алюминия девятиводного - 3 мас.%, аммиака водного (25% концентрации) - 5,5 мас.%, ПАВа ионогенного (гексадецил сульфат аммония) - 0,25 мас.%, вода - до 100 мас.%.

Использование предлагаемого геля позволяет нанести на инертный носитель (металлические сетки из нержавеющей стали) примерно 0,5% оксида алюминия. Удельная поверхность оксида алюминия составляет 20 м²/г. Дальнейшие операции сушки и нанесения активной фазы металлов платиновой группы проводят по условиям, описанными в прототипе, а именно: после нанесения промежуточного покрытия из оксида алюминия сушат при температуре 100-120°С и прокаливают при 400-500°С в токе воздуха или азота, после нанесения металлов платиновой группы - сушат при температуре 100-120°С в течение 2 часов.

Полученный катализатор испытывали в реакции окисления аммиака на пилотной установке при следующих параметрах проведения процесса:

диаметр реактора (рабочий размер катализаторных сеток) 55 мм,

скорость потока аммиачно-воздушной смеси 0,5 м/сек;

температура сетки катализатора 820°С;

Степень превращения аммиака в окись азота на катализаторном пакете из трех сеток составила 94% в начале процесса конверсии и 90,5% в конце опытного пробега через 3000 часов работы.

Пример 2.

Осуществляется аналогично примеру 1 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

азотнокислый алюминий девятиводный	10
аммиак водный	1,7
ПАВ ионогенный (соли четвертичных аммониевых
оснований высших спиртов ОС-20)	1,0
вода, остальное	до 100

Степень превращения аммиака в окись азота на катализаторном пакете из трех сеток составила 94% в начале процесса конверсии и 89% в конце опытного пробега через 3000 часов работы.

Использование предлагаемого геля позволяет нанести на инертный носитель

( металлические сетки из нержавеющей стали) 5,5 мас.% оксида алюминия. Удельная поверхность поверхности оксида алюминия составляет 20 м² /г. Добавление ПАВа позволяет улучшить адгезию промежуточного покрытия к поверхности термообработанной стали.

Однократное нанесение промежуточного покрытия на носитель из предлагаемого состава геля достаточно для приготовления эффективного катализатора с отличным адгезионным слоем оксида алюминия.

Способ приготовления катализатора, включающего предварительную термическую обработку инертного носителя в токе воздуха или кислорода, нанесение на его поверхность промежуточного покрытия из оксида алюминия и одного или нескольких металлов платиновой группы и осуществление сушки, отличающийся, тем, что промежуточное покрытие - оксид алюминия наносят из геля, полученного совмещением в воде исходных компонентов при следующем соотношении компонентов, мас.%:

азотнокислый алюминий девятиводный	3-10
аммиак водный (25 % концентрации)	1,7-5,5
ПАВ ионогенный	0,25-1,0
вода, остальное	до 100