КАТАЛИЗАТОР ПОЛУЧЕНИЯ ЗАКИСИ АЗОТА И СПОСОБ Российский патент 2003 года по МПК B01J23/84 B01J23/843 B01J23/78 B01J23/83 B01J21/04 C01B21/22 C01B21/26 

Изобретение относится к катализаторам и способам получения закиси азота (N₂O) путем окисления аммиака кислородом или кислородсодержащим газом. Закись азота находит широкое применение в различных областях: в полупроводниковой, парфюмерной, медицинской и пищевой промышленности. В последние годы появилась еще одна область применения - каталитическое окисление закисью азота бензола в фенол.

Потребности в закиси азота в различных сферах обусловили повышенный интерес к разработке различных методов ее получения. Известно несколько способов получения закиси азота, среди которых можно выделить ряд каталитических методов:
1. Каталитическое восстановление монооксида азота (NO) либо оксидом углерода (СО), либо водородом, либо смесью монооксида углерода и водорода (синтез-газ) в присутствии гомогенных катализаторов [ЕР 54965, С 01 В 21/22,1982].

2. Каталитическое восстановление монооксида азота либо монооксидом углерода, либо водородом, либо смесью оксида углерода и водорода (синтез-газ) в присутствии гетерогенных катализаторов, в качестве которых используют благородные металлы платиновой группы, нанесенные на носители, например, (1-5) мас.% Ru-Pt/Al₂O₃ (SiO₂, ZrO₂, TiO₂) [ЕР 036761, С 01 В 21/22, 2000].

3. Каталитическое окисление аммиака кислородом в присутствии гетерогенных катализаторов на основе оксидов металлов.

Известен ряд оксидных катализаторов для получения закиси азота путем окисления аммиака, в частности, на основе диоксида марганца:
MnO₂-Bi₂O₃ [Pat. DE, No 503200, 1930; Pat. CSR, No 158091, 1973];
МnО₂-СuО [ЕР 799792, С 01 В 21/22, 1997];
MnO₂-Bi₂O₃-Fe₂O₃ [Pat. DE, No 503200, 1930; ЕР 799792, C 01 B 21/22, 1997];
MnO₂-CoO-NiO [ЕР 799792, C 01 B 21/22, 1997].

Известен ряд катализаторов, не содержащих оксида марганца, а именно:
Со₃O₄-Аl₂О₃ [Справочник: Каталитические свойства веществ. / Под ред. В. А. Ройтера, 1968 ]; Pr₂O₃-Nd₂O₃-CeO₂ [ЕР 799792, C 01 B 21/22, 1997].

Наиболее близким к предлагаемому катализатору является катализатор для получения закиси азота, в состав которого входят оксиды марганца, висмута и алюминия, при содержании компонентов, мас.%: (5,0-35,0) МnО₂ - (4,5-30,0) Вi₂O₃ - (90,5-35) Аl₂О₃ [Пат. РФ 2102135, B 01 J 23/18, 1998; WO 9825698, B 01 J 23/18, 1998]. Катализатор применяют для получения закиси азота путем окисления аммиака кислородсодержащим газом. В частности, на катализаторе, содержащем, мас.%:
13 МnO₂ - 11 Bi₂O₃ - 76 Аl₂О₃, при обработке реакционной смеси состава 9 об. % NН₃ - 9 об.% О₂ - 82 об.% Не, при времени контакта 0,7 с и температуре реакции 350^oС, получают следующие показатели процесса: степень превращения аммиака (Х_NH3) 99,2%, селективность по N₂O (S_N2O) и по NO (S_NO) - 87 и 2,8%, соответственно.

К недостаткам этого катализатора относится относительно высокая нижняя граница содержания оксидов МnО₂ и Bi₂O₃ в составе катализатора, не менее 9,5 мас.%, для получения необходимой селективности по N₂O. Известный катализатор показывает достаточно высокий выход NO в процессе окисления аммиака, который является вредной примесью для последующего использования целевого продукта. Известный катализатор имеет достаточно высокий насыпной вес в пределах 0,9-1,4 г/см³, что затрудняет его использование в аппаратах кипящего слоя из-за невозможности реализации турбулентного режима работы.

