Способ получения катализатора для синтеза аммиака

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ВТИЛЬСТВУ

СОЮЗ СОВЕтскмк

Сов(нвлистнчесимх

Республнк (61) Дополмительмое к авт. свид-ву (22) Заявлемо 230779 (2f) 2801766/23-04 (51) М с прмсоедммеммем заявки М (23) Приоритет

В 01 J 37/08

В 01 J 23/76

С 01 С 1/04

ГосударстаенныВ комнтет

СССР но делам нзобретеннВ н открытнВ

Опублмковамо 2 30 8,81, Бюллетень Н9 31

Дата опубликования описания 230881 (5З) УД 66 ° 097, .3(088.8) (72) Авторы изобретения (7f) Заявитель (54 ) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРА ДЛЯ СИНТЕЗА

АММИ AKA ния катализатора для синтеза аммиака путем смешения магнетита с промоторами (Si0 > A f 0 К СО и СаО), формования и сушки с последующей термической обработкой при повышенной температуре и охлаждением в атмосфере азота P2) .

Формование проводят окомковани- 10

О ем во вращающемся цилиндрическом сосуде с одновременной подачей связующего вещества (воды), а термическую обработку ведут при 1000-1500 С в атO мосфере инертного газа (азота) .

Известный способ получения катализатора обладает следующими недостатками:

1. При термообработке окатыаей из-за неравномерного распределения тепла по всей массе окатышей получают катализаторы с разной активностью н механической прочностью для каждого окатыша.

2. Полученный катализатор не однороден по всей структуре из-эа неравномерного распределения тепла как по отдельному окатьтму, так и по всей их массе.

В результате использования вышеуказанных температур термообработки

ЗO смесь окислов желеэа с промотораьи

Изобретение относнтся к получению. катализатора для синтеза аммиака и может быть использовано в химической и нефтехимической промьтмленности.

Известен способ приготовления упрочненных окатышеи нз материалов, содержащих окислы железа, включающий смешение и увлажнение шихты, состоящей иэ пыли конверторного производства, углеродсодержащего материала, связующего и упрочняющего веществ, окомкование и последующую термообработку при 90-370оС в среде насыщенного пара 1) .

Однако в состав окатышей входит пыпь конверторного производства, содержащая углеродсодержащий материал, который деэактивиэирует катализатор. Для гидратации компонентов шихты ее нагревают перед окомкован:— ем во влажной газовой среде при 8090оС в течение 12-14 ч, при этих условиях не происходит взаимодействия промотирукших компонентов с окислами железа, что приводит к снижению производительности и ухудшению качества катализатора.

Наиболее близким к предлагаемому по техническОй сущности и достигаемому эффекту мвлнется способ получеЛ.Д.Кузнецов, A.A.Саркисян, П.Д.Рабина, В.Ю.Зозуля, Н.С.Вавилов, A.È.Ìàíoõèí и Л.А.Цетров

856542

25 взаимодействуют недостаточно полно или спекается в монолиты. Это приводит к уменьшению механической прочности катализатора и снижению его активности, TBKi механическая прочность катализатора, приготовленного по извест5 ному способу из магнетита, составляет всего 100-120 кг/см, а максимальная активность - 11,4% (по выходу

ВН> при 550 С и P = 300 ата.

С целью попучения катализатора с повышенной механической прочностью и активностью предложен способ получения катализатора для синтеза аммиака путем смешения магнетита с промоторами, формования, сушки, термичес- !5 кои обработки при 200-3000С в течение 1-3 ч в атмосфере азота или воздуха с последующим восстановлением в течение 2-5 ч при 650-750 С водородсодержащим газом, окислительной плав- 2g кой в атмосфере кислорода при 16001900оС, гранулированием в потоке воздушно-паровой смеси, дополчительным отжигом в атмосфере азота в те- чение 3-5 ч при 1000-1100 С и охлаждением в атмосфере азота, Отличительными признаками изобретения являются термическая обработка при 200-ЗОООС в течение 1-3 ч в атмосфере азота или воздуха с последующим восстановлением, окислитель-ЗО ной плавкой и гранулированием при вышеупомянутых условиях и дополнительным отжигом в атмосфере азота в течение 3-5 ч при температуре

1000-1100 С. 35

Преимуществом предлагаемого способа является увеличение активности и механической прочности катализатора за.счет равномерного распределения тепла и промоторов по всей 4Q массе каталиэаторного плава. Так, например, механическая прочность катализатора возрастает до 250300 кг/см, а активность - до

15,4Ъ NH, что в 2,5 раза и на 35% больше сравнительно с механической прочностью и активностью известного катализатора.

