Катализатор и способ получения закиси азота

Реферат

 

Изобретение относится к катализатору и способу получения закиси азота (N2O) путем окисления аммиака кислородом или кислородсодержащим газом. Закись азота находит широкое применение в различных областях народного хозяйства: в полупроводниковой, парфюмерной, медицинской и пищевой промышленности. Изобретение решает задачу получения активного и селективного в отношении N2О катализатора с пониженным содержанием активного компонента. Задача решается катализатором получения закиси азота путем окисления аммиака кислородом или кислородсодержащим газом, включающим марганецсодержащий активный компонент и оксидный носитель, который содержит, по крайней мере, один из оксидов из группы: MgO, СаО, SrO, ВаО, А12О3, Fe2O3, при этом катализатор содержит в качестве активного компонента композицию, представляющую собой смешанную аморфную оксидную фазу нестехиометрического состава МnRxОy (0,05х2,24; 2,08у5,36), где R - висмут и/или лантаноид, или смесь аморфной фазы MnRхОу и кристаллической марганецсодержащей фазы. Процесс получения закиси азота путем окисления аммиака кислородом или кислородсодержащим газом в присутствии марганецсодержащего катализатора вышеуказанного состава проводят при 300-400oС. Способ позволяет снизить выход оксида азота в процессе окисления аммиака и получить катализатор с пониженным содержанием активного компонента и с более низким насыпным весом на уровне 0,65-0,7 г/см3. 2 с. и 5 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к катализаторам и способам получения закиси азота (N2O) путем окисления аммиака кислородом или кислородсодержащим газом. Закись азота находит широкое применение в различных областях: в полупроводниковой, парфюмерной, медицинской и пищевой промышленности. В последние годы появилась еще одна область применения - каталитическое окисление закисью азота бензола в фенол.

Потребности в закиси азота в различных сферах обусловили повышенный интерес к разработке различных методов ее получения. Известно несколько способов получения закиси азота, среди которых можно выделить ряд каталитических методов: 1. Каталитическое восстановление монооксида азота (NO) либо оксидом углерода (СО), либо водородом, либо смесью монооксида углерода и водорода (синтез-газ) в присутствии гомогенных катализаторов [ЕР 054965, C 01 B 21/22, 1982].

2. Каталитическое восстановление монооксида азота либо монооксидом углерода, либо водородом, либо смесью оксида углерода и водорода (синтез-газ) в присутствии гетерогенных катализаторов, в качестве которых используют благородные металлы платиновой группы, нанесенные на носители, например, (1-5) мас.% Ru-Рt/Аl2О3 (SiO2, ZrO2, ТiО2) [ЕР 036761, C 01 B 21/22, 2000].

3. Каталитическое окисление аммиака кислородом в присутствии гетерогенных катализаторов на основе оксидов металлов.

Известен ряд оксидных катализаторов для получения закиси азота путем окисления аммиака, в частности, на основе диоксида марганца: МnO2 -Вi2O3 [Pat. DE, No 503200, 1930; Pat. CSR, No 158091, 1973]; MnO2-CuO [ЕР 799792, C 01 B 21/22, 1997]; МnO2-Вi2O3-Fе2O3 [Pat. DE, No. 503200, 1930; ЕР 799792, C 01 B 21/22, 1997]; MnO2-CoO-NiO [ЕР 799792, C 01 B 21/22, 1997].

Известен ряд катализаторов, не содержащих оксида марганца, а именно: Со3O4-Аl2O3 [Справочник: Каталитические свойства веществ. / Под ред. В.А.Ройтера, 1968 ]; Рr2O3-Nd2O3-CeO2 [ЕР 799792, C 01 B 21/22, 1997].