Изобретение решает задачу получения активного и селективного катализатора в отношении закиси азота путем окисления аммиака кислородом или кислородсодержащим газом, в том числе с пониженным содержанием активного компонента.

Задача решается катализатором получения закиси азота, включающим марганецсодержащий активный компонент, оксид щелочно-земельного металла, оксид железа и оксид алюминия. Катализатор содержит в качестве активного компонента композицию, представляющую собой смешанную аморфную оксидную фазу нестехиометрического состава MnR_xQ_y (0,05≤х≤2,24; 2,08≤у≤5,36), где R - висмут и/или лантаноид, или смесь аморфной фазы MnR_xQ_y и кристаллической марганецсодержазей фазы.

Содержание компонентов в катализаторе, мас.%:
MnR_xO_y или смесь MnR_xQ_y и кристаллической марганецсодержащей фазы 0,75-65,0,
оксид алюминия - 99,24-0,005,
оксид железа - 0,005-99,24,
оксид или смесь оксидов щелочно-земельных металлов - 0,005-99,24.

В качестве кристаллической марганецсодержащей фазы катализатор содержит оксид марганца Mn₂O₃ и/или соединение сосатава Вi₂Мn₄О₁₀, и/или смешанное соединение со структурой искаженного перовскита Mn_1-xL_1+хО₃, где L - лантаноид, х - 0-0,596. Содержание кристаллической марганецсодержащей фазы составляет, мас.%: 0,005-25,0.

Катализатор содержит оксид или смесь оксидов щелочно-земельных металлов, выбранных из ряда: Mg, Ca, Sr, Ba.

Катализатор содержит лантаноид, выбранный из ряда: лантан, иттрий, церий, самарий.

Катализатор может дополнительно содержать также шпинель вида MAl₂O_3, где М - щелочно-земельный металл.

Задача решается также способом получения закиси азота путем окисления аммиака кислородом или кислородсодержащим газом в присутствии марганецсодержащего катализатора вышеуказанного состава, процесс проводят при температуре 250-350^oС.

Катализатор готовят пропиткой оксида алюминия азотнокислым раствором солей марганца, висмута, и/или лантаноида и щелочно-земельного металла с последующими стадиями сушки при 120-150^oС и прокаливания при 400-750^oС. Либо готовят пропиткой гранул, содержащих оксиды щелочно-земельных металлов и оксид алюминия, с последующими стадиями сушки при 120-150^oС и прокаливания при 400-750^oС. Либо осаждением с последующим смешением и формовкой компонентов катализатора в гранулы нужной формы с последующими стадиями сушки при 120-150^oС и прокаливания при 400-750^oС. Готовые катализаторы после прокалки по данным РФА не содержат в своей структуре фаз оксидов МnО₂, Вi₂O₃ и Lа₂О₃, наблюдается присутствие характерного "галло" смешанной аморфной фазы MnBi_xO_y, или MnLa_xO_z, или MnBi_xLa_yO_z. В случае прокалки катализаторов при температурах выше 550-600^oС в структуре катализатора может наблюдаться образование кристаллических фаз оксида Мn₂О₃, и/или смешанного соединения Bi₂Mn₄O_10, и/или смешанного соединения со структурой искаженного перовскита Mn_1-xL_1+хО₃, где L - лантаноид, х - 0-0,596. Полученные катализаторы характеризуются достаточно высокой селективностью по N₂О в реакции окисления аммиака кислородсодержащими смесями, даже для образцов с относительно низким содержанием активного компонента: смешанной аморфной Mn-Bi оксидной фазы; дают пониженный выход NO после реакции; могут иметь низкий насыпной вес. Так, при содержании активного компонента в катализаторе МnR_хО_у-МО-Fе₂О₃-Аl₂О₃, существенно меньшем, чем в катализаторе прототипа МnО₂-Вi₂О₃/Аl₂О₃, селективность в закись азота в реакции окисления аммиака на указанном выше катализаторе составила 87-88% при температуре реакции 350-360^oС.

Существенными отличительными признаками предлагаемого катализатора являются: состав катализатора и структура активного компонента.

