Каталізатор для окиснення аміаку

Каталізатор для окиснення аміаку, що містить оксид заліза (III) і модифікуючі домішки, який в і д р і з н я є т ь с я тим, що він містить оксид заліза (III) у вигляді а -модифікації, а як модифікуючі домішки додають оксиди стронцію (II), барію (II), магнію (II), церію (IV), берилію (II) при такому співвідношенні компонентів (мас %) оксид стронцію (II) 20,0-ь 25,0 оксид барію (II) 15,0-ь20,0 оксид магнію (II) 0,5-ь 0,9 оксид церію (IV) 0,4 + 0,8 оксид берилію (II) 0,05-ь 0,1 а -оксид заліза (III) решта Винахід відноситься до каталізаторів для окиснення аміаку, які використовуються, наприклад, для виробництва азотної кислоти Відомий каталізатор для окиснення аміаку на основі а-оксиду заліза (III) і модифікуючих домішок - оксидів церію або лантану та галію при такому співвідношенні компонентів (мас %) оксид церію або лантану 0,2 -ь 5,0, оксид галію 0,5 -ь 5,5, а-оксид заліза (III) решта (див авт свидетельство СССР № 856540,1981, Б И № 3 1 , М Кл В 01 j 23/76) Даний каталізатор проявляє селективність по оксиду азоту (II), яка дорівнює 95,0 -ь 96,0% при температурі 850 -ь 870°С Протягом 100 годин селективність каталізатора не змінюється Однак, підвищення температури (більш ніж 870°С) призводить до зниження селективності каталізатора Найбільш близьким до запропонованого за технічною сутністю та результатом, який досягається, є каталізатор для окиснення аміаку на основі у-оксиду заліза (III) і модифікуючих домішок (мас %) оксид магнію 2,0 -ь 5,0, оксид цирконію 2,0 -ь 5,5, у-оксид заліза (III) решта (див авт свидетельство СССР № 1214194,1986, Б И № 8, М Кл В 01 j 23/76) Цей каталізатор проявляє селективність по ок сиду азоту (II), що дорівнює 95,7% в інтервалі температур 780 -ь 800°С, і зберігає її протягом 160 годин роботи В основу винаходу поставлено задачу розробки каталізатора, що містить оксид заліза (III) і модифікуючі ДОМІШКИ, ШЛЯХОМ ЗМІНИ ЯКІСНОГО І КІЛЬКІСНОГО складу, щоб забезпечити підвищення селективності, термостабільності та терміну служби каталізатора при підвищеній температурі Задача, яка була поставлена, вирішується таким чином, що у відомому каталізаторі для окиснення аміаку до оксиду азоту (II), що містить оксид заліза (III) і модифікуючі домішки, згідно з винаходом, як оксид заліза (III) беруть а-модифікацію, а як модифікуючі домішки - оксиди барію (II), стронцію (II), магнію (II), церію (IV) і берилію (II) при такому співвідношенні компонентів (мас %) оксид стронцію (II) 20,0 -ь 25,0, оксид барію (II) 15,0-ь20,0, оксид магнію (II) 0,5 -ь 0,9, оксид церію (IV) 0,4 -ь 0,8, оксид берилію (II) 0,05 -ь 0,1, а-оксид заліза (III) решта Новий якісний та КІЛЬКІСНИЙ склад запропонованого каталізатора забезпечує в порівнянні з відомими каталізатором підвищення селективності, термостабільності та терміну служби Склад цього каталізатора було підібрано експериментальним шляхом, так як стан сучасної теорії каталізу не дозволяє теоретично передба о> 47971 чати склад каталізаторів з заданими властивостями (див Дзисько В А , Карнаухов А П , Тарасова Д В , "Физико-химические основы синтеза окисных катализаторов", "Наука", Новосибирск, 1978) Каталізатор, що пропонується, в інтервалі температур 850 -ь 930°С проявляє селективність по оксиду азоту (II), яка дорівнює 95,3 -ь 97,0% Наведена селективність не знижується протягом 250 годин роботи каталізатора Випробування проводилось на лабораторній установці проточного типу при витратах аміачно-повітряної суміші (АПС) 150 -ь ЗООл/год і ВМІСТІ аміаку 10,0 + 11,0% об'єми Винахід ілюструється прикладами, які наведені нижче Приклад 1 Для отримання 1кг готового каталізатора складу (мас %) оксид стронцію (II) 20,0, оксид барію (II) 15,0, оксид магнію (II) 0,5, оксид церію (IV) 0,4, оксид берилію (II) 0,05, а-оксид заліза (III) 64,05 беруть ВИХІДНІ речовини в КІЛЬКОСТІ, що наведена в таблиці 1 Таблиця 1 КІЛЬКІСТЬ речовин, яка необхідна для виготовлення 1 кг каталізатору (г) Маса речовини, г ВИХІДНІ речовини Приклад 1 Приклад 2 Приклад 3 Приклад 4 Sr(NO3)2*4H2O 547,6 629,7 684,4 542,1 255,7 289,8 340,9 252,3 Ba(NO3)2 Mg(NO3)2*6H2O 31,8 44,5 57,3 25,4 Се(МОз)з«6Н2О 10,1 15,1 20,2 7,6 Be(NO3)2«4H2O 4,1 5,7 8,2 2,5 Fe(NO3)3*9H2O 3240,8 2966,6 2691,8 3272,2 Примітка усі ВИХІДНІ реагенти кваліфікації "ч д а" ВИХІДНІ речовини змішують та нагрівають в сушильній шафі у потоці інертного газу (азот, гелій) при температурі 150°С до отримання твердої