Катализатор для окисления аммиака

Катализатор для окисления аммиака

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(72) Авторы изобретения

М. М. Караваев, Б. Н. Безручко, Т. И

Н. А. Пальмова, М. И. Матросова, K).

В. В. Пшенева, Г. А, Низов и Л. В. Ф е вский, 1

l !

I (71} Заявитель (54) КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ОКИСЛЕНИЯ.: АММИАКА

Изобретение относится к катализаторам контактного окисления аммиака до оксида азота, применяемого для получения азотной кислоты.

Известен неплатиноидный катализатор .ыа основе оксида кобальта (Со 04) с до5 бавками оксидов церия, неодима, лантана и кадмия следующего состава,%: Со 0493;

Соо З; Мд 0 З;Мн О„1 (11.

Максимальный выход оксида азота (94-95%) достигнут при S00oC. Увели- ® чение температуры до 850oÑ приводит к снижению селективности до 89-90%.

Недостаток катализаторов на основе

oacaga кобальта (Со 0, ) - низкая

f5 термическая стабильност ь, приводящая к снижению выхода целевого продукта.

Известен катализатор на основе оксида желез& с добавками оксидов церия или лантана (23.

Однако при температуре 850 С выход оксида азота составляет 85,2% (при

800 С вЂ” выход оксида азота (11) равен

89,0%), что является недостаточным для

2 работы в промышленных условиях. Низкая селективность данной системы связана с тем, что изменяется фазовый состав катализатора при одновременном изменении его поверхностных свойств.

Наиболее близким к предлагаемому является катализатор для окисления аммиака на основе d.-оксида железа (111) и модифицирующих добавок — оксидов висмута и иттрия P), ape следующем соотношении компонентов, вес.%:

Оксид иттрия 1-20

Оксид висмута 2-20

g -оксид железа (111) Остальное

Катализатор нри 740 С показывает се лективность, выраженную через выход оксида азота, 95-96%.

Недостатками этся.о катализатора является его низкая термостабильность. При

О повышении температуры до 850 С и эксплуатации в течение 98 ч работы вьиод оксида азота снижается необратимо до 86%.

Цель изобретения - увеличение термортабильн ости катализатора.

Укаэанная цель достигается катализатором для окисления аммиака на основе .ф» оксида железа (111) и, модифицируинцих) добавок, в качестве когарых кагализатар содержит оксид церия или оксид лангана, 5 или оксид скандия, или оксид итгрия, я оксид галлия при следующем содержании ком» пжентов, sec.%t

Оксид церия ил» оксид лангана, или оксид скан- 30 дия, или оксид итгрия 0,2-8,0

Оксид галлия 0,8-5,8 с -ассид железа (111) Остальное

Преимуществом настоящего изобретения является высокая термосгабильность каталиэагара. В результате испытания катализатора в реакции oaèñëånèÿ аммиака при

850-870 С в течение 90 ч снижение селективносги (выхода оксида азота) не обнаружено.

Катализаторы исцытьвались на лабораторной установке окисления аммиака trp» расходе аммиачно-воздушной смеси 150300 л/ч, содержании аммиака 10-11 об.%, объемной скорости 6000-10000 ч " и 25 температуре 880-900 С.

40 4

Пример. Лля приготовления 60 r ,катализатора берут 285,72 г Ре(МО ) »

«9Н 0 0,27 ittQ) 6Н 0 и Т,04 г

Ga(HO )>с 8Н О Нитрагы тпютельно пере меяивают и нагревают до полного выделения оксидов азота, паров Н 80у и воды. Полученную массу прокаливают в муфеле при 400 С в течение 3 ч на soapyo хе и таблегивуют с 2% графита под давлением. 1,5 гlсм4. Таблетки дробят на

)ранулы 2-3 мм и прокаливают при 700 С 3 ч. Попучают кагализатар состава, вес.%: Се0 0,2;<за 0 5,5 и

Ге20 остальное.

Примеры приготовления различных составов катализаторов в зависимости ог соотношения исходных веществ и результаты ис ыгания в реакции окисления аммиака приведены в табл. 1 °

Увеличение термостабильносгя каз ализатора образованное твердыми растворамии муии щйрующей добавки. и оксида элемента третьей группы побочной подгруппы с aL-аксидом железа представлено в < табл. 2.

1 I I Я

1 Ф 1

Ф1

° (а

Ф (сЧ ol O

Ol Я

Ф н сО

Я 1 о1 ср g)

® Cf 1.".

® Ф.ф

cQ сЧ

cQ с" сч О сО 0) ф

1 I

О О со Ю ф у ® сО

Ф

Ф 1 сО

Ф ) OI ф

1 I с! еУ ч

Ф Ф ся о! с! (О ! Ф

С4 с4

Ф сч о ®

IO с у сО с!