Каталитические свойства предлагаемых катализаторов в реакции окисления аммиака кислородсодержащими смесями исследуют в проточной установке и оценивают по селективности в целевой продукт N₂O и на присутствие побочных примесей NO. Реакционную смесь состава: 8 об.% NH₃, 9 об.% О₂, Не - остальное, пропускают через слой катализатора фракционного состава 0,25-0,50 мм при объемной скорости 3600 ч^-1. Температура реакции составляет 350^oС. Состав исходной реакционной смеси и продуктов реакции анализируют хроматографически; концентрацию NO определяют с помощью анализатора ECOM-Omega (Австрия).

Сущность изобретения иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. 60 г гранул носителя Аl₂О₃, содержащего 0,0016 г MgO, 0,0024 г СаО и 0,004 г Fе₂O₃, пропитывают азотнокислым раствором, полученным растворением 39,59 г соли Мn(NО₃)₂•6Н₂О и 16,65 г соли Bi(NO₃)₃•5H₂О в 5% растворе НNО₃. Влажные гранулы сушат под ИК сушилкой до сухого сыпучего состояния, затем сушат в сушильном шкафу при температуре 120^oС в течение 4 ч. Затем образец прокаливают в печи при температуре 400-650^oС в течение 6 ч. Полученный катализатор имеет состав, мас.%: 25,0 MnBi_0,25O_2,38 - 74,99 Аl₂О₃ - 0,002 MgO - 0,003 СаО - 0,005 Fе₂O₃. РФА образца показывал отсутствие в составе катализатора кристаллических фаз оксидов МnО₂ и Вi₂O₃. Катализатор испытывают в реакции окисления аммиака кислородсодержащей смесью в тестовых условиях, описанных выше. Селективность по закиси азота (S_N2O) и оксиду азота (S_NO) составляет, соответственно, 87,4 и 2,4%.

Пример 2. 60 г гранул носителя Аl₂О₃, содержащего 0,004 г Fе₂O₃ и 0,004 г MgO, пропитывают азотнокислым раствором, полученным растворением 28.96 г соли Mn(NO₃)₂•6H₂О, 3,04 г соли Bi(NO₃)₃•5H₂О и 2,93 г оксида La₂О₃ в 8% растворе HNO₃. Влажные гранулы сушат под ИК сушилкой до сухого сыпучего состояния, затем сушат в сушильном шкафу при температуре 120^oС в течение 4 ч. Затем образец прокаливают в печи при температуре 400-650^oС в течение 6 ч. Полученный катализатор имеет состав, мас.%: 18,0 MnBi_0,06La_0,18O_2,36 - 0,005 MgO - 0,005 Fe₂O₃ - 81,99 Аl₂О₃. РФА образца катализатора показывает отсутствие в составе катализатора кристаллических фаз оксидов МnO₂ и Bi₂O₃. Катализатор испытывают в реакции окисления аммиака кислородсодержащей смесью в тестовых условиях, описанных выше. Селективность по закиси азота (S_N2O) и оксиду азота (S_NO) составляет, соответственно, 87,2 и 0,2%.

Пример 3. 60 г гранул носителя MgO, содержащего 0,004 г Аl₂О₃ и 0,004 г Fe₂О₃, пропитывают азотнокислым раствором, полученным растворением 39,59 г соли Mn(NO₃)₂•6H₂О, 13,32 г соли Вi(NO₃)₃•5Н₂О в 5% растворе НNО₃. Влажные гранулы сушат под ИК сушилкой до сухого сыпучего состояния, затем сушат в сушильном шкафу при температуре 120^oС в течение 4 ч. Затем образец прокаливают в печи при температуре 400-650^oС в течение 6 ч. Полученный катализатор имеет состав, мас.%: 25,0 MnBi_0,25O_2,38 - 74,99 MgO - 0,005 Fе₂О₃ - 0,005 Аl₂О₃. РФА образца катализатора показывает отсутствие в составе катализатора кристаллических фаз оксидов МnO₂ и Вi₂O₃. Катализатор испытывают в реакции окисления аммиака кислородсодержащей смесью в тестовых условиях, описанных выше. Селективность по закиси азота (S_N2O) и оксиду азота (S_NO) составляет, соответственно, 87,0 и 0,3%.

