367635 - Катализатор для химических процессов

Катализатор для химических процессов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

1. КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ, например, для конверсии угльзодородов, содержащий никель И1ш его соединения, промотор.например окись алкн4иния, и носитель, отличающийся тем, что, с целью повышения термостойкости, механической прочности и снижения термической усадки катализатора, в качестве носителя взят металлургический шлак, напрю^ер, ферротитана, никельбора, ферроборала, железобора.

ЯММ4Р ру, ц

Юеемюеная яеЮФИ0вте .,нчеснщу

1 . г. уА СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 В 01 J 23/74 21/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 1482753/23-04 (22) 08.10.70 (46) 30.08.86. Бюл. В 32 (72) А.E. Дронов, Н.Н. Аксенов, Л.И. Козлов, В.П. Семенов, В.С. Соболевский, В.И. Ягодкин и Е.З. Голосман (53) 66.097.3 {088.8) (54) (57) 1. КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ХИИИЧЕСКНХ ПРОЦЕССОВ, например, для конверсии углеводородов, содержащий никелЬ или его соединения, промотор, например окись алюминия, и носитель, отличающийся тем, что, с целью повьпыения термостойкости, механической прочности и снижения термической усадки катализатора, в, качестве носителя взят металлургический алак, например, ферротитана, никельбора, ферроборала, железобора.

2. Катализатор по п.l о т л ич а ю шийся тем, что содержание металлургического шлака в нем составляет 10-99,7 мас.X.

367б35

Таблица

Нарка

Химический состав, Х

Насыпкой вес кусТемпература

Наименование и,о, плавнеиив, ll o

FeO

giO но т о, в,о, ct,о, 1tgO

Са0 ков,размер до !

5О, т lм

1-7 6-14

Рерротнтаи Т,Н. 60-80

1,6-2,!

1,6-2 ° 1

1,6-2,1

1-з n,t-з

1-3 t-3

1 7 00-1 900

1600-1700

15ОО-!70п

1300-1500

8-20

10-15

3-10 3-20

3-10 5-15

3-9 8-25

З-1О В-12

t-1O

55 -75

Никелкбор SH

Мепезобор litttP

Ферроборал SA

Веррохромбор 8Х

7-1О

2- S 1-3

60-75

50-60

6О-7О

14-20 2 ° 5-4 6-10

2-4 1-2 !0-t4 0,4-1

1,6-2 ° 1

Та блица 2

Усадка, 7

Наружный диаметр, мм

После прокалки на воздухе при 1250-1300 С в течение б ч

После работы

После

После работы в процессе конверсии в течение 80 ч

До TIp0 калки

Катализатор прокалки

14,1

Известный

12,7

11,4

12 3

12 5

ПредлагаемьЖ

14,0

0,7

14,0

14,1

Изобретение относится к проиэвоцству катализаторов, например, для конверсии углеводородов, гидрирования, диссоциации аммиака, стабилизации состава природного газа.

Известен катализатор, например, для конверсии углеводородов, представляющий собой никель с добавкой промотора, например, окиси алюминия. В качестве носителя применяют портландцемент, магнезит, природные глины.

Известный катализатор обладает недостаточно высокой термостойкостью и механической прочностью.

Материал предварительно расплавляют, т. е. приводят термическую обработку щви высоких температурах, полученный катализатор, на основе указанных раснлавов, имеет высокую механическую прочность, устойчивость к тенлозьвг и химическим воздействиям, практически не дает усадки при темС целью повышения термостойкости, механической прочности и снижения усадки катализатора предложено в качестве носителя применять метал5 лургические шлаки, например, шлак ферротитана,шлак никельбора, шлак ферроборала, шлак железобетона.

Содержание металлургического шлака в катализаторе составляет 1099,7 мас.X.

Химический состав и основные характеристики ряда металлургических шлаков (расплавов), используемые ,для производства катализаторов с

1 улучшенными свойствами, приведены в табл.1. пературах до 1250-1350 С,а также при его использовании в наиболее жестких условиях конверсии углеводородов при

35 1000 С.

