Спосіб отримання каталізатора для другого ступеня окиснення аміаку

Спосіб отримання каталізатора для другого ступеня окислення аміаку шляхом змішування ок сидів заліза (III) та алюмінію, формування та ступінчастого прожарювання, який відрізняється тим, що оксиди заліза (III) та алюмінію отримують сумісним осадженням карбонатів з сульфатних розчинів з наступним прожарюванням, вводять зміцнювальну добавку оксидів ванадію та здійснюють випал сформованого каталізатора в аміачно-азотному середовищі при температурі 850-950°С протягом 3 годин Винахід відноситься до хімічної промисловості, зокрема, до каталізаторів для другого ступеня окиснення аміаку у виробництві азотної кислоти, аміачної селітри Відомий спосіб отримання таблетованого каталізатора для окиснення аміаку шляхом змішування нітратів заліза (III) і хрому (III) з добавками нітратів марганцю, цинку, калію або кальцію та наступного прожарювання при температурі 560-ь650°С (див авт ев СССР №235761, 1969, МПКВСШ23/86) Даний каталізатор в процесі роботи під тиском при температурі 840-ь850°С швидко витирається та дає усадку, що призводить до частих зупинок реактору Втрати каталізатора складають 4-5г/г, усадка - 30-40мм після 3 МІСЯЦІВ роботи Крім того, використання нітратів у процесі отримання каталізатора призводить до утворення великої КІЛЬКОСТІ оксидів азоту, які викидаються в атмосферу Відомий також спосіб отримання каталізатора для конверсії оксиду вуглецю шляхом сумісного осадження гідроксидів заліза та алюмінію з нітратних розчинів аміаком при рН 9 з наступним сушінням і прожарюванням при температурі 400-И000°С (див Рубинштейн А М , Фазовый состав и магнитные свойства совместно осажденных ферроалюмогелей, Изв АН СССР, 1960, 2, С 163-172) Каталізатор, отриманий даним способом, при застосуванні в реакції окиснення аміаку показав високу стираність (14-16%) та велику усадку (10-12 мм), при цьому його активність при температурі 850-ь870°С та тиску 6,5ат склала лише 89,0-90,5% Відомий спосіб отримання каталізатора для другого ступеня окиснення аміаку шляхом змішування оксиду заліза (III) та сполуки алюмінію з оксидами кальцію та хрому з наступним подрібненням, формуванням і прожарюванням каталізаторної маси при підвищеній температурі 875-ь900°С (див авт ев СССР № 641985, 1976, МПКВОи 37/04) Недоліками цього способу є отримання каталізатора з підвищеними усадкою та стираністю Найбільш близьким до запропонованого за технічною суттю та результатом, який досягається, є спосіб отримання каталізатора для другого ступеня окиснення аміаку на основі оксидів заліза (III) та алюмінію, що містить компоненти у наступному співвідношенні (мас %) оксид заліза (III) -96,0-ь98,0 оксид алюмінію -2,0-ь4,0 (див авт ев СССР № 1261153, 1986, МПК B01J 23/74, С01В21/26) Спосіб приготування каталізатора складається з стадій змішування оксиду заліза (III) з гідроксидом алюмінію протягом 1 години, розмелу у кульовому млині до розміру частинок бОмкм, додавання конденсату сокової пари, формування суміші в гранули діаметром 5мм методом екструзії, пров'ялювання при кімнатній температурі, сушіння при температурі 60°С протягом 6 годин до видалення конденсату сокової пари, прожарювання каталізатора при температурі 350-ь380°С протягом 6-7 го (О о> о> о ю 50996 дин та випалу каталізатора при температурі 900FeSO4«7H2OTa 195,8кг AI2(SO4)3«18H2O Осаджен1000°С протягом 2 годин ня проводять розчином, що містить 1215,5кг (І\ІН4)2СОз Наступні стадії приготування