Наиболее близким к предлагаемому катализатору является катализатор для получения закиси азота, в состав которого входят оксиды марганца, висмута и алюминия, при содержании компонентов, мас.%: (5.0-35.0) МnO2, (4.5-30.0) Вi2O3, (90.5-35) Аl2О3 [Пат. РФ 2102135, B 01 J 23/18, 1998; WO 9825698, B 01 J 23/18, 1998]. Катализатор применяют для получения закиси азота путем окисления аммиака кислородсодержащим газом. В частности, на катализаторе, содержащем, мас. %: 13 МnO2 11 Bi2O3 76 Аl2О3, при обработке реакционной смеси состава 9 об.% NН3 - 9 об.% O2 - 82 об.%. Не, при времени контакта 0.7 с и температуре реакции 350oС, получают следующие показатели процесса: степень превращения аммиака (ХNH3) 99.2%, селективность по N2O (SN2O) и по NO (SNO) - 87 и 2.8%, соответственно.

К недостаткам этого катализатора относится относительно высокая нижняя граница содержания оксидов MnO2 и Вi2O3 в составе катализатора, не менее 9.5 мас.%, для получения необходимой селективности по N2O. Известный катализатор показывает достаточно высокий выход NO в процессе окисления аммиака, который является вредной примесью для последующего использования целевого продукта. Известный катализатор имеет достаточно высокий насыпной вес в пределах 0.9-1.4 г/см3, что затрудняет его использование в аппаратах кипящего слоя из-за невозможности реализации турбулентного режима работы.

Изобретение решает задачу получения активного и селективного катализатора в отношении закиси азота путем окисления аммиака кислородом или кислородсодержащим газом, в том числе с пониженным содержанием активного компонента.

Задача решается катализатором получения закиси азота путем окисления аммиака кислородсодержащим газом, включающим марганецсодержащий активный компонент, нанесенный на инертный носитель. Катализатор содержит в качестве активного компонента композицию, представляющую собой смешанную аморфную оксидную фазу нестехиометрического состава MnRxOy (0.05х2.24; 2.08у5.36), где R - висмут и/или лантаноид, или смесь аморфной фазы MnRxOy и кристаллической марганецсодержащей фазы.

Содержание компонентов в катализаторе, мас.%: MnRxOy или смесь MnRxOy и кристаллической марганецсодержащей фазы - 0.75-65.0, инертный носитель - 35.0-99.25.

В качестве кристаллической марганецсодержащей фазы катализатор содержит оксид марганца Мn2О3 и/или соединение состава Bi2Mn4O10, и/или смешанное соединение со структурой искаженного перовскита Mn1-xL1+хО3, где L - лантаноид, х - 0-0,596.

Инертный носитель представляет собой индивидуальное вещество или сложную композицию, которые не взаимодействуют химически с активным компонентом с образованием новых химических соединений в ходе приготовления катализатора и при нагревании катализатора в области температур 400-750oС.

Инертный носитель представляет собой индивидуальные оксиды или их смеси в форме и содержит, по крайней мере, один из оксидов, выбранный из группы: MgO, CaO, SrO, BaO, Аl2O3, Fе2O3.

Катализатор содержит лантаноид, выбранный из ряда: лантан, иттрий, церий, самарий.

Катализатор может дополнительно содержать шпинель вида МАl2O4, где М - щелочноземельный элемент.

Задача решается также способом получения закиси азота путем окисления аммиака кислородсодержащим газом в присутствии марганецсодержащего катализатора вышеуказанного состава, процесс проводят при температуре 300-400oС.

Катализатор готовят пропиткой оксидного носителя азотнокислым раствором солей марганца и висмута и/или лантаноида с последующими стадиями сушки при 120-150oС и прокаливания при 400-750oС. РФА готового катализатора обнаруживает наличие в составе катализатора только присутствие кристаллической фазы носителя Аl2О3 и отсутствие кристаллических фаз оксидов МnO2 и Вi2O3, наблюдается присутствие широкого характерного "галло" смешанной аморфной оксидной фазы нестехиометрического состава MnRxOy (0.05х2.24; 2.08у5.36), где R - Bi и/или лантаноид. В случае прокалки катализатора при температуре выше 550-600oC в структуре катализатора наблюдается образование кристаллических марганецсодержащих фаз оксида марганца Мn2О3 и/или соединения состава Bi2Mn4O10, и/или смешанного соединения со структурой искаженного перовскита Mn1-xL1+хО3, где L - лантаноид, х - 0-0,596.