Сравнительные данные по усадке и механической прочности предлагаемых катализаторов с известным катализатором приведены в табл.2 и 3.

Таблица 3

Механическая на торец, прочность кг/см2

Исходные вещества, составы готовых катализаторов и результаты испытаний некоторых образцов приведены в табл. 4 и 5.

После изготовления (до эксплуатации) После работы и

Катализатор

151

676

2012

1270

Известный

Предлагае;мый (см. ,табл.4) образец III процессе трубчатой конверсии природного газа в течение

80 ч

Предлагаемый катализатор испытывался на активность в типовой установке при подаче 2000 объемов сухого природного газа на 1 объем катализатора в час и соотношении водяной пар; природный газ 2,0 вЂ” 2,2 вЂ” 1.

Результаты испытания одного из образцов предлагаемого катализатора 5 (см.табл.4, образец III) и равновесные составы с двумя объемами водяного пара на один объем метана для сравнения полученных результатов с равновесныки составами приве20 дени в табл.5.

Зб7б35 о о ф

1 ба

Й ь С3

С) ф о A о

1 H ж л

СР л

С3

1 О

1 b0

Ь»

) 1

1 О

I cc3 (Э

00 л

Cgl

3» о о о

l ) М

o o a)

В4 ф а

Ю Э

D о

Г» о ф о

Е» В Ф

p ° с» о

ccI

I xy

I сб

1 g л а а

О Ф

v g ф 243 3 о

< О 3» х 3

l »

1 О

I (5 а» 4,3

43 ll

»3» 11

О a ма-ож

34 °

c4 сО сс3

c4 ), Ц

43, 42 &4 л

3-< с33

И 34e

С>

С3 сР

5 о

Ж - t

3-1 ° 43

ФЮ % а3 с6 43 34

3: V

v $ 34 о 45

iО I

$ CV ф О

5о а

2 аЯ Я

3-» о мз

I О

3- О cV

О С Ъ »МЪ

Е)

43 и

or ао

g c4 Г-» 3.»

367635

I х х ф х

Се о

Ф о

Е» о х

I ! !

3 !

Р .С

Сф х у

Ю ь т

Ю с4

Р о

С» и

Е,е

C) ! ! Ю

l Ф

Ь4 о

Се о

Ф о

t ВЕ! Ю.

I 60

t И !

l! ! о

I cO

I- u ф

Е» о о о!

I Х х м

I U

В в Q о е

Ц о о

РЮ

Я ОО

A онл

6 х ра хю

Ю л ! чР

& О ж

° (3 Е- еи

Р О

Е Е-е ф Ц ф Ю

g t»

О X

<б о

f4 !.

Elf

Е» I л

c6 !

Х Р. --(c5

Х Е» I Р Р»

t. o I

I Ф

Р, в»»

I Ж Е A М

Й х оэ<о4

X 34 х 34

I ee ! о ! -л

I cfog

1 ! о

3 о

Ц ф о

Р, о. х

Е» х

° е

Ре

Се

Е» х

0l йт о

Р !

Э х х

X х

Р ех

367635

Та блица 5.Составы сухого конвертированного газа, Е

Температура, С

Продолжительность

Равновесные составы

Результаты испытания

СО Н СН

СО СО Н2 СНЧ

400 Восстановление смесью газов Н, = 75%, N, = 257.

400 10,8 0,5 37,1 51,6

500 13 4 2,0 56,5 28,1

12,49

2,41 57, 2 27,90

11,2

10,56

9,08

69,58 10,78

75,26 1,93

2,6

6,78 16,03

0,3

Полученные кольца катализатора после таблетирования выдерживают в течение суток на воздухе, а затем о сушат в паровой сушилке при 90 С в течение 10-12 ч и прокаливают в электрической печи сопротивления с дисилицидмолибденовыми нагревателями или в газовой печи с подъемом температуры до 1250-1300 С по 50100 С в 1 ч с последующей выдержкой при 1250-1300 С в течение 10-12 ч.