каталізаОднак, каталізатор, отриманий цим способом, 2 тора аналогічні прикладу 1 має невисоку механічну МІЦНІСТЬ (40-55КГ/СМ ), внаслідок цього в умовах промислової експлуатаСелективність каталізатора по оксиду азоту (II) ції каталізатор втрачає свої механічні властивості, дорівнює 96,0%, каталізатор витримує 34 цикли що приводить до втрат каталізатора на рівні 0,7нагрівання - охолодження, МІЦНІСТЬ СВІЖОГО каталі2 2 0,85г/г НІЧОз При цьому каталізатор витримує 26затора 67кг/см , після 34 циклів - 60кг/см , видат28 термоциклів (нагрівання - охолодження), селекковий коефіцієнт втрат дорівнює О.бгл" кислоти тивність складає 94,8-95,8% Приклад З В основу винаходу поставлено задачу розробДля отримання 1т готового каталізатора склаки метода отримання каталізатора для другого ду (мас %) ступеня окиснення аміаку шляхом зміни якісного і оксид алюмінію (III) -4,0 КІЛЬКІСНОГО складу та умов формування активної оксид ванадію (V) -0 5 структури з метою забезпечення підвищення селеоксид заліза (III) -95,5 ктивності, термостабільності та МІЦНОСТІ готують розчин, що містить 3318,6кг Задача, яка була поставлена, вирішується таFeSO4«7H2O та 261,2кг AI2(SO4)3«18H2O Осадженким чином, що компоненти відомого залізоалюміня проводять розчином, що містить 1258,6кг нієвого каталізатора для окиснення аміаку до ок(І\ІН4)2СОз Наступні стадії приготування каталізасиду азоту (II) отримують сумісним осадженням тора аналогічні прикладу 1 карбонатів з сульфатних розчинів з наступним Селективність каталізатора по оксиду азоту (II) прожарюванням, вводять зміцнювальну добавку дорівнює 96,3%, каталізатор витримує 36 циклів оксидів ванадію та здійснюють випал сформованонагрівання - охолодження, МІЦНІСТЬ СВІЖОГО каталіго каталізатора в аміачно-азотному середовищі затора 70 кг/см2, після 36 циклів - 65 кг/см2, видатпри температурі 850-ь950°С протягом 3 годин ковий коефіцієнт втрат дорівнює О.бгл" кислоти Приклад 4 Новий метод отримання каталізатора забезпечує в порівнянні з відомим методом підвищення Для отримання 1 т готового каталізатора селективності, термостабільності та МІЦНОСТІ складу (мас %) Винахід ілюструється прикладами, які наведеоксид алюмінію (III) -2,0 ні нижче оксид ванадію (V) -1,0 Приклад 1 оксид заліза (III) -97,0 Для отримання 1т готового каталізатора склаготують розчин, що містить 3370,8кг ду (мас %) FeSO4«7H2OTa 130,7кг AI2(SO4)3«18H2O Осадженоксид алюмінію (III) -2,0 ня проводять розчином, що містить 1220,5кг (І\ІН4)2СОз Готують розчин 10кг оксиду ванадію (V) оксид ванадію (V) -0 5 в щавлевій кислоті Наступні стадії приготування оксид заліза (Ш) -97,5 каталізатора аналогічні прикладу 1 готують розчин, що містить 3388,1кг промислового гептапдрату сульфату заліза (II) Селективність каталізатора по оксиду азоту (II) FeSO4»7H2O та 131,4кг октадекапдрату сульфату дорівнює 96,8%, каталізатор витримує 36 циклів алюмінію AI2(SO4)3»18H2O Проводять осадження нагрівання - охолодження, МІЦНІСТЬ СВІЖОГО каталіпри температурі 50°С розчином карбонату амонію, затора 70кг/см2, після 36 циклів - 65кг/см2, видатщо містить 1226,5кг (І\ІН4)2СОз Отримані карбонаковий коефіцієнт втрат дорівнює О.