Способ получения катализаторадля синтеза аммиака

 

ОП ИСДН И Е()8 8646

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 05.06.79 (21) 2775791/23-04 с присоединением заявки № (23) Приоритет (51) М.К .

В 01J 37/02

В 01J 23/76

С 01С 1/04

Государственный комитет (43) Опубликовано 07.04.81. Бюллетень № 13 (53) УДК 661.53.097.3 (088.8) по делам изобретений и открытий (45) Дата опубликования описания 07.04.81 а

% Ж ааа;;,а а . " (72) Авторы изобретения В. С. Комаров, М. Д. Эфрос, П. Д. Рабина, Л. М. айтурщд,„..

Л. Д. Кузнецов, А. T Розин, Г. С. Лемешонок и А. Д Соло ЬеМ= " --к :

1 з, (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРА

ДЛЯ СИНТЕЗА АММИАКА

Изобретение относится к области производства катализаторов, в частности, для синтеза аммиака.

Известен способ получения многокомпонентного железного катализатора синтеза 5 аммиака путем совместного осаждения гидроокисей из водных растворов азотнокислых солей Fe, Al u Ng водным раствором аммиака. В осажденную массу после отмывки, просушки, прокалки и восстанов- 10 ления вводят путем пропитки СаО и

К20 (1). Недостатком соосажденных катализаторов является их малая механическая прочность.

Известен катализатор для синтеза ам- 15 миака, содержащий окислы железа и калия и ферриты кобальта и магния, который приготавливают путем смешивания осажденных гидроокисей металлов, гранулирования и прокаливания при 400 С с после- 20 дующей пропиткой восстановленного катализатора гидроокисью калия (2). Активность такого катализатора достигает при

P-300 ат и 9/=30000 ч- 21,0 об.% INH3 на выходе из колонны при 450 С. Однако 25 его механическая прочность невелика и составляет всего 1,5 кг/мм.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения катали- 30 затора для синтеза аммиака на основе окислов железа и кобальта с магний- и калийсодержащими промоторами путем осаждения гидроокисей железа и кобальта из их азотнокислых солей водным раствором аммиака и введения магнийсодержащего промотора, формования, сушки, прокаливания, восстановления катализаторной массы и обработки ее спиртовым раствором гидроокиси калия (3).

Однако катализатор, полученный этим способом, имеет низкую механическую прочность — 1,5 — 1,7 кг/мм (на раскалывание).

С целью получения катализатора с повышенной. механической прочностью предложен способ получения катализатора для синтеза аммиака на основе окислов железа и кобальта с магний- и калийсодержащими промоторами путем осаждения гидроокисей железа и кобальта из их азотнокислых солей водным раствором аммиака и введения магнийсодержащего промотора, формования, сушки, прокаливания, термообработки прокаленной катализ аторной массы при 1200 — 1400 С, восстановления катализаторной массы и обработки ее спиртовым раствором гидроокиси калия.

Отличительным признаком изобретения является проведение дополнительной тер818646

Таблица 1

Содержание МН, (об. %) при Т, С

Механическая прочность иа раскалывание

К, кг/мм

Катализатор

350

375

425

400

0,310

0,230

По примеру 1

Известный

0,325

0,300

0,363

0,300

0,260

0,250

0,200

0,190

2,9

1,5

0,353

0,270

По примеру 2

Известный

0,288

0,255

0,275

0,225

0,369

0,282

0,200

0,160

3,8

1,7

40 мообработки прокаленной катализаторной массы при 1200 — 1400 С.

Соосажденне дает возможность достигнуть равномерного распределения компонентов в катализаторе и способствует формированию его мелкодисперсной структуры. Спекание позволяет повысить механическую прочность катализатора и увеличить количество активного вещества на единицу объема катализатора за счет повышения его насыпного веса, т. е. повысить

его производительность.

Механическая прочность катализатора, приготовленного предлагаемым способом, составляет 2,9 — 3,8 кг/мм, что в 1,9 — 2,2 15 раза превосходит механическую прочность катализатора, приготовленного известным способом.

