Способ приготовления хромо-литиевого катализатора для окисления аммиака

Способ приготовления хромо-литиевого катализатора для окисления аммиака

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистииеских

Республик

ОП ИСАНИЕ изоьеитиния

К АВТОРСКОМУ СВИД1:ТИЛЬСТВУ (11) f5657 l0 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 26.02.76 (21) 2327356/04 (51) М. Кл е

В 01 J 37/04

В 01 3 37/08 с присоединением заявки №Государственный комитет

Совета Министров СССР

Ао делам изооретений и открытий (53) }УЙК 66.097.3 !

} (088.8) (2З) Приоритет— (43) Опубликовано25.07.77.Бюллетень № 27

I (46) Дата опубликования описани 06.09.77 (72) Авторы изобретения

B.Н. Анохин, И.П, Мухленов, В,С. Каналина, А.П, Труфанов. и И.И. Бернасовский

Новомосковский филиал Московского ордена Ленина <и ордеена, Трудового Красного Знамени химикогехнологического," института им. Д. И. Менделеева и Новомосковское цроизводсрвенное объединение Азот им. В. И. Ленина (71 Заявители (54) СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ХРОМО-ЛИТИЕВОГО КАТАЛИЗАТОРА ДЛЯ ОКИСЛЕНИЯ АММИАКА

Изобретение относится к области приготовления катализаторов, в частности хромолитиевого катализатора для окислении аммиака.

Известен способ получения катализатора, Ь содержащего окись кобальта с добавкой ли- . тия путем прокаливания исходной смеси при

400-700оС, смешания ее с е"рафитом и таблетирования с последующим прокаливанием таблеток на воздухе и в токе аммиач- 10 но-воздушной смеси (1}.

Известен способ,при котором смешивают хромовый ангидрид и карбонат литяя, прокао ливают смесь при 500-600 С, полученную контактную массу раэма". ают на вальцах, 15 затем увлажняют и формуют методом экструзии с последующим поокаливанием ката}-. лизатора при 700-800 С,(2 .

Недостатком способа является получение . катализатора с низкой механической проч- 20 постыл, и в частности, низкой истираемостью, а также недостаточно высокой активностью, при которой степень окисления аммиака составляет 0,59.

При эксплуатации в промышленных an- 25

2 паратах гранулы выветриваются, их диаметр уменьшается. с 5 до 2-3 мм. Катализаторная пыль уносится газовым потоком и осаж- дается в коммуникациях за контактным ап;,паратом. Истираемость катализатора в контактных аппаратах с давлением 7, 3 ата

:составляет 50% от первоначального. веса за срок пробега катализмора 1080 час (45 суток). Прочность на раэдавливание .30-50 кг/см, 2

Белью изобретения является получение катализатора с более высокой механической прочностью и активностью.

Иля этого прокаливание после экструзии о осуществляют при 900-950 С, затем гранулы дополнительно подвергают трех-, четы рехразовой пропитке 55-60% хромо-литиевым водным раствором с прокаливанием после каждой пропитки в течение 2-4 час.

Механизм упрочнения катализатора КОА;4 хромовым ангидридом можно обьяснйть, следующим образом. Гранулы (в виде палочек) имеют трешины и слоистость, кото-, рые отрицательно сказываются на их прочность. При дополнительной пропитке все про565710

Механи на разд

Плотность раствора, г/см

Концентрация раствора, вес.%

0(НО) 1000

1,225

1, 306

1, 465

1, 601

1, 703

50

60

99 межутки в гранулах заполняются концентрированным pBcfBQpGM хромового ангидрида и карбоната лития. В результате сушки и последующей проколки вода испаряется, хроо мовый ангидрид при 200-900 разлагается до трехокиси хрома С р О, Последняяпредставляе> мелкодисперсный тонкий поро.шок, который заполняет, промежутки и тре:шинь| первичной структуры гранул катализа.тора. При температурной обработке при IO

Д900-950 порошок С> О ведет себя точно так же, как и жидкий расплав, Он обволакивает макрочастицы первичной структуры

1каталнзатора и связывает их. В основе формирования этой связи, обусловливающей 5 упрочнение катализатора, лежит поверхносч ная и объемная диффузия микрочастиц, молекул и атомов вешества с более высокого на более низкий энергетический уровень, уплотнение вещества и его упрочнение. Ue- 20 лесообраэность использования для упрочнения «атапизатора KOA-4 раствора хромового ангидрида и карбоната лития (с соотношением компонентов, например 5:2,5 в пересчете на Сг„Д и L (ф) подтверждается 25 йоложительным, влиянием этой пропитки на активность катализатора.

Предлагаемый способ приготовления неплатинового катализатора опробирован в заводских и лабораторных условиях. 30

Пример 1. 18 7 кг хромового ангидрида и О, 9 кг карбоната лития после о смешивания прокаливают при 500-600, Полученную контактную массу размалывают на вальцах, увлажняют 30 У-ным раство- 5 ром хромового ангидрида и карбоната лития, взятым в количестве 10л, и формуют посредством экструзии. Сформованные колбаски (размер 1 = 10-12 мм, д =4-5 мм) подсушивают непосредственно после формо-,40 ванин при 120-150о в течение 10 час. Несколько образцов полученного катализатора, отобранных по методу квартования, .прокаливают при одной из температур 800, 45

900е 950з 1000ю 1050э 1 100 по 4 часа каждый образец.

В табл. 1 показано влияние высокотемпературной обр, ботки на механическую проч ность на раздавливание

Таблица 1

54 800

56 300

65 950

55 1000

Ь9 1050

50 1100

Примечание. Раздавливающее усилие по перечного сечения гранулы определяется нажатием на торец таблеток b = 5 мм, .выпиленных из палочек.

Как показали испытания, высокотемпературная обработка нри о00-1100gnpaK-. тически не оказывает влияния на прочность гранул катализатора. Для дальнейшей обработки всех упрочняемых образцов выбрана температура 950о, так как при более высоких температурах происходит резкое со кращение размера пор и их общего объема

Пример 2. Из партии катализатора, приготовленной в примере 1 и сформованной посредством экструзии, отбирают несколь о ко. образцов и прокаливают 4 часа при 900 °

Одновременно готовят смешанный раствор хромового ангидрида и карбоната лития различных концентраций: 30, 40,50, 60, 67 вес.%. Один образец катализатора пропиты« вают дистиллированной водой, а остальныеукаэанными растворами при комнатной тем-. пературе в течение 20 мин. После пропитки о гранулы прокалнвают при 950, выдерживая их при этой температуре в течение 4 час, В табл. 2 показано влияние концентрации пропиточного раствора на прочностные качества катализатора после разовой пропитки.

Табл ица2

Механическая прочность катализатора íà оаэдавливание, кг/см

565710

Катализатор

Прочность образцов,: кг/см

Число пропиток

Известный

0,59

КОА-4

105

0,69

0,75

244

О, 64

0,60

294

Таким образом разовая пропитка катализатора хромопитиевым раствором с посла. дующей термической обработкой при 950 повышает прочность гранул на раздавливание до 100 кг/см, если концентрация раствора достигает 60 вес.%. Дальнейшее концентрирование раствора нецелесообразно,.так как прочность при этом не изменяется.

Пример 3» Из партии катализатора КОА-4, приготовленной в примере 1 и формованной посредством экструзии, от бирают несколько образцов и прокаливают

4 часа при 950о. После охлаждения все образцы пропитывают хромопитиевым раствором концентрацией 60 вес.% при комнатТаким образом, с увеличением числа пропитки прочность катализатора КОА-4 значительно возрастает. Наряду с этим его активность в реакции окисления NH> повышает только при первых трех пропитках. 45

Пример 4, Так как работа по упрочнению «атапизатора КОА-4 в лаборатории дала положительные результаты, .разработана технология упрочнения в заводских условиях.

187 кг хромового ангидрида и 9 кг карбоната лития после смешении прокаливают- пРи 500-600 Полученную контакт» ную массу размалывают на вальцах, увлажняют 30%-ным раствором хромового ангидрида и карбоната, лития с соотношением компонентов 97„5:2,5 в пересчете на

Cv>Q H)„ () и формуют1посредством экструзий. Сформованный катализатор подсушио вают при 120-150 в течение 10 час и ной температуре в течение 20 мин и прокапивают 4 .часа при 950 .

