Способ получения катализатора для конверсии окиси углерода

 

(19)RU(11)736433(13)C(51)  МПК ⁶    _B01J37/04Статус: по данным на 17.12.2012 - прекратил действиеПошлина:

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРА ДЛЯ КОНВЕРСИИ ОКИСИ УГЛЕРОДА

Изобретение относится к способам приготовления катализатора конверсии окиси углерода. Известен способ приготовления катализатора низкотемпературной конверсии окиси углерода, по которому в водный раствор хромового ангидрида вносят основной карбонат меди и гидроокись алюминия. Полученную массу пластифицируют при 80-90^оС в течение 2 ч, затем сушат и прокаливают. Прокаленную шихту смешивают с суспензией окиси цинка и бихроматом меди в смесителе с Z-лопастями, снова пластифицируют, снова сушат, смешивают с графитом и таблетируют. Недостатком известного способа является двукратное проведение процессов пластификации и сушки, что приводит к увеличению насыпного веса получаемого продукта. Кроме того, описанный процесс получения катализатора является сложным в аппаратурном оформлении, длительным во времени и периодическим. Наиболее близким аналогичным решением является способ получения катализатора для конверсии СО, по которому в Z-смесителе смешивают основную углекислую медь с окисью цинка, гидроокисью алюминия и водой при температуре 80-90^оС. Образовавшуюся смесь гомогенизируют 1 ч, добавляют хромовую кислоту, снова пластифицируют в течение 1-2 ч и вводят графит. Массу дополнительно перемешивают, сушат, прокаливают и таблетируют. По данному способу исключаются стадии повторной пластификации и сушки. Качество получаемого катализатора не ухудшается. Недостатком известных способов является то, что перемешивание происходит при соотношении Т:Ж=1:1, т.е. происходит смешение пастообразной смеси, что не дает возможности достигнуть однородности исходных компонентов и приводит к снижению активности и стабильности. Кроме того, описанный способ также остается периодическим, не позволяет строго контролировать технологические параметры и, как следствие этого, химический состав готового продукта. Использование на стадии смешения смесителей с Z-образными лопастями ограничивает мощность производства выпускаемого продукта. Целью изобретения является упрощение способа и получение катализатора с повышенной каталитической активностью и стабильностью. Поставленная цель достигается тем, что в способе получения катализатора для конверсии окиси углерода, включающем смешение основной углекислой меди с окисью цинка, гидроокисью алюминия, водой, хромовой кислотой с последующей сушкой, формованием и прокаливанием катализаторной массы в качестве исходных соединений используют водную суспензию основных карбонатов меди и цинка или окиси цинка и суспензию гидроокиси алюминия и хромовой кислоты, а процесс смешения ведут в замкнутом цикле при температуре 100-120^оС и соотношении твердое тело: жидкость 1:2-1:3. Существенное отличие настоящего способа от известного состоит в том, что для смешения используют не пастообразные смеси с отношением Т:Ж=1:1, а разбавленные суспензии исходных компонентов (Т:Ж=1:2-3). Смешение последующих осуществляют в реакторах с мешалкой, скорость вращения которой можно регулировать в широких пределах. Получение катализатора по настоящему способу состоит в следующем. В реактор N 1 при постоянном перемешивании непрерывно вводят хромовую кислоту с заданной концентрацией и гидроокись алюминия. Полученную суспензию (Т:Ж=1: 1,5-2) при постоянном перемешивании и температуре 100-120^оС выдерживают в течение 1,5-2 ч, после чего вводят в реактор синтеза катализаторной массы. Повышенная температура кислотной обработки гидроокиси алюминия способствует диспергированию последней. Размер частиц при этом уменьшается на порядок. Одновременно в реакторе N 2 при постоянном перемешивании (температура 80-90^оС), время выдержки 1-3 ч получают суспензию основных карбонатов меди и цинка или основного карбоната меди и окиси цинка с отношением Т:Ж=1:3-6. Эта суспензия из реактора N 2 также вводится в реактор синтеза. Применение суспензий с указанным выше соотношением Т:Ж позволяет осуществить их непрерывное приготовление и дозировку в реактор синтеза катализатора в необходимом соотношении. Это в свою очередь позволяет тонко регулировать состав катализатора в широких пределах. Получение катализаторной массы осуществляют в реакторе синтеза путем смешения при постоянном перемешивании суспензий из реакторов N 1 и N 2 при температуре 100-120^оС и времени выдержки катализаторной массы в данных условиях в течение 2-4 ч. При этом происходит одновременное образование при повышенной температуре хроматов меди и цинка с высокой дисперсностью и однородностью. Полноту взаимодействия контролируют путем определения концентрации хромовой кислоты в растворе на выходе из реактора. Взаимодействие хромовой кислоты с солями меди и цинка при повышенной температуре позволяет получить кристаллические продукты, отделение которых от маточника не вызывает затруднений и может быть осуществлено непрерывным способом. Остаточная