Катализатор для разложения аммиака
Патент 980811
Авторы
Катализатор для разложения аммиака
Иллюстрации
Реферат
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз Советских
Социалистических
Республик,е ъц
/ г
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 021080 (21) 2988484/23-04 t$/ l М Кп з
В 01 J 23/46
С 01 В 3/04 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет—
Государственный комитет
СССР по делам изобретений и открытий
Опубликовано 151282 Бюллетень № 46
Дата опубликования описания 15,12,82
1$31УДК 66.097. 3 (088. 8) (72) Авторы изобр етения
И.H. Ермоленко, T.M Ульянова, В.Н. Савик
И.И. Каверзнева и E.Â. Макарен*о (71) Заявитель
Институт общей и неорганической химйи- -.
AH Белорусской CCP (54) КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ РАЗЛОЖЕНИЯ АММИАКА
Изобретение относится к получению и использованию катализаторов для разложения аммиака с использованием волокнистых углеродных носителей.
Известен катализатор для разложения аммиака, содержащий рутений на носителе из окиси алюминия $1(.
Однако активность этого катализатора невелика и выраженная степенью конверсии при 300 С при объемной скорости пропускания аммиака 700 ч " составляет 70Ъ.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является катализатор (2j, для разложения аммиака, включающий металл платиновой группы — рутений и модифицирующую добавку — иттрий на носителе — -окиси алюминия при следующем содержании компонентов, мас.Ъ:
Рутений 2,7-9,0
Иттрий 0,3-1,0 -окись алюминия Остальное
Однако активность этого катализатора недостаточно велика в интервале 300-400 и для обеспечения 70 и 98Ъ конверсии аммиака при 300 и
400 С, соответственно, требуется, чтобы подача аммиака в конвертер не превышала 1000 и 4000 ч ".
Целью изобретения является увеличение активности катализатора.
Указанная цель достигается тем, что катализатор для разложения аммиака, в качестве металла платиновой группы содержит рутений или иридий или рутений.и иридий в соотношении на 1 вес.ч. иридия 0,6-1,5 вес.ч. рутения и в качестве носителя углеродное волокно при следующем содержании компонентов, мас.Ъ:
Рутений и/или иридий 0,8-15,0
Углеродное волокно 85,0-99,2
Преимущество изобретения заключается в увеличении активности катализатора для разложения аммиака.
В процессе диссоциации аммиака для обеспечения той же степени конверсии, что на известном катализаторе при
300 и 400ОC требуется объемная скорость газового потока 1000015000 ч ", т.е; производительность данного катализатора превышает таковую для известного в 3,5-10,0 раз.
Пример 1.(1 способ). Берут
100 г вискозного кордного материала, 980811
0,8 обезжиривают его путем кипячения в растворе порошка "Чайка" (70 г на
10 л воды), отмывают дистиллированной водой и сушат до воздушно-сухого состояния. Отмытый материал пропитывают в 350 мл водного раствора гексахлоридиевой кислоты с концентрацией раствора в пересчете на металл 1 мас.Ъ при 20 С в течение 5 ч.
Затем материал отжимают, дают стечь избытку раствора до прекращения каплепадения и сушат на воздухе.
Высушенный материал, содержащий соединение иридия, пиролизуют в токе инертного газа. Скорость подъема температуры or 20 до 350 С
1,5 град/мин, отжиг при достигнутой температуре 1 ч. Нагрев материала до 350 — 900 С проводят со скоростью
3 град/мин. Иедленный подъем температуры в начале процесса пиролиэа необходим для обеспечения лучших физико-механических свойств волокна.
Введенное в волокно материала соединение иридия при нагревании выше
500 С разлагается и восстанавливается до металла, который равномерно распределяется на углеродных волокнах носителя. В результате получают катализатор следующего состава, мас.Ъ:
Иридий 30
Углеводородное волокно 99,2
Пример 2. (Г1 способ).
Взвешивают 5 r углеродного шнура, полученного путем пиролиза гидрат- 35 целлюлозного (вискозного) шнура в инертной атмосфере до 900 С, и активируют его в токе инертного газа водяным паром при 800 >C в течение
30 мин. Эта обработка проводится 40 для раскрытия пор и увеличения удельной поверхности волокон. Степень обгара 26Ъ.
Активированный углеродный шнур для улучшения смачивания волокон 45 раствором соли металла предварительно промывают этиловым спиртом. Избыток спирта удаляют фильтровальной бумагой и подсушивают шнур на возду-. хе до 20% влагосодержания. После чего шнур погружают в 250 мл водного раствора гидрооксохлорида рутения с концентрацией 5 мас.Ъ (в пересчете на металл) и пропитывают его при
20 С в течение б ч. Затем шнур изо влекают из раствора, избытку раствора дают стечь и сушат при 20 С до воздушно-сухого состояния.
Углеродный шнур, содержащий соединение рутения, отжигают в токе водорода при 600 С в течение 5 ч, 60 при этом происходит термический распад соединения рутения и восстановление рутения до металла. Восстановленный металл находится на носителе в тонкодисперсном состоянии 65 и способен самовозгораться на воздухе. Поэтому, пропуская через реактор ток инертного газа, катализатор после восстановления пассивируют, после чего он может храниться на воздухе.
