Катализатор для окисления аммиака и способ его приготовления

 

Союз Советсинк

Социалист ичесил к

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (>i>789152 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 24 05.76 (21) 2363765/23-04 с присоединением заявки J%— (23) Приоритет

Опубликовано 23. 12.80. Бюллетень Ля 47

Дата опубликования описания 26. 12.80 (51)М. Кл.

В 01 g 23/70

В 01 J 21/04

B Ol J 37/02

С 07 В 3/00

3Ъсукврствввкьй квинтет

СССР ае авввн взвбрвтевнв в вткрытвв (53) УДК66.097. .3(088.8) (22) Авторы изобретения

М. И. Темкин, Ф. С. Шуб, А. А. Хоменк и М. В. Костюкова (71.) Заявитель (54) КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ОКИСЛЕНИЯ АММИАКА

И СПОСОБ ЕГО ПРИГОТОВЛЕНИЯ

Изобретение относится к процессу окисления аммиака преимущественно для производства азотной кислоты.

Известен .неплатиновый катализатор окисления аммиака -eaKBcb-окись кобаль та Со ь О и катализаторы на ее осно5 ве f1) °

Однако эти катализаторы не получили до сих пор широкого применения в промышленности из а высокой стоимости кобальта, поскольку содержание Со ь О., 1О в катализаторах высоко: в катализаторах беэ носителя оно не менее 85%. Для снижения вложений активного компонента катализатора применяется носитель. Однако в случае Со,Од обычные носители катали I5 заторов, содержащие 1 О2или A tа ОЗ, при высокой температуре окисления аммиака химически взаимодействуют с Со О,1 .

Известен катализатор, в котором в качестве носителя используют кобальтовую шпинель, полученную прокалкой смеси

Со О4 с А9 О при l700о С (21. На

-поверхность кобальтовой шпинели наносят

Со 0,1. В результате того, что кобальт, входит в состав носителя, а не только каталитически активного компонента, катализатор содержит 30% Со> О . Из из- вестных кобальтовых катализаторов окисления аммиака меньше всего содержит

Со О4, а именно 28,4%, катализатор, в котором носитель в форме цилиндров, полученных прессованием порошка магнийалюь иниевой шпинели, погружают в приблизительно одномолщзный раствор нитрата кобальта. Затем добавляют осаднтельраствор соды. Полученный продукт прокаливают при 450 в С, затем измельчают и вновь прессуют IBJ

Однако активнос ь известного катализатора резко падает со временем, что обусловлено: вытеснением окиси магния иэ шпинели закисью кобал та, Степень конверсии аммиака равна 94,6% через

7 ч работы и 89,3% - через 14 ч.

Белью изобретения является повышение активности катализатора.

789 152

Поставленн ая цель достигается эа счет того, что катализатор для окисления аммиака на основе эакиси-окиси кобальта на носителе содержит и качестве последнего ц(. -окись алюминия с преобладающим размером пор 1000-2000 А при следутощем соотношении компонентов, вес.%:

Закись-окись кобальта 14-16 р - окись алюминия Остальное ф

Катализатор испытывают при атмосферном давлении с воздушно-аммиачной смесью, содержидей 10% Й Н, беэ предварительного подогрева и при нагрузке 200 л воздушно-аммиачной смеси на р

1 см -сечения слоя катализатора эа

lч. Степень конверсии в окись азота после первых 30 ч становится постоянной и равной 96% (цо этого - несколько выше).

Способ приготовления катализатора путем нанесения соединения кобальта на носитель с последующей прокалкой пре» дусматривает обработку носителя распла эом кристаллогидрата азотнокислого 15 кобальта.

За счет использования g -окиси алюминия с преобладающим размером пор

lOO0-2000 А и влагопоглошенйем 1618%, которую:, подвергают однократной обработке расплавом кристаллогицрата азотнокислого кобальта, после чего производят прокалку гранул цо полного разложения азотнокислого кобальта, получают при снйжении расхода кобальта до р5

14-16 вес.% катализатор, обладающий высокой степенью конверсии аммиака— до 97%.

