Способ приготовления катализатора для синтеза аммиака

Способ приготовления катализатора для синтеза аммиака

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦ, ИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИИ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3276327/23-04 (22) 10.04.81 (46) 07.04.83. Бюл. N 13 (72) С.В. Морозова, Л.А. Тарасов, B.H. Анохин, В.П. Лыткин, А.В. Шарков, А.В. Рыбина и Г.А. Низов (53) 66.097.3(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

11 793640, кл. В 01 J 23/78, 1978, 2. Авторское свидетельство СССР п 829164, кл. B. 01 J 37/02 -1979 (прототип). (54) (57),СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КАТАЛИ-

ЗАТОРА ДЛЯ СИНТЕЗА АММИАКА путем смешивания оксихлорида алюминия, борной

:кислоты и железосодержащего компоam e 0i.J 8 а 01 J 2 /78 нента, коагуляции полученной смеси в слое керосин/аммиачная вода, сушки:; и прокаливания сформованных гранул, пропитки их водным раствором нитрата калия с дополнительным прокаливанием катализаторной массы, о т л и ч а ющ и и о я тем, что, с целью приготовления катализатора с повышенной активностью, в качестве железосодержащего компонента используют гидроксид железа и перед смешиванием оксихлорида алюминия, борной кислоты и гидроксида железа последний перемешивают с хлоридом или нитратом железа

I в весовом соотношении (20-80):1 с .последующей выдержкой, в течение 7- Я

10 сут.

1009508

Изобретение относится к области получения катализатора для синтеза аммиака.

Известен способ приготовления катализатора для синтеза аммиака путем коагуляции смеси гидроксида железа, оксихлорида алюминия и борной кислоты в слое керосин/аммиачная вода с последующей сушкой сформованных гранул, прокаливанием при 900-1300 С, о 1О пропиткой нитратом калия и дополнительным прокаливанием при 600. С p1).

Q Недостатком этого способа является получение катализатора с невысокой активностью, 15

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому,эффекту является способ приготовления катализатора для синтеза аммиака путем смешивания оксихлорида алюминия, борной кислоты и железосодержащего компонента, коагуляции полученной смеси в слое керосин/аммиачная вода, сушки и прокаливания соформованных гранул, пропитки водным раствором нитрата калия и дополнительным прокаливанием (2 ).

При этом в качестве железосодержащего компонента используют оксиа железа, предварительно истертый в виб- 30 ромельнице или полученный плаз@охимическим методом.

Недостатком способа является получение катализатора с невысокой активностью. Так, при .синтезе аммиака в ин- тервале температур 400-550 С при даво лении 300 ат и объемной скорости ам-. миачно-водородной смеси 30000 ч " выход аммиака на катализаторе, полученном известным способом, составля- 4р ет 9,0-15,9 об.3.

Целью изобретения является приготовление катализатора с повышенной активностью.

Цель достигается способом приго- 4 товления катализатора для синтеза аммиака путем перемешивания железосодержащего компонента - гидроксида же-, леза с хлоридом или нитратом железа в весовом соотношении (20-80):1 с последующей выдержкой в течение 710 сут, смешивания оксихлорида алюминия, борной кислоты и гидроксида железа,коагуляции полученной смеси в слое керосин/аммиачная вода, сушки и прокаливания сформованных гранул, пропитки их водным раствором нитрата калия с дополнительным прокаливанием катализаторной массы, Отличительными признаками настоящего изобретения являются использование в качестве железосодержащего компонента-гидроксида железа и перемешивание гидроксида железа с хлоридом или нитратом железа в весовом соотношении (20-80): 1 с последующей выдержкой в течение 7- 10 сут перед смешиванием с оксихлоридом алюминия и 6орной кислотой.

Изобретение дает возможность получить следующий положительный эффект.

Активность катализатора, полученного по данному способу, выраженная выходом аммиака, при условиях синтеза, аналогичных прототипу, составляет в зависимости от состава катализатора

9,0-19,0 о6.3.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Гидроксид железа готовят осаждением 103-ного водного раствора соли железа (нитрата или хлорида) 25/-ным раствором аммиака при интенсивном перемешивании и рН 9.

