Способ получения катализатора для второй ступени окисления аммиака

 

Изобретение касается каталитической химии, в частности получения катализатора для второй ступени окисления аммиака, может быть использовано в нефтехимии. Цель повышение термостабильности катализатора. Катализатор получают плазменным распылением железосодержащего сырья электроэрозионно диспергированного железа в воде с нитратом магния (промотор) и гидроксидом алюминия в поток газообразного теплоносителя с последующим отделением от газового потока катализаторной массы и ее формованием. Эти условия позволяют повысить термостабильность катализатора. Так активность его при 800 и 900°С составляет 96,8 и 95,6% против 96,1 и 94% в известном случае, причем время термообработки составляет 0,2 0,4 с против 40 ч, а число стадий 3 против 7. 2 табл.

Изобретение относится к способам по- лучения катализаторов для второй ступени окисления аммиака. Цель изобретения получение катализатора с повышенной термостабильностью за счет использования нового сырья. Изобретение иллюстрируется следующими примерами. П р и м е р 1. Для приготовления 1 кг катализатора берут суспензию, содержащую 750 г (в пересчете на Fe₂O₃) продуктов электроэрозионного диспергирования железа, разводят в ней 380 г гидроксида алюминия и добавляют 61 г азотнокислого магния. Полученную смесь диспергируют в потоке воздуха в плазмохимическом реакторе. Полученную катализаторную массу улавливают на фильтре и таблетируют. Плазмохимической обработке подвергают суспензию с концентрацией 2-30 мас. Различия в активности полученных образцов при различной концентрации не наблюдалось. При концентрации более 30% подавать суспензию в плазменный поток практически невозможно из-за постоянного забивания форсунки. Снижение концентрации суспензии менее 2% ведет к значительному увеличению энергозатрат на единицу массы получаемого катализатора из-за потерь энергии на испарение воды. Приготовленные образцы проводят при среднемассовой температуре плазменного потока t 3000^оС и удельном расходе суспензии G 0,4 кг/кВ˙ч. Остальные примеры приготовления касаются варьирования среднемассовой температуры плазменного потока (t) и удельного расхода суспензии (G). Результаты измерения активности катализаторов (25 примеров) при 800^оС приведены в табл. 1. Катализаторы испытывают на лабораторной установке при расходе воздушной смеси 740 л/ч, содержании аммиака 10,0-10,5 об. объемной скорости 30000 ч^-1 и атмосферном давлении, в качестве первой ступени используют одну платиновую сетку. Наибольшую активность показывают образцы, приготовленные при t 2400-3200^оС и G 0,2-0,6 кг/кВ ˙ ч. П р и м е р 26 (сравнительный). Для приготовления 1 кг катализатора смешивают в воде 750 г Fe₂O₃, приготовленного традиционным методом, 380 г гидроксида алюминия с добавлением 61г нитрата магния. Полученную смесь перерабатывают в плазмохимическом реакторе в катализаторную массу, улавливают на фильтре и таблетируют. Образец готовят при среднемассовой температуре плазменного потока t 3000^оС и удельном расходе суспензии G 0,4 кг/кВ˙ ч, т.е. воспроизводят условия получения наиболее активных образцов по предлагаемому способу, описанному в примере 1. П р и м е р 27 (по прототипу). Для приготовления 1 кг катализатора берут 3800 г азотнокислого железа, 1800 г азотнокислого алюминия, 61 г азотнокислого магния и 340 г воды. Полученный раствор диспергируют в плазменный поток газа с последующей закалкой конденсатом до 500^оС. Образовавшиеся высокодисперсные частицы катализатора улавливают на фильтре и таблетируют. Для всех примеров получают катализатор состава, мас. оксид железа 75, оксид алюминия 24,3, оксид магния 0,7. В табл.2 даны сравнительные характеристики катализаторов, полученных по примеру 1, примеру 26 и известным способом. Катализатор, приготовленный предлагаемым способом, обладает высокой активностью и повышенной термостабильностью. Использование в качестве исходного компонента катализатора оксида железа, приготовленного традиционным методом, ведет к некоторому снижению активности и термостабильности по сравнению с суспензией, полученной электроэрозионным диспергированием железа. Продукты электроэрозионного диспергирования железа состоят из α Fe и FeO, причем содержание α Fe ≈ FeO. Примесей Fe₂O₃ не обнаружено. При длительном хранении в суспензии начинает образовываться Fe₃O₄. При электроэрозионном диспергировании скорость охлаждения микроскопических капель металла достигает 10⁵ 10⁷ град/с. При этом в результате закалки из жидкого состояния металл частиц полученной суспензии оказывается похожим по свойствам на аморфные сплавы, отличающиеся высокой химической активностью. Размер частиц продуктов эрозии железа имеет достаточно большой спектр: от 5-100 до 10-20 мкм с преобладающим размером 800-1000 .

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРА ДЛЯ ВТОРОЙ СТУПЕНИ ОКИСЛЕНИЯ АММИАКА путем плазменного распыления железосодержащего сырья в воде с нитратом металла-промотора и соединением алюминия в поток газообразного теплоносителя с последующим отделением от газового потока катализаторной массы и ее формованием, отличающийся тем, что, с целью получения катализатора с повышенной термостабильностью, в качестве железосодержащего сырья используют электроэрозионно диспергированное железо, в качестве нитрата металла-промотора нитрат магния и в качестве соединения алюминия его гидроксид.

РИСУНКИ

Рисунок 1