Катализатор для синтеза метанола и конверсии окиси углерода

Катализатор для синтеза метанола и конверсии окиси углерода

Реферат

 

(19)SU(11)576695(13)A1(51)  МПК ⁶    _{B01J21/02, B01J23/80}(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯк авторскому свидетельствуСтатус: по данным на 07.12.2012 - прекратил действиеПошлина:

(54) КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ СИНТЕЗА МЕТАНОЛА И КОНВЕРСИИ ОКИСИ УГЛЕРОДА

Изобретение относится к катализаторам для синтеза метанола и конверсии окиси углерода. Известны катализаторы для этих процессов, представляющие собой смесь окислов меди, цинка и хрома [1] или на основе меди и цинка с добавками окислов железа, алюминия, титана, магния или их смеси [2] Наиболее близким к описываемому по технической сущности и достигаемому результату является катализатор, содержащий медь, цинк, хром с добавкой молибдена или вольфрама, или ванадия. Компоненты могут содержаться в катализаторе в следующих количествах, мас. медь 32,80, цинк 48,30, хром 18,46. молибден 0,42 [3] Однако известный катализатор обладает невысокой активностью. В процессе синтеза метанола при Р=250 атм, W=40000 ч^-1, t=240-300^оС слив метанола-сырца составляет 1,5-5,0 л/лкатализатора в час; в процессе конверсии окиси углерода при W=2000 ч^-1, соотношении пара и газа 1:1, t=180-220^оС остаточное содержание окиси углерода 0,4-1,0% Механическая прочность катализатора составляет 250 кг/см². Целью изобретения является повышение активности и механической прочности катализатора. Указанная цель достигается тем, что катализатор дополнительно содержит алюминий и добавку марганца или диспрозия при следующем содержании компонентов, мас. Медь 40-85 Цинк 0,1-15 Алюминий 10-40 Молибден или вольфрам, или марганец, или диспрозий 0,001-2 Катализатор готовят таблетированием измельченного в порошок медьцинкалюминиевого сплава с добавками с последующей обработкой таблеток в растворе 20-40% -ной концентрации едкого кали при температуре 50-80^оС до прекращения выделения водорода и пассивацией содержащейся в таблетках пирофорной металлической меди в растворе глюкозы, фруктозы, сахарозы. Таблетки катализатора отличаются более высокой механической прочностью. Катализатор отличается высокой активностью, особенно при низких температурах, имеет высокую теплопроводность. Это преимущество важно при эксплуатации в промышленных колоннах синтеза, так как при лучшей теплопроводности исключаются местные перегревы катализатора в зернах, достигается лучший отвод тепла реакции и улучшение общего теплового режима процесса. П р и м е р 1. Берут 100 г сплава состава, мас. Cu 45, Zn 5, Al 49,999, Мn 0,001 или Мо, или Dy или W. В 400 мл 40%-ного нагретого до 70^оС раствора едкого калия засыпают медьцинкалюминиевый сплав. При этом начинается интенсивное растворение алюминия с выделением водорода. Выщелачивание производят в течение 2 ч до прекращения выделения водорода. Образовавшийся медный скелетный катализатор тщательно промывают дистиллированной водой до отсутствия реакции на щелочь с фенолфталеином. С целью устранения пирофорности катализатор погружают в водный раствор глюкозы, сахарозы, фруктозы. Получают катализатор состава, мас. Cu 75,701, Al 11,340, Zn 12,958, Мn 0,001 или Мо, или Dy или W. В последующих примерах катализатор готовят таким же способом, как в примере 1, используя указанные исходные сплавы. П р и м е р 2. Исходный сплав имеет состав, мас. Cu 69,8; Al 29,5, Zn 0,2, Мn 0,5 или Мо, или Dy, или W. Получают катализатор состава, мас. Сu 83,41, Al 15,79, Zn 0,3, Мn 0,5 или Мо, или Dy, или W. П р и м е р 3. Исходный сплав имеет состав, мас. Сu 39,0, Аl 45, Zn 14,5, Мn 1,5 или Мо, или Dy, или W. Получают катализатор состава, мас. 48,0 Сu, 38,98 Аl, 11,52 Zn, 1,5 Мn или Мо, или Dy, или W. П р и м е р 4. Исходный сплав имеет состав, мас. Сu 37,8, Аl 60,1, Zn 0,1, Мn 2,0 или Мо, или Dy, или W. Получают катализатор состава, мас. Cu 57,9, Аl 40,0, Zn 0,1, Мn 2 или Мо, или Dy, или W. Синтез метанола осуществляют при давлении 50-250 атм на смеси водорода и окиси углерода с соотношением Н₂:СО=4 в присутствии 5-10% углекислоты в газе. Активность катализаторов в реакции синтеза метанола при объемной скорости 40000 ч^-1, давлении 250 атм приведена в табл.1. Активность катализаторов в реакции конверсии окиси углерода приведена в табл.2. Остаточное содержание окиси углерода в процентах при испытании 3 см³ катализатора зернением 1,5 мм на газе состава, об. СО 211; СО₂ 51,5 (остальное азотоводородная смесь, соотношение 1:3), при объемной скорости 2000 ч^-1, соотношении пара и газа 1:1, атмосферном давлении, при указанных температурах. Механическая прочность на раздавливание таблеток на торец при испытании 20 штук по известному способу составляет 250 кг/см², по предлагаемому 325 кг/см².

Формула изобретения

КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ СИНТЕЗА МЕТАНОЛА И КОНВЕРСИИ ОКИСИ УГЛЕРОДА на основе меди и цинка с добавкой молибдена или вольфрама, отличающийся тем, что, с целью повышения активности и механической прочности, катализатор дополнительно содержит алюминий и добавку марганца или диспрозия при следующем содержании компонентов, мас. Медь 40 85 Цинк 0,1 15 Алюминий 10 40 Молибден, или вольфрам, или марганец, или диспрозий 0,001 2

РИСУНКИ

Рисунок 1