Состав полученного катализатора, мас.Ъ:
Рутений 15,0
Углеводородное волокно 85,0
Пример 3. (>. способ) . Берут
20 г гидратцеллюлоэной (вискозной), тесьмы, обез>киривают ее промывкой в ацетоне при 20 С, отжимают и сушат до воздушно-сухого состояния. Затем тесьму пропитывают в течение 6 ч при 20 С в 500 мл водного раствора, содержащего гексахлоридиевую кислоту, концентрация которой 1,875 мас.В в пересчете на металл, и гидроксохлорид рутения, концентрация которого 1,125 мас.Ъ в пересчете на металл. Рассчитанное содержание в растворе суммы металлов иридия и рутения 3,00 мас.Ъ. Затем тесьму извлекают из раствора и сушат на воздухе. Пиролиз тесьмы, содер>кащей соединения иридия и рутения, проводят аналогично примеру 1, эа исключением того, что скорость подъема температуры от 20 до 350 С составляет 2 град/мин, а в интервале 350900ОС 5 град/мин.
В результате получают катализатор следующего состава, мас.":
Иридий 3,0
Рутений 1,8
Соотношение металлов 1: 0,6
Углеродное волокно 95,2
Пример 4. (способ 11).
Берут 5 r углеродной тесьмы и подвер. гают активированию в токе инертного газа водяным паром в течение 45 мин 800 С, степень обгара 34%. Ако тивированную тесьму промывают этиловым спиртом, избыток спирта удаляют фильтровальной бумагой, тесьму сушат на воздухе до 20% влагосодержания. После чего углеродную тесьму пропитывают 5 ч при 20 С в 350 мл водного раствора, содержащего гексахлоридиевую кислоту (концентрация
1,40 мас.Ъ в пересчете на иридий) и гидрооксихлорид рутения (концентрация 2,10 мас.Ъ в пересчете на рутений). Расчитанная сумма металлов в растворе 3,5 мас.Ъ. Тесьму извлекают из раствора, избыток раствора стекает, и тесьму сушат при 20 С до воздушно-сухого состояния.
Углеродную тесьму, содержащую соединения иридия и рутения, отжи980811
73,0
0,80
25000
300
99,20
99,20
99,20
0,80
95,7
400
99 ° ° 500
0,80
73,8
25000
300
89,90
89,90
89,90
10110 аоо
97,5
10,10
10,10
99 ° 8
500
76,5
3ОО 10ООО
400 15000
500 25000
85,00
85, 00
85,00
15 00
15,00
15,00
98,5
99,9
71,0
93,7
300 10000
400 15000
500 25000
99,20
99,20
99,20
0,80
0,80
0,80
99,5
25000
71,В
300
95,30
95,30
95,30
4,70
4,70
4,70
94,5
400
99,5
500
72,0
10000
300
85,00
85,00
85,00
15,00
15,00
15,00
95 3
15000
400
99,6
25000
500 гают 4 ч при 550 С для разложения соединений и 1 ч при 600 С для восстановления иридия и рутения до металлического состояния. После чего печь охлаждают вместе с катализатором. Затем пассивируют его в токе гелия при 20 С в течение 20 мин.
В результате получают катализатор следующего состава, мас.Ъ:
Иридий 4,0
Рутений (соотношение металлов 1:1,5 ) 6,0
Углеродное волокно 90,0
Испытания катализаторов для диссоциации аммиака проводят в лабораторной установке проточного типа в диапазоне 300-500 С при скорости е потока 10000-25000 ч 1.
Для исследования берут образец катализатора весом 1-1,5 г. Сначала его восстанавливают азотводородной смесью при постепенном подъеме температуры от 300 до 600 С с выдержкой по одному часу через каждые
100, затем после выдержки в течение одного часа при заданной температуре проводят измерение.
Объем образовавшихся газов опреде.ляют по количеству вытесненной воды иэ сосуда Мариотта. Для определения аммиака в газовой смеси образовавшиеся газы пропускают через поглотительную склянку, содержащую раствор серной кислоты, подкрашенной
i5 смесью индикаторов (метиленовый красный и метиленовый голубой в соотношении 2:1). Конец титрования определяют по переходу окраски раствора от фиолетового к зеленому.
Щ Результаты испытания катализаторов представлены в таблице.
980811
Продолжение таблици
73,5
93,3
1г1
25000
300
99,20
99,20
99,20
0,40 0,40
400
О,4О
О,4О
99,8
I °
500
0,40
0,40
75,0
1г1
15000
300
94,10
94,10
94,10
87,50
2,95
2,95
20000
95,2
1г1
400
2,95
2,95
2,95
99,8
77,3
96,8
1г1
500
2,95
1г1
300
6,25
6,25
400
87,50
6,25
6,25
6,25 6,25
99,9
1г1
500
87,50
85,00
85,00
85,00
77,9
300
7,5Î
7,50
97,2
99,9
20000
400
1г1
7,50
7,5О (7,50
25000
500
1г1
7,50
70,9
300
1г0,6
1!0,6
1,ВО з,оо
93,8
99,3
400
1,So з,оо
500
1: 0,6
1,80 з,оо
4,00
76,8
300
1г1,5
1:1,5
1:1,5
6,00
96,5
99,7
400
6,00
4,00
500
90,00
6,00
4юоо
Рутений и/или иридий углеродное волокно
Формула изобретения
0,8-15,0
85,0-99,2
Составитель Т. Белослюдова
Редактор И. Митровка Техред М.Тепер Корректор Н. Буряк
Тираж 583 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Заказ 9541/9
Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4
95, 20
95,20
95,20
90,00
90,00
Катализатор для разложения аммиака, включающий металл платиновой группы на носителе, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью увеличения активности катализатора, в качестве металла платиновой группы он содержит рутений или иридий или рутений и иридий в соотношении на
1 вес.ч. иридия 0,6-1,5 вес.ч. рутения и в качестве носителя — углеродное волокно при следующем содержании компонентов, мас.Ъ:
15000
25000
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
Р 494185, кл. В 01 J 21/04, 1973.
2. Авторское свидетельство СССР
Р 594994, кл. В 01 J 23/46, 1978 (прототип).