Способ получения никель-алюмо-хромового катализатора для окислительно-восстановительных процессов, в частности для метанирования оксидов углерода

 

Изобретение относится к способам получения никель-алюмо-хромовых катализаторов, использующихся для процессов гидрирования, очистки газов, для процессов метанирования оксидов углерода. Описан способ получения никель-алюмо-хромового катализатора путем обработки сухой смеси основного карбоната никеля с оксидом алюминия раствором хромового ангидрида, используемого в количестве 93-98 мас.% от расчетного, добавления к полученной массе аммиачной воды с содержанием NH₃ 22-30 мас.% в количестве 1:0,3÷0,8 мас.ч. соответственно, сушки, прокаливания, пластификации, сушки, прокаливания, дополнительной обработки прокаленной массы раствором хромового ангидрида, взятым в количестве от 2 до 7 мас.% от расчетного, таблетирования и восстановления. Технический результат - повышение активности и механической прочности катализатора. 1 з.п.ф-лы.

Изобретение относится к способам получения никель-алюмо-хромового катализатора, широко применяющегося в промышленности для гидрирования, например, органических соединений, очистки технологических газов от кислорода и кислородсодержащих примесей, а также для процессов метанирования оксидов углерода.

Известен способ получения никель-алюмо-хромового катализатора, например, для гидрирования органических соединений путем совместного осаждения раствором соды основного карбоната никеля и гидроксидов хрома и алюминия из их азотных солей при температуре 50-90^oС и постоянном рН с последующим фильтрованием смеси, промывкой до конечного отсутствия нитрат-иона, сушкой, прокаливанием, таблетированием, восстановлением [RU 229467 А, 19.11.1969].

Недостатком известного способа является наличие стадий фильтрования, промывки смеси до полного отсутствия нитрат-иона, что значительно усложняет его осуществление.

Известен также способ получения никель-алюмо-хромового катализатора, дополнительно содержащего алюминат кальция, для очистки водорода и водородсодержащих газов от оксидов углерода путем смешения измельченных оксида алюминия, алюмината кальция и основного карбоната никеля при добавлении аммиачной воды с последующим введением раствора хромового ангидрида, затем, продолжая перемешивание, массу сушат, пластифицируют, прокаливают, таблетируют [RU 1051764 A1, 15.08.1990].

К недостаткам известного способа следует отнести необходимость использования алюмината кальция, содержание которого в катализаторе составляет до 30 мас.%.

Ближайшим известным аналогичным решением является способ получения никель-алюмо-хромового катализатора для окислительно-восстановительных процессов, в частности для метанирования оксидов углерода, который заключается в смешении соединений никеля, алюминия и хрома с последующей сушкой, прокаливанием, таблетированием и восстановлением [RU 403429 А, 28.11.1977]. Для смешения берут пастообразную или сухую смесь основного карбоната никеля с оксидом алюминия и обрабатывают раствором хромового ангидрида.

Недостатком известного способа является получение катализатора, обладающего недостаточно высокой активностью в процессе метанирования оксидов углерода и механической прочностью по образующей. Так катализатор, полученный известным способом, имеет активность в реакции метанирования оксидов углерода, определяемую по температуре проскока 100 ррm СО, 155^oС, прочность по образующей 35 МПа и температуру начала восстановления 275^oС.

Задачей настоящего изобретения является получение катализатора, обладающего повышенной активностью и механической прочностью.

Поставленная задача решается тем, что предложенный способ получения никель-алюмо-хромового катализатора для окислительно-восстановительных процессов, в частности для метанирования оксидов углерода, включает приготовление катализаторной массы путем обработки сухой смеси основного карбоната никеля с оксидом алюминия раствором хромового ангидрида, используемого в количестве 93-98 мас. % от расчетного, добавления к полученной массе аммиачной воды с содержанием аммиака 22-30 мас.% в количестве 1:0,3÷0,8 мас. ч. соответственно, сушку, прокаливание с последующей пластификацией, сушку, прокаливание, дополнительную обработку прокаленной массы раствором хромового ангидрида, взятым в количестве от 2 до 7 мас.% от расчетного, таблетирование, восстановление. Пластификацию осуществляют путем обработки прокаленной массы водой до получения пластичной массы с влажностью 20-25 мас.%. Проведение обработки раствором хромового ангидрида вначале сухой смеси основного карбоната никеля с оксидом алюминия, а затем повторно перед стадией таблетирования и определенный порядок постадийного осуществления способа позволил получить катализатор, обладающий повышенной активностью и механической прочностью, а также позволил снизить температуру начала восстановления.

Ниже приведен пример, иллюстрирующий настоящее изобретение.

Пример.

В смеситель засыпают 67 кг основного карбоната никеля, затем предварительно измельченный на вибромельнице оксид алюминия в количестве 48 кг перемешивают в течение 30 минут, затем засыпают хромовый ангидрид в количестве 14 кг, что составляет 93 мас.% от расчетного. Вновь перемешивают в течение 10 минут, вливают 50 л воды, перемешивают в течение не менее 1 часа при 80-90^oС до получения густой творожистой массы. Затем заливают 90 литров аммиачной воды с массовой долей аммиака 25% (1:0,5 мас. ч. соответственно), сушат массу при 80-90^oС до влажности 15-25 мас.%, прокаливают при 380-400^oС. Прокаленную массу пластифицируют путем добавления 75 л воды до получения пластичной массы с влажностью 20 - 25 мас.% с размером комков около 10 см, сушат и прокаливают при 380-400^oС до ППП₉₀₀=7-10%. Затем прокаленную массу обрабатывают 10 л раствора хромового ангидрида концентрацией не выше 10 мас. % (1 кг хромового ангидрида, что составляет 7 мас.% от расчетного), таблетируют с графитом, восстанавливают.

Полученный катализатор содержит, мас.%: NiO - 39, Сr₂О₃ - 10, Аl₂О₃ - 51.

Активность при метанировании оксида углерода проверяли гидрированием при 125^oС 0,3 мас.% СО в водороде до остаточного содержания СО менее 20 см³/м³ при давлении 5 атм и объемной скорости 10000 ч^-1.

Катализатор показал активность в метанировании СО, определяемую проскоком 100 ррm, 145^oС, прочность по образующей 65 МПа и температуру восстановления 255^oС.

Формула изобретения

1. Способ получения никель-алюмо-хромового катализатора для окислительно-восстановительных процессов, в частности для метанирования оксидов углерода, включающий приготовление катализаторной массы путем обработки сухой смеси основного карбоната никеля с оксидом алюминия раствором хромового ангидрида, сушку, прокаливание, таблетирование, восстановление, отличающийся тем, что при обработке сухой смеси хромовый ангидрид используют в количестве 93-98 мас. % от расчетного, к полученной массе добавляют аммиачную воду с содержанием NН₃ 22-30 мас. % в количестве 1: 0,3-0,8 мас. ч. соответственно, сушат, прокаливают, затем пластифицируют, сушат, прокаливают, прокаленную массу дополнительно обрабатывают раствором хромового ангидрида, взятым в количестве от 2 до 7 мас. % от расчетного, и подвергают таблетированию и восстановлению.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что пластификацию осуществляют путем обработки прокаленной массы водой до получения пластичной массы с влажностью 20-25 мас. %.