Катализатор для окисления аммиака
(72) Авторы изобретения
М. М. Караваев, Б. Н. Безручко, Т. И
Н. А. Пальмова, М. И. Матросова, K).
В. В. Пшенева, Г. А, Низов и Л. В. Ф е вский, 1
l !
I (71} Заявитель (54) КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ОКИСЛЕНИЯ.: АММИАКА
Изобретение относится к катализаторам контактного окисления аммиака до оксида азота, применяемого для получения азотной кислоты.
Известен неплатиноидный катализатор .ыа основе оксида кобальта (Со 04) с до5 бавками оксидов церия, неодима, лантана и кадмия следующего состава,%: Со 0493;
Соо З; Мд 0 З;Мн О„1 (11.
Максимальный выход оксида азота (94-95%) достигнут при S00oC. Увели- ® чение температуры до 850oÑ приводит к снижению селективности до 89-90%.
Недостаток катализаторов на основе
oacaga кобальта (Со 0, ) - низкая
f5 термическая стабильност ь, приводящая к снижению выхода целевого продукта.
Известен катализатор на основе оксида желез& с добавками оксидов церия или лантана (23.
Однако при температуре 850 С выход оксида азота составляет 85,2% (при
800 С вЂ” выход оксида азота (11) равен
89,0%), что является недостаточным для
2 работы в промышленных условиях. Низкая селективность данной системы связана с тем, что изменяется фазовый состав катализатора при одновременном изменении его поверхностных свойств.
Наиболее близким к предлагаемому является катализатор для окисления аммиака на основе d.-оксида железа (111) и модифицирующих добавок — оксидов висмута и иттрия P), ape следующем соотношении компонентов, вес.%:
Оксид иттрия 1-20
Оксид висмута 2-20
g -оксид железа (111) Остальное
Катализатор нри 740 С показывает се лективность, выраженную через выход оксида азота, 95-96%.
Недостатками этся.о катализатора является его низкая термостабильность. При
О повышении температуры до 850 С и эксплуатации в течение 98 ч работы вьиод оксида азота снижается необратимо до 86%.
Цель изобретения - увеличение термортабильн ости катализатора.
Укаэанная цель достигается катализатором для окисления аммиака на основе .ф» оксида железа (111) и, модифицируинцих) добавок, в качестве когарых кагализатар содержит оксид церия или оксид лангана, 5 или оксид скандия, или оксид итгрия, я оксид галлия при следующем содержании ком» пжентов, sec.%t
Оксид церия ил» оксид лангана, или оксид скан- 30 дия, или оксид итгрия 0,2-8,0
Оксид галлия 0,8-5,8 с -ассид железа (111) Остальное
Преимуществом настоящего изобретения является высокая термосгабильность каталиэагара. В результате испытания катализатора в реакции oaèñëånèÿ аммиака при
850-870 С в течение 90 ч снижение селективносги (выхода оксида азота) не обнаружено.
Катализаторы исцытьвались на лабораторной установке окисления аммиака trp» расходе аммиачно-воздушной смеси 150300 л/ч, содержании аммиака 10-11 об.%, объемной скорости 6000-10000 ч " и 25 температуре 880-900 С.
40 4
Пример. Лля приготовления 60 r ,катализатора берут 285,72 г Ре(МО ) »
«9Н 0 0,27 ittQ) 6Н 0 и Т,04 г
Ga(HO )>с 8Н О Нитрагы тпютельно пере меяивают и нагревают до полного выделения оксидов азота, паров Н 80у и воды. Полученную массу прокаливают в муфеле при 400 С в течение 3 ч на soapyo хе и таблегивуют с 2% графита под давлением. 1,5 гlсм4. Таблетки дробят на
)ранулы 2-3 мм и прокаливают при 700 С 3 ч. Попучают кагализатар состава, вес.%: Се0 0,2;<за 0 5,5 и
Ге20 остальное.
Примеры приготовления различных составов катализаторов в зависимости ог соотношения исходных веществ и результаты ис ыгания в реакции окисления аммиака приведены в табл. 1 °
Увеличение термостабильносгя каз ализатора образованное твердыми растворамии муии щйрующей добавки. и оксида элемента третьей группы побочной подгруппы с aL-аксидом железа представлено в < табл. 2.
1 I I Я
1 Ф 1
Ф1
° (а
Ф (сЧ ol O
Ol Я
Ф н сО
Я 1 о1 ср g)
® Cf 1.".
® Ф.ф
cQ сЧ
cQ с" сч О сО 0) ф
1 I
О О со Ю ф у ® сО
Ф
Ф 1 сО
Ф ) OI ф
1 I с! еУ ч
Ф Ф ся о! с! (О ! Ф
С4 с4
Ф сч о ®
IO с у сО с!
