Катализатор для конверсии оксида углерода

Катализатор для конверсии оксида углерода

Реферат

 

Катализатор для конверсии оксида углерода, содержащий оксиды меди, цинка, алюминия и соединения хрома, отличающийся тем, что, с целью повышения активности, стабильности и снижения насыпного веса, в качестве соединения хрома катализатор содержит двойной хромит цинка и меди эмпирической формулы Zn_xCu_yCr₂O₄, где x=0,8 - 1,0 и y=0,4 - 0,9, при следующем содержании компонентов, мас.%: Оксид меди - 21,4 - 26,4 Оксид цинка - 3,38 - 5,80 Оксид алюминия - 3,3 - 22,3 Двойной хромит меди и цинка эмпирической формулы Zn_xCu_yCr₂O₄, где x=0,8 - 1,0 и y=0,4 - 0,9 - 52,92 - 64,5.

Изобретение относится к катализаторам на основе оксидов меди и цинка и может быть использовано для очистки газовых смесей от токсичных примесей и конверсии оксида углерода (CO). Известен катализатор для очистки газовоздушных смесей от оксида углерода, содержащий оксиды меди и хрома, кобальта и железа при следующем содержании компонентов, мас. оксид меди 1,13-59; оксид хрома 0,25-36,8; оксид кобальта 0,36-36,5; оксид железа 1,1-78,5 [1] Данный катализатор обладает недостаточной активностью. Известен также катализатор для конверсии оксида углерода, содержащий хромит меди и окись хрома при следующем содержании компонентов, мас. хромит меди 31,0-76,8; окись хрома 23,2-69 [2] Однако катализатор не обладает достаточной стабильностью при повышенных концентрациях оксида углерода в газовоздушной смеси. Наиболее близким решением по технической сущности и достигаемому эффекту является катализатор НТК-4 для конверсии оксида углерода с водяным паром, содержащий оксиды меди, цинка, алюминия и соединение хрома его оксид при следующем содержании компонентов, мас. оксид меди 53,2; оксид цинка 12,8, оксид алюминия 18,8, оксид хрома 15,2 [3] Использование катализатора для конверсии оксида углерода обеспечивает остаточное содержание СО, близкое к равновесному, при 160-200^oC. Однако известный катализатор обладает недостаточно высокими активностью и стабильностью при высоком насыпном весе. Это связано с тем, что такой катализатор содержит как непрореагировавшие соединения, так и продукты взаимодействия с хромовой кислотой хроматы. Последние после прокаливания обеспечивают высокую стабильность, а непрореагировавшие исходные соединения после прокаливания образуют несвязанные крупнокристаллические оксиды меди и цинка, наличие которых в системе приводит к снижению активности и стабильности. Так, активность, выраженная константой скорости (К) конверсии оксида углерода, при концентрации СО на входе 19,4 об. температуре 200^oС, соотношении пар: газ=1,0 и объемной скорости 2000 ч^-1 равна 21,34 см³/гc. Стабильность, определяемая по степени конверсии () СО, в промышленном газе при концентрации СО на входе 3,5-4,0 об. соотношении пар:газ=0,6, температуре 200-220^oС и объемной скорости 6000 ч^-1 составляет 0,80-0,83. Насыпной вес катализатора 1,55 г/см³. Целью изобретения является повышение активности и стабильности катализатора и снижение его насыпного веса. Указанная цель достигается тем, что катализатор для конверсии оксида углерода с водяным паром содержит оксиды меди, цинка, алюминия и соединение хрома, в качестве которого катализатор содержит двойной хромит цинка и меди эмпирической формулы Zn_xCu_yCr₂O₄, где x=0,8-1,0 и y=0,4-0,9, при следующем содержании компонентов, мас. Оксид меди 21,4-26,4 Оксид цинка 3,38-5,80 Оксид алюминия 3,3-22,3 Двойной хромит цинка и меди эмпирической формулы Zn_xCu_yCr₂O₄, где х= 0,8-1,0 и y=0,4-0,9 52,92-64,5 Отличительным признаком изобретения является содержание в качестве соединения хрома двойного хромита цинка и меди эмпирической формулы Zn_xCu_yCr₂O₄, где х=0,8-1,0 и y=0,4-0,9, при вышеприведенном содержании компонентов. Использование изобретения дает возможность получить следующий положительный эффект. Активность катализатора повышается до К= 31,20-33,75 см³/гc (против 21,34 см³/гc по прототипу), а стабильность до a0,93-0,98 (против 0,8-0,83 по прототипу). Насыпной вес катализатора снижается до 1,40-1,46 г/см³ (против 1,55 г/см³ по прототипу). Для синтеза катализатора соотношение