Катализатор для конверсии оксида углерода с водяным паром и способ его приготовления

 

Изобретение касается каталитической химии, в частности получения катализатора (КТ) для конверсии оксида углерода с водяным паром, и может быть использовано для производства H₂ содержащего газа. Цель получение КТ с лучшей стабильностью и меньшим насыпным весом. Получение КТ ведут смешением Al(OH)₃ и H₂Cr₂O₇ с последующим введением суспензии основного карбоната меди с оксидом цинка, фильтрацией, сушкой, обработкой HNO₃ до полного удаления свободных оксидов меди и цинка и прокаливанием полученной массы. Состав КТ отвечает следующей эмпирической ф ле: Zn_aCu_bAl_cCr_dO_e , где a 1,3 1,4; b 0,28 0,31; c 0,1 0,95; d 1,6 2,2; e 5 5. Новый КТ имеет насыпной вес 0,3-0,86 г/см³, показатель первоначальной активности K₁=3,4-5,5 после перегрева ( при 350°С) K₂=2,58-5,24 (потеря активности 0,1 28%), против 1,45 г/см³, K₁=10,18; K₂=7,12(30%) в известном случае. 2 с.п. ф лы, 1 табл.

Изобретение относится к катализаторам для конверсии углерода с водяным паром и способам их приготовления и может быть использовано для производства водородсодержащего газа. Целью изобретения является повышение стабильности и снижение насыпного веса за счет изменения состава и за счет введения дополнительной операции. П р и м е р 1. В реактор с мешалкой загружают 276 кг хромового ангидрида, 322 кг гидроксида алюминия с размером частиц 133,00 мкм и заливают 1196 л бидистиллята. Полученную суспензию при постоянном перемешивании и температуре 80-100^оС выдерживают в течение 1 ч, после чего декантируют. Маточный раствор оставляют в реакторе. В другой реактор с мешалкой загружают 382 кг основного карбоната меди, 155 кг оксида цинка и заливают 1650 л бидистиллята. Полученную суспензию при постоянном перемешивании и температуре 80-90^oС выдерживают 1 ч. Затем суспензию при постоянном перемешивании осторожно приливают к маточному раствору в первый реактор. Контактную массу перемешивают при 90-110^оС в течение 4 ч, после чего охлаждают, фильтруют, сушат и прокаливают при температуре, обеспечивающей величину ППП 10 мас. (500^оС). Прокаленную массу обрабатывают 29-33%-ной азотной кислотой при 60-95^оС в течение 15-30 мин до полного удаления свободных оксидов меди и цинка с последующей фильтрацией твердого осадка. Затем осадок промывают дистиллированной водой до нейтральной среды (рН 7) и сушат. Эмпирическая формула полученного катализатора Zn_1,40Cu_0,28Al_0,10Cr_2,10O_5,05. П р и м е р 2. Катализатор готовят, как в примере 1, но берут 322 кг гидроксида алюминия с размером частиц 8,33 мкм, 355 кг основного карбоната меди, 144 кг оксида цинка и 1375 л дистиллята. Получают катализатор состава, соответствующего следующей эмпирической формуле: Zn_1,31Cu_0,31Al_0,37Cr_2,04O_5,18. П р и м е р 3. Катализатор получают аналогично примеру 2, только контактную массу перемешивают при 90-110^оС в течение 2 ч. Полученный катализатор имеет следующую эмпирическую формулу: Zn_1,30Cu_0,28Al_0,37Cr_2,04O_5,18. П р и м е р 4. Катализатор получают по примеру 2, только контактную массу перемешивают при 90-110^оС в течение 3 ч. Получают катализатор, состав которого соответствует следующей эмпирической формуле: Zn_1,30Cu_0,29Al_0,37Cr_2,04O_5,18. П р и м е р 5. Катализатор готовят, как в примере 1, но берут 322 мг гидроксида алюминия, полученного электроэрозионным способом, 350 кг основного карбоната меди, 142 кг оксида цинка и 