Полученные катализаторы характеризуются достаточно высокой селективностью по N2O в реакции окисления аммиака кислородсодержащими смесями, даже при относительно низком содержании активного компонента - смешанной аморфной Mn-Bi оксидной фазы; пониженным выходом NO после реакции. Так, при содержании активного компонента в катализаторе MnBixOy/носитель существенно меньшем, чем в катализаторе прототипа МnO2-Вi2O3/Аl2O3, селективность в закись азота в реакции окисления аммиака на указанном выше катализаторе составляет 87-88% при температуре реакции 350-360oС.

Существенными отличительными признаками предлагаемого катализатора являются: состав катализатора и структура активного компонента.

Каталитические свойства предлагаемых катализаторов в реакции окисления аммиака кислородсодержащими смесями исследуют в проточной установке и оценивают по селективности в целевой продукт N2O и на присутствие побочных примесей NO. Реакционную смесь состава 8 об.% NН3, 9 об.% O2, He - остальное пропускают через слой катализатора фракционного состава 0.25-0.50 мм при объемной скорости 3600 ч-1. Температура реакции составляет 350oС. Состав исходной реакционной смеси и продуктов реакции анализируют хроматографически; концентрацию NO определяют с помощью анализатора ECOM-Omega (Австрия).

Сущность изобретения иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. 60 г гранул носителя Аl2О3, содержащего 0.0024 г MgO, 0.024 г СаО и 0.004 г Fе2О3, пропитывают азотнокислым раствором, полученным растворением 39.59 г соли Mn(NO3)26H2O и 16.65 г соли Вi(NО3)32O в 5% растворе NHO3. Влажные гранулы сушат под ИК сушилкой до сухого сыпучего состояния, затем сушат в сушильном шкафу при температуре 120oС в течение 4 ч. Затем образец прокаливают в печи при температуре 400-650oС в течение 6 ч. Полученный катализатор имеет состав (мас.%): 25.0 MnBi0.25O2.38 - 74.962 Аl2О3 - 0.003 MgO - 0.03 СаО - 0.005 Fе2O3. РФА образца показал отсутствие в составе катализатора кристаллических фаз оксидов МnO2 и Вi2O3. Катализатор испытывают в реакции окисления аммиака кислородсодержащей смесью в тестовых условиях, описанных выше. Селективность по закиси азота (SN2O) и оксиду азота (SNO) составляет, соответственно, 87.4 и 2.4%.

Пример 2. 58.4 г гранул носителя Аl2О3, содержащего 0.004 г Fе2О3, пропитывают азотнокислым раствором, полученным растворением 39.59 г соли Мn(NО3)22O, 16.65 г соли Вi(NO3)32O и 10.24 г соли Mg(NO3)26H2O в 5% растворе НNO3. Влажные гранулы сушат под ИК сушилкой до сухого сыпучего состояния, затем сушат в сушильном шкафу при температуре 120oС в течение 4 ч. Затем образец прокаливают в печи при температуре 400-650oС в течение 6 ч. Полученный катализатор имеет состав (мас.%): 25.0 MnBi0.25O2.38 - 2.0 MgO - 0.005 Fe2O3 - 72.995 Аl2О3. РФА образца катализатора показал отсутствие в составе катализатора кристаллических фаз оксидов МnO2 и Вi2О3. Катализатор испытывают в реакции окисления аммиака кислородсодержащей смесью в тестовых условиях, описанных выше. Селективность по закиси азота (SN2O) и оксиду азота (SNO) составляет, соответственно, 87.8 и 0.2%.

