Способ приготовления катализатора среднетемпературной конверсии оксида углерода водяным паром

Авторы патента:

Ильин Александр Павлович (RU)

Румянцев Руслан Николаевич (RU)

Ильин Александр Александрович (RU)

Лапшин Максим Александрович (RU)

B01J37/08 - термообработка

B01J23/78 - с щелочными или щелочноземельными металлами или бериллием

B01J23/745 - железо

B01J23/72 - медь

Владельцы патента RU 2677694:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (ИГХТУ) (RU)

Изобретение относится к способу приготовления катализаторов для среднетемпературной конверсии оксида углерода водяным паром, которые могут быть использованы в химической промышленности при получении азотоводородной смеси для синтеза аммиака. Способ приготовления катализатора для среднетемпературной конверсии оксида углерода водяным паром заключается в механической активации железосодержащего компонента с соединением меди, сушке, формовании и прокаливании гранул, при этом в качестве железосодержащего компонента используют порошок металлического железа, а механическую активацию осуществляют в присутствии щавелевой кислоты при массовом соотношении металл/щавелевая кислота 0,5÷0,7 и достижении степени растворения металлов 80÷100%, затем добавляют 6,5÷20 мас.% Са(ОН)₂ и перемешивают. Технический результат заключается в увеличении удельной площади поверхности и каталитической активности. 1 табл., 3 пр.

Известен способ приготовления катализатора для конверсии оксида углерода, включающий осаждение гидроксида железа из раствора нитрата железа аммиакосодержащим осадителем с последующим получением железосодержащего компонента, приготовлением бихромата меди, смешением с железосодержащим компонентом, сушку, прокаливание, формование катализаторной массы. В качестве осадителя выбирается аммиачно-карбонатный раствор, осадок гидроксида железа отделяют и промывают, сушат и прокаливают при температуре 380÷420°С, полученный железосодержащий компонент, представляющий собой оксид железа, смешивают с бихроматом меди, катализаторную массу увлажняют водой, формуют, прокаливают на воздухе, сушат и прокаливают при постепенном подъеме температуры 30-50°С [Патент РФ 2157731, МПК B01J 37/04, 23/86. Способ приготовления катализатора для среднетемпературной конверсии оксида углерода с водяным паром / Шаркина В.И., Серегина Л.К., Горожанкин Э.В., Аксенов Н.Н.; заявитель и патентообладатель Меньшов Владимир Никифорович. - №2000108697/04; заявл. 11.04.2000; опубл. 20.10.2000, бюл. №7].

К недостаткам данного способа следует отнести трудоемкость и продолжительность технологического процесса приготовления, недостаточно высокую механическую прочность и активность получаемого катализатора, использование дефицитных и токсичных соединений хрома.

Известен способ приготовления катализатора для среднетемпературной конверсии оксида углерода водяным паром, включающий механическую активацию железосодержащего компонента с оксидами кальция и меди, смешение с водой до образования пластичной массы, экструзионное формование, сушку и прокаливание, при этом в качестве железосодержащего компонента используют порошок металлического железа, а механическую активацию компонентов осуществляют при пропускании воздуха, обогащенного кислородом, с концентрацией 30-100% [Патент РФ 2291744, МПК B01J 37/04, 23/745, 23/72, 23/78. Способ приготовления катализатора для среднетемпературной конверсии оксида углерода водяным паром / Ильин A.A. (RU), Ильин А.П. (RU), Смирнов Н.Н. (RU); заявитель и патентообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Ивановский государственный химико-технологический университет» (ИГХТУ) (RU). - №2005137678/04; заявл. 02.12.2005; опубл. 20.01.2007, бюл. №2. - 5 с].

