Способ приготовления катализатора среднетемпературной конверсии оксида углерода водяным паром

Изобретение относится к способу приготовления катализаторов для среднетемпературной конверсии оксида углерода водяным паром, может быть использовано в промышленности при получении азотоводородной смеси для синтеза аммиака. В способе приготовления катализатора для среднетемпературной конверсии оксида углерода водяным паром, включающем механическую активацию железосодержащего компонента, сушку, прокаливание и формование гранул, в качестве железосодержащего компонента используют порошок чугуна, а механическую активацию железосодержащего компонента осуществляют сначала в 1-20%-ном водном растворе карбоновой кислоты, а затем с добавлением оксидов кальция и меди, при массовом соотношение Fe2O3:СаО:CuO=90÷50:40÷10:10÷1. Технический результат - использование изобретения позволяет увеличить удельную поверхность катализатора более чем в 2 раза, а активность на 31-37%. 1 табл., 3 пр.

 

Область техники

Изобретение относится к способу приготовления катализаторов для среднетемпературной конверсии оксида углерода водяным паром, которые могут быть использованы в промышленности при получении азотоводородной смеси для синтеза аммиака.

Уровень техники

Известен способ приготовления катализатора для конверсии оксида углерода, включающий смешение порошка оксида железа с раствором хромовой кислоты, экструзионное формование полученной пасты в гранулы, выдержку на воздухе, сушку и прокаливание. По этому способу смешение порошка оксида железа с хромовой кислотой осуществляется в две стадии: сначала 20-50% оксида железа измельчают в присутствии хромовой кислоты до достижения степени растворения оксида железа 5,0-10%, а затем полученную суспензию смешивают с остальным количеством порошка оксида железа до образования пасты влажностью 26,0-29,0% [а.с. SU 1235523 A1, B01J 37/04, 23/86, опубл. в БИ №21, 1986 г.].

Существенным недостатком данного способа является использование в качестве осадителя раствора карбоната аммония, что осложняет технологический процесс, вызывает нежелательное пенообразование на стадии получения карбоната железа. Полученный катализатор содержит до 0,3% соединений серы, которые в процессе эксплуатации вызывают дезактивацию низкотемпературного медьсодержащего катализатора конверсии CO.

Известен способ приготовления катализатора для конверсии оксида углерода, включающий осаждение гидроксида железа из раствора нитрата железа аммиакосодержащим осадителем с последующим получением железосодержащего компонента, приготовлением бихромата меди, смешением с железосодержащим компонентом, сушку, прокаливание, формование катализаторной массы. Данный способ отличается тем, что в качестве осадителя выбирается аммиачно-карбонатный раствор, осадок гидроксида железа отделяют и промывают, сушат, прокаливают при температуре 380-420°C, полученный железосодержащий компонент, представляющий собой оксид железа, смешивают с бихроматом меди, катализаторную массу увлажняют водой, формуют, прокаливают на воздухе, сушат и прокаливают при постепенном подъеме температуры 30-50°C [патент RU, 2157731, B01J 37/04, 23/86, опубл. в БИ №7, 2000 г.].

К недостаткам данного способа следует отнести трудоемкость и продолжительность технологического процесса приготовления, недостаточно высокую механическую прочность и активность получаемого катализатора, использование дефицитных и токсичных соединений хрома. В процессе приготовления катализатора достаточно трудоемкими, продолжительными и энергоемкими являются стадиями приготовления раствора хромовой кислоты, хромата меди, сушки и прокаливания гидроксида железа.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату, то есть прототипом, является способ приготовления катализатора для среднетемпературной конверсии оксида углерода водяным паром, включающий механическую активацию железосодержащего компонента с оксидами кальция и меди, смешение с водой до образования пластичной массы, экструзионное формование, сушку и прокаливание гранул, при этом в качестве железосодержащего компонента используют порошок металлического железа, а механическую активацию компонентов осуществляют при пропускании воздуха, обогащенного кислородом, с концентрацией 30-100% [патент RU, 2291744, опубл. в БИ №2, от 20.01.2007 г.].

К недостаткам прототипа следует отнести невысокую удельную площадь поверхности и каталитическую активность при низких температурах.

Сущность изобретения

Задачей изобретения является создание способа получения катализатора для среднетемпературной конверсии оксида углерода водяным паром с более высокой удельной площадью поверхности и каталитической активностью.

Поставленная задача решается в предлагаемом способе приготовления катализатора для среднетемпературной конверсии оксида углерода водяным паром, включающем механическую активацию железосодержащего компонента, сушку, прокаливание и формование гранул, при этом в качестве железосодержащего компонента используют порошок чугуна, а механическую активацию железосодержащего компонента осуществляют сначала в 1-20%-ном водном растворе карбоновой кислоты, а затем с добавлением оксидов кальция и меди при массовом соотношении Fe2O3:СаО:CuO=90÷50:40÷10:10÷1.

СВЕДЕНИЯ ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ ВОЗМОЖНОСТЬ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Пример 1

Для приготовления катализатора по предложенному способу используют порошок чугуна марки СЧ 12-28. При получении 100 г катализатора в барабан вибрационной мельницы VM-4 загружают 60 г порошка чугуна и 100 г 15%-ного водного раствора щавелевой кислоты и активируют в течение 30 минут, затем в полученную массу добавляют 10,4 г оксида кальция и 3 г оксида меди и активируют в течение 30 минут в вибромельнице при массовом соотношении Fe2O3:СаО:CuO=83,3:10,6:3,1. Полученную массу сушат в течение 6 часов при 150°С, прокаливают 6 часов при температуре 250°С и формуют в гранулы.

