Износоустойчивый медьсодержащий катализатор для низкотемпературного синтеза метанола при низком давлении

Изобретение относится к медьсодержащим катализаторам для низкотемпературного синтеза метанола в кипящем слое при низком давлении. Описан износоустойчивый медьсодержащий катализатор для низкотемпературного синтеза метанола при низком давлении, полученный методом пропитки, содержащий оксиды меди, цинка, хрома, магния, алюминия и бора, и имеет следующее мольное соотношение: CuO:ZnO:Cr2O3:MgO:Al2O32O3=1:0,3:(0,15-0,2):(0,1-0,025):(0,25-0,3): (0,08-0,1). Технический эффект - повышение механической прочности и износоустойчивости на истирание. 1 табл.

 

Изобретение относится к медьсодержащим катализаторам для низкотемпературного синтеза метанола в кипящем слое при низком давлении.

Известно много катализаторов дня низкотемпературного синтеза метанола при низком давлении. Наиболее распространенным вариантом таких катализаторов является промышленный катализатор СНМ-1 (Авт. св-во №215205, 1969 г. (СССР)). В качестве аналога принимают полученный в ГИАП катализатор мольного состава CuO•0,3 ZnO•(0,15-0,2)Cr2O3•(0,05-0,1)MnO•(0,05-0,1)MgO•(0,25-0,3)Al2О3•0,05 ВаО, имеющий маркировку ДН-8-2 (Патент на изобретение №2175886. Катализатор синтеза метанола. Курылев А.Ю., Черкасов Г.П., Щукин А.В., Мещеряков Г.В. Москва, 14 февраля 2000 г. /1/). Аналог /1/ предназначен для синтеза метанола при 220-280°С и 5 МПа. Его активность превышает активность катализатора СНМ-1, а селективность достигает 94-97 мас.%. Наиболее близким аналогом является катализатор для низкотемпературного синтеза метанола, полученный методом смешения - осаждения и содержащий оксиды меди, цинка или алюминия, марганца, хрома, железа, бария и магния. В этот катализатор вводят окись меди, окись хрома, окись алюминия с дополнительными добавками в отношении от 30:5:65 до 70:25:5 (SU 218841 А, 03.02.69). Отличие предлагаемого катализатора от катализатора, описанного в наиболее близком аналоге, заключается в методе его получения и соотношении компонентов катализатора.

Предлагаемый катализатор разработан с целью повышения механической прочности и износоустойчивости на истирание существующих катализаторов.

Для достижения указанной цели в состав аналога /1/ вводят добавку В2О3 и исследуют ее влияние на механическую прочность и износоустойчивость полученного катализатора (приготовление всех образцов аналога /1/ производят по методу смешения - осаждения, а катализатора с добавкой - методом пропитки).

Введение оксида бора в катализатор в количестве до 25% вес. показывает значительное увеличение механической прочности и износоустойчивости полученного катализатора. Отмечено увеличение объема пор и рабочей температуры катализатора.

Кроме того, указанная цель достигается получением катализатора методом пропитки износоустойчивой основы, в которую входят оксиды бора и алюминия. Введение оксида алюминия в катализатор стабилизирует его, повышает его прочностные показатели при истирании и раздавливании и обеспечивает высокую внутреннюю поверхность, умеренно хорошую термостойкость катализатора.

На основании результатов испытаний наиболее активных образцов был выбран состав катализатора для дальнейшей его оптимизации, мольные доли:

CuO:ZnO:Cr2O3:MnO:MgO:Al2O3:BaO=1:0,3:0,21:0,08:0,17:0,3:0,068.

Анализ результатов опытов по оптимизации показал, что активность и стабильность катализатора возрастает с уменьшением содержания добавок MnO и ВаО от основного уровня.

Принимая во внимание исследования катализаторов типа ДН для работы под давлением 5 МПа, предлагают катализатор следующего химического состава, мольные доли:

CuO:ZnO:Cr2О3:MgO:Al2О32О3=1:0,3:(0,15-0,2):(0,1-0,025):(0,25-0,3):(0,08-0,1).

Пример получения катализатора.

Отдельно получают раствор основного хлорида алюминия Al2(OH)5Cl. Для этого сначала из 1500 г чистого металла алюминия путем электролитического осаждения (I=10-25 A, U=40-80 В) получают гидроксид алюминия (электролиз проводят до тех пор, пока масса алюминиевой пластинки не уменьшится на 400 г). В полученную массу добавляют 220 мл концентрированной соляной кислоты до рН 3-4. Получают 920 мл коллоидного тиксотропного раствора основного хлорида алюминия, который оставляют созревать при комнатной температуре. В созревший псевдозоль Al2(ОН)5Cl вводят 128 г борной кислоты Н3BO3 и тщательно перемешивают. Для получения сферических гранул используют метод углеводородной формовки. Сфероидацию капель осуществляют в слое керосина толщиной 2-3 см, а объемное структурирование золя в 15% аммиачной воде.

