Спосіб виробництва оксидованадієвого каталізатора

1 Спосіб виробництва оксидованадієвого марганцевмісного каталізатора, який відрізняється тим, що оксид ванадію або ванадієвмісну сполуку змішують разом пиловидним силікагелем, пластифікують в'яжучим алюмінієвмісним пластифікатором, формують, сушать та прожарюють 2 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що масову частку силікагелю задають в межах 1,087,0% Винахід стосується способу виробництва оксидованадієвого каталізатора на базі силікагелевого носія Може бути використаний в процесах окислення органічних речовин та для селективної очистки хвостових газів від оксидів азоту ( NOX) в ХІМІЧНІЙ, металургійній та хіміко-фармацевтичній промисловості Відомий спосіб приготування оксидованадієвого каталізатора шляхом обробки носія в потоці інертного газу або повітря летучою сполукою ванадію типу VOCI3 при 20 - 180°С з послідуючою евакуацією залишку оксидохлориду ванадію потоком газа-носія при температурі реакції Масова частка оксиду ванадію близько 10% Авторське свідоцтво СРСР № 422447, кл В 01 37/00, 1974 р, Б І № 13 від 05 04 74 р Недоліком описаного способу є - наявність реакційного корозійно-активного хлористого водню, що потребує введення в технологічну схему обладнання із корозійно термостійких типів сталі, - необхідність організації циркуляції неповністю прореагувавшого оксидохлориду ванадію, - необхідність введення в технологію стадії очистки хвостових газів від оксидохлориду ванадію, Найбільш близьким за сукупністю ознак до заявляемого винаходу є спосіб виробництва алюмованадієвого каталізатора типу АВК-10М, реалізований в промисловості, у якого стандартний носій активний оксид алюмінію у - АЬОз, пропитують розчинами оксалату ванадію та азотнокислого марганцю, сушать та прожарюють при температурі 450 - 550°С Масова частка оксиду ванадію - 12 15% Патент України на винахід № 8212 ( СРСР № 1679698 А1) кл B01D 53/36 від 23 03 96 р Регламент СГПП "Об'єднання Азот" м Сєвєродонецьк ТУ 113-03-3001-90 Недоліком описаного способу є - низький термін служби каталізатора, обумовлений наявністю шпинелі проміж атомами у - АЬОз та ванадію, утвореної на стадії приготування каталізатора в процесі прожарювання, кристали якої ростуть в порах каталізатора під впливом робочих умов, що знижає його МІЦНІСТЬ І активність В основу винаходу поставлена задача удосконалення та здешевлення способу виробництва оксидованадієвого каталізатора шляхом використання в якості носія суміші оксиду алюмінію та силікагелю з масовою часткою силікагелю 1,0 87,0% Окреслена задача вирішується тим, що в зазначеному способі виробництва оксидованадієвого каталізатора використовують подрібнений силікагель однієї із наявних марок широко-, середньота дрібнопористої структури, який формують у гранули зпептизованим кислотою гідрооксидом алюмінію (в'яжучий пластифікатор) в присутності сполук ванадію та марганцю Розподілення сполук ю 51992 ванадію та марганцю по каталізаторнш масі виконують завдяки ретельного перемішування та часткової взаємодії з в'яжучим пластифікатором, а диспергування частинок сполук ванадію та марганцю проходить завдяки їх хімічної взаємодії з парами кислоти та її оксидами Збалансовану по хімічному складу каталізаторну масу пластифікують, сушать та прожарюють Суттєво-відмінними ознаками запропонованого способу є те, що появляється можливість виробляти оксидованадієвий каталізатор різної пористої структури та з більш тривалішим терміном його експлуатації, завдяки того, що при наведеному складі каталізатора на протязі стадії його прожарювання, шпінель не утворюється Прожарювання оксидованадієвого каталізатора, за прототипом, направлене не тільки на виділення фізично та ХІМІЧНО зв'язаної води, але і на переведення солей ванадію та марганцю в оксидну форму За прототипом спочатку носій каталізатора знаходиться в формі у - АЬОз, але при прожарювання вологого каталізатора при температурі 450 - 550°С протікають фізико-хімічні процеси, які сприяють переходу оксиду алюмінію до менш активнішої форми типу Є - АЬОз з утворення відповідної КІЛЬКОСТІ шпінелі з оксидом ванадію Зв'язана у шпінель частина оксиду ванадію являється неактивною Про и наявність свідчить збільшення температури плавлення основної маси оксиду ванадію у складі каталізатора (фігура, крива 1 каталізатор на базі у - АЬОзтипу АВК-10М) Тобто, ужена стадії приготування каталізатора типу АВК-10 (за прототипом ), та частина оксиду ванадію, яка увійшла до складу шпінелі, становиться недоступною для каталітичного акту Часткова закупорка активних центрів солями амонію всіх типівкаталізатора, в ході їх експлуатації, збільшує масову частку запасивованого оксиду вана дію Тому, в промисловості до складу каталізатора вводять 12 - 15% оксиду ванадію [ТУ У 113-033001-90] Введення до складу каталізатора силікагелю, який по ХІМІЧНІЙ природі являється дюксидом кремнію, приводить до утворення на стадії прожарювання каталізатора мінеральної структури, де атом кремнію з координаційним числом 4, частково займає місце атома алюмінію в його решітці, що виключає можливість рекристалізації оксиду алюмінію до Є - АЬОз і утворення шпінелі проміж оксидами ванадію та алюмінію Вся теплова енергія в процесі прожарювання каталізатора направлена на фізико-хімічне перетворення зпептизованого гідрооксиду алюмінію до у - АЬОз Диспергований по каталізаторнш масі, завдяки механічного помолу, ретельного змішування, часткової взаємодії з в'яжучим пластифікатором оксид ванадію, по заявленому способу, в певній мірі відкритий в порах носія для каталітичного акту і забезпечує необхідну активність при меншій своїй масовій частці в складі каталізатора (таблиця) Адекватність температур плавлення ангідриду ванадію у оксидованадієвого каталізатора на базі силікагелевого носія, по заявленому способу, зразкам ХІМІЧНО чистого та металургійного ангідриду ванадію, вказує на відсутність шпінелі (фігура, криві 2, 3, 4), що являється фактором, який обумовлює більш триваліший термін роботи каталізатора в промисловому агрегаті Криві 2 - каталізатор на базі силікагелю типу С-3 та оксиду ванадію марки "ХЧ", 3 - оксид ванадію марки "ХЧ", 4 - ангідрид ванадію металургійний Таблиця Результати прикладів Температура Масова частка, % прожарювання, оксиду вана- оксиду маргасилікагелю °С дію нцю За прототипом АВК-1 ОМ 550 15,0 1,0 Приклад 2 550 1,0 10,0 1,0 Приклад 3 550 87,0 10,0 1,0 Приклад 4 550 40,0 10,0 1,0 Тип каталізатора 1 2 3 4 Доказом здійснення запропонованого способу являються приведені далі приклади Приклад № 1 (за прототипом ) В реактор подають насосом 1200кг суміші розчинів оксалатованадату амонію і азотнокислого марганцю та завантажують 960кг активного оксиду алюмінію Пропитку ведуть на протязі 1 - 2 годин, після чого маточник зливають через фільтр в дренажну ємність, а носій піддають ПОСЛІДОВНІЙ сушці повітрям, підігрітим в калорифері Прокалку ведуть при температурі не більше 550°С на протязі 20 годин Приклад № 2 В змішувач завантажують 1,0кг силікагелю марки КСМ, 10,0кг п'ятиоксиду ванадію марки "ХЧ", 2,0кг азотнокислого марганцю, 136,4кг Активність, %, згідно ТУ 11303-3001-90 96,6 96,6 97,0 96,5 гідрооксиду алюмінію та 19,6кг азотної кислоти Масу ретельно перемішують Для пластифікації вводять необхідну КІЛЬКІСТЬ води Приклад № З В змішувач завантажують 87,0кг силікагелю марки КСК, 10,0кг п'ятиоксиду ванадію марки "ХЧ", 2,0кг азотнокислого марганцю, 3,06кг гідрооксиду алюмінію та 0,43кг азотної кислоти Масу ретельно перемішують Для пластифікації вводять необхідну КІЛЬКІСТЬ води Приклад № 4 В змішувач завантажують 40,0кг силікагелю марки С-3, 10,0кг п'ятиоксиду ванадію марки "ХЧ", 2,0кг азотнокислого марганцю, 75,4кг гідрооксиду алюмінію та 11,0кг азотної кислоти Масу ретельно перемішують Для пластифікації 51992 вводять необхідну КІЛЬКІСТЬ води Сировиною для силікагелевого носія являється широко розповсюджений кварцевий пісок Зниження масової частки оксиду алюмінію в складі каталізатора, завдяки збільшенню масової частки значно дешевшого оксиду кремнію, забезпечує рентабельність виробництва оксидованадієвого каталізатора до рівня 70% 660Х 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