Пример 3. 60 г гранул носителя MgO, содержащего 0.004 г Аl2O3 и 0.004 г Fe2О3, пропитывают азотнокислым раствором, полученным растворением 39.59 г соли Мn(NО3)22O и 16.65 г соли Вi(NО3)32O в 5% растворе НNO3. Влажные гранулы сушат под ИК сушилкой до сухого сыпучего состояния, затем сушат в сушильном шкафу при температуре 120oС в течение 4 ч. Затем образец прокаливают в печи при температуре 400-650oС в течение 6 ч. Полученный катализатор имеет состав (мас.%): 25.0 MnBi0.25O2.38 - 74.99 MgO - 0.005 Fе2О3 - 0.005 Аl2О3. РФА образца катализатора показал отсутствие в составе катализатора кристаллических фаз оксидов MnO2 и Вi2O3. Катализатор испытывают в реакции окисления аммиака кислородсодержащей смесью в тестовых условиях, описанных выше. Селективность по закиси азота (SN2O) и оксиду азота (SNO) составляет, соответственно, 87.0 и 0.3%.

Пример 4. 60 г гранул носителя Аl2О3, содержащего 0.0024 г MgO и 0.024 г СаО, пропитывают азотнокислым раствором, полученным растворением 1.0 г соли Мn(NO3)22O и 0.32 г соли Вi(NО3)32O в 5% растворе НNО3. Влажные гранулы сушат под ИК сушилкой до сухого сыпучего состояния, затем сушат в сушильном шкафу при температуре 120oС в течение 4 ч. Затем образец прокаливают в печи при температуре 400-650oС в течение 6 ч. Полученный катализатор имеет состав (мас.%): 0.75% MnBi0.19O2,28 - 0.004 MgO - 0.04 СаО - 99.206% Аl2О3. РФА образца катализатора показал отсутствие в составе катализатора кристаллических фаз оксидов МnO2 и Вi2O3. Катализатор испытывают в реакции окисления аммиака кислородсодержащей смесью в тестовых условиях, описанных выше. Селективность по закиси азота (SN2O) и оксиду азота (SNO) составляет, соответственно, 81.3 и 2.2%.

Пример 5. Суспензию, содержащую 30.0 г Аl2О3, содержащего 0.004 г Fе2О3, 104.97 г Мn(NО3)22O, 56.76 г Вi(NО3)32O в азотнокислом растворе, нейтрализуют известковой водой до рН 7. Оставляют стоять в течение 30 мин и фильтруют. Влажный осадок формуют в гранулы и сушат на воздухе в течение ночи. Затем сушат в сушильном шкафу при 120-140oС и прокаливают при 400-500oС в течение 4 ч. Полученный катализатор имеет состав (мас.%): 65.0 MnBi0.32O2.48 - 2.0 СаО - 0.005 Fе2O3 - 32.995 Аl2О3. РФА образца катализатора показал отсутствие в составе катализатора кристаллических фаз оксидов МnO2 и Вi2O3. Катализатор испытывают в реакции окисления аммиака кислородсодержащей смесью в тестовых условиях, описанных выше. Селективность по закиси азота (SN2O) и оксиду азота (SNO) составляет, соответственно, 82.2 и 2.0%.

Пример 6. 60 г гранул носителя Аl2О3, содержащего 0.0024 г MgO и 0.0016 г СаО, пропитывают азотнокислым раствором, полученным растворением 39.59 г соли Мn(NО3)22O, 13.32 г соли Вi(NО3)32O и 8.08 г соли Fе(NО3)32O в 5% растворе НNО3. Влажные гранулы сушат под ИК сушилкой до сухого сыпучего состояния, затем сушат в сушильном шкафу при температуре 120oС в течение 4 ч. Затем образец прокаливают в печи при температуре 400-650oС в течение 6 ч. Полученный катализатор имеет состав (мас.%): 25.0 MnBi0.25O2.38 - 72.995 Аl2О3 - 0.003 MgO - 0.002 CaO - 2.0 Fе2О3. РФА образца показал отсутствие в составе катализатора кристаллических фаз оксидов МnO2 и Bi2O3. Катализатор испытывают в реакции окисления аммиака кислородсодержащей смесью в тестовых условиях, описанных выше. Селективность по закиси азота (SN2O) и оксиду азота (SNO) составляет, соответственно, 87.9 и 0.25%.