На первой стадии гранулы выдерживают при температуре 313 К в течение 2-3 суток до визуально наблюдаемой полной усадки. Затем на второй, высокотемпературной, стадии поднимают температуру со скоростью 10 град/ч до 423 К и выдерживают при этой температуре в течение 4 часов. Температурный режим прокаливания гранул в муфеле с регулирующим электрообогревом следующий:

- подъем температуры от 423 К до 473 К - по 20 град/ч;

- подъем температуры от 473 К до 773 К - по 50 град/ч;

- подъем температуры от 773 К до 1373 К - по 100 град/ч;

- выдержка при 1373 К в течение 4 часов.

Отдельно получают 60%-ный (в расчете на кристаллогидраты) пропиточный раствор плотностью 1,56 г/см3 из солей нитрата меди [Cu(NO3)2] - 1428 г, нитрата цинка [Zn(NO3)2] - 428 г, нитрата магния [Mg(NO3)2] - 88 г и нитрата хрома [Cr(NO3)3] - 243 г с добавлением щавелевой кислоты [Н2С2O4•2Н2О] - 1100 г.

Пропитку гранул пропиточным раствором проводят при 60-80°С в течение часа. Прокаливают катализатор в течение двух часов при 500-550°С. Число циклов "пропитка-прокалка" для всех образцов равно трем. В результате получают 950 г катализатора состава, приведенного в таблице 1.

Табл.1
CuOZnOCr2O3MgOAl2O3В2О3
Мольные доли10,30,170,0620,280,09
Массовые доли47,714,515,41,517,13,8

Из полученной массы готового катализатора выбирают пробу 100 г, размер зерна 0,6-1,5 мм и подвергают проверке на истираемость (по убыли массы гранулы при испытаниях в кипящем слое).

Промышленные испытания полученного низкотемпературного катализатора низкого давления проводят в колонне синтеза метанола, на четырехреакторной установке. Для организации кипящего слоя без проскока газовых пузырей используют газораспределительную решетку с отверстиями 0,5 мм; а также в аппарат помещают плоскопараллельные вертикальные решетки с отверстиями 10 мм.

Условия испытания: состав синтез-газа (об.%): СО2 - 0,4; СО - 2,6; Н2 - 72,8; N2 - 24,2; давление 5 МПа; температура 220-260°С; объемная скорость синтез-газа 10000 ч-1. В качестве псевдоожижающего агента используют воздух. Число псевдоожижения принимают равным 1,5. Время испытаний - 720 часов.

Истираемость катализатора после 240, 480 и 720 часов испытания равна соответственно 1,5; 2,0 и 2,4 г, что составляет 1,5; 2,0 и 2,4% мас.

В ходе испытания катализатора поддерживают следующий состав исходного газа, об.%: водород - 74-77, оксид углерода - 2-4, диоксид углерода - 0,3-0,4, инертные примеси 15-20. При 220-260°С и 5 МПа оксид углерода практически полностью превращается в метанол.

Как показывают промышленные испытания, данный низкотемпературный катализатор значительно износоустойчив (< 5% мас.), что делает возможным его применение в промышленности для проведения процесса в кипящем слое.

Износоустойчивый медьсодержащий катализатор для низкотемпературного синтеза метанола при низком давлении, полученный методом пропитки, включающий оксиды меди, цинка, хрома, магния, алюминия, отличающийся тем, что катализатор дополнительно содержит оксид бора и имеет следующее мольное соотношение: CuO:ZnO:Cr2O3:MgO:Al2O3:B2O3=1:0,3:(0,15-0,2):(0,1-0,025):(0,25-0,3): (0,08-0,1).



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к медьсодержащим катализаторам для низкотемпературного синтеза метанола в кипящем слое при среднем давлении. .

