Способ приготовления катализатора среднетемпературной конверсии оксида углерода водяным паром


 


Владельцы патента RU 2603641:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (ИГХТУ) (RU)

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. Способ заключается в механической активации железосодержащего компонента, сушке, формовании и прокаливании гранул, при этом в качестве железосодержащего компонента используют порошок металлического железа, механическую активацию осуществляют сначала в воде до достижения степени окисления железа 65÷85%, затем добавляют хромовый ангидрид, далее в полученную массу вводят смесь оксидов меди и никеля в количестве 1,0÷3,0% при массовом соотношении CuO:NiO=1:0,2÷0,5 и перемешивают. Техническим результатом заявляемого изобретения является снижение в процессе эксплуатации количества синтезируемого аммиака и аминов. 1 табл., 3 пр.

 

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.

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 и прокаливают при температуре 380÷420°С, 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°С [Патент РФ 2157731, МПК B01J 37/04, 23/86. Способ приготовления катализатора для среднетемпературной конверсии оксида углерода с водяным паром / Шаркина В.И., Серегина Л.К., Горожанкин Э.В., Аксенов Н.Н.; заявитель и патентообладатель Меньшов Владимир Никифорович. - №2000108697/04; заявл. 11.04.2000; опубл. 20.10.2000, бюл. №7].

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 и продолжительными являются стадии приготовления раствора хромовой кислоты, хромата меди, сушки и прокаливания гидроксида железа.

Известен 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, 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 РФ 2291744, МПК B01J 37/04, 23/745, 23/72, 23/78. Способ приготовления катализатора для среднетемпературной конверсии оксида углерода водяным паром / Ильин A.A. (RU), Ильин А.П. (RU), Смирнов Н.Н. (RU); заявитель и патентообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (ИГХТУ) (RU). - №2005137678/04; заявл. 02.12.2005; опубл. 20.01.2007, бюл. №2. - 5 с.].

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

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 оксидом меди, сушку, формование и прокаливание гранул, при этом в качестве железосодержащего компонента используют порошок чугуна, а механическую активацию осуществляют сначала в 1÷20%-ном растворе карбоновой кислоты с последующим добавлением оксидов кальция и меди при массовом соотношении Fe2O3:CaO:CuO = 90÷50:40÷10÷1 [Патент РФ №2445160, МПК B01J, 23/745, 23/72, 23/78, 3/16. Способ приготовления катализатора среднетемпературной конверсии оксида углерода водяным паром / Ильин А.А. (RU), Ильин А.П. (RU), Смирнов Н.Н. (RU), Румянцев Р.Н. (RU); заявитель и патентообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (ИГХТУ) (RU). - №2011113138/04; заявл. 05.04.2011, опубл. 20.03.2012, бюл. №8].

К недостаткам прототипа следует отнести образование в процессе конверсии оксида углерода водяным паром значительного количества аммиака,

CO+H2O=CO2+H2

3H2+N2=2NH3.

Кроме того, аммиак, на стадии низкотемпературной конверсии оксида углерода водяным паром, взаимодействуя с образовавшимся метанолом, дает амины, которые обладают резким запахом, токсичны и вызывают загрязнение конденсата и невозможность его дальнейшего использования.

Техническим результатом заявляемого изобретения является снижение в процессе эксплуатации количества синтезируемого аммиака и аминов.

Указанный результат достигается тем, что в способе приготовления катализатора для среднетемпературной конверсии оксида углерода водяным паром, заключающемся в механической активации железосодержащего компонента, сушке, формовании и прокаливании гранул, согласно изобретению, в качестве железосодержащего компонента используют порошок металлического железа, а механическую активацию осуществляют в воде до достижения степени окисления железа 65÷85%, затем добавляют хромовый ангидрид, далее в полученную массу вводят смесь оксидов меди и никеля в количестве 1,0÷3,0% при массовом соотношении CuO:NiO = 1:0,2÷0,5 и перемешивают.

В результате использования заявляемого технического решения достигается снижение нежелательного образования аммиака и аминов на стадии среднетемпературной конверсии оксида углерода, что позволяет повторно использовать конденсат в производстве.

Изобретение осуществляют следующим образом.

Пример 1

Для приготовления катализатора по предлагаемому способу используют порошок железа марки ПЖР ГОСТ 9849-86, оксид меди ГОСТ 16539-79, хромовый ангидрид ГОСТ 2548-77, оксид никеля ГОСТ 4331-78.

Для получения 100 г катализатора в барабан вибрационной мельницы VM-4 загружают 63,4 г порошка металлического железа, 100 г (19% масс.) воды и активируют, в течение 40 минут до достижения степени окисления железа 84,2%, затем добавляют 9,4 г CrO3 и активируют еще 30 минут в вибрационной мельнице. Затем в полученную массу вводят 2 г CuO и 0,5 г NiO (CuO:NiO = 1:0.25), перемешивают с одновременным удалением влаги до достижения оптимальной формовочной влажности, формуют в гранулы, которые сушат в течение 6 часов при 150°С и прокаливают в течение 6 часов при 250°С. Состав полученного катализатора Fe2O3 - 90.5%, CuO - 2.0%, Cr2O3 - 7.0%, NiO - 0.5%.

