Изобретение относится к каталитической химии, в частности к катализаторам для глубокого окисления органических соединений, и может быть использовано в химической, нефтехимической, металлургической и других отраслях промышленности.
Известны катализаторы мари ИК-12-72 и ИК-12-73 медно-алюмохромовые, алюмомагнийхромовые, алюмомагниймеднохромовые на гранулированном носителе из оксидов алюминия [1] Эти катализаторы имеют высокую активность в реакциях окисления углеводородов при достаточно большой удельной поверхности.
Однако эти катализаторы обладают высоким газодинамическим сопротивлением, что ограничивает их практическое применение, особенно в процессах с высокими объемными скоростями.
Известен катализатор ИК-12-30 (варианты катализатора ИК-12-72 на блочном носителе из оксида алюминия) для окисления органических соединений, содержащий смешанные окислы структуры шпинели, образованных хромом (III) CoCr2O4, CuCr2O4, MgCr2O4, нанесенных на оксид алюминия [2] Этот катализатор имеет следующие характеристики: удельную поверхность 11-14 м2/г и активность в реакции полного окисления бутана 83-95% а в реакции глубокого окисления наиболее трудно окисляемого углеводорода метана (как показали результаты испытаний) 68-70%
Недостатком данного катализатора является его малая активность, низкая производительность при 650оС 38% и низкая термостабильность.
Задача изобретения разработать блочный катализатор сотовой структуры путем качественного, количественного подбора компонентов и условий его получения, которые обеспечили бы ему высокую активность при небольшой удельной поверхности.
Для этого предлагаемый катализатор, содержащий активную фазу, состоящую из соединений магния, хрома и оксида алюминия, получается в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза из экзотермической смеси следующего состава, мас. Mg 8-15; Cr2O3 9-15; СrO3 26-30; Al2O3 18-23; MgO 25-30 и содержит 33-45 мас. активной фазы, содержащей 80-92 мас. соединений шпинели общей формулы MgM2O4, где М алюминий или хром, и 55-67 мас. оксидов магния и алюминия.
Химический состав и соотношение элементов в катализаторе обосновывают исходя из соответствия с соотношением элементов в окислах со структурой шпинели MgM2O4. Отступления от этого соотношения приводят к невозможности формования и образования катализатора сотовой структуры, что приводит к получению катализатора с низкой активностью и термостабильностью.
Предлагаемый катализатор в реакциях глубокого окисления метана имеет удельную поверхность 1,0-3,2 м2/г, активность 74-76% прочность на сжатие 5,5-6,5 МПа, пористость 70-75% Катализатор не требуется наносить на носитель, так как его активная фаза формируется непосредственно в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, который позволяет в течение короткого времени и в одну стадию получить катализатор в виде блоков сотовой структуры.
Это достигается тем, что в ходе горения экзотермической смеси развиваются высокие температуры (до 1600оС), которые способствуют образованию соединений типа шпинели вида MgM2O4, где М алюминий или хром, или оксиды магния или алюминия. При этом метод СВС позволяет получить термостойкую и высокодефектную структуру катализатора, что способствует повышению его активности при невысокой удельной поверхности в реакциях глубокого окисления органических соединений.
Катализатор согласно изобретению готовят следующим образом: берут исходную экзотермическую смесь из 10 г порошка и металлический Mg, 10 г Gr2O3, 27 г GrO3, 20 г Al2O3 и 33 г MgO, перемешивают, прессуют под давлением 10 МПа и получают блоки диаметром 20 мм, высотой 15 мм с отверстиями 1,5 мкм и общим числом отверстий в блоке 3/7, который помещают в печь, нагретую до 700оС. Через 2 мин происходит самовоспламенение блока и синтез проходит при 1600оС за 2-3 c.
Удельную поверхность полученных катализаторов измеряли методом газовой хроматографии, которая составила 1,0-3,2 м2/г (удельная поверхность катализатора по прототипу составила 6,1 м2/г).
Каталитическую активность полученного катализатора оценивают по степени окисления 0,5% метана на проточной установке в смеси с 21% кислорода в аргоне при объемной скорости 10 тыс.ч.-1.
Результаты испытаний приведены в таблице.
П р и м е р ы 2-10 выполнены аналогично примеру 1, но с различным содержанием исходных компонентов.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ГЛУБОКОГО ОКИСЛЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ | 1992 |
|
RU2043145C1 |
ШИХТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КЕРАМИЧЕCКОГО ПИГМЕНТА | 1992 |
|
RU2057728C1 |
ШИХТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКОГО ПИГМЕНТА ЦВЕТА МОРСКОЙ ВОЛНЫ | 1992 |
|
RU2057729C1 |
Способ получения керамического пигмента | 1991 |
|
SU1823862A3 |
СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ НАНЕСЕННЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ | 2005 |
|
RU2284219C1 |
ОБМАЗКА ДЛЯ ЗАЩИТЫ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ | 1991 |
|
RU2057739C1 |
КАТАЛИЗАТОР, СПОСОБ ЕГО ПРИГОТОВЛЕНИЯ И СПОСОБ ФТОРИРОВАНИЯ ГАЛОГЕНИРОВАННЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ | 2010 |
|
RU2431524C1 |
КАТАЛИЗАТОР, СПОСОБ ЕГО ПРИГОТОВЛЕНИЯ И СПОСОБ РАЗЛОЖЕНИЯ ЗАКИСИ АЗОТА | 2010 |
|
RU2430781C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКИХ ПИГМЕНТОВ ШПИНЕЛЬНОГО ТИПА | 2015 |
|
RU2580542C1 |
КАТАЛИЗАТОР, СПОСОБ ЕГО ПРИГОТОВЛЕНИЯ И СПОСОБ ОКИСЛЕНИЯ АММИАКА | 2010 |
|
RU2430782C1 |
Использование: в каталитической химии, в частности в качестве катализатора сотовой структуры для глубокого окисления органических веществ. Сущность изобретения: катализатор получают в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза из экзотермической смеси состава, мас.%: Mg 8 - 15; Cr2O3 9 - 15; CrO3 26 - 30; Ai2O3 18 - 23; MgO 25 - 30 и содержит 33 - 45 мас. % активной фазы, содержащей 80 - 92 мас.% соединений шпинели общей ф-лы MgM2O4, где M=Al или Cr, и 55 - 67 мас.% оксидов магния и алюминия. 1 табл.
КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ГЛУБОКОГО ОКИСЛЕНИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ, включающий активную фазу, состоящую из соединений магния и хрома, и оксид алюминия, отличающийся тем, что катализатор получен в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза из экзотермической смеси следующего состава, мас. %: Mg - 8 - 15, Cr2O3 - 9 - 15, CrO3 - 26 - 30, Al2O3 - 18 - 23, MgO - 25 - 30, и содержит 33 - 45 мас.% активной фазы, содержащей 80 - 92 мас.% соединений шпинели общей формулы MgM2O4, где M - алюминий или хром, и 55 - 67 мас.% оксидов магния и алюминия.
Печь для непрерывного получения сернистого натрия | 1921 |
|
SU1A1 |
Катализаторы газоочистки | |||
Печь для непрерывного получения сернистого натрия | 1921 |
|
SU1A1 |
Новосибирск, 1983, с.55 | |||
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов | 1917 |
|
SU2A1 |
Способ приготовления носителя для катализатора сотовой структуры | 1988 |
|
SU1595558A1 |
Печь для непрерывного получения сернистого натрия | 1921 |
|
SU1A1 |
Способ приготовления консистентных мазей | 1919 |
|
SU1990A1 |
Авторы
Даты
1996-03-27—Публикация
1991-10-23—Подача