Згл" кислоти ти заліза та алюмінію промивають методом деканПриклад 5 тації, відфільтровують, сушать і прожарюють при Для отримання 1т готового каталізатора склатемпературі 600°С Готують розчин 5кг оксиду ваду (мас %) надію (V) в щавлевій кислоті Для змішування комоксид алюмінію (Ш) -2,0 понентів і для пептизацм вводять 5-7%-ний розчин оксид ванадію (V) -1,5 азотної кислоти для отримання пасти з вологістю оксид заліза (Ш) -96,5 18-20% Каталізаторна маса формується методом готують розчин, що містить 3353,4кг екструзії, пров'ялюється при кімнатній температуFeSO4«7H2O та 131,0 кг AI2(SO4)3«18H2O Осарі, сушиться при 80-100°С, випалюється в аміачдження проводять розчином, що містить 1214,5кг но-азотному середовищі при 850°С протягом З (І\ІН4)2СОз Готують розчин 15кг оксиду ванадію (V) годин, роздрібнюється та затарюється в щавлевій кислоті Наступні стадії приготування каталізатора аналогічні прикладу 1 Цей каталізатор проявляє селективність по оксиду азоту (II), що дорівнює 95,6%, витримує ЗО Селективність каталізатора по оксиду азоту циклів нагрівання - охолодження, МІЦНІСТЬ СВІЖОГО (П) дорівнює 95,6%, каталізатор витримує 26 цик2 2 каталізатора 65кг/см , після ЗО циклів - 60кг/см , лів нагрівання - охолодження, МІЦНІСТЬ СВІЖОГО видатковий коефіцієнт втрат дорівнює 0,4г/г кискаталізатора 50кг/см2, після 26 циклів - 45кг/см2, лоти видатковий коефіцієнт втрат дорівнює О.бгл" кислоти Приклад 2 Для отримання 1т готового каталізатора склаПриклад 6 ду (мас %) Спосіб приготування каталізатора аналогічний оксид алюмінію (III) -3,0 прикладу 4, випал проводиться при температурі оксид ванадію (V) -0 5 950°С оксид заліза (III) -96,5 Селективність каталізатора по оксиду азоту (II) готують розчин, що містить 3354,3кг дорівнює 96,8%, каталізатор витримує 38 циклів 50996 нагрівання - охолодження, МІЦНІСТЬ СВІЖОГО каталі2 2 затора 75кг/см , після 38 циклів - 70кг/см , видатковий коефіцієнт втрат дорівнює О.Згл" кислоти Приклад 7 Спосіб приготування каталізатора аналогічний прикладу 4, випал проводиться при температурі 1000°С Селективність каталізатора по оксиду азоту (II) дорівнює 95,8%, каталізатор витримує 35 циклів нагрівання - охолодження, МІЦНІСТЬ СВІЖОГО каталі2 2 затора 45кг/см , після 35 циклів - 40кг/см , видат ковий коефіцієнт втрат дорівнює 0,4г/г кислоти З викладених даних слідує, що запропонований каталізатор (приклади 1-4, 6) витримує 30-38 циклів нагрівання - охолодження, характеризується високою МІЦНІСТЮ та низькими втратами при збереженні високої селективності Вихід за верхні межі за вмістом оксиду ванадію (V) (приклад 5) та за температурою випалу (приклад 7) приводить до зниження селективності, МІЦНОСТІ, термостабільності Таблиця Порівняльна характеристика каталізаторів Показник ВІДОМИЙ Склад, мас % Fe 2 O 3 АІ 2 Оз v2o5 Температура випалу, °С Термостабільність КІЛЬКІСТЬ витриманих циклів нагрівання - охолодження, од Видатковий коефіцієнт втрат, гл" НІЧОз Селективність, %, при температурі 860°С, тиску 0,65 МПа Каталізатор запропонований 96-98 2-4 900-1000 95,5-98 2-4 0,5-1 850-950 0,7-0,85 30-38 0,3-0,5 94,8-95,8 95,6-96,8 СВІЖОГО 55-40 після циклів нагрівання - охолодження 50-35 60-75 55-65 28-26 МІЦНІСТЬ, КГ/СМ^ З таблиці видно, що запропонований каталізатор витримує більшу КІЛЬКІСТЬ циклів нагрівання охолодження, характеризується підвищеною МІЦНІСТЮ, низькими втратами на 1 т кислоти, більш високою селективністю Використання запропонованого способу отримання каталізатора для другого ступеня окиснення аміаку забезпечує в порівнянні з існуючим наступні переваги можливість отримання каталізатора з підвищеною термостабільністю та МІЦНІСТЮ при збереженні високої селективності, що дозволяє знизити видатковий коефіцієнт втрат 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