Пример 2

Катализатор готовят аналогично примеру 1 с тем лишь отличием, что в барабан вибрационной мельницы загружают 64,3 г порошка металлического железа и активируют до достижения степени окисления железа 64.2%, а в полученную после добавления CrO3 и активирования массу вводят 0,7 г CuO и 0,35 г NiO (соотношение CuO:NiO = 1:0.5, содержание смеси оксидов в катализаторе 1,05%). Состав полученного катализатора: Fe2O3 - 91.95%, Cr2O3 - 7.0%, CuO - 0.7%, NiO - 0.35%.

Пример 3

Катализатор готовят аналогично примеру 1 с тем лишь отличием, что в барабан вибрационной мельницы загружают 63,6 г порошка металлического железа и активируют до достижения степени окисления железа 75,1%, а в полученную после активирования массу вводят 1,5 г CuO и 0,5 г NiO (соотношение CuO:NiO = 1:0.33, содержание смеси оксидов в катализаторе 2,0%). Состав полученного катализатора: Fe2O3 - 91.0%, CuO - 1.5%, Cr2O3 - 7.0%б, NiO - 0.5%.

Активность образцов катализатора оценивали по степени превращения СО в реакции конверсии оксида углерода водяным паром в водород. Условия испытаний: температура - 350°С, соотношение пар:газ = 0,5. Объемная скорость газа 5000 час-1, содержание на входе 12% об.

Содержание аммиака в конденсате определяли фотометрическим методом с реактивом Несслера (ГОСТ 4192-82. Вода питьевая. Методы определения минеральных азотсодержащих веществ).

Результаты проведенных испытаний представлены в таблице.

Из таблицы видно, что использование предлагаемого изобретения позволяет снизить выход аммиака и аминов более чем в два раза при сохранении активности катализатора по целевому продукту.

Способ приготовления катализатора для среднетемпературной конверсии оксида углерода водяным паром, заключающийся в механической активации железосодержащего компонента, сушке, формовании и прокаливании гранул, отличающийся тем, что в качестве железосодержащего компонента используют порошок металлического железа, механическую активацию осуществляют сначала в воде до достижения степени окисления железа 65÷85%, затем добавляют хромовый ангидрид, далее в полученную массу вводят смесь оксидов меди и никеля в количестве 1,0÷3,0% при массовом соотношении CuO:NiO=1:0,2÷0,5 и перемешивают.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам получения катализатора на основе оксидов и гидроксидов меди и никеля, нанесенных на твердый раствор сульфидов кадмия и цинка, применяемого преимущественно в качестве фотокатализатора для процессов фотокаталитического выделения водорода из водных растворов Na2S/Na2SO3 под действием видимого излучения.

Изобретение относится к способу и системе для извлечения диоксида углерода на установке для синтеза метанола из углеводородного газа или синтеза бензина из углеводородного газа через метанол.

Изобретение относится к способу получения водорода для различных потребностей народного хозяйства. Способ заключается в том, что сплав на основе алюминия, содержащий алюминий 92-98%, медь 1-8%, помещают в водный раствор щелочи, содержащий щелочь 0,4%, вода - остальное, и осуществляют химическую реакцию при температуре раствора 15-70°C, при этом в реакции используют воду с pH от 7 до 12.

Изобретение относится к способу получения водорода из биомассы и может быть использовано для получения водородсодержащих продуктов путем получения водорода из продуктов пиролиза растительного биотоплива, а также в системах аккумулирования и транспорта энергии, в системах производства топлива для транспорта и в стационарных энергоустановках.

Изобретение относится к физической химии, газовому анализу, вакуумной технике и может быть использовано для выделения атомов и ионов водорода, а также его изотопов из газовых смесей.
Изобретение относится к катализатору для разложения углеводородов, способу его получения и к батарее топливных элементов. Катализатор содержит соединение, содержащее по меньшей мере никель и алюминий, и металлический никель, имеющий диаметр частиц от 1 до 25 нм, в котором энергии связи между металлическим никелем и соединением, содержащим по меньшей мере никель и алюминий, в катализаторе составляют от 874,5 до 871,5 эВ (Ni 2p1/2), от 857 до 853 эВ (Ni 2p3/2) и от 73,5 до 70 эВ (Al 2p), и энергия активации катализатора составляет от 4×104 до 5×104 Дж/моль.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Способ извлечения фторида водорода из его водных растворов включает восстановление воды углеродом при повышенной температуре.

Изобретение относится к области переработки углеродсодержащих материалов. Проводят газификацию биомассы.