Пример 7. 60 г гранул носителя MgAl2O4, пропитывают азотнокислым раствором, полученным растворением 32.16 г соли Mn(NO3)26H2O, 7.81 г соли Вi(NO3)32O, 1.5 г оксида La2O3 в 8% растворе HNO3. Влажные гранулы сушат под ИК сушилкой до сухого сыпучего состояния, затем сушат в сушильном шкафу при температуре 120oС в течение 4 ч. Затем образец прокаливают в печи при температуре 400-650oС в течение 6 ч. Полученный катализатор имеет состав (мас.%): 20.0 MnBi0.14La0.08O2.33 - 22.5 MgO - 57.5 Аl2О3. РФА образца показал отсутствие в составе катализатора кристаллических фаз оксидов МnO2 и Bi2О3. Катализатор испытывают в реакции окисления аммиака кислородсодержащей смесью в тестовых условиях, описанных выше. Селективность по закиси азота (SN2O) и оксиду азота (SNO) составляет, соответственно, 87.6 и 0.2%.

Пример 8. 65.0 г гранул носителя Аl2О3, пропитывают азотнокислым раствором, полученным растворением 19.5 г соли Мn(NO3)22О, 3.08 г соли Вi(NO3)32O и 1.48 г La2O3 в 5% растворе НNO3. Влажные гранулы сушат под ИК сушилкой до сухого сыпучего состояния, затем сушат в сушильном шкафу при температуре 120oС в течение 4 ч. Затем образец прокаливают в печи при температуре 400-650oС в течение 6 ч. Полученный катализатор имеет состав (мас. %): 12.0 МnВi0.090.13O2.33 - 88.0 Аl2О3. РФА образца катализатора показал отсутствие в составе катализатора кристаллических фаз оксидов МnO2, Вi2O3 и Lа2O3. Катализатор испытывают в реакции окисления аммиака кислородсодержащей смесью в тестовых условиях, описанных выше. Селективность по закиси азота (SN2O) и оксиду азота (SNO) составляет, соответственно, 87,8 и 0.2%.

Пример 9. 60 г гранул носителя Аl2О3, содержащего 0.0024 г MgO и 0.024 г CaO, пропитывают азотнокислым раствором, полученным растворением 39.59 г соли Мn(NО3)22O и 13.32 г соли Вi(NО3)32О и 1.6 г оксида La2О3 в 8% растворе NHO3. Влажные гранулы сушат под ИК сушилкой до сухого сыпучего состояния, затем сушат в сушильном шкафу при температуре 120oС в течение 4 ч. Затем образец прокаливают в печи при температуре 400-650oС в течение 6 ч. Полученный катализатор имеет состав (мас. %): 25.0 MnBi0.20La0.07O2.4 - 74.967 Аl2О3 - 0.003 MgO - 0.03 CaO. РФА образца показал отсутствие в составе катализатора кристаллических фаз оксидов МnO2, Вi2O3 и Lа2O3. Катализатор испытывают в реакции окисления аммиака кислородсодержащей смесью в тестовых условиях, описанных выше. Селективность по закиси азота (SN2O) и оксиду азота (SNO) составляет, соответственно, 87.4 и 0.4%.

Пример 10. 60.0 г гранул носителя MgO, содержащего 1.6 г СаО, пропитывают азотнокислым раствором, полученным растворением 39.59 г соли Мn(NО3)22О и 13.32 г соли Bi(NO3)35H2O и 1.6 г оксида Lа2О3 в 8% растворе НNО3. Влажные гранулы сушат под ИК сушилкой до сухого сыпучего состояния, затем сушат в сушильном шкафу при температуре 120oС в течение 4 ч. Затем образец прокаливают в печи при температуре 400-650oС в течение 6 ч. Полученный катализатор имеет состав (мас.%): 25.0 MnBi0.20La0.07O2.4 - 2.0 СаО - 73.0 MgO. РФА образца катализатора показал отсутствие в составе катализатора кристаллических фаз оксидов МnO2 и Bi2O3. Катализатор испытывают в реакции окисления аммиака кислородсодержащей смесью в тестовых условиях, описанных выше. Селективность по закиси азота (SN2O) и оксиду азота (SNO) составляет, соответственно, 87.8 и 0.8%.