К недостаткам данного способа следует отнести невысокую удельную площадь поверхности и каталитическую активность при низких температурах.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату, то есть прототипом, является способ приготовления катализатора для среднетемпературной конверсии оксида углерода водяным паром, включающий механическую активацию железосодержащего компонента с оксидом меди, сушку, формование и прокаливание гранул, при этом в качестве железосодержащего компонента используют порошок чугуна, а механическую активацию осуществляют сначала в 1 20%-ном растворе карбоновой кислоты с последующим добавлением оксидов кальция и меди при массовом соотношении Fe₂O₃÷СаО÷CuO = 90÷50:40:10÷1 [Патент РФ №2445160, МПК B01J 23/745, 23/72, 23/78, 3/16. Способ приготовления катализатора среднетемпературной конверсии оксида углерода водяным паром / Ильин A.A. (RU), Ильин А.П. (RU), Смирнов Н.Н. (RU), Румянцев Р.Н. (RU), заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Ивановский государственный химико-технологический университет» (ИГХТУ) (RU) №2011113138/04 заявл. 05.04.2011, опубл. 20.03.2012, бюл. №8].

К недостаткам прототипа следует отнести невысокую удельную площадь поверхности и каталитическую активность.

Техническим результатом заявляемого изобретения является увеличение удельной площади поверхности и каталитической активности.

Указанный результат достигается тем, что в способе приготовления катализатора для среднетемпературной конверсии оксида углерода водяным паром, заключающемся в механической активации железосодержащего компонента с соединением меди, сушке, формовании и прокаливании гранул, согласно изобретению, в качестве железосодержащего компонента используют порошок металлического железа, а механическую активацию осуществляют в присутствии щавелевой кислоты при массовом соотношении металл/щавелевая кислота 0,5÷0,7 и достижении степени растворения металлов 80 100%, затем добавляют 6,5÷20% Са(ОН)₂ и перемешивают.

В результате использования заявляемого технического решения увеличиваются величина площади удельной поверхности и активность катализатора.

Для приготовления катализатора по предлагаемому способу используют порошок железа марки ПЖР ГОСТ 9849-86, меди ГОСТ 4960-2009, гидроксид кальция ГОСТ 9262-77, щавелевую кислоту ГОСТ 22180-76.

Изобретение осуществляется следующим образом

Пример 1.

Для получения 100 г. катализатора в барабан вибрационной мельницы VM-4 загружают 63,0 г. порошка металлического железа, 2.0 г.металлической меди, 80.0 г. воды и 130 г.щавелевой кислоты соотношения металл/щавелевая кислота = 0,5 и активируют в течение 60 минут до достижения степени растворения металлов 99,1%. Затем в полученную суспензию добавляют 10,0 г. Са(ОН)₂ (10%) перемешивают с одновременным удалением влаги до достижения оптимальной формовочной влажности, формуют в гранулы, которые сушат в течение 6 часов при 150°С и прокаливают при 250°С. Состав полученного катализатора: Fe₂O₃ - 90%, CuO - 2,5%, СаО - 7,5%.

Пример 2

Катализатор готовят аналогично примеру 1 с тем лишь отличием, что в барабан вибрационной мельницы загружают 57,6 г. порошка металлического железа, 2.0 г. металлической меди, 80.0 г. воды и 99,4 г. щавелевой кислоты (соотношение металл/щавелевая кислота = 0,6) и активируют в течение 40 минут до достижения степени растворения 80,2%. Затем в полученную массу добавляют 20,0 г. Са(ОН)2 (20%). Состав катализатора Fe₂O₃ - 82,3%, CuO - 2,5%, СаО - 15,2%.

Пример 3.

Катализатор готовят аналогично примеру 1 с тем лишь отличием, что в барабан вибрационной мельницы загружают 63,9 г.порошка металлического железа, 2.0 г. металлической меди, 80.0 г. воды и 91,2 г.щавелевой кислоты (соотношение металл/щавелевая кислота = 0,7) и активируют в течение 50 минут до достижения степени растворения 91,3%. Затем в полученную массу добавляют 6,7%. Са(ОН)₂. Состав катализатора Fe₂O₃ - 91,3%, CuO - 2,5%, СаО - 5,1%.

Активность образцов катализатора оценивали по степени превращения СО в реакции конверсии оксида углерода водяным паром в водород.

Условия испытания: температура - 340°С, соотношение пар : газ = 0,6. Объемная скорость газа 5000 час^-1, содержание СО на входе 12%.

