СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРА ОКИСЛЕНИЯ МЕТАНОЛА ДО ФОРМАЛЬДЕГИДА Российский патент 2012 года по МПК B01J23/881 B01J37/00 B01J37/04 B01J37/34 C07C47/04 C07C47/52 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к способу получения катализатора окисления метанола до формальдегида и может быть использовано в производстве формальдегида и карбамидо-формальдегидных смол.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известен способ получения катализатора окисления метанола в формальдегид, включающий взаимодействие солей Fе(NO₃)₃ и (NH₄)₂MoO₃ с образованием гидрогеля молибдата железа Fе₂(МоO₄)₃·xH₂O с последующей промывкой умягченной водой, фильтрацией, сушкой, измельчением, прессованием в таблетки с добавлением угля и дальнейшей термообработкой при температуре 670 K. [Колесников И.М. Катализ и производство катализаторов. - М.: «Техника», 2004, с.327.]

Недостатком данного способа является низкая технологичность процесса обусловленная большим количеством технологических операций и наличием требующих очистки сточных вод.

Известен способ получения катализатора окисления метанола в формальдегид на основе оксидов железа, молибдена и хрома, включающий смешение металлического железа, молибдата аммония и оксида хрома в уксусной кислоте в количествах, обеспечивающих атомарное отношение Fe:Cr+Fe=0.5÷0.95 и Mo:Fe+Cr=2,5÷3 при прогревании до 60÷90°C и перемешивании до образования пасты с последующей термической обработкой при 500÷550°C с получением катализатора состава Fe_x-1Cr_xMo_1÷2,5÷3, где x=0,05÷0,5. [Патент RU 2047356, B01J 37/04, B01J 23/881, B01J 23/881, B01J 103:48, опубл. 10.11.1995.]

Недостатком данного способа является недостаточно высокая активность катализатора, а также использование в качестве сырья соединений хрома, что ухудшает экологические условия производства.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату, то есть прототипом, является способ получения катализатора окисления метанола до формальдегида, содержащего смеси Fе₂(МоO₄)₃/МоO₃, в которых атомное соотношение Mo/Fe составляет от 1,5 до 5, включающий взаимодействие порошка железа и триоксида молибдена в соотношении Mo/Fe от 1,5 до 5 в водной суспензии при температуре от 20 до 100°C, и затем, необязательно одновременно, окисление смеси окислителем в количестве, равном или большем чем количество, требуемое для окисления иона двухвалентного железа до иона трехвалентного железа и окисления молибдена до валентного состояния 6, сушку, формование гранул, имеющих специфическую геометрическую форму и прокаливание при температуре от 450°C до 600°C. [Патент RU 2388536 (13) С2, опубл. 10.05.2010.]

К недостаткам прототипа следует отнести недостаточно высокую удельную поверхность и механическую прочность получаемого катализатора, а также большое количество технологических операций.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей изобретения является получение катализатора с более высокой удельной поверхностью и механической прочностью, а также сокращение количества технологических операций.

Поставленная задача решена в предлагаемом способе получения катализатора окисления метанола до формальдегида, включающем взаимодействие железосодержащего компонента с триоксидом молибдена с последующим формованием гранул, сушкой и прокаливанием, при этом в качестве железосодержащего компонента используют оксид железа, а взаимодействие осуществляют в мельнице с ударно-сдвиговым характером нагружения при энергонапряженности 10-200 Вт/г и массовом соотношении МоО₃:Fe₂O₃=(80÷40):(20÷60).

СВЕДЕНИЯ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ ВОЗМОЖНОСТЬ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Пример 1

В барабан вибрационной мельницы VM-4 загружают 80 г порошка оксида молибдена MoO₃ и 20 г порошка оксида железа Fе₂O₃ и активируют в течение 60 минут при энергонапряженности 40 Вт/г. Далее к полученному порошку добавляют 35 г воды, перемешивают до получения однородной пасты и формуют в гранулы, сушат 4 часа при температуре 120°C и прокаливают в течение 4 часов при температуре 400°C.

Пример 2

В планетарную мельницу АГО-2У загружают 65 г порошка оксида молибдена и 35 г оксида железа и активируют в течение 2 минут при энергонапряженности 200 Вт/г. К полученному порошку добавляют 35 г воды, перемешивают до получения однородной пасты и формуют в гранулы. Гранулы сушат 4 часа при температуре 120°C и прокаливают в течение 4 часов при температуре 400°C.

Пример 3

В шаровую мельницу загружают 40 г порошка оксида молибдена и 60 г порошка оксида железа и активируют в течение 24 часов при энергонапряженности 10 Вт/г. К полученному порошку добавляют 35 г воды, перемешивают до получения однородной пасты и формуют в гранулы. Гранулы сушат 4 часа при температуре 120°C и прокаливают в течение 4 часов при температуре 400°C.

Механическую прочность гранул на раздавливание по торцу определяли по известной методике. [Щукин Е.Д., Бессонов А.И., Паранский С.А. Механические испытания катализаторов и сорбентов. М.: Наука, 1971. - 56 с.]

Удельную поверхность образцов определяли методом БЭТ по низкотемпературной адсорбции аргона. [Физико-химическое применение газовой хроматографии. / А.В.Киселев, А.В.Иогансен, К.И.Сакодынский и др. - М.: Химия, 1973. - 256 с.]

Полученные данные представлены в таблице.

Сравнительные характеристики технических решений

Пример № Удельная поверхность, м²/г Механическая прочность, МПа Количество технологических операций Пример 1 25,8 10,1 4 Пример 2 24,7 11,0 4 Пример 3 21,2 9,6 4 Прототип 14,0 6,0 8

Из таблицы видно, что использование заявленного изобретения позолит увеличить величину удельной поверхности на 51-84%, механическую прочность на 60-68%, а также вдвое сократить количество технологических операций.

Изобретение относится к способу получения катализатора окисления метанола до формальдегида и может быть использовано в производстве формальдегида и карбамидо-формальдегидных смол. Способ получения катализатора окисления метанола до формальдегида включает взаимодействие железосодержащего компонента с триоксидом молибдена с последующим формованием гранул, сушкой и прокаливанием, при этом в качестве железосодержащего компонента используют оксид железа, а взаимодействие осуществляют в мельнице с ударно-сдвиговым характером нагружения при энергонапряженности 10-200 Вт/г и массовом соотношении MoO₃:Fe₂O₃=(80÷40):(20÷60). Технический результат - использование изобретения позволит увеличить величину удельной поверхности на 51-84%, механическую прочность на 60-68%, а также вдвое сократить количество технологических операций. 1 табл., 3 пр.

Способ получения катализатора окисления метанола до формальдегида, включающий взаимодействие железосодержащего компонента с триоксидом молибдена с последующим формованием гранул, сушкой и прокаливанием, отличающийся тем, что в качестве железосодержащего компонента используют оксид железа, а взаимодействие осуществляют в мельнице с ударно-сдвиговым характером нагружения при энергонапряженности 10-200 Вт/г и массовом соотношении MoO₃:Fe₂O₃=(80÷40):(20÷60).