Способ приготовления катализатора для конверсии окиси углерода

Способ приготовления катализатора для конверсии окиси углерода

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(i i! 736998

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 15.11,77 (21) 2543598/23-04 с присоединением заявки № (51) M Кл 2

В OIJ 37/00

В 01J 23/80

С 10К 3/02

ГосУдарствелиый комитет (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.05,80. Бюллетень № 20 (45) Дата опубликования описания 30.05.80 (53) УДК 66,097.3 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения T А, Семенова, М. И. Маркина, Т. А. Жиляева, Б. И. Штейнберг, Н. Ф. Хитрова, А. В. Биркун, Г, П. Черкасов„В. С. Соболевский, Н. И. Юшкина, А. С. Анохина, Г. П. Шпиро и Е. В. Турчанинова (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПРИГОТО

ДЛЯ КОНВЕРСИИ

Изобретение относится к способам приготовления катализаторов для конверсии окиси углерода.

Известен способ приготовления катализатора для конверсии окиси углерода путем смешения хромового ангидрида, основной углекислой меди и добавления предварительно приготовленной смеси основной углекислой меди и гидроокиси алюминия с последующей сушкой и прокалкой массь"..

Затем смешивают в растворах хромового ангидрида и основной углекислой меди с суспензией окиси цинка и добавляют полученную ранее сухую смесь с последующим

1аблетированием массы (1).

Наиболее близким к предлагаемому является способ приготовления катализатора для конверсии окиси углерода, включающий смешение азотнокислых солей металлов, например меди, цинка, с щавелевой кислотой и с алюмосодержащим компонентом с последующей сушкой, прокаливанием и формованием катализаторной массы (2).

Недостаток известного способа состоит в образовании паров азотной кислоты и окислов азота на стадии сушки и прокаливания в результате разложения азотнокислых солей, что приводит к загрязнению окружаюВЛЕИИЯ КАТАЛИЗАТОРА

ОКИСИ УГЛЕРОДА г

2 щей среды и повышению вредности производства.

Кроме того, утилизация азотной кислоты и окислов азота сильно усложняет технологию производства и, следовательно, повышает стоимость катализатора.

Цель изобретения — защита окружающей среды, снижение вредности производства и удешевление способа.

Ip Для достижения указанной цели катализатор конверсии окиси углерода готовят смешением азотнокислых солей меди и цинка с щавелевой кислотой и с алюмосодержащим компонентом, причем дополнитель15 но периодически вводят малахит и окись цинка при непрерывном перемешивании до остаточного содержания окислов азота в получаемой катализаторной массе 0,05—

0,15 кг/кг (в пересчете на азотную кислоту).

По предлагаемому способу берут минимальные количества меди и цинка, необходимые для приготовления катализатора, в виде азотнокислых солей, а остальные количества — в виде малахита и окиси цичка. Из азотнокислых солей меди и цинка щавелевой кислотой осаждают оксалаты меди и цинка по реакциям

Cu (NO,), + Н,С,О,-» СцС,0, + 2HNO, (1)

30 (NO,), + Н,С,О,- С,О, +2HNO, (2) 736998

При этом происходит выделение свободной азотной кислоты. Для связывания азотной кислоты, выделившейся по реакциям (1) и (2), вводят малахит и окись цинка

CuCO,. Cu(OH), + 4HNO, -2Сн(МО,), + СО, + ÇH,О (3)

ZnO + 2НМО, Zn(NO,), + Н,О (4)

Образовавшиеся по реакциям (3) и (4) 1р азотнокислые соли меди и цинка затем осаждают щавелевой кислотой и т. д., т. е. проводят реакции (1) и (2). А затем добагляют алюмосодержащий компонент, который можно добавлять совместно с введс- 15 нисм малахита и окиси цинка.

Отличительными признаками изобретения является дополнительное периодическое введение малахита и окиси цинка в смесь азотнокислых солей меди и цинка со 2р щавелевой кислотой до остаточного содержания окислов азота в получаемой катализаторной массе 0,05 — 0,15 кг/кг (в пересчете на азотную кислоту).

Применение предлагаемого способа приготовления катализатора позволяет снизить содержание окислов азота в получаемой катализаторной массе с 1,03 — 1,2 кг (в пересчете на НКОз) до 0,15 — 0,05 кг на

1 кг готового катализатора и, следователь- зр но, уменьшает загрязнение окружающей среды, снижает вредность производства и удешевляет производство катализатора.

Пример 1. Смешивают 60 /о-ные растворы азотнокислых солей меди и цинка:

Gu (ИОз) г ЗНгΠ— 173 r

Zn (NO>) 2 6НгΠ— 142 г

Нагревают смесь до 80 — 90 С, при непрерывном перемешивании всыпают щавеле- 4р вую кислоту НгСг04 2НгΠ— 180 г, приливают дистиллированную воду — 100 мл.

Затем порциями вводят; малахит (GuCOq Gu(OH)q — 84 г), окись цинка (ZnO — 39 г), щавелевую кислоту (НгСг04 2НгΠ— 180 г), дистиллированную воду — 100 мл. Порции добавляют 5 раз через 20 — 30 мин. Затем вводят алюмосодержащий компонент в виде гидроокиси алюминия (Al (OÍ) з — 5,35 г).

5Р

Алюмосодержащий компонент в виде гидроокиси алюминия можно вводить с первой порцией компонентов.