Применение д -окиси алюминия основано на том, что в отличие от ) -окиси алюминия с -форма не вступает в реакцию с Со О4 при температурах, применяемых для окисления аммиака. Носитель с преобладающим размером пор

1000-2000 A может быть изготовлен, например так, как в известном способе

)4 j при условии, что прокаливание о носителя ведут при 1300 С. . Готовый катализатор содержит 14-16%. ,Co 0< no весу, .причем Со О сосредоточена у наружной поверхности гранул.

Катализатор весьма прочен — прочность на разцавливание не менее 200 кгlсм и термически устойчив и обеспечивает степень конверсии аммиака - n 97%.

Пример 1. Приготовление катализатора, содержащего 16% Со О4 .

Для приготовления 100 г катализатора, 84 г носителя с размером гранул

4»5 мм сушат при 150 в течение 2 ч.

60 r соли Co(КО ) 6Н О нагревают до 80Э и к полученному расплаву добавляют носитель. Практически весь расплав впитывается в носитель. После .этого катализатор сушат при 200 ЗО мин и проD каливают при 450 до, полного прекраше55 ния выделения окислов азота. Полученный катализатор содержит 16% Со О от веса катализатора.

Таблица 1

Время боты лиэ ать

97,8

l5,0

19,5

20,0

97,0

815

89,0

96,6

108,5

Пример.2. Приготовление катализатора, содержащего 14% Со О,5 ..

Для получения 100 r катализатора берут 96 r носителя и 51 г соли

Со(Я О, ) 6Н О. Приготовление проводят по прймеру 1.

Получают катализатор, содержащий 14%

Со. О„„. Испытания активности ведут bio примеру 1. Степень конверсии в окись азота после первых 20 ч работы равна

96,6%.

Пример Э. Испытание термической устойчивости катализ атора.

Устойчивость по отношению к перегревам катализатора, приготовленного соглас но описанию примера 1, устанавливают, проводя испытание по примеру 1, но периодически повышая содержание аммиака в возцушно-аммиачной смеси до 14% и осуществляя реакцию при таком содержании аммиака в течение 10 мин. При этом температура каталиэатора повышается от приблизительно 700 до приблизительно 900й . Результаты испытании приведены в табл. 1.

789152

Продолжеии табл. 1

109,0

96,6

139,0

96,3

139,5

160,5

96,7

200

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

L Патент США % 1936936, кл. 23-234.

2. Заявка ФРГ Ns 2216328, 97 8 кл. 12 3 11/32.

97,5 - 3. Заявка ФРГ % 2128543, кл. В 01 ) ll/54 (прототип) °

94,8 4. Авторское свидетельство СССР

М 253772, кл. В 01 g 38 OS, 1970.

400-1000 1200

16, 1 86,7

1000-2000 1300

16,0

14,3

2000-3000 1400

Составитель М. Локтев

Редактор М. Ликович . Техред Н.Граб Корректор М. Йемчкк

Заказ 8925/5 Тираж 809 Подписное

ВНИИ ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж 35, Раушсквя наб., a. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Пример 4. Влияние размера пор на активность и содержание Со. О,в катализаторе.

В таблице 2 представлены данные, полученные при разработке. катализатора.

Степени конверсии получены с катализаторами, проработавшими 15 ч.

Т а блиц а2

Носитель с порами 2000 3000 А4 обладал низким влагопоглощением (13% вместо 16-18% у носителя с порами

1000-2000 А ), поэтому нв него ие удавалось нанести Со О больше, чем указано в таблице, формула изобретения

1 Катализатор для окисления аммиака на основе эакиси-окиси кобальта на носителе, отличающийся тем, что, с целью повышения активности, в качестве носителя катализатор содержит g-окись алюминия с ппеобладвющим размером пор

1000-2000 А при следующем соотиошеиии компонентов, вес.%:

Закись-окись кобальта 14-16

*-окись алюминия Остальное

2. Способ приготовления катализатора по и. 1 путем нанесения соединения «обальта на носитель с последующей прокалкой, о т л и ч а ю щ и Я с я тем, что, с целью снижения раслода кобальта нанесение осуществляют путем обработки носителя расплавом кристаллогидрата азот« нокислого кобальта,