Пример 2

Для получения 100 г катализатора в барабан вибрационной мельницы VM-4 загружают 40 г порошка чугуна марки СЧ 12-28 и 100 г 20% уксусной кислоты и активируют в течение 30 минут, затем в полученную массу добавляют 39,8 г оксида кальция и 2,0 г оксида меди и активируют в течение 30 минут в вибромельнице при массовом соотношении Fe2O3:СаО:CuO=57,2:39,8:2,0. Полученную массу сушат в течение 6 часов при 150°С, прокаливают 6 часов при температуре 250°С и формуют в гранулы.

Пример 3

Для получения 100 г катализатора в барабан вибрационной мельницы VM-4 загружают 50 г порошка чугуна марки СЧ 12-28 и 100 г 1% муравьиной кислоты и активируют в течение 30 минут, затем в полученную массу добавляют 20,1 г оксида кальция и 8,5 г оксида меди и активируют в течение 30 минут в вибромельнице при массовом соотношении Fe2O3:СаО:CuO=71,5:20,1:8,5. Полученную массу сушат в течение 6 часов при 150°С, прокаливают 6 часов при температуре 250°С и формуют в гранулы.

Активность образцов катализатора оценивали по степени превращения СО в реакции конверсии оксида углерода водяным паром в водород. Условия испытания: температура 320°С, соотношение пар-газ = 0,6, объемная скорость газа 5000 час-1, содержание СО на входе 12% об.

Удельную поверхность образцов определяли методом БЭТ по низкотемпературной адсорбции азота [Физико-химическое применение газовой хроматографии. / А.В.Киселев, А.В.Иогансен, К.И.Сакодынский и др. - М.: Химия, 1973. - 256 с.].

Полученные данные представлены в таблице.

Пример № п/п Удельная поверхность, м /г Активность (степень превращения CO при t=320°C)
1 34 80,0
2 38 74,9
3 29 76,5
Прототип 12 58,4

Из таблицы видно, что использование заявленного изобретения позволяет увеличить удельную поверхность катализатора более чем в 2 раза, а активность на 31-37%.

Способ приготовления катализатора для среднетемпературной конверсии оксида углерода водяным паром, включающий механическую активацию железосодержащего компонента с оксидами кальция и меди, сушку, прокаливание и формование гранул, отличающийся тем, что в качестве железосодержащего компонента используют порошок чугуна, а механическую активацию осуществляют сначала в 1-20%-ном водном растворе карбоновой кислоты с последующим добавлением оксидов кальция и меди при массовом соотношении Fe2O3:СаО:CuO=90÷50:40÷10:10÷1.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области глубокого окисления метана и может применяться в каталитических источниках тепла, работающих на природном газе, и в нейтрализаторах отработавших газов.

Изобретение относится к области глубокого окисления метана и может применяться в каталитических источниках тепла, работающих на природном газе, и в нейтрализаторах отработавших газов.

Изобретение относится к области химии и может быть использовано для получения водорода. .

Изобретение относится к получению синтез-газа в способе получения керосина и газойля из природного газа. .
Изобретение относится к области метеорологии, а именно к получению водорода, предназначенного для наполнения оболочек для проведения радиозондовых измерений различных параметров атмосферы.

Изобретение относится к устройству и картриджу для хранения сжатого газообразного водорода. .

Изобретение относится к химической промышленности, в частности к получению аммиака с использованием природного газа. .

Изобретение относится к химической промышленности, в частности к получению аммиака с использованием природного газа. .
Изобретение относится к области химии и может быть использовано для получения метановодородной смеси, содержащей H2 и СН4, для производства водорода, спиртов, аммиака, диметилового эфира, этилена, для процессов Фишера-Тропша, для переработки углеводородных газов, а также в хемотермических системах аккумулирования и транспорта энергии и метан-метанольных термохимических циклах разложения воды.

Изобретение относится к нефтехимической промышленности, а именно к катализатору и способу получения алифатических углеводородов из оксида углерода и водорода. .

Изобретение относится к одностадийному способу газофазного получения бутадиена, включающему превращение этанола или смеси этанола с ацетальдегидом в присутствии катализатора, характеризующемуся тем, что взаимодействие проводят в присутствии твердофазного катализатора, содержащего металл, выбранный из группы: серебро, золото или медь, и оксид металла, выбранный из группы оксид магния, титана, циркония, тантала или ниобия.

Изобретение относится к катализатору на основе смешанных оксидов для гидрирования органических соединений, способу его получения и способу гидрирования. .
Изобретение относится к технологии приготовления катализаторов для конверсии природного газа и может быть использовано в химической промышленности, например, для получения технического водорода.

Изобретение относится к катализаторам и процессам окисления аммиака. .

Изобретение относится к катализатору для селективного разложения закиси азота в условиях процесса Оствальда, в том числе в условиях с проскоком аммиака после платиноидных сеток.
Изобретение относится к катализаторам, способу его получения и способу получения синтез-газа путем каталитического превращения углеводородов в присутствии газов, содержащих кислород или воздух.

Изобретение относится к катализаторам полного окисления метана и может применяться в отраслях, использующих дизельное топливо. .

Изобретение относится к способу получения стирола дегидрированием этилбензола, включающему контактирование в условиях дегидрирования сырья с катализатором дегидрирования на основе оксида железа, который включает титан, причем концентрация титана составляет от 1 ppmw до 1000 ppmw, в котором указанное сырье включает этилбензол и пар, причем пар присутствует в указанном сырье в таком количестве, чтобы обеспечить мольное отношение пар/углеводород в указанном сырье не больше 9:1.
Изобретение относится к химической, нефтехимической промышленности и может быть использовано для проведения гетерогенно-каталитических реакций, в частности для проведения процесса дегидрирования метилбутенов в изопрен.

Изобретение относится к нефтехимической промышленности, а именно к катализатору и способу получения алифатических углеводородов из оксида углерода и водорода. .
Наверх