влажность продукта 35-45% который в дальнейшем сушат, прокаливают и формуют (таблетируют) в гранулы заданных размеров. Внесение графита в реактор синтеза позволяют значительно упростить технологию приготовления катализатора. Маточник после фильтрации, содержащий 3-5 г/л хромовой кислоты и не имеющий других нежелательных примесей, легко утилизируют путем возвращения его в начало процесса на приготовление хромовой кислоты или суспензии в реакторе N 2. П р и м е р 1. В реактор с мешалкой заливают хромовую кислоту 45%-концентрации в количестве 231 мл и вводят 322 г гидроокиси алюминия. Полученную суспензию нагревают до 100-120^оС путем подачи пара в рубашку реактора. Выдерживают эту смесь при постоянном перемешивании в течение 1 ч. В другом реакторе аналогичной конструкции готовят суспензию основного карбоната меди и окиси цинка в бидистилляте. В реактор заливают 1,750 л бидистиллята, загружают 750 г основного карбоната меди и 122 г окиси цинка. Полученную суспензию (Т: Ж=1:2) нагревают при постоянном перемешивании при температуре 80-90^оС в течение 0,5 ч. Обе суспензии одновременно сливают из обоих реакторов через нижние штуцеры в реактор синтеза катализаторной массы. Полученную суспензию катализаторной массы выдерживают при 120^оС в течение 4 ч при постоянном перемешивании, после чего охлаждают до 40-50^оС, добавляют 20 г графита, фильтруют (содержание Н₂СrО₄ 5-10 г/л), сушат и прокаливают при 380-500^оС. Получают катализатор химического состава: CuО 54% ZnО 11,0% Сr₂О₃ 14,0% Аl₂О₃ 19,6%
П р и м е р 2. Суспензию гидроокиси алюминия в растворе хромовой кислоты готовят аналогично примеру 1. Суспензию основного карбоната меди и основного карбоната цинка в бидистилляте готовят следующим образом. В реактор заливают 2700 мл бидистиллята, загружают 750 г основного карбоната меди и 170 г основного карбоната цинка и 20 г графита. Полученную суспензию (Т:Ж=1:3) нагревают при постоянном перемешивании при температуре 80-90^оС в течение 0,5 ч. Обе суспензии одновременно сливают через нижний штуцер в реактор синтеза катализатора. Полученную суспензию катализаторной массы выдерживают при 120^оС в течение 4 ч при постоянном перемешивании, после чего охлаждают до 40-50^оС. Фильтруют (содержание Н₂СrО₄ 5-10 г/л), сушат и прокаливают при 300-500^оС. Получают катализатор химического состава, СuО 54, ZnО 11,0, Сr₂О₃ 14,0, Аl₂О₃ 19,6. П р и м е р 3. В реактор с мешалкой емкостью 3 л заливают хромовую кислоту 45% -ной концентрации в количестве 230 мл и вводят 243 г гидроокиси алюминия. Полученную суспензию нагревают до 100-120^оС путем подачи пара в рубашку реактора. Выдерживают эту смесь при постоянном перемешивании и температуре в течение 1 ч. В другом реакторе аналогичной конструкции готовят суспензию основного карбоната меди и основного карбоната цинка в бидистилляте следующим образом. В реактор заливают 5200 мл бидистиллята, загружают 750 г основного карбоната меди, 120 г основного карбоната цинка и 20 г графита. Полученную суспензию (Т: Ж= 1:3) нагревают при постоянном перемешивании при температуре 80-90^оС в течение 0,5 ч. Дальнейшие операции проводят аналогично примерам 1 и 2. Получают катализатор химического состава, СuО 54, ZnО 11,0, Сr₂О₃ 14,0, Аl₂О₃ 19,6. П р и м е р 4. Катализаторы испытывали на активность в реакции конверсии окиси углерода с водяным паром при условиях: объемная скорость по сухому газу 600 ч^-1, температура 220^оС, соотношение пар:газ=0,6, состав исходного газа, СО 3, СО₂ 21, Н₂ 58, СН₄+Аr 1, N₂ 17. Результаты испытаний представлены в табл.1. Основные показатели технологического процесса получения катализатора представлены в табл.2. Как видно из приведенных данных, настоящий способ получения катализатора является непрерывным, значительно проще и эффективнее известного. Катализаторы, полученные по настоящему способу, по активности (0,1-0,2 об. СО) и стабильности (2% снижения активности за 152 ч работы) значительно превосходят катализаторы, полученные по известному способу. Применение исходных компонентов и их смесей в виде суспензии расширяет сырьевую базу и позволяет использовать в технологии водные суспензии основных карбонатов меди и цинка на стадии их получения, сокращая затраты на сушку и затаривание исходного сырья.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРА ДЛЯ КОНВЕРСИИ ОКИСИ УГЛЕРОДА, включающий смешение основного карбоната меди с соединением цинка, гидроокисью алюминия, водой, хромовой кислотой с последующей сушкой, формованием и прокаливанием катализаторной массы, отличающийся тем, что, с целью упрощения способа и получения катализатора с повышенной активностью и стабильностью, смешению подвергают водную суспензию основного карбоната меди с соединением цинка, в качестве которого берут основной карбонат или окись цинка, и суспензию гидроокиси алюминия и хромовой кислоты в замкнутом цикле при температуре 100 - 120^oС и соотношении твердое тело жидкость 1 2 1 3.

РИСУНКИ

Рисунок 1

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: 29-2002

Извещение опубликовано: 20.10.2002        

---