Изобретение относится к водородной энергетике. Устройство содержит полый цилиндр, в котором ближнее торцевое отверстие цилиндра закрыто крышкой, а дальнее торцевое отверстие цилиндра открыто, один мощный энергетический источник, функционально соединенный с полым цилиндром и способный генерировать высокоэнергетическое поле с температурой между 20000 и 40000°F внутри высокоэнергетического поля во внутреннем пространстве полого цилиндра, средство подачи в высокоэнергетическое поле во внутреннем пространстве полого цилиндра водяного пара.

Изобретение относится к способу производства водорода посредством парового риформинга нефтяной фракции, в котором используют горячий газ-носитель. Паровой газ, получаемый в рамках способа, полностью используют для упомянутого способа.

Изобретение относится к способам получения катализатора на основе оксидов и гидроксидов меди и никеля, нанесенных на твердый раствор сульфидов кадмия и цинка, применяемого преимущественно в качестве фотокатализатора для процессов фотокаталитического выделения водорода из водных растворов Na2S/Na2SO3 под действием видимого излучения.
Изобретение относится к катализатору для разложения углеводородов, способу его получения и к батарее топливных элементов. Катализатор содержит соединение, содержащее по меньшей мере никель и алюминий, и металлический никель, имеющий диаметр частиц от 1 до 25 нм, в котором энергии связи между металлическим никелем и соединением, содержащим по меньшей мере никель и алюминий, в катализаторе составляют от 874,5 до 871,5 эВ (Ni 2p1/2), от 857 до 853 эВ (Ni 2p3/2) и от 73,5 до 70 эВ (Al 2p), и энергия активации катализатора составляет от 4×104 до 5×104 Дж/моль.

Изобретение относится к химической технологии, а именно к способу очистки промышленных сточных вод от гипохлорит-ионов, образующихся в процессе хлорирования гидрооксидов лития, натрия, кальция.

Изобретение относится к катализатору, способу его получения и к способам гидрирования органического соединения в присутствии указанного катализатора. Предложен дисперсный катализатор для гидрирования и дегидрирования в форме частиц, имеющих минимальный размер по меньшей части 0,8 мм, включающий переходный металл или его соединение, диспергированный на материале пористого носителя.

Изобретение относится к пористому катализатору для получения водорода путем парового реформинга. Предлагаемый пористый катализатор содержит алюминий и магний, а также дополнительно содержит бор и никель.

Изобретение относится к катализаторам предгидроочистки прямогонной бензиновой фракции в смеси с бензином вторичных термических процессов. Катализатор согласно первому из вариантов содержит 6,0-10,0 мас.% оксида молибдена, 3,0-7,0 мас.% оксида никеля, 0,2-0,35 мас.% фосфора на носителе, представляющем собой твердый раствор оксида молибдена в оксиде алюминия при мольном соотношении MoO3/Al2O3 1:10-1:20 - остальное.

Изобретение относится к способу получения катализатора, пригодного для применения в способе парового риформинга. Способ включает стадии: (i) распыление взвеси, содержащей измельченное соединение-катализатор, содержащее один или большее количество каталитических металлов, выбранных из группы, включающей Ni, Cu, Pt, Pd, Rh, Ru и Au, на поверхность сформованной подложки, содержащей оксид подложки, выбранный из группы, включающей оксид алюминия, диоксид церия, оксид магния, диоксид титана или диоксид циркония, алюминат кальция или алюминат магния и их смеси, в баковом устройстве для нанесения покрытий с получением формованного материала подложки с покрытием, содержащего каталитический металл в поверхностном слое, в котором содержание твердых веществ во взвеси находится в диапазоне 10-60 масс.

Изобретение относится к способу получения корочкового катализатора, включающему стадии: (i) пропитка обожженной подложки, содержащей алюминат металла, раствором, содержащим ацетат никеля, при температуре ≥40°C и сушка пропитанной подложки, (ii) обжиг сухой пропитанной подложки, чтобы образовать оксид никеля на поверхности подложки, и (iii), необязательно, повторение этапов (i) и (ii) на подложке, покрытой оксидом никеля.

Изобретение относится к нефтехимии и касается катализатора для пиролиза углеводородной смеси C1-C4, сформированного в виде пленочного покрытия в проточном трубчатом реакторе.

Изобретение относится к электродной и химической промышленности и может быть использовано при изготовлении электродов, магнитных сенсоров, катализаторов. Композитный материал системы углерод-никель получают путем нанесения металлического активного компонента в виде раствора азида никеля на пористую углеродную основу, пропитки её пор на весь объём с последующим восстановлением гидразингидратом до металлического наноразмерного никеля в сильнощелочной среде при рН ≥12 и температуре 90-100°С.

Настоящее изобретение относится к каталитической композиции для синтеза углеродных нанотрубок. Композиция включает активный катализатор и носитель катализатора, причем активный катализатор содержит смесь железа и кобальта в любой окисленной форме, а носитель катализатора содержит вспученный вермикулит.
Наверх