После выдержки печь выключают, и происходит самопроизвольное охлаждение катализатора вместе с печью по

300-200 С в 1 ч. После прокалки катализатор содержит 90 мас.Ж шлака марки ТИ и 10Х закиси никеля, а после восстановления азотоводородной смесью при 1000 С в течение 12 ч закись никеля восстанавливают до никеля металлического.

О бр аз цы %2и3.

Образцы У 2 и 3 готовят аналогично образцу 1.

В таблетируемых катализаторах содержание активного компонента, например никеля, может быть до 40мас.X и выше. Для снижения температуры восстановления с 1000 до 400 С и увеличения активности образец I пропитывают в растворе азотнокислых солей никеля и алюминия в течение

600 10,6 9 9 68,3

700 87 149 738

80061192714

В качестве примеров предлагаемого катализатора мощно привести следующие.

Пример 1. Образ ец 1.

Таблетированные катализаторы.

Шлак от производства ферротитана дробят в щековой дробилке до кусков размером не более 4-6 мм и раэмалывают в шаровой мельнице в течение

48 ч. Размолотый шлак просеивают че- 35 рез сито 0,5 мм.

В двухвальный смеситель с Z-образными мешалками загружают а) 9,0 кг молотого шлака марки

TH (с размером частиц ниже 0,5 мм вЂ” 40 шлак ферротитана), б) 1,0 кг закиси никеля ТУМХПОРУ

61-56; в) 0,3 кг графита ГОСТ 5261-50 г) 0,4 л 207.-ного раствора глице- 45 рина в дистиллированной воде.

Включают смеситель и смешивают шихту в течение 30 мин. После смешивания шихту, содержащую молотый шлак, закись никеля, графит и увлажненную SO

20Х-ным раствором глицерина в дистиллированной воде, уплотняют путем трехкратного пропускания шихты между уплотнительных валков. Уплотнительную шихту в виде пластин после лабора- 5я торных вальцев протирают через металлическую сетку с размером отверстий

1 мм и таблетнруют в виде колец.

11,56 0,31 46,9 41,23

5,09 18,65 76,12 0,20

635

ll 367

30 мин с последующей прокалкой при

450-500 С в течение 10-12 ч. Раствор азотнокислых солей никеля и алюминия готовят путем растворения в 1 л дистиллированной воды от 910 до 1500 r азотнокислого никеля и от 430 до

580 г азотнокислого алюминия при

50-60 С.

П р и и е р 2. Получение нанесенного катализатора на куски шлака ферротитана, дробленного в щековой дробилке и обкатанного s шаровой мельнице.

Куски шлака размером от 20 до

60 мм загружают в пустой барабан (без шаров) шаровой мельницы и обкатывают в течение 4-8 ч. После обкатки яутем отсева выделяют нужную фракцию размером кусочков от 10 до

30 мм.

}О

Для увеличения удельяой, поверхности и окончательного удаления пыли с поверхности кусков их кипятят, например, в паровом конденсате в те25 чеяие 3-4 ч, а затем рокаливают при

450 500 С в течение 8-10 ч в электрических печах и,пропитывают в растворе аэотнокислых солей никеля и алюминия (см.пример 1) при температуре раствора не ниже 50-60 С с последующей прокалкой кусков шлака и нанесенных на яих аэотнокислых солей никеля и алюминия при 450-500 С в течение 10-12 ч, т.е. до полного разложения нанесенных на куски шлака 5 аэотяокяслых солей. Нанесение активной фазы на куски шлака способом пропитки и последующей лрокалки производят до трех раз. Готовый катализатор испытывают иа активность и 40 основные физико-химические свойства.

Он легко восстанавливается при 400 С в аэотоводородной смеси в течение

4-6 ч н имеет высокую активность.

