Катализатор для синтеза аммиака

 

О П И С А - — "И- -Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИЛЕТЕЛЬСТВУ (61) Лополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 160970 (21) 1479665/23-04 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 05.03.79.Бюллетень № 9

Лата опубликования описания 05.03.79 (51) М. Кл.

В 01 1 11 22

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53} УДК 66.097-3 (088.8) (72) Авторы изобретения

Л.М.Дмитренко, Ю.А.Любченко, P.ô.Èâàíoâà, Л.Д.Кузнецов, П.Д.Рабина, Ш.Ш.Мищенко, В.И.Лурье, И.Е.Зубова, М.A.Ãoëóáåâà, М.И.Анисимова и Л.E.Õàóoòoâà (71) Заявитель (54) КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ СИНТЕЗА AMMHAKA

Изобретение относится к области производства катализаторов для синтеза аммиака.

Известный катализатор для синтеза аммиака на основе окислов железа с добавкой промоторов: AI O>, NgO, SiO2 KZO СаО, обладает недостаточно высокой активностью при 325-400 С.

Предлагаемый катализатор отличается от известного тем, что в его состав в качестве промоторов, наряду с окислами калия или рубидия, вводится один из окислов редкоземельных металлов Sc, Ьа, Се, Pr, Nd, Dy, Er, Yb, Sm, Y, Th или их смесей в количестве от 1 до 15 вес.:.

Пример 1. Катализатор, состоящий (в пересчете на окислы), вес.Ъ: РеО 89,5; Ег2ОЗ 10,4 и К20

0,1 готовится в три стадии.

Окисленную форму катализатора ,получают следующим образом.

Для получения смеси гидроокисей железа и эрбия 149,4 r нитрата железа Fe (NO ) 9Н О и 20,6 г нитрата эрбия Er (NO ) растворяют в 2000 мл воды. Раствор нитратов (2,0 л) и разбавленный раствор гидроокиси алюминия (10Ъ) загружают непрерывно в течение 1 ч в реактор из нержавеющей стали. Реактор снабжен мешалкой для перемешивания загруженных растворов и образующегося шлама. рН шлама поддерживают на уровне 9-9,5. В течение

60 мин шлам фильтруют и осадок промывают шесть раз порциями воды объемом 4,0 л каждая. Образовавшийся OT фильтрованный пирог выдерживают на воздухе 12-16 ч и пропускают через фильеры. Затем влажный катализатор, имеющий форму цилиндров 4х4 мм, выдерживают на воздухе еще 24 ч, сушат при 130 С в течение б ч и прокаливают в муфеле при 650 С в течение б ч. а

Полученный катализатор восстанавливают азотоводородной смесью при

100 ат,Ы= 30000 ч, постепенно повышая температуру от 325 до 550 С, через 25 С, выдерживая каждую температуру в течение 4 час. После завершения процесса восстаяовления катализатор охлаждают и пассивируют азотом, содержащим до 1,0 об.Ъ течение б ч.

Восстановленный и запассивированный катализатор пропитывают спиртовым раствором щелочи — 0,1 вес.Ъ К О.

Пример 2. Катализатор, состоящий, вес.Ъ: Fe O 89,2; Yb>O

10,7 и К О 0,05 (образец 2), готовят

370822

10 следующим образом. Раствор,.содержащий 149,4 г Fe(NO>)>.ЭН О и 7,93 г

Yb(N0 ) -5Н О, осаждают аммиаком и проводят все последующие операции, как в примере 1, с той лишь разницей,что содержание окиси калия в растворе составляет 0,05 вес.Ъ. б

Пример 3. Катализатор, состоящий, вес. Ъ: Fe>O< 93, 6; Yb>O>6, 32 и К О 0,08 (образец 3), готовят следующим образом. Раствор, содержащий

149,4 г Ре(ИО )у9Н О и 6,44 г

Yb (NO>)z 5Н О, осаждают аммиаком и проводят все последующие операции, как в примере 1, с той лишь разницей, что содержание окиси калия в катализаторе составляет 0 08 вес.Ъ.