1730 л дистиллята. По этому примеру получают катализатор следующей эмпирической формулы: Zn_1,40Cu_0,31Al_0,70Cr_1,85O_5,50. П р и м е р 6. Катализатор готовят, как в примере 1, но берут 200 кг γ-оксида алюминия, 952 л дистиллята, 215 кг основного карбоната меди, 87 кг оксида цинка и 934 л дистиллята. Полученный катализатор имеет следующую эмпирическую формулу: Zn_1,38Cu_0,31Al_0,94Cr_1,63O_5,41. П р и м е р 7. Катализатор получают по примеру 6, но суспензию γ-Al₂O₃ с хромовой кислотой при постоянном перемешивании и температуре выдерживают 1,5 ч. Полученный катализатор имеет следующую эмпирическую формулу: Zn_1,38Cu_0,31Al_0,95Cr_1,63O_5,41. П р и м е р 8. Катализатор получают по примеру 6, но берут 200 кг γ-Al₂O₃, 1100 л углекислоты, 215 кг основного карбоната меди, 87 кг оксида цинка и 934 л дистиллята. Полученный катализатор имеет следующую эмпирическую формулу: Zn_1,38Cu_0,31Al_0,94Cr_1,60O_5,41. П р и м е р 9. Катализатор получают по примеру 1, но берут 322 кг Al(OH)₃, 900 л бидистиллята, 382 кг основного карбоната меди, 155 кг оксида цинка и 1650 л бидистиллята. Полученный катализатор имеет следующую эмпирическую формулу: Zn_1,40Cu_0,28Al_0,10Cr_2,20O_5,05. П р и м е р 10. Катализатор получают по примеру 1, но берут 322 кг Al(OH)₃, 1500 л бидистиллята, 382 кг основного карбоната меди, 155 кг оксида цинка. Полученный катализатор имеет следующую эмпирическую формулу:
Zn_1,40Cu_0,28Al_0,10Cr_2,13O_5,00. П р и м е р 11. Катализатор получают по примеру 5, но контактную массу перемешивают при 90-110^оС, после чего охлаждают, фильтруют, сушат и прокаливают при 600^оС. Полученный катализатор имеет следующую эмпирическую формулу:
Zn_1,40Cu_0,31Al_0,70Cr_1,87O_5,50. П р и м е р 12. Катализатор готовят, как в примере 1, но берут 189 кг хромового ангидрида, 500 л дистиллята, 750 кг основного карбоната меди, 122 кг оксида цинка и 3300 л дистиллята. В этом случае полученный катализатор имеет следующую эмпирическую формулу:
ZnCu_0,5Cr₂O₄. Состав катализаторов в пересчете на оксиды следующий, мас. ZnO 35,20-37,43; CuO 7,23-8,50; Al₂O₃ 1,70-14,98; Cr₂O₃ 40,36-54,38. Свойства полученных катализаторов приведены в таблице. Испытания ведут при соотношении пара и газа 0,2-0,3% СО 5, V 5000 ч^-1, температура конверсии 140^оС. Из таблицы видно, что применение изобретения позволяет повысить стабильность катализатора на 2-30% а насыпной вес снизить с 1,45 до 0,30 г/см³.

Формула изобретения

1. КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ КОНВЕРСИИ ОКСИДА УГЛЕРОДА С ВОДЯНЫМ ПАРОМ И СПОСОБ ЕГО ПРИГОТОВЛЕНИЯ на основе кислородных соединений меди, цинка, алюминия и хрома отличающийся тем, что с целью повышения стабильности и снижения насыпного веса, его состав соответствует следующей эмпирической формуле: Zn_aCu_bAl_cCr_dO_e где a 1,30-1,40; b 0,28-0,31; c 0,10-0,95; d 1,60-2,20; e 5,00-5,50. 2. Способ приготовления катализатора для конверсии оксида углерода с водяным паром на основе кислородных соединений меди, цинка, алюминия и хрома путем смешивания гидроксида алюминия с хромовой кислотой и последующего введения суспензии основного карбоната меди с оксидом цинка, фильтрации, сушки и прокалки катализаторной массы, отличающийся тем, что, с целью получения катализатора с повышенной стабильностью и пониженным насыпным весом, после прокалки катализаторную массу обрабатывают азотной кислотой до полного удаления свободных оксидов меди и цинка.

РИСУНКИ

Рисунок 1