Пример 11. 60 г гранул носителя Аl2О3, содержащего 0.004 г Fе2О3, пропитывают азотнокислым раствором, полученным растворением 39.59 г соли Мn(NО3)22О и 13.32 г соли Вi(NO3)32O и 1.6 г оксида Lа2О3 в 8% растворе НNО3. Влажные гранулы сушат под ИК сушилкой до сухого сыпучего состояния, затем сушат в сушильном шкафу при температуре 120oС в течение 4 ч. Затем образец прокаливают в печи при температуре 400-650oС в течение 6 ч. Полученный катализатор имеет состав (мас. %): 25.0 MnBi0.20La0.07O2.4 - 74.995 Аl2О3 - 0.005 Fе2О3. РФА образца показал отсутствие в составе катализатора кристаллических фаз оксидов MnO2, Вi2O3 и Lа2О3. Катализатор испытывают в реакции окисления аммиака кислородсодержащей смесью в тестовых условиях, описанных выше. Селективность по закиси азота (SN2O) и оксиду азота (SNO) составляет, соответственно, 87.4 и 0.4%.

Пример 12. 60 г гранул носителя Аl2O3, содержащего 0.004 г Fe2O3 и 0.004 г MgO, пропитывают азотнокислым раствором, полученным растворением 28.96 г соли Мn(NО3)22O, 3.04 г соли Вi(NО3)32О и 2.93 г оксида La2О3 в 8% растворе HNO3. Влажные гранулы сушат под ИК сушилкой до сухого сыпучего состояния, затем сушат в сушильном шкафу при температуре 120oС в течение 4 ч. Затем образец прокаливают в печи при температуре 400-650oС в течение 6 ч. Полученный катализатор имеет состав (мас. %): 18.0 MnBi0.06La0.18O2.36 - 0.005 MgO - 0.005 Fе2O3 - 81.99 Аl2О3. РФА образца катализатора показал отсутствие в составе катализатора кристаллических фаз оксидов MnO2 и Вi2O3. Катализатор испытывают в реакции окисления аммиака кислородсодержащей смесью в тестовых условиях, описанных выше. Селективность по закиси азота (SN2O) и оксиду азота (SNO) составляет, соответственно, 87.2 и 0.2%.

Пример 13. 60 г гранул носителя MgO, содержащего 0.004 г Fе2О3, пропитывают азотнокислым раствором, полученным растворением 39.59 г соли Мn(NО3)22O и 16.65 г соли Bi(NO3)35H2O в 5% растворе НNО3. Влажные гранулы сушат под ИК сушилкой до сухого сыпучего состояния, затем сушат в сушильном шкафу при температуре 120oС в течение 4 ч. Затем образец прокаливают в печи при температуре 400-650oС в течение 6 ч. Полученный катализатор имеет состав (мас.%): 25.0 MnBi0.25O2.38 - 0.005 Fе2О3 - 74.995 MgO. РФА образца показал отсутствие в составе катализатора кристаллических фаз оксидов МnO2 и Вi2O3. Катализатор испытывают в реакции окисления аммиака кислородсодержащей смесью в тестовых условиях, описанных выше. Селективность по закиси азота (SN2O) и оксиду азота (SNO) составляет, соответственно, 87.3 и 0.6%.

Пример 14. 60 г гранул носителя Fе2O3, содержащего 0.004 г MgO, пропитывают азотнокислым раствором, полученным растворением 39.59 г соли Мn(NО3)22O и 13.32 г соли Вi(NO3)32O и 1.6 г оксида La2O3 в 8% растворе НNO3. Влажные гранулы сушат под ИК сушилкой до сухого сыпучего состояния, затем сушат в сушильном шкафу при температуре 120oС в течение 4 ч. Затем образец прокаливают в печи при температуре 400-650oС в течение 6 ч. Полученный катализатор имеет состав (мас. %): 25.0 MnBi0.20La0.07O2.41 - 0.005 MgO - 74.995 Fе2O3. РФА образца показал отсутствие в составе катализатора кристаллических фаз оксидов МnO2 и Вi2O3. Катализатор испытывают в реакции окисления аммиака кислородсодержащей смесью в тестовых условиях, описанных выше. Селективность по закиси азота (SN2O) и оксиду азота (SNO) составляет, соответственно, 84.9 и 0.8%.