Массу сушат при температуре 110—

120 С, прокаливают — при 350 — 500 С. Прн сушке и прокалке катализаторной массы выделяется 0,15 кг (в пересчете íà HNO>) на 1 кг готового катализатора.

Получают 1,0 кг массы состава, вес.о/о:

GuO 38, ZnO 27, АlгОз 35, которую смеши- рр вают с 20 г графита, увлажняют 90 мл

20 /о-ного раствора бихромата меди и таблетируют.

Общий расход сырья на получение 1 кг катализатора составляет, г: 65

173

142

1080 (небольшой избыток)

НгО> мл 600

Катализатор испытывают на активность в реакции конверсии окиси углерода с водяным паром на лабораторной проточноциркуляционной установке при атмосферном давлении в следующих условиях.

Состав исходного газа, об. о/о. СО 12;

СОг 10; Нг 55; Ng 23.

Объемная скорость — 5000 ч —, соотношение пар/газ=0,7.

Катализатор берут в виде таблеток с размерами: диаметр 6,0 мм, высота 4,0 мм, с объемом загруженного катализатора

1,0 см и насыпным весом 1,2 кг/л.

Константа скорости К при 225 С равна

4,9 смз/смз с.

Механическая прочность на раздавливание 210 — 230 кг/смг.

Gu(NOg)g ЗНгО

Лп(ХОз)г бНгО

GuCO, Gu(OH), ZnO

А!(ОН) з

НгСг04 2НгО

П р и мер 2. Приготавливают и испытывают катализатор по примеру 1, только уменьшая порционные расходы компонентов и увеличивая количество порций.

Расход компонентов, Первая порция, г: бн (ИОз) g. ЗНгО 116

Zn(NO;)г 6НгО 94

НгСг04. 2НгО 120

НгО, мл 60 — 70

Вторая и последующие порции через

10 — 15 мин:

GuCOg Gu (О) g 56

ZnO 26

НгСг04 2НгО 120

НгО, мл 60

Всего вводят 9 порций. Вместе с последней порцией вводят алюмосодержащий компонент (AI (OH) з — 535 г).

При сушке и прокалке катализаторной массы выделяются окислы азота 0,10 кг (в пересчете на HNO>) на 1 кг готового катализатора.

Химический состав катализатора и общий расход сырья аналогичен примеру 1.

Насыпной вес составляет 1,3 кг/л.

Механическая прочность на раздавливание 200 — 350 кг/смг.

Пр им ер 3. Приготавливают и испытывают катализатор по примеру 1, уменьшая порционные расходы и увеличивая количество порций.

Первая порция, г:

Gu (ИОз) g ЗНгО 58

Zn (NO>) г 6НгO 47

НгСг04 2НгО б

НгО, мл 30

Вторая и последующие порции через

5 — 10 мин, 736998

Сравнительные данные по эффективности известного способа и способа по данному изобретению

Активность константа скорости в реакции конверсии окиси углерода при 225 С, К смз/смз с

Термическая устойчивость, температура С, перенагрева в акпионной среде, после которой сохраняется активность

Механическая прочность на раздавливанне, кг/смв Ро

Насыпной

Способ получения катализатора вес, кг/л

Известный способ

1,3

200/300

4,3

1,03 — 1,2

Предлагаемый по примеру 1

1,2

1,3

1,25

2IO/320

200/350

215/335

4,9

5,2

4,85

500

0,15

0,10

0,05

Формула изобретения

Составитель О. Ефимов

Техред В. Серякова

Редактор Т. Никольская

Корректор E. Осипова

Заказ 1011/4 Изд. № 353 Тираж 810 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Я(-35, Раушская нгб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

5 быСОз Gu (ОН) 28

Zn0 13

Н2С204 2Н20 6

Н,О 30

Всего 16 порций. 5

На последней вводят алюмосодержащий компонент (А1(ОH), — 535 г).

При сушке и прокалке катализаторной массы выделяется 0,05 кг окислов азота (в пересчете на Н)чОз) на 1 кг готового ка- IO тализатора.

1. Способ приготовления катализатора для конверсии окиси углерода, включаю- 15 щий смешение азотнокислых солей меди и цинка с щавелевой кислотой и с алюмосодержащим компонентом с последующими сушкой, прокаливанием и формованием, отличающийся тем, что, с целью за- 20 щиты окружающей среды, снижения вредности производства и удешевления способа, в смесь азотнокислых солей металлов и щавелевой кислоты дополнительно периоХимический состав и общий расход сырья аналогичен примеру 1.

Насыпной вес равен 1,25 кг/л.

При 225 С константа скорости К равна

4,85 см /см с.

Механическая прочность на раздавливание 215 — 335 кг/см .

В таблице приведены сравнительные данные по эффективности известного и предлагаемого способов.

Количество окислов азота в катализаторной массе, которое выделяется при сушке и прокалке, кг (в пересчете на HNO,) на 1 кг готового катализатора дическп вводят малахит и окись цинка при непрерывном перемешивании до остаточного содержания окислов азота в получаемой катализаторной массе 0,05 — 0,15 кг/кг (в пересчете на азотную кислоту).

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 216647, кл. В 01J 37/04, 1967, 2. Авторское свидетельство СССР № 269152, кл. В 01J 37/00, 1969 (прототип).