Удельную поверхность образцов определяли по низкотемпературной адсорбции азота методом БЭТ (Физико-химическое применение газовой хроматографии / А.В. Киселев, А.В. Иогансен, К.И. Сакодынский и др. - М.: Химия, 1973. 256 с.)

Результаты испытаний представлены в таблице

Из таблицы видно, что использование предлагаемого изобретения позволяет увеличить величины площади поверхности более чем в 2 раза и активность на 10,8-9,2%.

Способ приготовления катализатора для среднетемпературной конверсии оксида углерода водяным паром, заключающийся в механической активации железосодержащего компонента с соединением меди, сушке, формовании и прокаливании гранул, отличающийся тем, что в качестве железосодержащего компонента используют порошок металлического железа, а механическую активацию осуществляют в присутствии щавелевой кислоты при массовом соотношении металл/щавелевая кислота 0,5÷0,7 и достижении степени растворения металлов 80-100%, с последующим добавлением 6,5-20 мас.% Са(ОН)₂ и перемешиванием.

Изобретение относится к способам механохимического получения катализатора реакций гидрогенизации на основе никеля для применения в реакциях восстановления основных классов промышленно важных органических соединений: получении капролактама, анилина, спиртов и жиров.

Способ получения катализатора для окисления фосфина // 2677480

Изобретение относится к способам получения катализаторов на основе активированных углей и каталитических добавок в виде водных растворов переходных металлов и может быть использовано в индивидуальных и коллективных устройствах защиты органов дыхания для удаления из отходящих газов токсичных химических веществ, преимущественно фосфина (РН3).

Композитный катализатор и способ его получения // 2677479

Настоящее изобретение относится к композитному катализатору, включающему углерод в качестве непрерывной фазы и частицы сплава Ренея в качестве дисперсной фазы. Описан композитный катализатор, применяемый после активации в качестве катализатора Ренея, включающий углерод в качестве непрерывной фазы и частицы сплава Ренея в качестве дисперсной фазы, в котором частицы сплава Ренея диспергированы в непрерывной фазе углерода и в котором углерод в качестве непрерывной фазы получен в результате карбонизации, по меньшей мере, одного способного к карбонизации органического вещества, которое представляет собой органический полимер, и сплав Ренея включает по меньшей мере один металл Ренея, выбранный из группы, состоящей из никеля, кобальта, меди и железа и по меньшей мере одного выщелачиваемого элемента, выбранного из группы, состоящей из алюминия, цинка и кремния.

Способ приготовления катализатора гидроочистки нефтяных фракций в сульфидной форме (варианты) // 2677285

Предложено три варианта способа приготовления катализатора гидроочистки нефтяных фракций в сульфидной форме. Один из вариантов способа приготовления катализатора гидроочистки нефтяных фракций в сульфидной форме осуществляется формованием соэкструзией смеси гидроксида алюминия, оксида молибдена и основного карбоната никеля или кобальта в цилиндрические гранулы, просушивание и прокаливание с последующей пропиткой водным раствором тиомочевины с концентрацией 42-55 масс.% или водным раствором роданида аммония с концентрацией 42-55 масс.%, термообработку при температуре 250-320°С в токе водорода в течение 30-60 мин, при этом получают катализатор, содержащий, масс.%: сульфид никеля или сульфид кобальта 3,0-8,5, сульфид молибдена 8,9-22, оксид алюминия остальное.

Способ тестирования устойчивости к дезактивации цеолитных катализаторов высокотемпературной олигомеризации олефинов в бензиновую фракцию // 2676691

Изобретение относится к тестированию характеристик цеолитных материалов, в частности к оценке устойчивости к дезактивации в каталитических реакциях. Предварительно проводят нагрев цеолитного катализатора в реакторе в потоке газа-носителя, инертного в процессе олигомеризации, после чего осуществляют процесс каталитической олигомеризации под давлением в три стадии.

Катализатор для риформинга бензиновых фракций, способ его получения и применение катализатора // 2675629

Предложен катализатор для риформинга бензиновых фракций, гидрирования бензольной фракции или ароматических углеводородов, содержащий оксид алюминия, платину, цеолит со структурой ZSM-5 или ZSM-11.