Пример 4. 60 г гранул носителя Аl₂О₃, содержащего 0,003 г Fе₂O₃, 0,0024 г MgO и 0,024 г СаО, пропитывают азотнокислым раствором, полученным растворением 1,0 г соли Mn(NO₃)₃•6H₂О, 0,22 г соли Вi(NО₃)₃•5Н₂О и 0,05 г оксида La₂О₃ в 5% растворе НNО₃. Влажные гранулы сушат под ИК сушилкой до сухого сыпучего состояния, затем сушат в сушильном шкафу при температуре 120^oС в течение 4 ч. Затем образец прокаливают в печи при температуре 400-650^oС в течение 6 ч. Полученный катализатор имеет состав, мас.%: 0,75 MnBi_0,13La_0,05O_2,27 - 0,005 Fе₂O₃ - 0,004 MgO - 0,04 СаО - 99,201 Аl₂О₃. РФА образца катализатора показывает отсутствие в составе катализатора кристаллических фаз оксидов МnO₂ и Вi₂O₃. Катализатор испытывают в реакции окисления аммиака кислородсодержащей смесью в тестовых условиях, описанных выше. Селективность по закиси азота (S_N2O) и оксиду азота (S_NO) составляет, соответственно, 80,8 и 0,8%.

Пример 5. 60 г гранул носителя Аl₂О₃, содержащего 0,0024 г MgO и 0,0016 г СаО, пропитывают азотнокислым раствором, полученным растворением 39,59 г соли Мn(NO₃)₂•6Н₂О, 13,32 г соли Вi(NО₃)₃•5Н₂O и 8,08 г соли Fе(NО₃)₃•9Н₂O в 5% растворе НNО₃. Влажные гранулы сушат под ИК сушилкой до сухого сыпучего состояния, затем сушат в сушильном шкафу при температуре 120^oС в течение 4 ч. Затем образец прокаливают в печи при температуре 400-650^oС в течение 6 ч. Полученный катализатор имеет состав, мас. %: 25,0 MnBi_0,25O_2,38 - 72,995 Аl₂О₃ - 0,003 MgO - 0,002 CaO - 2,0 Fе₂О₃. РФА образца показывал отсутствие в составе катализатора кристаллических фаз оксидов МnО₂ и Вi₂O₃. Катализатор испытывают в реакции окисления аммиака кислородсодержащей смесью в тестовых условиях, описанных выше. Селективность по закиси азота (S_N2O) и оксиду азота (S_NO) составляет, соответственно, 87,9 и 0,25%.

Пример 6. 60 г гранул носителя Аl₂О₃, содержащего 0,0024 г MgO, 0,0016 г CaO и 0,004 г Fе₂О₃, пропитывают азотнокислым раствором, полученным растворением 39,59 г соли Мn(NО₃)₂•6Н₂О, 13,32 г соли Вi(NО₃)₃•5Н₂О и 1,6 г оксида La₂O₃ в 8% растворе НNО₃. Влажные гранулы сушат под ИК сушилкой до сухого сыпучего состояния, затем сушат в сушильном шкафу при температуре 120^oС в течение 4 ч. Затем образец прокаливают в печи при температуре 400-650^oС в течение 6 ч. Полученный катализатор имеет состав, мас.%: 25,0 MnBi_0,2La_0,07O_2,4 - 74,995 Аl₂О₃ - 0,003 MgO - 0,002 CaO - 2,0 Fе₂O₃. РФА образца показывал отсутствие в составе катализатора кристаллических фаз оксидов МnO₂ и Вi₂O₃. Катализатор испытывают в реакции окисления аммиака кислородсодержащей смесью в тестовых условиях, описанных выше. Селективность по закиси азота (S_N2O) и оксиду азота (S_NO) составляет, соответственно, 87,9 и 0,2%.