Положительными факторами этого ката- 45 лизатора является то, что он не дает никакой усадки при температурах до 1720 С и обладает высокой механической прочностью и термостойкостью, прост в изготовлении, его стоимость 50 во много раз ниже всех известных катализаторов для процессов конверсии углеводородов. Готовый катализатор содержит до 99Х шлака, до 5Х окиси никеля в пересчете на никель метал- 5з лическяй и до 5Х нанесенной окиси алюминия. Раствор азотнокислого никеля и азотнокислого алюминия готовят путем растворения 910 r аэотнокислого никеля и 430 r азотнокислого алюминия в одном литре дистиллированной воды при температуре раствора не ниже 50-60 С.

Пыль и куски шлака размером ниже

10 мм, отсеянные после обкатки, направляют на изготовление таблетированного катализатора (см.пример !) и на изготовление высокопористого носителя для катализаторов вышеуказанных процессов.

Пример 3. Изготовление блочного катализатора на основе высокопористого носителя из шлаков металлургических заводов.

Молотый шлак от производства ферротитана замешивают в виде теста на 56Х-ной технической азотной кислоте из расчета 1,5-3,0 л азотной кислоты на 10 кг молотого шлака.

Полученную тестообраэную массу шлака с азотной кислотой заливают в специально изготовленные формы из нержавеющей стали и сушат при 150 С в течение суток, а затем прокаливают в газовых или электрических печах при температуре 1300-1600 C. Полу« ченный высокопористый носитель нужных размеров пропитывают активными и нромотирующими компонентами, напрямер, раствором аэотнокнслых солей никеля и алюминия в течение 30 мин при температуре раствора не ниже

50-60 С, с последующим разложением нанесенных на носитель азотнокислых солей при 450-500 С в течение 1012 ч.

Таким способом можно получить катализаторы для многих процессов, нанося на высокопористый носитель иэ шлака соответствующие активные ве.щества и промотирующие добавки.

Пример 4. Получение катализатора на основе шлаков способом экструзии.

Молотый шлак с добавкой 10-20Хного молотого глинозема смешивают с

20Х-íúì раствором азотной кислоты иэ .расчета прнмеряо 1 л 20Х-ной азотной кислоты на 8-9 кг молотого шлака и 1-2 кг молотого глинозема.

Полученную тестообразную массу загружают в формовочный шнек, выдавливают шнеком через фильеру нужного размера, например, диаметром 12 мм, в виде цилиндра яли трубочки, а затем разрезают специалькым устройст35

Техред Л.Сердюкова Корректор И. Эрдейи

Редактор С. Титова

Тираж 527 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 4752/3

Производственно"полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,4

1 3 ., 367.6 вом на цилиндры или кольца разфаф)м

10-1 2 мм. Полученные цилиндры илУ »."; кольца помещают на противень иэ нержавеющей стали, провяливают на воздухе в течение суток, сушат в 5 сушилке при 50-200 в течение 1012 ч и прокаливают в прокалочной газовой или электрической печи при

1250-1400 С в течение 10-12 ч с подь- емом температуры до 1250-1400 С по 10

30-50 С в 1 ч. После выдержки при высокой температуре носитель отделяют от мелочи, пыпи и пропитывают раствором аэотнокислых солей никеля и алюминия при температуре раствора 15

50-60 С в течение 30-40 мин с последующей прокалкой носителя и нанесенных азотнокислых солей при температуре 450-500 С до полного разложения азотнокислых солей. Пропитку и прокалку можно производить многократно (2-3 раза).

Кроме указанных примеров 1-4 катализатор на основе металлургических шлаков может быть изготовлен путем дрожжирования, грануляцин из жидкого расплава. Размер и форма катализатора на основе металлургических шлаков может быть любой, т.е. в виде цилиндров, колец, шариков, блоков pasличных размеров.

Катализатор для химических процессов

Патент 367635