Катализатор для синтеза аммиака

 

(1ц 49324!

ОПИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 02.07.73 (21) 1943286/23-4 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.11.75. Бюллетень № 44

Дата опубликования описания 01.03.76 (51) М. Кл. В Olj 11/22

Государственный комитет

Совета Министров СССР ло делам извбретений

" и открытий (53) УДК 66.097.3 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. Э. Вассерберг, А. В. Крылова, Г. К. Султанбеков, Чинь Чыонг

Занг, С. С. Лачинов и Н. С. Торочешников (71) Заявитель Московский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени химико-технологический институт им. Д. И. Менделеева (54) КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ СИНТЕЗА АММИАКА

Изобретение относится к области катализаторов, в частности к катализаторам для синтеза аммиака.

Известны катализаторы для синтеза аммиака на основе окисла железа с промотирую- 5 щими добавками окислов алюминия, калия, кальция, молибдена. В качестве промотирующих добавок в катализатор может быть введена комбинация окислов алюминия, калия, кальция, магния, титана, ванадия, циркония. 10

Известный катализатор недостаточно активен, а именно выход аммиака при W=

=15000 час —, 400 С и 50 ат составляет 6,2%, при 100 ат 10,5%.

Цель предлагаемого изобретения — повыше- 15 ние активности катализатора.

Для этого предлагаемый катализатор дополнительно содержит окись никеля при следующем соотношении компонентов, вес. %:

Ре Оз Основа 20

А12О 3 1 — 3

К О 0,2 — 0,7

СаО 0,3 — 2

Ni0 0,3 — 3

Предлагаемый катализатор получают при введении добавок различных соединений никеля путем пропитки из раствора, адсорбции из газовой фазы или другими методами.

Оптимальная концентрация никеля может 30 варьироваться (0,03 — 3 вес. % в расчете на

Ni0) в зависимости от метода приготовления катализатора, содержания других праматоров, последовательности их введения в катализатор, а также от условий промотирования.

Приготовление катализаторов синтеза аммиака состоит из трех основных стадий: приготовление катализатора в окисленном состоянии; восстановление катализатора вне колонны синтеза и его пассивация кислородом; довосстановление катализатора в колонне синтеза.

Активирующее действие добавки никеля получают при введении соединений никеля в окисленный промотирова нный катализатор, например, путем пропитки катализатора растворами солей никеля или адсорбций соединений никеля на поверхности окисленного катализатора.

Следующие примеры приготовления и испытания предлагаемого катализатора иллюстрируют изобретение.

Пример 1. Катализатор получают осаждением гидроокисей железа и алюминия из смесей 10%-ных растворов азотнокислого железа Fe(NO3)3 9НеО и алюминия раствором аммиачной воды.

Для порции 50 г катализатора берут 246 г ге(ХОз) 3 9Н20, растворяют в 2460 мл дистил4932 1 истиллированной воды), сушат и прокаливазт при температуре 500 С в течение 4 «ас, ропитывают спиртовым раствором КОН (для

,0128 г катализатора 0,018 г КОН растворя5 эт в 3 мл абсолютного спирта), после чего

:ушат и прокаливают при 140 С в течение ! час.

Катализатор в окисленном состоянии имеет ледующий химический состав, вес.

10 FeO 97

А1зОз 1,5

СаО 0,5

КзО 0,3

NiO 0,8

В табл. 1 приведены значения выхода аммиака при давлении 50 и 100 ат и объемной корости (%= 15000 час- на предлагаемом

:атализаторе (образец I) по сравнению с изестным промышленным катализатором CA-1.

Таблица 1

W =15.000 час Н,:N,=З:1

Выход аммиака, О, в зависимости от температуры, С

100 ат

50 ат

Образец

325

300

350

375

400

350

425

375

400

4,2, 7,1

11,2

12,4

12,7

9,2

7,1

6,3

5,3

9,8

2,6

5,4

8,4

11,4

6,2

10,5

5,4

4,5

СА-1

К О

NiO

0,3

1,4

В табл. 2 сопоставлена активность образцов

25 m и 3 и СА-1.

Таблица 2

W =15.000 час, Н,:Из=3:1, Р=50 ат

Образец

325

350 375 400 425

3,9

4,1

3,2

5,4

5,6

4,3

6,8

6,9

5,3

8,4

7,7

6,7

7,9

7,7

6,1

Образец 2

Fe2O3

А1 0з

СаО

КзО

iNiO

96

1,0

0,5

0,3

2,15

Увеличение активности при введении добаI ок никеля при относительно низких темпе) атурах представляет интерес в связи с по45 сками низкотемпературных катализаторов

< кнтеза аммиака. Повышение активности до< гигается за счет повышения удельной актив ости, поскольку поверхность образцов с обавкой никеля и без добавки никеля, приОбразец 3

Ге Оз

А12 - з

СаО

97

1,0

0,5

3 лиров.аной воды; 5,6 г Al(NOB)3 9НзО растворяют в 51 мл дистиллированной воды. Концентрация МН4ОН вЂ” 10%.

Осаькдеиие проводят при постоянном перемешивании смеси, при комнатной температуре и конечном рН 9. Осадки промывают дистиллированной водой до. удаления NO3, фильтруют, после чего осадок переносят в чашку, где при постоянном перемешивании досавляют раствор Са(СНзСОО) 2, растворяют в дистиллированной воде в количестве, необходимом для полного растворения навески.

Затем катализатор формуют, подсушивают при комнатной температуре на воздухе 24 час, потом при 50 С 8 час. После этого катализатор сушат в сушильном шкафу при 140 С в течение 6 час и прокаливают при 600 С.

Полученный катализатор пропитывают водным раствором (СНзСОО) г (для 5 r катализатора 0,1 г Ni(CHqCOO) q, растворяют в 3 мл

Пример 2. Катализатор получают способом, описанным в примере 1, до стадии внесения добавки никеля. Вместо пропитки катализатора раствором соли никеля на катализатор адсорбируют карбонил никеля из газовой фазы. Нанесение карбонила проводят в вакуумной установке при температуре испарения Ni(CO)q — 25 С и температуре катализатора — 10 С. Адсорбированный на катализаторе карбонил никеля разлагают в присутствии кислорода.

После нанесения добавки никеля образец пропитывают спиртовым раствором КОН (см. пример 1), сушат и прокаливают при температуре 140 С в течение 4 час. Катализатор в окисленном состоянии имеет следующий химический состав, вес, %:

Выход аммиака, 0„, в зависимости от температуры, С

493241

6 он дополнительно содержит NiO при следующем соотношении компонентов, вес. о/ц.

Составитель Л. Белоус

Техред 3. Тараненко

Корректоры: E. Давыдкина и В. Петрова

Редактор В. Лысенко

Заказ 127 3 Изд. М 1998 Тираж 782 Подписное

Ц1-1ИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 готовленных одним и тем же способом, одинакова.

Формула изобретения

Катализатор для синтеза аммиака на основе РегОз, промотированный окислами А1гОз, КгО и СаО, отличающийся тем, что, с целью повышения активности катализатора, 1 егОз

5 А1гОз

КгО

СаО

Ni0

Основа

1 — 3

0,2 — 0,7

0,3 — 2

0,3 — 3