СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРА НА ОСНОВЕ ОКСИДА КОБАЛЬТА (II) Российский патент 1995 года по МПК B01J37/04 B01J23/78 

Изобретение относится к катализаторам оксидного типа, получаемых на основе оксида кобальта, и может быть использован для окисления монооксида углерода.

Из аналогов известен способ получения катализатора на основе оксидов: кобальта (III), марганца (IV), меди (II) и серебра (гопколитовый катализатор), указанный в химической энциклопедии (том I, М.: Советская энциклопедия, 1961, с. 987).

Способ осуществляют смешением водных суспензий указанных окислов с последующей фильтрацией, сушкой, прессованием полученной твердой фазы и дроблением полученных прессовок на зерна определенных размеров.

Известен также способ получения катализатора на основе оксида кобальта (II, III), описанный в статье Hofer L.J). и др. в журнале "ICatalysis" [J. Catal. , 1964, 3, 5, 451]. Способ осуществляют путем осаждения нитрата кобальта раствором карбоната калия при 80^оС с последующей сушкой и прокалкой при 700^оС полученного осадка.

Недостатком способов является низкая прочность получаемых катализаторов.

Известно получение более прочного катализатора - оксида кобальта (II) на оксиде алюминия, упомянутого в описании к патенту Франции [Франц. пат., кл. В 01, 1318764, 14, 1963].

Указанный катализатор получают пропиткой гранул оксида алюминия раствором азотнокислого кобальта с последующей сушкой и прокалкой гранул при 550^оС.

Однако полученный по указанному способу катализатор резко снижает свою активность вследствие образования каталитически неактивного алюмината кобальта.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ получения катализатора оксида кобальта (II) на оксиде магния, изложенный в описании к патенту Франции - пат. 1318764, заявл. 11.01.62, опубл. 14.01.63.

Способ по прототипу включает расплавление оксида магния в электропечи; охлаждение расплава до твердой фазы; диспергирование полученного расплава до размера частиц менее 100 μ; смешение полученного порошка с мелкоизмельченным природным соединением гиобертитом; замешивание полученной смеси с водой; формование смеси, полученной по п.5 в виде гранул; сушка гранул; прокалка гранул при температуре 1500^оС; пропитка гранул раствором азотнокислого кобальта; сушка пропитанных гранул; прокалка высушенных гранул при температуре 550^оС.

Катализатор, полученный по прототипу, содержит оксида кобальта (II) - 5% , оксида магния - 95%, стабилен при 800^оС, устойчив к истиранию, имеет поверхность - 0,2 м²/г, пористость 60%.

Недостатком прототипа является низкое содержание активного компонента - оксида кобальта (II).

Техническая суть заявленного способа состоит в том, что получение катализатора на основе оксида кобальта включает следующие стадии смешение порошков электролитического кобальта и мочевины при содержании мочевины в смеси 20-30 мас. % ; формование полученной порошкообразной смеси под давлением; прокалку сформованных гранул на воздухе при температуре 910-1150^оС в смеси с оксидом алюминия до полного удаления мочевины; прокалку прокаленных гранул при 1100-1200^оС без доступа воздуха в течение 20-60 мин; пропитку прокаленных гранул раствором соли кальция; сушку пропитанных гранул; прокалку высушенных гранул до полного разложения соли кальция при температуре 330-800^оС.

В результате проведенных операций получают катализатор на основе оксида кобальта (II) c содержанием оксида кобальта (II) не менее 20% и с высокими эксплуатационными характеристиками.

В таблице приведены сопоставительные данные прототипа и заявляемого способа.

Как видно из таблицы, предлагаемый способ по сравнению с прототипом позволяет увеличить содержание активного компонента не менее, чем в 4 раза при сохранении высоких эксплуатационных характеристик последнего: термической устойчивости и устойчивости к истиранию.

Заявленный способ осуществляется следующим образом.

1. Приготавливают смесь, содержащую 0,76 кг электролитического кобальта и 0,24 кг мочевины.

2. Полученную смесь формуют в виде цилиндрических таблеток, имеющих высоту и диаметр 5 мм, под давлением 900-1000 .

3. Полученные по п.2 таблетки смешивают с гранулированным оксидом алюминия в соотношении 1:1 по массе.

4. Полученную по п. 3 смесь прокаливают на воздухе при 950 ± 25^оС до полного выгорания мочевины.

5. Из прокаленной по п.4 смеси путем отсева удаляют введенные ранее гранулы оксида алюминия.

6. Оставшиеся после отсева по п.5 таблетки прокаливают при 1150^оС без доступа воздуха в течение 30 мин.

7. Прокаленные по п.6 таблетки пропитывают 17% раствором азотнокислого кальция.

8. Пропитанные по п.7 таблетки высушивают.

9. Высушенные таблетки прокаливают при 600^оС в течение часа.

В результате получают катализатор со следующими характеристиками: Удельная поверхность 1 м²/г Насыпная плотность 1,9 г/см³ Пористость 62% Механическая прочность при истирании 97% Содержание в катализаторе оксида кобальта (II) 29% Cодержание в катализаторе кобальта металлического 68% Содержание в катализаторе соединений кальция 3% Активность катализатора - температура полупревращения оксида углерода на катализаторе в реакции окисления оксида углерода 178^оС Активность определена на установке и при условиях, описанных в работе Белова А.А. и др. в журнале "Теорет. и эксперим. химия", 1991, т. 27, N 5, с. 591.

Способ получения катализатора на основе кобальта (2) осуществляют смешением порошков электролитического кобальта и мочевины при содержании мочевины в смеси 20 - 30 мас.%. Полученную смесь таблетируют под давлением, после чего таблетки после их пересыпки оксидом алюминия прокаливают на воздухе при 910 - 1150°С до удаления мочевины, затем после отделения оксида алюминия таблетки снова прокаливают при 1100 - 1200°С. Прокаленные как указано таблетки охлаждают, пропитывают раствором соли кальция и снова прокаливают при 300 - 800°С. 1 табл.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРА НА ОСНОВЕ ОКСИДА КОБАЛЬТА (II), включающий смешение порошкообразных компонентов, гранулирование полученной смеси, прокалку гранул и их пропитку раствором соли с последующей термообработкой до разложения соли и получения целевого продукта, отличающийся тем, что смешению подвергают электролитический кобальт и мочевину при содержании мочевины в смеси 20 - 30 мас.%, полученную смесь таблетируют под давлением, затем таблетки пересыпают оксидом алюминия и прокаливают на воздухе при 910 - 1150^oС до полного удаления мочевины, после чего таблетки отделяют от оксида алюминия, прокаливают при 1100 - 1200^oС в течение 20 - 60 мин без доступа воздуха, охлаждают до комнатной температуры и пропитывают раствором соли кальция с последующей прокалкой при 330 - 800^oС.