Пример 7. Суспензию, содержащую 30,0 г Аl₂О₃, содержащего 0,004 г Fе₂O₃ и 0,004 г MgO, 98,97 г Мn(NO₃)₂•6Н₂О, 53,52 г Вi(NО₃)₃•5Н₂O в азотнокислом растворе, нейтрализуют основанием до рН 7. Оставляют стоять в течение 30 мин и фильтруют. Влажный осадок формуют в гранулы и сушат на воздухе. Затем сушат в сушильном шкафу при 120-140^oС и покаливают при 400-500^oС в течение 4 ч. Полученный катализатор имеет состав, мас.%: 65,0 МnВi_0,32O_2,48 - 0,005 MgO - 0,005 Fе₂О₃ - 34,99 Аl₂О₃. РФА образца катализатора показывает отсутствие в составе катализатора кристаллических фаз оксидов МnО₂ и Вi₂O₃. Катализатор испытывают в реакции окисления аммиака кислородсодержащей смесью в тестовых условиях, описанных выше. Селективность по закиси азота (S_N2O) и оксиду азота (S_NO) составляет, соответственно, 82,2 и 2,0%.

Пример 8. 60 г гранул носителя Fе₂О₃, содержащего 0,0024 г MgO, 0,0016 г CaO и 0,004 г Аl₂О₃, пропитывают азотнокислым раствором, полученным растворением 39,59 г соли Мn(NO₃)₂•6Н₂О, 13,32 г соли Bi(NО₃)₃•5Н₂О и 1,6 г оксида La₂O₃ в 8% растворе HNO₃. Влажные гранулы сушат под ИК сушилкой до сухого сыпучего состояния, затем сушат в сушильном шкафу при температуре 120^oС в течение 4 ч. Затем образец прокаливают в печи при температуре 400-650^oС в течение 6 ч. Полученный катализатор имеет состав, мас.%: 25,0 MnBi_0,2La_0,07O_2,4 - 74,99 Fе₂O₃ - 0,003 MgO - 0,002 CaO - 0,005 Аl₂О₃. РФА образца показывал отсутствие в составе катализатора кристаллических фаз оксидов МnО₂ и Bi₂O₃. Катализатор испытывают в реакции окисления аммиака кислородсодержащей смесью в тестовых условиях, описанных выше. Селективность по закиси азота (S_N2O) и оксиду азота (S_NO) составляет, соответственно, 84,9 и 0,2%.

Пример 9. 60 г гранул носителя Аl₂О₃, содержащего 0,0016 г MgO, 0,0024 г CaO и 0,004 г Fе₂О₃, пропитывают азотнокислым раствором, полученным растворением 42,23 г соли Мn(NО₃)₂•6Н₂О и 15,32 г соли Вi(NО₃)₃•5Н₂О в 5% растворе НNО₃. Влажные гранулы сушат под ИК сушилкой до сухого сыпучего состояния, затем сушат в сушильном шкафу при температуре 120^oС в течение 4 ч. Затем образец прокаливают в печи при температуре 400-650^oС в течение 6 ч. Полученный катализатор имеет состав, мас.%: 23,0 MnBi_0,25O_2,38 - 2,0 Mn₂O₃ - 74,962 Аl₂О₃ - 0,002 MgO - 0,003 CaO - 0,005 Fе₂O₃. РФА образца показывал отсутствие в составе катализатора кристаллических фаз оксидов МnO₂ и Вi₂O₃. Катализатор испытывают в реакции окисления аммиака кислородсодержащей смесью в тестовых условиях, описанных выше. Селективность по закиси азота (S_N2О) и оксиду азота (S_NO) составляет, соответственно, 87,2 и 1,2%.

Пример 10. 60 г гранул носителя Аl₂О₃, содержащего 0,0016 г MgO, 0,0024 г CaO и 0,004 г Fе₂О₃, пропитывают азотнокислым раствором, полученным растворением 40,2 г соли Мn(NО₃)₂•6Н₂О, и 16,65 г соли Вi(NО₃)₃•5Н₂О в 5% растворе НNО₃. Влажные гранулы сушат под ИК сушилкой до сухого сыпучего состояния, затем сушат в сушильном шкафу при температуре 120^oС в течение 4 ч. Затем образец прокаливают в печи при температуре 400-650^oС в течение 6 ч. Полученный катализатор имеет состав, мас.%: 20,0 MnBi_0,25O_2,38 - 1,58 Mn₂O₃ - 3,42 Bi₂Mn₄O₁₀ - 74,962 Аl₂О₃ - 0,002 MgO - 0,003 CaO - 0,005 Fе₂O₃. РФА образца показывал отсутствие в составе катализатора кристаллических фаз оксидов МnO₂ и Вi₂O₃. Катализатор испытывают в реакции окисления аммиака кислородсодержащей смесью в тестовых условиях, описанных выше. Селективность по закиси азота (S_N2О) и оксиду азота (S_NO) составляет, соответственно, 87,0 и 1,1%.