Осадок отфильтровывают и промывают до отсутствия в фильтрате ионов (NO> или Cg ) К 60 г гидроксида железа добавляют 1, 2 г Fe (N0 >) > 9Н О перемешивают и выдерживают смесь в течение 7-10 сут. Образовавшийся псевдозоль гидроксида железа перемешивают с 40 r оксихлорида алюминия и борной кислотой в количестве 15 мас./

В20 по отношению к А020 . Оксихлорид алюминия получают пептизацией свежеосажденного при рН 10 и 1 = 20 С гидроксида алюминия соляной кислотой до рН 4. Затем смесь псевдозолей направляют в формовочную колонку, в которой методом коагуляции в капле в слое керосина и 154-ной аммиачной воде, получают сферические гранулы.

Сформованные гранулы сушат на воздухе в течение 2 сут при комнатной температуре, затем при 120 С в течение 12 ч и при 220 С - 2 ч. Затем прокаливают при 1100 0 и после медленного охлаждения до комнатной температуры, пропитывают 104-ным водным раствором нитрата калия и прокалио вают при 600 С до полного разложения соли до оксида калия. Катализатор испытывают на активность при следующих условиях синтеза аммиака объемной скорости 3000 ч-", соотношении

М2. H 2 = 25:75 об.4, температуре 500 С, давлении 300 атм.

Табли ц а 1

Ката1 прокаливания, С

Соотношение

Раздавливающее усилие, кг/см

Удельная поверхность, м /г

Выход

МНЗ об.4

Удельный объем пор, мЗ/.:компонентов, мас./ лизатор по способу

1300

16,0

»00

2 3

0,10

14,8

»ОО

1100

2,0

0,09

3 1 0095

Сравнительные характеристики катализаторов приведены в табл. 1.

Пример 2. К 70 г гидроксида железа, получен но го по примеру 1, добавляют 1,4 г ГеС э 6Н20, перемешивают и выдерживают смесь в течение

7-10 сут. Образовавшийся псевдозоль гидроксида железа перемешивают с 30 г оксихлорида алюминия и борной кислотой в количестве 15 мас. i В203 по 1о отношению к А403. Все дальнейшие операции осуществляют по примеру 1.

Сравнительные характеристики катализаторов приведены s табл. 2.

Пример 3. К UO г гидроксида 15 ,железа, полученного по примеру 1, добавляют 1,6 г Fe(NOg)3 9Н20, перемешивают и выдерживают смесь в течение 7-10 суток. Образовавшийся псевдозоль гидроксида смешивают с 20 г 20 оксихлорида алюминия и борной кисло той в количестве 15 мас.4 В203 по отношению к А0203. Все дальнейшие операции осуществляют по примеру 1.

Сравнительные характеристики катализаторов приведены в табл. 3.

Пример 4. К 98 г гидроксида железа прибавляют 2 г соли хлорного железа FeCPZ 6H20 перемешивают и, выдерживают смесь в течение 7-10 сут. Зо

Образовавшийся золь железа смешивают с 2 г оксихлорида алюминия и борной кислотой в количестве. 15 мас.3

В203 по отношению к АЕ203 Смесь зоПред а- Fe203:А8203 гаемому: .В20

= 57:39:4 Извест- Fe203:AÐ203. ному (1 ): В20 ——

= 57- 39:4

08 ф лей формуют в виде шариков углеводородно-аммиачным методом. Сформованные гранулы сушат, прокаливают и модифицируют оксидом калия. Физико-химические характеристики катализатора приведены в табл. 4.

П,р и м е. р 5. К 98 г гидрооксида железа, прибавляют 0,8 г хлорного железа FeCP> 6H О, перемешивают и выдерЬ живают смесь в течение 7-10 сут. Образовавшуюся тиксотропную суспензию смешивают с 2 r оксихлорида алюминия и борной кислотой в количестве

15 мас.4 ВВОЗ по отношению к АР 03.