Способ получения катализатора и способ получения ненасыщенного нитрила // 2675603

Изобретение предлагает способ получения катализатора и способ получения ненасыщенного нитрила. Описан способ получения катализатора, предназначенного для использования в реакции газофазного каталитического аммоксидирования пропана, причем данный способ составляют: подготовительная стадия растворения или диспергирования исходного материала для получения подготовленного жидкого исходного материала; первая сушильная стадия высушивания подготовленного жидкого исходного материала для получения высушенного материала; обжиговая стадия обжига высушенного материала для получения сложного оксида, представленного следующей формулой Mo1VaNbbAcXdZeOn (1), где A представляет собой по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, которую составляют Sb и Te; X представляет собой по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, которую составляют W, Bi, Mn и Ti; и Z представляет собой по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, которую составляют La, Ce, Pr, Yb, Y и Sc; и a, b, c, d, e и n представляют собой соотношения чисел атомов соответствующих элементов в расчете на один атом Mo, и 0,01 ≤ a ≤ 1,00, 0,01 ≤ b ≤ 1,00, 0,01 ≤ c ≤ 1,00, 0,00 ≤ d ≤ 1,00 и 0,00 ≤ e ≤ 1,00, и n представляет собой значение, определяемое валентностями атомов составляющих элементов сложного оксида; пропиточная стадия пропитывания сложного оксида раствором, содержащим по меньшей мере один заданный элемент, выбранный из группы, которую составляют вольфрам, молибден, теллур, ниобий, ванадий, висмут, марганец, сурьма, фосфор и редкоземельные элементы, для получения пропитанного сложного оксида; и вторая сушильная стадия высушивания пропитанного сложного оксида, в котором по меньшей мере одна стадия из пропиточной стадии и второй сушильной стадии представляет собой стадию пропитывания сложного оксида или высушивания пропитанного сложного оксида в процессе перемешивания при мощности перемешивания в расчете на единицу объема сложного оксида, заданную следующей формулой Pv (кВт/м3) = P (кВт)/V (м3) (2), где Pv представляет собой мощность смесителя в расчете на единицу объема сложного оксида (кВт/м3); P представляет собой электрическую мощность (кВт) приводного двигателя вращающейся лопатки; и V представляет собой объем (м3) сложного оксида, помещенного в смеситель; и Pv составляет 0,001 ≤ Pv ≤ 300.

Катализатор очистки выхлопного газа // 2675373

Изобретение относится к катализатору очистки выхлопного газа, содержащему два или больше каталитических слоев покрытия на субстрате, в котором каждый каталитический слой покрытия содержит частицы катализатора, имеющие состав, отличающийся от прилежащего каталитического слоя покрытия.

Высококонцентрированные серебросодержащие растворы для изготовления катализаторов синтеза этиленоксида // 2674990

Изобретение относится к серебросодержащему катализатору синтеза этиленоксида. Описан раствор для пропитывания серебром, который содержит: (i) ионы серебра, (ii) повышающее концентрацию серебра вещество, в качестве которого выбираются по меньшей мере одна соль аммония, имеющая анионный компонент, который подвергается термическому разложению; или по меньшей мере одна аминокислота или их сочетание, (iii) по меньшей мере один органический амин; и (iv) воду; причем вышеупомянутые компоненты (i)-(iii) растворяются в вышеупомянутом растворе для пропитывания и может присутствовать или отсутствовать щавелевая кислота.

Катализатор для получения синтетических углеводородов из со и н2 и способ его приготовления // 2674161

Предложен катализатор синтеза углеводородов из СО и Н2, селективный в отношении образования углеводородов C5+, включающий кобальт и силикагелевый носитель. Содержит 20,6-22,2% масс.

Способ получения металлсодержащих наноразмерных дисперсий // 2665575

Настоящее изобретение относится к нефтехимической промышленности, а именно к способам получения низкоконцентрированных каталитических дисперсий для процесса получения алифатических углеводородов по методу Фишера-Тропша в трехфазном сларри-реакторе.

