Способ получения катализатора для конверсии монооксида углерода

 

Сущность изобретения: продукт - катализатор (КТ) получают осаждением карбоната железа из раствора сульфата железа карбонатом аммония, отделением полученного осадка карбоната железа от 7 - 10%-ного раствора сульфата аммония, промывкой, сушкой и прокаливанием карбоната железа с последующим смешением прокаленного остатка с раствором хромового ангидрида, формованием полученной пасты в виде цилиндрических гранул, сушкой и прокаливанием катализаторной массы. При этом раствор сульфата аммония доводят до pH 8,0 - 8,5 при давлении раствора карбоната аммония и проводят барботаж воздуха при 75 - 90^oС до достижения соотношения Fe(I) : Fe(II) = 0,5 - 1,0 : 1. Образовавшийся магнетит возвращают на стадию промывки осадка карбоната железа и из раствора сульфата аммония с содержанием железа не более 2 мг/м³ выделяют кристаллический сульфат аммония. Положительный эффект: создание экологически безопасного способа с полной утилизацией сточных вод и получением товарного сульфата аммония. 2 табл.

Предлагается усовершенствованный способ получения катализатора для конверсии монооксида углерода. Известны способы получения катализатора для конверсии монооксида углерода путем осаждения карбоната железа из раствора сульфата железа карбонатом аммония, отделения полученного осадка карбоната железа от раствора сульфата аммония, промывки, сушки и прокаливания карбоната железа с последующим смешением его с раствором хромового ангидрида или растворами хромового ангидрида и перманганата калия, формованием полученной пасты в виде цилиндрических гранул, сушкой и прокаливанием катализаторной массы. При получении катализатора этими способами утилизация раствора сульфата аммония, содержащего примеси железа, не предусмотрена. Это приводит к загрязнению водоемов, потерям сульфата аммония и соединений железа. Наиболее близким к предлагаемому является способ получения катализатора для конверсии монооксида углерода путем осаждения карбоната железа из раствора сульфата железа карбонатом аммония, отделения полученного осадка карбоната железа от 7-10% -ного раствора сульфата аммония, промывки, сушки и прокаливания карбоната железа с последующим смещением его с раствором хромового ангидрида, формованием полученной пасты в виде цилиндрических гранул, сушкой и прокаливанием катализаторной массы, отделением соединений железа от раствора сульфата аммония при отстаивании и фильтрации с последующим возвращением соединений железа на стадию промывки осадка карбоната железа. Однако данный метод не обеспечивает требуемой степени извлечения железа из раствора по той причине, что в 7-10%-ном растворе сульфата аммония присутствуют гелеобразные примеси гидроокиси железа (III), которые значительно замедляют процесс отстаивания и делают практически невозможной фильтрацию из-за забивки этими примесями фильтровального полотна. Известно, что соединения железа редко ухудшают качество сульфата аммония как удобрения. Поэтому очищенный по данному методу 7-10%-ный раствор сульфата аммония непригоден для переработки в кристаллический сульфат аммония, и, следовательно, известный способ получения катализатора для конверсии монооксида углерода не решает проблему очистки и утилизации сточных вод катализаторного производства. Целью изобретения является создание экологически безопасного способа получения катализатора с полной утилизацией сточных вод и получение товарного сульфата аммония. Поставленная цель достигается тем, что согласно предлагаемому способу получения катализатора для конверсии монооксида углерода путем осаждения карбоната железа из раствора сульфата железа карбонатом аммония, отделения полученного осадка карбоната железа от 7-10%-ного раствора сульфата аммония, промывки, сушки и прокаливания карбоната железа с последующим смешением его с раствором хромового ангидрида, формованием полученной пасты в виде цилиндрических гранул, сушкой и прокаливанием катализаторной массы, отделением соединения железа от раствора сульфата аммония при отстаивании и фильтрации с последующим возвращением соединения железа на стадию промывки осадка карбоната железа, раствор сульфата аммония доводят до рН 8,0-8,5 путем добавления раствора карбоната аммония и проводят барботаж воздуха при 75-90^оС до достижения соотношения Fe (II):Fe (III) 0,5-1:1, образовавшееся соединение железа, представляющее собой магнетит, возвращают на стадию промывки карбоната железа и из раствора сульфата аммония с содержанием железа не более 2 мг/дм³ выделяют кристаллический сульфат аммония. Катализатор, полученный с использованием магнетита, обладает стабильной активностью и по качеству соответствует требованиям ТУ 113-03-317-86. П р и м е р 1 (по известному способу). Для приготовления 100 г катализатора конверсии монооксида углерода берут 