маси Одержану масу охолоджують, роздрібнюють у кульовому млині до розміру частинок не більш ніж 0,5мм і витримують у муфельній печі при температурі 400°С протягом 6 годин в потоці інертного газу Потім каталізаторну масу термообробляють у муфельній печі протягом 2 годин при 600°С і 10 годин при 950°С (інертне середовище) Охолоджена каталізаторна маса роздрібнюється в кульовому млині до діаметра частинок 0,3 -ь 0,5мм, злегка зволожується бідістільованою водою та пресується у таблетки під тиском 1500кг/см2 Таблетки прогріваються в сушильній шафі при температурі 400°С протягом 4 годин (повітряна атмосфера) Після охолодження таблетки роздрібнюються на гранули 2хЗмм Необхідні фракції відбирають після просіювання через набір сит Каталізатор готовий до використання Цей каталізатор проявляє селективність по оксиду азоту (II), що дорівнює 95,3% в інтервалі температур 850 -ь 930°С (див табл 2) Селективність каталізатора не знижується протягом 250 годин роботи (див табл 3) Приклад 2 Для отримання 1 кг каталізатора складу (мас %) оксид стронцію (II) 23,0, оксид барію (II) 17,0, оксид магнію (II) 0,7, оксид церію (IV) 0,6, оксид берилію (II) 0,07, а-оксид заліза (III) 58,63 беруть ВИХІДНІ речовини в КІЛЬКОСТІ, що вказана в таблиці 1 Каталізатор готують аналогічно прикладу 1 Приклад5 689,9 344,3 63,6 22,7 12,3 2658,9 Селективність цього каталізатора в інтервалі температур 850 -ь 930°С складає 97,2% Наведена селективність не знижується протягом 250 годин роботи каталізатора (див табл 3) Приклад 3 Для отримання 1кг каталізатора складу (мас %) оксид стронцію (II) 25,0, оксид барію (II) 20,0, оксид магнію (II) 0,9, оксид церію (IV) 0,8, оксид берилію (II) 0,1, а-оксид заліза (III) 53,20 беруть ВИХІДНІ речовини в КІЛЬКОСТІ, що наведена в таблиці 1 Каталізатор готують за методом, який був наведений у прикладі 1 Селективність цього каталізатора в інтервалі температур 850 -ь 930°С складає 96,6% Вона не знижується протягом 250 годин його роботи (див табл 3) Приклад 4 (позамежевий склад) Для отримання 1 кг каталізатора складу (мас %) оксид стронцію (II) 19,8, оксид барію (II) 14,8, оксид магнію (II) 0,4, оксид церію (IV) 0,3, оксид берилію (II) 0,03, а-оксид заліза (III) 64,67 беруть ВИХІДНІ речовини в КІЛЬКОСТІ, що наведена в таблиці 1 Каталізатор готують аналогічно прикладу 1 Селективність цього каталізатора в інтервалі температур 850 + 930°С складає 95,1 + 94,7% (максимальний показник 95,2% при 880 -ь 900°С) Після 140 годин роботи каталізатор знижує селективність на 1,0% при температурі випробувань 930°С (див табл 3) 47971 Таблиця 2 №п/п 1 2 3 4 5 Селективність каталізаторів по N 0 при різних температурних умовах Каталізатор склаСелективність каталізатора (%) при температурі (°С) ду за прикладами 830 850 880 900 930 950 Склад № 1 95,1 95,3 95,3 95,3 95,3 95,0 Склад № 2 97,0 97,2 97,2 97,2 97,2 97,1 Склад № 3 96,2 96,6 96,6 96,6 96,6 96,3 Позамежеві склади Склад № 4 Склад № 5 94,7 94,6 95,0 94,7 95,2 95,0 95,2 95,0 95,1 94,8 94,8 94,5 Таблиця З Зміна селективності каталізаторів по оксиду азоту (II) від часу роботи (температура процесу 930°С) Каталізатор склаСелективність каталізатора (%) після роботи (год ) №п/п ду за прикладами 50 100 140 200 250 260 1 Склад № 1 95,3 95,3 95,3 95,3 95,3 95,2 2 Склад № 2 97,2 97,2 97,2 97,2 97,2 97,1 3 Склад № 3 96,6 96,6 96,6 96,6 96,6 96,4 Позамежеві склади 4 Склад № 4 95,1 94,7 94,1 93,8 93,4 5 Склад № 5 94,8 94,3 93,6 93,2 93,0 Приклад 5 (позамежевий склад) Для отримання 1 кг каталізатора складу (мас %) оксид стронцію (II) 25,2, оксид барію (II) 20,2, оксид магнію (II) 1,0, оксид церію (IV) 0,9, оксид берилію (II) 0,15, а-оксид заліза (III) 52,55 беруть ВИХІДНІ речовини в КІЛЬКОСТІ, що наве дена в таблиці 1 Каталізатор готують аналогічно прикладу 1 Селективність цього каталізатора в інтервалі температур 850 •• 930°С складає 94,8 •• 94,5% * * (максимальний показник 95,0% при 880 -ь 900°С) Після 140 годин роботи каталізатор знижує селективність на 1,2% при температурі випробувань 930°С (див табл 3) Використання запропонованого каталізатора для окиснення аміаку дозволяє підвищити селективність, термостабільність і термін його служби в порівнянні з відомим, що дозволяє при рівних витратах енергетичних ресурсів отримати продукт з меншою собівартістю Запропонований каталізатор дозволяє економити матеріальні та фінансові ресурси держави ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71