Пример 4. Катализатор, состоящий, вес. Ъ: Fe>04 97; Яс О 3 и

К О 0,1 (образец 4), готовят следующйм образом. Иихту катализатора приготавливают из 3 кг Ре 04и 100 г

Sc O ° Массу тщательно перемешивают и подвергают электроплавке в печах сопротивления. Затем плав выливают, охлаждают и дробят. Восстанавливают катализатор стехиометрической азотоводородной смесью при объемной скорости газа 10000-30000 ч, давлении

100 ат, постепенным повышением температуры до 550 С в течение 60 ч, затем его охлаждают и пассируют.

Далее восстановленный катализатор пропитываю спиртовым раствором

КОН до 0,1 вес.Ъ К, O. Приготовленный.таким образом катализатор вновь восстанавливают в таких условиях при постепенном повышении температуры до 450 С.

Пример 5. Катализатор, состоящий, вес.Ъ: Fe 04 97; La203 3 и

К О 0,2 (образец 5) готовят следующйм образом. Шихту катализатора приготавливают иэ 3 кг Fe>04,100 r

Ьа О и 5 r К СО . Массу тщательно перемешивают и подвергают электроплавке в печах сопротивления. Затем плав выливают, охлаждают и дробят.

Восстановление ведут, как описано в примере 4.

В таблице сопоставлена активность катализаторов СА-1 и предлагаемых, приготовленных методом соосаждения и методом плавления, при Р=300 ат им =30000 ч 1.

Приведенные данные показывают, что активность предлагаемых образцов в условиях, близких к промышленным (температура 325-550oc) выше чем катализатора CA-1, особенно в области низких температур (325-400 С).

Высокая активность катализаторов обусловлена высокой удельной поверхностью (образцы 1-3) и высокой удельной активностью (образцы 4-5) .

Таким образом, образцы, промотированные окислами редкоземельных элементов, обладают более высокоразвитой пористой структурой, чем катализатор СА-1.

370822

O 44

Ж

0 С4 о о

Ю

1 1

О м

I I («Ф СО Г Л М Г4 м сч л

О

Ю о о

Е а o o с с

LA LA LA

1 4

«4 Ю LA с с с

LA LA LA л л л а o o с с с о

СЧ СЧ Л

О1 О 1 СО с с с

Ol О1 О1 л о

О

О О О с с

О О

Г 4 (4

С 4 Сс с с л л

С 4 С 4 С4 и"> с с с

М л О\

С«4 С«4 Л

o o с-> с с

С«4 Р4 С«4 (Ч С«4

О С4 О с с с

С«4 О1 Г сч л л о г о с с с л1 О1 л1

СЧ л СЧ л м о с с с

О1 ЧР СО л л л Ф СГ) тР с с с

СО СО СО л.СЧ СГ М с с с О Л4 Г (СЧ O С4 с с с т3 СЧ 3

Л 4

Ю

O LA c с с О

О ( 4 LA с

Г- СЧ

Q) 4 g c

Q Я Ц

Г:ааа

-rto,o м СО

Ь О4 ец> su а о о> о

«4- 1С4 и ьс с

Х

_#_ о

Ц о

o I (I 1 о л

Ю Г и1 с л о

Ч 4 О

1 CO

LA C«4 О1 LO CO C4l с

Г Ю Я И СО л л

O O O О О О

М М LO «4 LO

\О СО СО (У Г С 4

С4 М С > СЧ ГЧ

Ю

I I I I 1 л л cV М Г Л

1 и

370822

Формула изобретения

Составитель Е.Петухова

Техред М. Петко Корректор В. Куприянов

Редактор Л.Письман

Заказ 888/60 Тираж 876 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная,4

Катализатор для синтеза аммиака, содержащий окислы железа с добавкой промоторов, включающих окислы калия или рубидия, отличающийся. тем, что, с целью повышения активности катализатора, он промотирован одним из окислов редкоземельных металлов Sc, Ьа, Се, Pr, Nd, Dy, Er, Yb, Cm, Y, Th или их смесей в количестве от 1 до 15 вес.Ъ.