Пример 11. 60 г гранул носителя MgАl₂О₄, содержащего 0,004 г Fe₂О₃, пропитывают азотнокислым раствором, полученным растворением 39,59 г соли Мn(NО₃)₂•6Н₂О, и 13,32 г соли Вi(NО₃)₃•5Н₂О и 1,5 г оксида La₂O₃ в 8% растворе НNО₃. Влажные гранулы сушат под ИК сушилкой до сухого сыпучего состояния, затем сушат в сушильном шкафу при температуре 120^oС в течение 4 ч. Затем образец прокаливают в печи при температуре 400-650^oС в течение 6 ч. Полученный катализатор имеет состав, мас.%: 25,0 MnBi_0,20La_0,07O_2,4 - 74,995 MgAl₂O₄ - 0,005 Fe₂O₃. РФА образца показал отсутствие в составе катализатора кристаллических фаз оксидов МnO₂, La₂O₃ и Вi₂O₃. Катализатор испытывают в реакции окисления аммиака кислородсодержащей смесью в тестовых условиях, описанных выше. Селективность по закиси азота (S_N2О) и оксиду азота (S_NO) составляет, соответственно, 87,6 и 0,8%.

Пример 12. 60 г гранул носителя Аl₂О₃, содержащего 0,0024 г MgO, 0,0024 г CaO и 0,004 г Fе₂О₃, пропитывают азотнокислым раствором, полученным растворением 30,45 г соли Мn(NО₃)₂•6Н₂О, и 7,7 г оксида La₂O₃ в 8% растворе НNО₃. Влажные гранулы сушат под ИК сушилкой до сухого сыпучего состояния, затем сушат в сушильном шкафу при температуре 120^oС в течение 4 ч. Затем образец прокаливают в печи при температуре 400-650^oС в течение 6 ч. Полученный катализатор имеет состав, мас.%: 10,0 MnLa_0,14O_2,21 - 12 MnLaO₃ - 74,962 Аl₂О₃ - 0,003 MgO - 0,003 CaO - 0,005 Fе₂O₃. РФА образца показал отсутствие в составе катализатора кристаллических фаз оксидов МnO₂, Вi₂O₃ и La₂O₃, присутствие фазы MnLaO₃ со структурой искаженного перовскита с параметрами а= 5,520; с=13,380. Катализатор испытывают в реакции окисления аммиака кислородсодержащей смесью в тестовых условиях, описанных выше. Селективность по закиси азота (S_N2О) и оксиду азота (S_NO) составляет, соответственно, 85,8 и 1,0%.

Пример 13. 60 г гранул носителя Аl₂О₃, содержащего 0,0016 г MgO, 0,0024 г CaO и 0,004 г Fе₂О₃, пропитывают азотнокислым раствором, полученным растворением 36,25 г соли Мn(NО₃)₂•6Н₂О и 10,73 г соли Bi(NO₃)₃•5H₂O и 3,49 г оксида La₂O₃ в 8% растворе НNО₃. Влажные гранулы сушат под ИК сушилкой до сухого сыпучего состояния, затем сушат в сушильном шкафу при температуре 120^oС в течение 4 ч. Затем образец прокаливают в печи при температуре 400-650^oС в течение 6 ч. Полученный катализатор имеет состав, мас.%: 14,0 MnBi_0,20La_0,07O_2,41 - 1,0 Mn₂O₃ - 5,0 Bi₂Mn₄O₁₀ - 5,0 MnLaO₃ - 74,99 Аl₂О₃ - 0,002 MgO - 0,003 CaO - 0,005 Fе₂O₃. РФА образца показывал отсутствие в составе катализатора кристаллических фаз оксидов МnO₂ и Bi₂O₃, присутствие кристаллических фаз Mn₂O₃, Вi₂Mn₄O₁₀ и фазы MnLaO₃ со структурой искаженного перовскита с параметрами (а=5,520; с=13,380). Катализатор испытывают в реакции окисления аммиака кислородсодержащей смесью в тестовых условиях, описанных выше. Селективность по закиси азота (S_N2О) и оксиду азота (S_NO) составляет, соответственно, 85,6 и 0,9%. В таблице приведены каталитические свойства образцов катализаторов и прототипа.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет снизить выход NO в процессе окисления аммиака, а также позволяет готовить катализаторы с пониженным содержанием активного компонента и с более низким насыпным весом на уровне 0,65-0,7 г/см³.