Изобретение относится к области химической технологии и может быть использовано, в частности, на заводах, выпускающих метанол и аммиак, а именно относится к усовершенствованному способу получения метанола из продувочного газа основного синтеза метанола или аммиака, включающему дозирование в продувочный газ основного синтеза сжатого диоксида углерода, нагревание полученной газовой смеси до начальной температуры синтеза, пропускание нагретого газа через катализатор синтеза метанола, охлаждение прореагировавшего газа, выделение сконденсированного метанола-сырца и разделение несконденсированного газового потока на два: возвратный и продувочный, причем возвратный поток для смешения с потоком продувочного газа основного синтеза направляют в один или два циркуляционных струйных компрессора и циркуляцию осуществляют а) либо за счет энергии давления продувочного газа основного синтеза, который подается в струйный компрессор, с последующим указанным дозированием в поток сжатого диоксида углерода, б) либо за счет энергии давления сжатого диоксида углерода, указанное дозирование которого осуществляют в струйный компрессор с последующим введением в поток продувочного газа основного синтеза, в) либо за счет энергии давления продувочного газа основного синтеза и энергии давления указанного сжатого диоксида углерода, которые подаются в один или два струйных компрессора.

Изобретение относится к новому способу получения метанола и других алифатических спиртов путем газофазного взаимодействия углеводородных газов с водяным паром под действием ультрафиолетового излучения и может быть использовано в химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей и нефтегазодобывающей промышленности.

Изобретение относится к области химической технологии и может быть использовано при переработке газа нестабильного состава, такого, например, как попутный нефтяной газ на нефтедобывающих скважинах, в полевых условиях небольшими передвижными установками.

Изобретение относится к усовершенствованному способу получения метанола, включающему последовательную подачу углеводородсодержащего газа, впрыска химически очищенной воды, проведения предварительного парового риформинга получения синтез-газа, проведения окончательного риформинга образовавшегося газа с добавлением кислорода при давлении, равном давлению проведения синтеза метанола, обогревом реактора предварительного риформинга потоком полученного синтез-газа, выходящим из реактора окончательного риформинга, который подается в межтрубное пространство реактора предварительного риформинга, далее охлаждением синтез-газа, полученного в результате риформинга, парогазовой смесью, и проведением синтеза метанола в 2-х ступенчатом реакторе, причем охлаждение реакционной смеси для проведения изотермической реакции синтеза метанола в промежуточном выносном теплообменнике двухступенчатого реактора осуществляют парогазовой смесью, а охлаждение потока, выходящего из реактора синтеза метанола, осуществляют парогазовой смесью и химически очищенной водой.

Изобретение относится к технологии получения метанола из синтез-газа. .

Изобретение относится к усовершенствованному способу получения метанола прямым окислением углеводородсодержащего газа, включающему последовательную подачу в узел смешения реактора, который расположен в разгонной части реактора, нагретого углеводородного газа и сжатого воздуха, последующее прямое окисление углеводородного газа, охлаждение реакционной смеси и ее сепарацию, в процессе которой охлажденную реакционную смесь разделяют на отходящие газы и жидкие продукты, и регенерацию полученного в процессе сепарации метанола-сырца с выделением метанола и отводом отходящих газов, причем окисление углеводородного газа осуществляют в две стадии: гомогенное окисление в трубчатой части реактора и последующее гетерогенное окисление в межтрубной части реактора с использованием двухслойного катализатора при температуре 390-4900С и давлении 8,0 МПа, а охлаждение реакционной смеси осуществляют сначала в теплообменнике “газ-газ”, затем в аппарате воздушного охлаждения газа.

Изобретение относится к способу получения эфира муравьиной кислоты или метанола и к катализатору данного способа. .

Изобретение относится к способу и установке производства метанола реакцией монооксида углерода и водорода с использованием биомассы в качестве сырья. .

Изобретение относится к способу осушки алифатических спиртов C1-С3. .
Изобретение относится к медьсодержащим катализаторам для низкотемпературного синтеза метанола в кипящем слое при среднем давлении. .
Изобретение относится к способу получения метанола из природного газа. .

Изобретение относится к способу получения метанола, который находит применение в области основного органического синтеза. .

Изобретение относится к способам получения низкоатомных линейных спиртов из синтез-газа при давлениях не выше 100 атм в присутствии катализатора. .
Изобретение относится к медьсодержащим катализаторам для низкотемпературного синтеза метанола в кипящем слое при среднем давлении. .

Изобретение относится к способу получения катализаторов для синтеза N-алкилированных ароматических аминов, главным образом N-метиланилина (ММА). .
Изобретение относится к способу получения железо-хром-никелевых шпинелей путем гомогенизации исходных оксидов никеля (II), железа (III), хрома (III) в присутствии 0,5-1,5% мас.
Изобретение относится к катализаторам для дегидрирования изоамиленов в изопрен, являющийся мономером для производства синтетического каучука. .
Изобретение относится к усовершенствованному способу окисления циклических углеводородов, спиртов и/или кетонов до карбоновой кислоты с помощью кислорода или кислородсодержащего газа.
Наверх