Ii p и м е р 1. Шихту готовят из магнетитового концентрата и промотирующих добавок, взятЫх в количестве r: Fe>0>,9250, А1 0 300; СаО 250, К, О 100; 4 iogloU, окйслы железа остальное. пихту тщательно перемешивают, затем окомковывают в аппарате, выполненном в виде вращакщегося 55 со скоростью 12 об/мин цилиндрического сосуда с одновременной подачей в него связывающего вещества, на. пример воды, в количестве 18 r u увлажняют шихту до содержания вла- @р ги 20Ъ. Образовавшиеся окатыши подвергают дальнейшему окомкованию последовательным накатыванием подаваеMbIx в аппарат 800 г шихты; образовавшиеся окатыши сушат при 105оС н подвергают прокаливанию при 200ОС в те- . чение трех часов в атмосфере азота для удаления несвязанной воды. Полученные окатыши загружают в аппарат, где их обрабатывают в течение 5 ч при 650 С водородом. При этом содержао ние чистого железа в восстановленных окатышах составляет не менее 70%, остальное, %: Fe О 20, Ag 0 4,"

СаО 3, К О 0,7, что обе печивает поддержание устойчивого режима окислительной плавки. Обработанные окаты- ши загружают в бункер окислительного тигля и подвергают плавке при 1700 при подаче кислорода со скоростью 0,4 м/мин в ко. ичестве

2,5 м. Полученный катализаторный плав подают струей в гранулятор, где за счет гравитационных сил происходит дробление струи на капли. Образование шаровои поверхности гранул идет в восходящем потоке воздуха с распыленнои водой, взятых в соотношении 100:1 (об.), При высоте падения 10 м оптимальная скорость потока составляет 10 м/с, а при высоте 16 м — 16 м/с. После охлаждения до 1500 С гранулы поступают в кипящий слой катализатора, где охлаждаются воздухом до 1100 С. Затем проводят отжиг катализатора в атмосфере азота при температуре 1100 С в течение трех часов и охлаждают до температуры окружающей среды в атмосфере азота.

Состав катализатора, веС.В: Feo

29,0, АЗ О 3,0, СаО 2,5; К О 1,0, S 1 0 1, O; F e 0 остальное.

Пример 2. Шихту готовят из магнетитового концентрата и промотирующих добавок, взятых в количестве г: Fe>O>9150; At<0>300; СаО 250

K О 100 MgO 100 9 0 100

Смешение, окомкование, сушку и прокаливание в атмосфере азота проводят по примеру 1. Полученные гран лы обрабатывают при температуре 750 С в течение двух часов в атмосфере водородсодержащего газе, например конвертированного газа состава, Ъ:

СО 8j СО 20; Н 50 р остальное Ng, при этом содержание чистого железа в восстановленных окатышах не менее 80%, остальное %t Ге О )0

Af O+4; СаО 3; К О 0,7. далее осуществляют окислительную плавку при температуре 1800+50оС и последукицие операции по примеру 1.

Состав катализатора, вес.Вt Fе0

38,0; АЗ 0 3,0; СаО 2,5i К О 1,0, V< 050 1; Ng0 0 8, Ге О остальное.

П р и м e p 3. Шихту готовят из магнетитового концентрата и промотирующих добавок, взятых в количЕстве, г: Fe 0 9250; At>O>300, СаО 250; К О 100", 5 iO<100. Шихту тщательно перемешивают, э атем

200 г ве окомковывают в аппарате, выполненном в виде вращакщегося со скоростью 12 об/мин цилиндричес856542

И Нз% при Р=ЗОО ата, % 20000 ч " eC

Катализ ато

Условия ис пытания

Механическая прочность на раздавливание, кг/см

00 450 475 500 550

Предлагае- До перегрева 16,7 20,5 20, 3 19,1 15,4

MHA

После перегрева

250" 300

5 5 8 5 10,0 10,8 11 8

Известный (из магйезнта) До перегрева 14,0 17,8 18,8 16,0 15,0

100-120

После перегрева 5 g0 8,4 9,7 10,8 11,4

Известный (из железа) До перегрева 16 7 20,4 20,3 19,1 15,4

200-250

После перегрева

2 2 5 1 6,3 7,8 10 8 кого сосуда при подаче в него связукшего вещества, например воды в количестве 20 г. Образовавшиеся окатыши подвергают дальнейшему окомкованию последовательным накатыванием, подаваемых в аппарат 800 г шихты, сушке при 105 С и прскаливанию при 300Р C в течение 1 ч в атмосфере воздуха для удаления связанной воды. Полученные окатыши загружают в аппарат, где их обрабатывают в течение 5 ч при 6500С водородом. При этом содержание железа в восстановленных окатышах составляег не менее

70% (Fe>Q, остальное,%: Fe> 0 20, Af,0 4; СаО 3; К О 0,7, 5 i0 1,0, что обеспечивает поддержание устойчивого режима окислительнои плавки..