После охлаждения отбирают один образец HQ проверку прочисти н активности при окислении аммиака. явшиеся образцы пропитывают второй раз ч, зим же раст вором. Условия пропитки прежние, Отбирв ют второй образец на определение прочнос ти и активности. Всего проведено 5 пропи ток по 20 мпц. с последующей прокалкой после каждой пропитки. Е табл. 3 предотавлены результаты измерения прочности образцов катализатора КОА-4 после каждой пропитки и степени окисления аммчак о у а (X) на пих пл" и 800 и С = 8 7 10 сек

Степень окисления аммии прокаливают 2 часа при 900, 70-75 кг приготовленного катапизатора загружают в перфорированную емкость 1, помещенную в емкость 2 со сплошными стенками ("стакан в стакан ). Из реактора заливают в емкость 1 и 2 предварительно приготовпенный 60%-ный пропиточный раствор в количестве 30-40 л так, чтобы уровень раствора был выше уровня катализатора.

Пропитку ведут в течение часа при комнатной температуре, периодически через

10-15 мин перемешивая раствор посредством вибрации, Катализатор выгружают в лотки из нержавеющей стали и прокапио вают его в муфепьной печи 900 в течение 2 час.

В табл. 4 показаны данные о прочности на раздавпивание пропитанного катализатора и степени окисления аммиака на нем

-Ь 0 при и = 8,7 10 сек и Т = 800 .

565710.

Таблица4

128

0,60

0,68

214

31, 33

42, 51

1,73

0,89

1,34

51 34

2,43

1,83

1,17

S9 21

Т абл ица 6

102

0,60

0,65

236

0,70

300

0,68

353.Такйм, образом, обработка каталиэатора,. хромолитиевым раствором на заводс кой установке поэвайяет упрочнить гранулы катализатора, повышая одиовременно1 его активность в реакции окисления аммн61, 72:

На осйовании этого проводят горячую пропнтку катализатора (Ч 80-90 ), Несколько образцов катализатора, приге. товленного в .примере 1 и сформованного посредством экструзии; прокаливают при . O

У

9S0 в течение 4 час. Затем пронитывают

-горячим пропиточным раствором при"йодогреве до 80-90 в течение 20- мин. Пос ,ле пропитки катализатор сушат и прскали- . вают при 950 в течение 4 час. От пхо лажденного катализатора отбирают обраака до уровня образцов, приготовленных

° ° лаборатории.

Пример 5. Вязкость растворов хромового ангидрида с ростом температу- ры уменьшается, как это видно из табл.5.

20 Таблица5

1,28 1,03 0,65

3» Р7 2,70 1,52

436 3 12 1 65, :эец ; для проверки(прочности и активности при окислении аммиака. Оставшийся катализатор пропитывают., второй раз и прокаливают при тех же условиях, отбирая обн .разец на анализ, Общее число пропитки четыре, .

В табл. 6 показаны результаты измерения прочности образцов катализатора после каждой пропитки и степени окисления:, -э

4S аммиака на ннх при t 8,7 10 сек и

Т 800С, 565710

Составитель Л, Белоус редактор Н. джарачетти Техред1 Н. Дндрейчук КоРРектоР С. Шекмар

Заказ 2200/1 Тираж 947 Подписное

UHHHIlH Государственного комитета Совет- Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Формула изобретения

Способ приготовления хромо литиевого катализатора для окисления аммиака путем смешения хромового ангидрида и карбоната лития, прокаливанйя смеси при 500-600 С увлажнения и экструзии с последуюшим про каливанием гранул, о т л и ч. а ю шийся тем, что, с целью получения катализатора с более высокой механической прочностью и активностью, прокаливание после о экструзии осушествляют при 900-950 С, затем гранулы дополнительно подвергают трех.; четырехразовой прь.. " ке 55-60%-ным хромо-литиевым водным раствором с прокапиванием после каждой пропитки в течение

2-4 час.