886,95 г раствора сульфата железа (II) с массовой концентрацией FeSO₄ 200-250 г/дм³ и 887,0 г раствора карбоната аммония с массовой концентрацией (NH₄)₂CO₃ 120-150 г/дм³. В результате взаимодействия этих веществ при температуре 48-60^оС и рН 7-8 образуется 1770,3 г суспензии железа в растворе сульфата аммония. Осадок карбоната железа отделяют от маточника, промывают от серы, прокаливают, полученный оксид железа в количестве 94,8 г смешивают с 9,7 г хромового ангидрида и 35,9 г H₂O и формуют в виде цилиндрических гранул. Сформованные гранулы сушат при 30-70^оС в течение 9 ч и прокаливают при 400-500^оС в течение 10 ч. Приготовленный катализатор имеет следующий состав, мас. Fe₂O₃ 92 Cr₂O₃ 7 CrO₃ 1 Активность катализатора, выраженная через константу скорости реакции конверсии CO с водяным паром, составляет 1,25-1,70 см³/(г^.с) при норме по ТУ 113-03-317-86 1,2-1,4 см³/(г^.с) (см. табл.1, опыты 1-3). В процессе приготовления 100 г катализатора конверсии монооксида углерода образуется около 2172,6 г 7-10%-ного раствора сульфата аммония с массовой концентрацией железа до 170 мг/дм³. Раствор сульфата аммония после разбавления сливается в канализацию. Таким образом, при получении 100 г катализатора конверсии монооксида углерода по данному способу потери сульфата аммония в пересчете на 100% (NH₄)₂SO₄ и соединений железа в пересчете на общее железо составляют 158,08 и 0,355 г соответственно. П р и м е р 2 (по предлагаемому способу). Процесс получения катализатора конверсии монооксида углерода до стадии очистки сульфата аммония осуществляют по примеру 1. Далее 2172,6 г 7-10%-ного раствора сульфата аммония с массовой концентрацией железа до 170 мг/дм³ нагревают до 75-90^оС, доводят рН до 8,0-8,5 путем позиционирования раствора карбоната аммония и проводят барботаж раствора воздухом с целью окисления Fe (II) в Fe (III). В этих условиях при достижении соотношения Fe (II):Fe (III) 0,5-1:1 в растворе сульфата аммония образуется магнетит. Примеры образования магнетита представлены в табл.2 (см. опыты 1-6). Раствор сульфата аммония, содержащий магнетит, отделяется от осадка методами отстаивания и фильтрации до массовой концентрации железа не более 2 мг/дм³ и в количестве 2172,6 г поступает на переработку в кристаллический сульфат аммония. Извлеченный магнетит в количестве 0,351 г (в пересчете на общее железо) возвращается на отмывку карбоната железа от серы, 0,004 г магнетита (в пересчете на общее железо) остается в растворе сульфата аммония. Таким образом, получение катализатора конверсии монооксида углерода по предлагаемому способу является безотходным и экологически безопасным и обеспечивает высокое качество катализатора. Активность катализатора, выраженная через константу скорости реакции конверсии CO с водяным паром, составляет 1,31-1,62 см³/(г^.с) при норме по ТУ 113-03-317-86 1,2-1,4 см³/(г^.с) (см. табл.1, опыты 4-6). П р и м е р 3. Процесс осуществляется по примеру 2. Магнетит, выделенный на стадии фильтрации сульфата аммония, отмывают от серы, прокаливают при 360^оС в течение 45 мин и добавляют в оксид железа (III) при смешении компонентов катализатора конверсии монооксида углерода. Показано, что введение магнетита в количестве 15-100% от массы исходного оксида железа не ухудшает качества катализатора. Активность катализатора, выраженная через константу скорости реакции конверсии CO с водяным паром, составляет 1,22-1,35 см³/(г^.с), что соответствует требованиям ТУ 113-03-317-86 (см. табл.2, опыты 8-10).

Формула изобретения

Способ получения катализатора для конверсии монооксида углерода путем осаждения карбоната железа из раствора сульфата железа карбонатом аммония, отделения полученного осадка карбоната железа от 7 10%-ного раствора сульфата аммония, промывки, сушки и прокаливания карбоната железа с последующим смешением прокаленного остатка с раствором хромового ангидрида, формованием полученной пасты в виде цилиндрических гранул, сушкой и прокаливанием катализаторной массы, отделением соединения железа от раствора сульфата аммония при отстаивании и фильтрации с последующим возвращением соединения железа на стадию промывки осадка карбоната железа, отличающийся тем, что, с целью создания экологически безопасного способа с полной утилизацией сточных вод и получения товарного сульфата аммония, раствор сульфата аммония доводят до рН 8,0 8,5 путем добавления раствора карбоната аммония и проводят барботаж воздуха при 75 90^oС до достижения соотношения Fe(II) Fe(III) 0,5 1,0 1, образовавшееся соединение железа, представляющее собой магнетит, возвращают на стадию промывки осадка карбоната железа и из раствора сульфата аммония с содержанием железа не более 2 мг/м³ выделяют кристаллический сульфат аммония.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 31-2000

Извещение опубликовано: 10.11.2000        

---