исходных реагентов, в частности основного карбоната меди и оксида цинка, берется достаточным для полного взаимодействия их с хромовой кислотой. В этом случае в катализаторной массе образуются сложные соединения из хроматов меди и цинка, которые после прокаливания образуют высокодисперсные оксиды меди, цинка и их хромит. Катализатор испытывали в реакции конверсии СО (концентрация на входе 19,4 об. ) при следующих параметрах процесса: объемная скорость 2000 ч^-1, соотношение пар:газ=1,0; температура 200^oC. Стабильность катализатора проверялась на установке под давлением на промышленном газе с содержанием оксида углерода на входе в реактор 3,5-4,0 об. соотношении пар: газ= 0,6, рабочей температуре 200-220^oС объемной скорости 6000 ч^-1. Пример 1. В одном реакторе (1) с мешалкой готовят суспензию гидроокиси алюминия с хромовой кислотой. Для этого в реактор загружают 276 кг CrO₃, 322 кг гидроокиси алюминия и заливают 598 л бидистиллята. Полученную суспензию при постоянном перемешивании и температуре 80-100^oС выдерживают в течение 1-2 ч. В другом реакторе (2) аналогичной конструкции готовят суспензию основного карбоната меди и оксида цинка. Для этого в реактор загружают 526 кг основного карбоната меди, 210 кг окиси цинка и заливают 2904 л бидистиллята. Полученную суспензию при постоянном перемешивании и температуре 80-90^oС выдерживают 1-2 ч. Затем суспензию из реактора 2 при постоянном перемешивании осторожно приливают в реактор 1. Полученную контактную массу при 90-110^oС перемешивают в течение 4 ч, после чего охлаждают, фильтруют, сушат и прокаливают при температуре, обеспечивающей величину ППП (потери при прокаливании) 10 мас. Химический состав, мас. CuO 21,40; ZnO 3,38; Al₂O₃ 22,30; Zn_xCu_yCr₂O₄ 52,92, где x=0,8 и y=0,9. Пример 2. Катализатор готовят, как в примере 1, но с тем отличием, что прокаливают при температуре, обеспечивающей величину ППП 3-5 мас. Состав катализатора, мас. CuO 21,40; ZnO 3,38; Al₂O₃ 22,30; Zn_xCu_yCr₂O₄ 52,92, где х=1,0 и y=0,6. Пример 3. Катализатор готовят, как в примере 1, но с тем отличием, что берут, кг: Гидроокись алюминия 216 Хромовый ангидрид 298 Дистиллят 3502 л Основной карбонат меди 568 Окись цинка 227 Состав полученного катализатора, мас. CuO 23,40; ZnO 5,00; Al₂O₃ 14,50; Zn_xCu_yCr₂O₄ 57,10, где х=1,0 и y=0,4. Пример 4. Катализатор готовят, как в примере 1, но с тем отличием, что берут, кг Гидроокись алюминия 49 Хромовый ангидрид 336 Дистиллят 3502 л Основной карбонат меди 640 Окись цинка 256 По такому примеру образец имеет состав, мас. СuO 26,40; ZnO 5,80; Al₂O₃ 3,30; Zn_xCu_yCr₂O₄ 64,50, где х=1,0 и y=0,9. Результаты испытаний полученных образцов приведены в таблице. В таблице показана сравнительная эффективность предложенного катализатора и прототипа в процессе очистки технологической смеси от оксида углерода. Видно, что катализатор по изобретению не уступает по активности и стабильности катализатору НТК-4, используемому в настоящее время в агрегатах синтеза аммиака на стадии низкотемпературной конверсии оксида углерода. Настоящее изобретение имеет следующие технические преимущества. По сравнению с известным катализатором НТК-4 норма расхода сырья, в частности основного карбоната меди, сокращается в 1,5 раза. По активности и стабильности предложенный катализатор не уступает известному НТК-4. Благодаря увеличенной активности и стабильности катализатора при низком насыпном весе увеличивается эффективность его использования не менее чем в 1,06-1,10 раза.

Формула изобретения

Катализатор для конверсии оксида углерода, содержащий оксиды меди, цинка, алюминия и соединения хрома, отличающийся тем, что, с целью повышения активности, стабильности и снижения насыпного веса, в качестве соединения хрома катализатор содержит двойной хромит цинка и меди эмпирической формулы Zn_xCu_yCr₂O₄, где x=0,8 1,0 и y=0,4 0,9, при следующем содержании компонентов, мас. Оксид меди 21,4 26,4 Оксид цинка 3,38 5,80 Оксид алюминия 3,3 22,3 Двойной хромит меди и цинка эмпирической формулы Zn_xCu_yCr₂O₄, где x=0,8 1,0 и y=0,4 0,9 52,92 - 64,5

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 29-2002

Извещение опубликовано: 20.10.2002