Смесь формуют в виде шариков углеводородно-аммиачным методом. Сформованные гранулы сушат, прокаливают и модифицируют оксидом калия. Физико-химические характеристики катализатора приведены в табл. 5.

Изобретение дает воэможность получать катализаторы с широким диапазоном соотношений компонентов, в то время как по прототипу допустимо только определенное соотношение железосодержащего компонента и оксида алюминия, так как при снижении содержания оксида алюминия менее 23 мас.3 сформованные гранулы обладают недостаточной механической прочностью. Сравнительная характеристика катализаторов, полученных по изобретению и известными способами представлена в табл. 6.

Таблица 2

1009508

° Ийюю а ею«ее«в»в ааа аваева е

«ееееееевеюеюевюею ееююеввввю

Ф прокаливания, С

Соотношение компонентов, мас.Ф

Раздавливающее усилие, кг/см

Выход

w, об. 3 вееюеееюееееееюеею

Fe 0g. Atg0y. BgO

67:29:4

3000 2,5

0,15

18,4

1100

Изрест- FeyO .АВуОЗ .В20 ному(1) 67:29:» 1100

2700

17,6

0,1

ЕЮЕЮЮЮЮВЮЮЮ а а а е е а е е» ««

Табли ц а. 3 ююаююююю ююю ююююеюеююю

I в прокаливания, С

Соотношение компонентов,. мас.Ф

Раздавливающее усилие, кг/см 2

Удельный объем

Выход НЗ ° мас.3 пор, cM3/r

ЕЛО . Му0 . В20 =

77:19:4

Предла гаемому

0,13 19,0

4500

1,8

1100

F e20g . ARgOg . 820

77:19:4 . 1100

Извест. ному 1 ) 4500

0,8

0,07 17,0

Таблиц.а 4

Прочность кг/см

Выход NH при синтезе, обД Образец по способу

Суммарный объем пор, cN Э/г е»

500 С 400 С еююююю ею«»ею» юеюю »в «ю

Предлагаемому 97 7 2,0 0,3 1,0 0,5 0,05 2500 19,1 11,2

Известному 1) 69,5 29,2 0,5 0,8 1,5 0,10 1500 18,7 8,4

Таблица 5

Образец по спо-. собу

Химический состав, мас.3, Прочность кг/см

Суммарный объем пор, см 3/,Ю е«юв

Fe20> At2O>

2 2 3

Предла". гаемому. 95,9 - 2,4, 0,7 1,0

1,3 0,08 2000 19,0 10,0

1»5 0 ° .10 1500 18 ° 7

„Известному(1 69»5 29 2 0,5 0,8

8,4

Катали° затор по спою собу а вава« . Предлагаемому

Катализатор по способу

» е

Химический состав, мас.ь

»юе»

Fe>0> М20 з В 20 к20

Средний размер гранул, мм

Средний размер гранул, мм

Удельная поверхность, м2/, е

Ю Ю

Удельная поверхность, м /г

Удельный объем пор, см /r е ю д ""3 при синтезе, об.3

ЮЮЮЮ »Ю»

500 С 400 с

1009508

Сравнительная характеристика способов

Химический состав носителя, мас.3

Выход аммиака, об,3

P = 300 ат, Ч = 30000 ч

Способ

Fe 0g А920 K O CaO B O

550 С 500оС 475 С 450 С 400 С

Известный 1

15,5 17,6 16,1 14,5 .7,2

159 19 0 161 151 90

Известный (2) 0,6. 0,4 4

Предлагаемый

16,3 18,4 17,6 16,0 9 5

Предлагаемый

0 3 16 8 19.«9 3 l77 11 2

П р и м е ч а н и е. Выход аммиака дан для носителей, модифицированных однократной пропиткой нитратом калия. I

Составитель Т. Белослюдова

Редактор О. Юркова Техред E,Xàðèòoí÷èê Корректор Л. Бокаан

Заказ 2542/5

Тираж 535 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 3-35; Раушская наб., д. 4/5

Филиал llllfl "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная„. 4

67 29

64 30

67 29

96,7 2,0

Таблица 6