Образованные окатыши загружают в бункер окислительного тигля и подвергают плавке при 1600оС при подаче кислорода со скоростью 0,2 м /мин в количест-20 ве 0,6 м, Полученный катализаторный плав сливают одной струей в гранулятор, где за счет гравитационных сил происходит дробление струи на капли. Образование 25 шаровой поверхности гранул происходит в восходящем потоке воздуха с распыленной водой (соотношение вх>здуха и воды = 100:11.

Для гранул 5-7 мм при высоте паде- 3О ния 10 м скорость потока составляет

10 м/с Далее гранулы охлаждают воздухом в кипящем слое до 1000 С. Затем проводят отжиг катализатора в атмосфере азота в течение 5 ч при той же температуре. Далее катализатор медленно охлаждают до температуры окружающей среды (по 200оС в час в атмосфере азота. Состав катализатора, вес,В:

Fe0; А2<О>3,07 СаО 2,5 ) p 1,0;

S t0R1i0tó Кеааъостльное.

Il p и м е р 4. Шихту готовят из магнетитового концентрата с промотирующими добавками, взятых в количестве гг Fe+0q 9150; АЗ О ЗОО, СаО

250, К О 100; Н 08100; MgO. 100.

Окомкование, сушку и прокаливание проводят по примеру 3. Полученные гранулы обрабатывают при 750oC: в течение 2 ч в атмосфере водородсодержащего газа, например конвертированного газа состава, Ф: СО 8,"

СО 20; Н 50; и остальное, йри этом содержанйе чистого железа в восстановленных окатышах составляет не менее 75%, остальное, В: Fe90 15;

АУ 04, СаО 3; К О 0,7 Н О 10;

Далее осуществляют окислительную плавку при температуре 1900ОС. Грануляцию и отжиг осуществляют по примеру 3, только берут гранулы с размером 7-10 мм, высота падения для них - 16 м, скорость потока 16 м/с.

Состав катализатора, вес. Ъ: Fe0

38,0, At 0>3,0, СаО 3,0, К О 1,0, MgO 1,0, Н О 1 0 f Fe О, остальное.

Предлагаемая последовательность получения обеспечивает распределение промоторов по всей массе каталиэаторного плава и позволяет повысить активность, термостабильность катализатора при синтезе аммиака. В качестве исходного сырья используется дешевый обогащенный природный магнетит.

Сравнительные данные по активности и прочности катализатора, полученного по известному и предлагаемому способам, приведены в таблице.

856542 формула изобретения

Составитель Т.Белослюдова Техред С.Мигунова — Корректор Г.Назарова

Редактор М.Ликович.

Тираж 567 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

3 акаэ 705 7/8

Филиал НПП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Способ получения катализатора для синтеза аввмака путем смешения магнетита с промоторамн, формования, сушки, термической обработки при по вышенной температуре и охлаждения в атмосфере азота, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью получения катализатора с повьыеыиой меха« нической прочностью и активностью, термическую обработку ведут при 200300 С в течение 1-3 ч в атмосфере азота или воздуха с последующим восстановлением в течение 2-.5 ч при 650-750оС водородсодержащии газом, окислительиой плавкои в атмосфере кислорода при 1600-1900оС, гранулированием в потоке воздушно-паровой смеси, н дополнительным отжигом в атмосфере азота в течение 3-5 ч при 100011000 С.

Источники информации., принятые во внимание прп экспертизе

1. Патент СССР Р 645599, кл. С 22 В 1/24, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

В 627850, кл. В 01 J 37/00, 1976 (прототип).

Способ получения катализатора для синтеза аммиака Способ получения катализатора для синтеза аммиака Способ получения катализатора для синтеза аммиака Способ получения катализатора для синтеза аммиака 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к катализаторам на основе перовскитов для процесса окисления аммиака
Наверх