Пример 1, Катализатор в количестве

100 г, имеющий химический состав, вес.%: 20

13,8 СоО; 5 MgO; 0,75 К20 и остальное

Fe O3, готовят следующим образом. Из водного раствора, содержащего 410 г

Fe (NO3) 3 9Н О и 32 r Mg (NO ) 6Н20

10%-ным водным раствором аммиака при 25 рН 10 осаждают гидроокиси железа и магния. Затем отдельно осаждают гидроокись кобальта из водного раствора, содержащего 53,5 г Со(ХОз) .6Н20 10%-ным водным раствором аммиака при рН 8. 30

Свежеосажденные гидроокиси выдерживают под маточным раствором 2 ч, отделяют осадки центрифугированием от жидкости и тщательно перемешивают механической мешалкой. Снова центрифугируют, грану- 35 лируют, сушат на воздухе, затем в сушильном шкафу при 100 — 120 С 4 ч, прокаливают при 400 С 3 ч, а затем спекают при

1200 С 2 ч. К20 вводят путем пропитки

В табл. 2 приведены данные по испытанию предлагаемых и известных катализаторов.

Сравнение с плавленым промышленным катализатором СА-1 показывает, что катавосстановленного азотоводородной смесью катализатора (при P = 100 ат, W=30000 ÷-

u ступенчатом подъеме температуры от 350 до 500 С) спиртовым раствором КОН, Пример 2. Катализатор в количестве

100 г, имеющий химический состав, вес.%:

13,8 СоО, 5 MgA1204, 0,75 К О, остальное

Ре Оз, готовят следующим образом. Из водного раствора, содержащего 40 г

Ре(ХОз)з 9Н О и 53,5 г Со(ИОз) 6НзО

5% -ным водным раствором аммиака при рН 8 осаждают гидроокиси железа и кобальта, Алюминат магния в количестве 5г в виде суспензии вводят в осажденные гидроокиси, которые выдерживают под маточным раствором 3 ч, отделяют осадки центрифугированием от жидкости и тщательно перемешивают механической мешалкой.

Снова центр ифугируют„гранулируют, сушат на воздухе, затем в сушильном шкафу при 100 — 120 С 4 ч, прокаливают при

600 С 3 ч, а затем спекают при 1400 С

2 ч. К О вводят путем пропитки восстановленного (азотоводородной смесью при

Р=100 ат, W=30000 ч — и ступенчатом подъеме температуры от 350 до 500 С) катализатора спиртовым раствором КОН.

В табл. 1 приведены данные по испытанию катал итической активности (при

Р=1 ат, W=12000 ч — ) н механической прочности катализаторов, полученных согласно примерам 1 и 2, а также аналогичные показатели для соосажденных катализаторов того же состава, полученных известным способом. Механическая прочность на раскалывание определялась по стандартной методике. В табл. 1 приведены значения коэффициента механической прочности (К, кг/мм). лизатор, полученный согласно изобретению, превосходит промышленный по активности, величине удельной поверхности и приближается к нему по механической прочности.

818646

Таблица 2

Механическая прочность на раскалывание, кг/мм

Насыпной Удельная

Содержание NH, (об. y) при Т, С

Катализатор вес, г/смя поверхность, м /г

375

425

450

СА-1

4,0 (известны й) 17,8

7,3

15,0

19,5

2,5

Предлагаем ы й: примера 1 примера 2

16,9

16,8

21,5

21,3

13,2

13,0

19,1

19,0

2,9

3,8

2,3

2,3

17

П р и м е ч а н и е. 1. Приведены значения удельных поверхностей восстановленных катализаторов.

2. Условия определения каталитической активности: p=300 ат, %К=30000 ч т .

Формула изобретения

Составитель Т. Белослюдова

Техред А. Камышникова

Редактор Е. Хорина

Корректоры: О. Тюрина и О. Силуянова

Заказ 733/12 Изд. № 284 Тираж 581 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Способ получения катализатора для синтеза аммиака на основе окислов железа и кобальта с магний- и калийсодержащими 5 промоторами путем осаждения гидроокисей железа и кобальта из их азотнокислых солей водным раствором аммиака и введения магнийсодержащего промотора, формования, сушки, прокаливания, восстанов- 10 ления катализаторной массы и обработки ее спиртовым раствором гидроокиси калия, отличающийся тем, что, с целью получения катализатора с повышенной механической прочностью, дополнительно 15 проводят термообработку прокаленной катализаторной массы при 1200 — 1400 С.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Рубинштейн А. М. и др. Комплексное исследование железных катализаторов синтеза аммиака. — Известия АН СССР, сер. хим. 10, 1701, 1966.

2. Авторское свидетельство СССР № 535958, кл. В 01J 23/76, 1975.

3. Комаров В. С. и др. Исследование соосажденной системы РезОз-СоO-MgO в качестве катализаторов синтеза аммиака.—

Доклады АН БССР, т. XXI, № 3, 225, 1977 (прототип).