Пример 15. 60 г гранул носителя Аl2О3, содержащего 0.0024 г MgO и 0.024 г СаО, пропитывают азотнокислым раствором, полученным растворением 42.23 г соли Мn(NО3)22O и 15.32 г соли Вi(NО3)32O в 5% растворе HNO3. Влажные гранулы сушат под ИК сушилкой до сухого сыпучего состояния, затем сушат в сушильном шкафу при температуре 120oС в течение 4 ч. Затем образец прокаливают в печи при температуре 400-650oС в течение 6 ч. Полученный катализатор имеет состав, мас.%: 23.0 MnBi0.25O2.38 - 2.0 Мn2O3 - 74.967 Аl2О3 - 0.003 MgO - 0.03 СаО. РФА образца показал отсутствие в составе катализатора кристаллических фаз оксидов МnО2 и Вi2O3. Катализатор испытывают в реакции окисления аммиака кислородсодержащей смесью в тестовых условиях, описанных выше. Селективность по закиси азота (SN2O) и оксиду азота (SNO) составляет, соответственно, 87.2 и 1.2%.

Пример 16. 60 г гранул носителя Аl2О3, содержащего 0.0024 г MgO и 0.024 г СаО, пропитывают азотнокислым раствором, полученным растворением 40.2 г соли Мn(NО3)22O и 16.65 г соли Вi(NO3)32O в 5% растворе НNO3. Влажные гранулы сушат под ИК сушилкой до сухого сыпучего состояния, затем сушат в сушильном шкафу при температуре 120oС в течение 4 ч. Затем образец прокаливают в печи при температуре 400-650oС в течение 6 ч. Полученный катализатор имеет состав, мас.%: 20.0 MnBi0.25O2.38 - 1.58 Мn2O3 - 3.42 Bi2Mn4O10 - 74.967 Аl2О3 - 0.003 MgO - 0.03 CaO. РФА образца показал отсутствие в составе катализатора кристаллических фаз оксидов МnO2 и Вi2O3. Катализатор испытывают в реакции окисления аммиака кислородсодержащей смесью в тестовых условиях, описанных выше. Селективность по закиси азота (SN2O) и оксиду азота (SNO) составляет, соответственно, 87.0 и 1.1%.

Пример 17. 60 г гранул носителя Аl2О3, содержащего 28.4 г алюмомагниевой шпинели MgAl2O4, пропитывают азотнокислым раствором, полученным растворением 39.59 г соли Mn(NO3)26H2O, 13.32 г соли Вi(NО3)32O и 1.6 г оксида La2O3 в 8% растворе НNО3. Влажные гранулы сушат под ИК сушилкой до сухого сыпучего состояния, затем сушат в сушильном шкафу при температуре 120oС в течение 4 ч. Затем образец прокаливают в печи при температуре 400-650oС в течение 6 ч. Полученный катализатор имеет состав, мас.%: 25.0 MnBi0.20La0.07O2.4 - 35.5 MgAlO4 - 39.5 Аl2О3. РФА образца показал отсутствие в составе катализатора кристаллических фаз оксидов МnO2 и Вi2O3. Катализатор испытывают в реакции окисления аммиака кислородсодержащей смесью в тестовых условиях, описанных выше. Селективность по закиси азота (SN2O) и оксиду азота (SNO) составляет, соответственно, 87.5 и 1.0%.