О со О
Ф О ф е9 Ф а
Ф
l с! g)
IQ py сО ф о о р с Я
Ф (,) Я (7 н! с» р О! И) !в с! и) Cb ф в ф ! е-!
04 с0
О1 ю 1
cQ 1 I cO о"
I I.! ! !
I ! 1 ср сО
СО Ф а о! 1111! 111!
° 07 с0 О о а о о в о е I0!б O р ю3 Й н.д. о е4 о сч сч„о с©
1 © If) 09! ! !
I I с! О
О !О
40 .о
Ol OF 1 с0 О
О сЧ а! I
I 1 I 1
С4 о о о
IO о ср сО сО 1 р! tl OI
О с !. сО„ - " с1,1., 1 О! сто Ф
1 щ OI о ч
cg Фф !!) Ф дщ nf ñ4
1 ф ф ф Ф с4 сО о
1 Ю I т! 1 I 1
3 о
3
I !
Я Л и Ц
3 8 ! el
З
856540
Состав, %
Ииспероность, А
Фазовый .состав
220
1350
2 О
3,2
270
8,8
l,О
290
9,1
0,9
8,7
2000
0,7
290
6,3
Рей0 93,6 ьaaOs 5,0;
Ga 0 1,4, свежий е203 93,бра<О > 5,0;
GezOy 1,4, работавший при 900 C
Fe P> 97,5;О айО 0,5;
СеО 2,0, свежий
FeZOq 97,5; 20 0,5;
СеО 2,0, работавший при 870 С
FegOg 96,0; Op 2,0;
SczO 2,0, свежий
Ге Хо Ъ 96,0;б 203 2,0;
ScgOy 2,0, работавший при
900© С
Fe
FeqO> 81,0, Ga>0> 9, Sc>0> 10, работавший
Fea03 96;Оа О 2;
La>O> 2, свежий
Ф У алоэ система твердый раствор Ьа О и Ga А -Ге О L aFe>Og (следы), система твердый раствор а О и Ga O в гематите -г о, система твердый раствор Ga2O3 в гематите и свс бодный СеО +-Fe<0, си- 1500 стема твердый раствор Ga<0 в гематите, свободный С О H-Fez+, система твердый раствор 9cgO и Яа О в гематите g -FeZg сисге- 1400 ма твердый раствор бс О йСаОв гемагйте с(;Ге О, систе- 390 ма твердый pacrsop 5cz+ и ба О а гемагиге с(. FeZO в стема твердый раствор 5c>Q и Ga 0>s гематиге Д.-Ге 0, система твердый раствор 4а О> и Ыа О. в гематите Таблица 2 Удельная поверх ность,м9г 856540 Продолжение табл. Пример Состав, % Аисперсность, А Удельная поверхность, м r Фазовый состав Ге О 96;G«« 0 2; Ь а2ОЪ 2, работавший с -Ге ОЭ, сисге à твердый расгвор 4айОЭ " С а О si гемагиге 1 а(.-Ре20Э, система твердый а2 Э и V>0> в г« матиге 2000 3,5 ГехОЭ 96; Са ОЭ 2; Р свежий 9,1 280 2000 Fe 3- е2 О, система твердый раСгв2Р GQ203, и У>ОЭ в гематиге Составитель Т. Белосл«одова Редактор М. Ликович Техред Н.Ковалева Корректор М. Йемчик, Заказ 7056/7. Тираж 567 Поддксное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж»З5, Раущская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 Формула изобретения Катализатор для окисления аммиака на основе с .-оксида железа (111) и моди25 фицирующих добавок, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью увеличения термостабильносги, в ка «ecrae модифицирующих добавок катализатор содержит оксид церия или оксид лантана, или оксид скандия, зо или оксид иттрия к оксид галлия при следующем содержанки компонентов, вес. 7 : Оксид церия,или оксид лангана, или оксид скандия, или. оксид иттрия 0,2-5,0 Оксид галлия О„э-5,5 г 35 с -оксид железа (111) Остальное Источники информации, принятые во внимание цр» экспертизе 1. Патент Франции No 2187687, кл. В 01 «23/76, опублик. 1974. 2. Караваев М. М. и sy. Исследование катализаторов окисления аммиака на основе окиси железа, активированных окислами редкоземельных элементов "<урнал прикладной химии, 1976, т. 49,% 2, с. 276-279. 3. Авторское свидетельство СССР по заявке М 2115264, кл. В 01 J 23/76, 1 978 (прототип).