О со О

Ф О ф е9 Ф а

Ф

l с! g)

IQ py сО ф о о р с Я

Ф (,) Я (7 н! с» р О! И) !в с! и) Cb ф в ф ! е-!

04 с0

О1 ю 1

cQ 1 I cO о"

I I.! ! !

I ! 1 ср сО

СО Ф а о! 1111! 111!

° 07 с0 О о а о о в о е I0!б O р ю3 Й н.д. о е4 о сч сч„о с©

1 © If) 09! ! !

I I с! О

О !О

40 .о

Ol OF 1 с0 О

О сЧ а! I

I 1 I 1

С4 о о о

IO о ср сО сО 1 р! tl OI

О с !. сО„ - " с1,1., 1 О! сто Ф

1 щ OI о ч

cg Фф !!) Ф дщ nf ñ4

1 ф ф ф Ф с4 сО о

1 Ю I т! 1 I 1

3 о

3

I !

Я Л и Ц

3 8 ! el

З

856540

Состав, %

Ииспероность, А

Фазовый .состав

220

1350

2 О

3,2

270

8,8

l,О

290

9,1

0,9

8,7

2000

0,7

290

6,3

Рей0 93,6 ьaaOs 5,0;

Ga 0 1,4, свежий е203 93,бра<О > 5,0;

GezOy 1,4, работавший при 900 C

Fe P> 97,5;О айО 0,5;

СеО 2,0, свежий

FeZOq 97,5; 20 0,5;

СеО 2,0, работавший при 870 С

FegOg 96,0; Op 2,0;

SczO 2,0, свежий

Ге Хо Ъ 96,0;б 203 2,0;

ScgOy 2,0, работавший при

900© С

Fe - 10, свежий

FeqO> 81,0, Ga>0> 9, Sc>0> 10, работавший

Fea03 96;Оа О 2;

La>O> 2, свежий

Ф У алоэ система твердый раствор Ьа О и Ga

А -Ге О

L aFe>Og (следы), система твердый раствор а О и

Ga O в гематите -г о, система твердый раствор

Ga2O3 в гематите и свс бодный СеО

+-Fe<0, си- 1500 стема твердый раствор Ga<0 в гематите, свободный С О

H-Fez+, система твердый раствор 9cgO и

Яа О в гематите

g -FeZg сисге- 1400 ма твердый раствор бс О йСаОв гемагйте с(;Ге О, систе- 390 ма твердый pacrsop 5cz+ и ба О а гемагиге с(. FeZO в стема твердый раствор 5c>Q и

Ga 0>s гематиге

Д.-Ге 0, система твердый раствор 4а О> и

Ыа О. в гематите

Таблица 2

Удельная поверх ность,м9г

856540

Продолжение табл.

Пример

Состав, %

Аисперсность, А

Удельная поверхность, м r

Фазовый состав

Ге О 96;G«« 0 2;

Ь а2ОЪ 2, работавший с -Ге ОЭ, сисге à твердый расгвор 4айОЭ "

С а О si гемагиге

1 а(.-Ре20Э, система твердый а2 Э и V>0> в г« матиге

2000 3,5

ГехОЭ 96; Са ОЭ 2;

Р свежий

9,1

280

2000

Fe 96;Са О 2; fz0 2, работавший

3- е2 О, система твердый раСгв2Р GQ203, и

У>ОЭ в гематиге

Составитель Т. Белосл«одова

Редактор М. Ликович Техред Н.Ковалева Корректор М. Йемчик, Заказ 7056/7. Тираж 567 Поддксное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж»З5, Раущская наб., д. 4/5

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

Формула изобретения

Катализатор для окисления аммиака на основе с .-оксида железа (111) и моди25 фицирующих добавок, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью увеличения термостабильносги, в ка «ecrae модифицирующих добавок катализатор содержит оксид церия или оксид лантана, или оксид скандия, зо или оксид иттрия к оксид галлия при следующем содержанки компонентов, вес. 7 :

Оксид церия,или оксид лангана, или оксид скандия, или. оксид иттрия 0,2-5,0

Оксид галлия О„э-5,5 г

35 с -оксид железа (111) Остальное

Источники информации, принятые во внимание цр» экспертизе

1. Патент Франции No 2187687, кл. В 01 «23/76, опублик. 1974.

2. Караваев М. М. и sy. Исследование катализаторов окисления аммиака на основе окиси железа, активированных окислами редкоземельных элементов "<урнал прикладной химии, 1976, т. 49,% 2, с. 276-279.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке М 2115264, кл. В 01 J 23/76, 1 978 (прототип).