Пример 18. 60 г гранул носителя MgAl2O4 пропитывают азотнокислым раствором, полученным растворением 39.59 г соли Мn(NО3)22O и 13.32 г соли Вi(NO3)32O и 1.6 г оксида La2O3 в 8% растворе НNО3. Влажные гранулы сушат под ИК сушилкой до сухого сыпучего состояния, затем сушат в сушильном шкафу при температуре 120oС в течение 4 ч. Затем образец прокаливают в печи при температуре 400-650oС в течение 6 ч. Полученный катализатор имеет состав, мас. %: 25.0 MnBi0.20La0.07O2.4 - 75.0 MgAl2O4. РФА образца показал отсутствие в составе катализатора кристаллических фаз оксидов МnO2, La2O3 и Вi2O3. Катализатор испытывают в реакции окисления аммиака кислородсодержащей смесью в тестовых условиях, описанных выше. Селективность по закиси азота (-) и оксиду азота (SNO) составляет, соответственно, 87.6 и 0.8%.

Пример 19. 60 г гранул носителя Аl2О3, содержащего 0.0024 г MgO и 0.024 г CaO, пропитывают азотнокислым раствором, полученным растворением 30.45 г соли Мn(NО3)22O и 7.7 г оксида Lа2O3 в 8% растворе НNO3. Влажные гранулы сушат под ИК сушилкой до сухого сыпучего состояния, затем сушат в сушильном шкафу при температуре 120oС в течение 4 ч. Затем образец прокаливают в печи при температуре 400-650oС в течение 6 ч. Полученный катализатор имеет состав, мас.%: 10.0 MnLa0.14O2.21 - 12 MnLaO3 - 77.967 Аl2О3 - 0.003 MgO - 0.03 CaO. РФА образца показывает отсутствие в составе катализатора кристаллических фаз оксидов МnO2, Вi2O3 и La2О3, присутствие фазы МnLаО3 со структурой искаженного перовскита с параметрами а=5,520; с=13,380. Катализатор испытывают в реакции окисления аммиака кислородсодержащей смесью в тестовых условиях, описанных выше. Селективность по закиси азота () и оксиду азота (SNO) составляет, соответственно, 85.8 и 1.0%.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет снизить выход NO в процессе окисления аммиака, а также позволяет готовить катализаторы с пониженным содержанием активного компонента и с более низким насыпным весом на уровне 0.65-0.7 г/см3.

Формула изобретения

1. Катализатор для получения закиси азота путем окисления аммиака кислородом или кислородсодержащим газом, включающий марганецсодержащий активный компонент, нанесенный на инертный носитель, отличающийся тем, что он содержит в качестве активного компонента композицию, представляющую собой смешанную аморфную оксидную фазу нестехиометрического состава МnRxОy(0,05х2,24; 2,08у5,36), где R - Bi и/или лантаноид, или смесь аморфной фазы MnRхОу и кристаллической марганецсодержащей фазы, при содержании компонентов, мас.%: MnRхOу или смесь MnRхOу и кристаллической марганецсодержащей фазы - 0,75 - 65,0 Инертный носитель - 99,25 - 35,0 а инертный носитель представляет собой индивидуальное вещество или сложную композицию, которые не взаимодействуют химически с активным компонентом с образованием новых химических соединений в ходе приготовления катализатора и при нагревании катализатора вплоть до 750oС.

2. Катализатор по п.1, отличающийся тем, что в качестве кристаллической марганецсодержащей фазы он содержит оксид марганца Мn2O3, и/или соединение состава Bi2Mn4O10, и/или смешанное соединение со структурой искаженного перовскита Mn1-xL1+xO3, где L - лантаноид, х - 0-0,596.

3. Катализатор по пп.1 и 2, отличающийся тем, что он содержит лантаноид, выбранный из ряда: лантан, иттрий, церий, самарий.

4. Катализатор по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что инертный оксидный носитель содержит, по крайней мере, один из оксидов, выбранный из группы: MgO, СаО, SrO, ВаО, Аl2O3, Fe2O3.

5. Катализатор по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что инертный носитель представляет собой индивидуальные оксиды или их смеси в -форме.

6. Катализатор по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что он дополнительно содержит шпинель вида МАl2O4, где М - щелочноземельный элемент.

7. Способ получения закиси азота путем окисления аммиака кислородом или кислородсодержащим газом в присутствии марганецсодержащего катализатора, отличающийся тем, что процесс проводят при 300-400oС, а в качестве катализатора используют катализатор по пп. 1-6.

РИСУНКИ

Рисунок 1