Изобретение относится к катализаторам и способам получения закиси азота (N₂O) путем окисления аммиака кислородом или кислородсодержащим газом. Закись азота находит широкое применение в различных областях народного хозяйства: в полупроводниковой, парфюмерной, медицинской и пищевой промышленности. Описаны катализатор и способ получения закиси азота путем окисления аммиака кислородом или кислородсодержащим газом, включающим марганецсодержащий активный компонент, оксид железа, оксид щелочно-земельного металла и оксид алюминия. Катализатор содержит в качестве активного компонента композицию, представляющую собой смешанную аморфную Mn-R оксидную фазу нестехиометрического состава MnR_xO_y (0,05≤2,24; 2,08≤у≤5,36), где R - висмут и/или лантаноид или смесь аморфной фазы MnR_xO_y и кристаллической марганецсодержащей фазы. Процесс получения закиси азота путем окисления аммиака кислородом или кислородсодержащим газом в присутствии марганецсодержащего катализатора вышеуказанного состава проводят при 250-450^oС. Технический результат - получение активного и селективного в отношении закиси азота катализатора с пониженным содержанием активного компонента. 2 с. и 5 з.п.ф-лы, 1 табл.

1. Катализатор для получения закиси азота путем окисления аммиака кислородом, включающий марганецсодержащий активный компонент и оксид алюминия, отличающийся тем, что он содержит в качестве активного компонента композицию, представляющую собой смешанную аморфную оксидную фазу нестехиометрического состава MnR_xO_y(0,05≤2,24; 2,08≤у≤5,36), где R - Bi и/или лантаноид или смесь аморфной фазы MnR_xO_y и кристаллической марганецсодержащей фазы, а также оксид железа и оксид или смесь оксидов щелочно-земельных металлов при содержании компонентов, мас. %:
MnR_xO_y или смесь MnR_xO_y и кристаллической марганец-содержащей фазы - 0,75-65,0
Оксид алюминия - 99,24-0,005
Оксид железа - 0,005-99,24
Оксид или смесь оксидов щелочно-земельных металлов - 0,005-99,24
2. Катализатор по п. 1, отличающийся тем, что в качестве кристаллической марганецсодержащей фазы он содержит оксид марганца Мn₂О₃, и/или соединение состава Bi₂Mn₄O₁₀, и/или смешанное соединение со структурой искаженного перовскита Mn_1-xL_1+xO₃, где L - лантаноид, x - 0÷0,596. 3. Катализатор по п. 1 или 2, отличающийся тем, что содержание кристаллической марганецсодержащей фазы составляет, мас. %: 0,005-25,0. 4. Катализатор по п. 1, отличающийся тем, что он содержит оксид или смесь оксидов щелочно-земельных металлов, выбранный из ряда: Mg, Ca, Sr, Ba. 5. Катализатор по п. 1 или 2, отличающийся тем, что он содержит лантаноид выбранный из ряда: лантан, иттрий, церий, самарий. 6. Катализатор по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что он дополнительно содержит шпинель вида МАl₂O₄, где М - щелочноземельный металл. 7. Способ получения закиси азота путем окисления аммиака кислородом в присутствии марганецсодержащего катализатора, отличающийся тем, что процесс проводят при 250-450^oС, а в качестве катализатора используют катализатор по любому из пп. 1-6.