Катализатор для оксихлорирования этилена до 1,2-дихлорэтана // 2664799

Настоящее изобретение относится к каталитической композиции для оксихлорирования этилена до 1,2-дихлорэтана, содержащей: подложку, имеющую осажденные на ней каталитически активные металлы, содержащие от 2 до 8 % по массе меди, от 0,1 до 0,6 моль/кг одного или более щелочных металлов, от 0,08 до 0,85 моль/кг одного или более щелочноземельных металлов, и от 0,09 до 0,9 моль/кг Mn, причем количество каждого из каталитически активных металлов приведено в расчете на общую массу композиции катализатора, все каталитически активные металлы нанесены на подложку в виде их хлоридов или других водорастворимых солей, подложка представляет собой псевдоожижаемую подложку, имеющую площадь поверхности по БЭТ от 80 до 220 м2/г, и причем каталитическая композиция не содержит редкоземельных металлов.

Катализатор для дегидрирования алкилароматических, алкилпиридиновых и олефиновых углеводородов // 2664124

Изобретение относится к производству катализаторов, а именно к производству катализаторов для дегидрирования алкилароматических, алкилпиридиновых и олефиновых углеводородов.

Катализатор и процесс оксихлорирования этилена до дихлорэтана // 2664116

Изобретение относится к способам производства нанесенного на подложку медного катализатора оксихлорирования этилена путем (i) пропитки, на первом этапе, глиноземного носителя первым водным раствором, который содержит медь, щелочной металл и необязательно щелочноземельный металл, для формирования таким образом первого каталитического компонента; и (ii) пропитки, на следующем этапе, первого каталитического компонента вторым водным раствором, который содержит медь и щелочноземельный металл.

Катализатор гидроочистки углеводородного сырья // 2663904

Изобретение относится к катализатору гидроочистки углеводородного сырья, который содержит, мас. %: [Со(H2O)2(C6H5O7)]2[Mo4O11(C6H5O7)2] 33,0-43,0%; бор в форме поверхностных соединений, характеризующихся полосами поглощения 930-1040, 1230, 1385-1450 и 3695 см-1 в ИК-спектрах, - 0,4-1,6%, носитель - остальное; при этом носитель содержит, мас.

Способ приготовления катализатора гидроочистки углеводородного сырья // 2663903

Изобретение относится к способу приготовления катализатора гидроочистки углеводородного сырья, включающему в свой состав соединения молибдена, кобальта, бора и алюминия.

Способ гидроочистки углеводородного сырья // 2663902

Изобретение относится к способу гидроочистки углеводородного сырья, заключающемуся в превращении углеводородного сырья с высоким содержанием серы и азота в присутствии катализатора, который содержит, мас.

Катализатор риформинга углеводородов в присутствии диоксида углерода, содержащий гексаалюминат никеля // 2662221

Изобретение относится к катализатору реформинга углеводородов и диоксида углерода, включающему оксидный носитель, который содержит гексаалюминат в форме β''-алюмината и частицы металлического никеля.

Катализатор защитного слоя для процесса гидроочистки // 2660904

Катализатор защитного слоя для процесса гидроочистки нефтяных фракций, содержащий, масс. %: оксид молибдена - 2,5-6,0, оксид кобальта или никеля - 1,0-3,0, оксид натрия - 0,9-1,2, оксид алюминия – остальное.

Способ активации катализатора селективного гидрообессеривания бензина каталитического крекинга // 2655030

Изобретение относится к способу активации катализатора селективного гидрообессеривания бензина каталитического крекинга. Данный способ сочетает в себе разделение процесса активации на две стадии: на первой стадии осуществляют сульфидирование катализатора путем пропускания через слой катализатора водородсодержащего газа и сероводорода с концентрацией H2S в диапазоне 1-10% об.

Способ приготовления универсального бифункционального катализатора для превращения синтез-газа и углеводородов в бензиновые фракции // 2676086

Изобретение относится к области каталитического синтеза бензиновых фракций из синтез-газа и процессов превращения углеводородов в среде синтез-газа, в частности к способам приготовления универсального бифункционального катализатора (БФК) для упомянутых процессов, и может быть использовано в нефтехимической и газоперерабатывающей промышленности.