СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРА ДЛЯ СРЕДНЕТЕМПЕРАТУРНОЙ ПАРОВОЙ КОНВЕРСИИ ОКСИДА УГЛЕРОДА Российский патент 2025 года по МПК B01J37/08 B01J37/02 B01J23/881 B01J23/885 C01B3/16 

Изобретение относится к области химической промышленности, а именно способу получения катализатора для среднетемпературной паровой конверсии оксида углерода и может быть использовано в процессе синтеза аммиака.

Известен железохромовый катализатор для паровой конверсии оксида углерода, содержащий кроме оксидов железа и хрома оксиды меди и марганца, при этом в состав сырья для приготовления катализатора дополнительно включает молотый железохромовый катализатор (патент RU № 2677650). Способ получения включает стадии растворения реагентов, осаждения, фильтрования, репульпирования, отстаивания, декантации, сушки, размола, смешения, экструзионного формования, прокаливания и др. Недостатком способа служит значительное количество технологических операций и их длительность, а также невысокая механическая прочность катализатора, сформованного методом экструзии.

Известен катализатор для паровой конверсии оксида углерода, содержащий кроме оксидов железа, хрома и меди оксид алюминия (патент RU № 20594300). В качестве источника железа используют свежеосажденный карбонат железа, полученный при взаимодействии сульфата железа и карбоната аммония. Хром вводят в виде хромового ангидрида, а медь и алюминий в виде нитратов. Недостатком является наличие сточных вод, образуемых при отмывке карбоната железа от сульфат-ионов, длительность процесса, экологическая опасность за счет образования оксидов азота на стадии термообработки.

Известен способ приготовления катализатора для среднетемпературной конверсии оксида углерода водяным паром (патент RU №2707889), заключающийся в механической активации железосодержащего компонента с соединением меди в присутствии щавелевой кислоты, перемешивании массы, прокаливании, добавлением хромового ангидрида и воды с последующим перемешиванием, формованием экструзией, сушке и прокаливании гранул. Недостатком способа является дополнительная стадия прокаливания, удлиняющая процесс получения катализатора и недостаточно высокая механическая прочность катализатора, сформованного методом экструзии.

Наиболее близким по сущности является способ приготовления катализатора для среднетемпературной конверсии оксида углерода водяным паром (патент RU № 2677694), который состоит в механической активации металлических порошков железа и меди раствором щевелевой кислоты в течении 40-60 минут, добавлении гидроксида кальция, сушке, формовании гранул экструзией, повторной сушке в течение 6 часов и прокаливании. Активность катализатора (степень превращения СО при температуре 340°С) составляет 90,9-92,6%. Механическая прочность на раздавливание составляет 2,6-4,0 МПа. Недостатком способа является длительность процесса и неудовлетворительная механическая прочность, вызывающая пылеобразование при загрузке катализатора в реакторы.

Технической задачей предлагаемого изобретения является разработка способа получения катализатора для среднетемпературной паровой конверсии оксида углерода, упрощение аппаратурной схемы и снижение длительности процесса, повышение прочности катализатора при сохранении активности.

Технический результат достигается путем разработки способа получения катализатора для среднетемпературной паровой конверсии оксида углерода, который заключается в активации железосодержащего компонента, добавлении бихромата меди, термической обработке и формовании, отличающийся тем, что в качестве железосодержащего компонента используют гематит, который активируют щавелевой кислотой при массовом соотношении гематит : щавелевая кислота 1:(1,1-1,2) в течение 30 минут, термообработку осуществляют в токе инертного газа при объемной скорости 100 ч ^-1 в барабанной печи с движущимся слоем материала в течение 2 часов и формуют таблетированием.

Достижение технического результата подтверждается приведенными далее примерами.

Пример 1

В Z-образный смеситель засыпают 100 г гематита и 120 г щавелевой кислоты и активируют перемешиванием в течение 30 минут. В полученную смесь добавляют раствор бихромата меди, приготовленного растворением 10 г хромового ангидрида и 4 г малахита в 95 мл воды. Термообработку приготовленной пастообразной суспензии осуществляют при температуре 270°С в токе инертного газа при объемной скорости 100 ч^-1 в печи барабанного типа, с движущимся слоем материала в течение 2 ч, затем смешивают с графитом в количестве 2 масс. % и формуют в гранулы таблетированием. Состав катализатора: Fe₂O₃ - 87,0%, Cr₂O₃ – 8,7%, CuO – 2,5%. Механическая прочность на раздавливание составляет 7,0 МПа, активность в паровой конверсии СО при температуре 340°С составляет 92,3 %.

Пример 2

Катализатор готовят аналогично примеру 1, с той разницей, что для активации гематита используют 110 г щевелевой кислоты. Механическая прочность на раздавливание составляет 6,9 МПа, активность в паровой конверсии СО при температуре 340°С составляет 92,0 %.

Пример 3

Катализатор готовят аналогично примеру 1, с той разницей, что термообработку осуществляют при температуре 280°С. Механическая прочность на раздавливание составляет 7,1 МПа, активность в паровой конверсии СО при температуре 340°С составляет 91,9 %.

Как следует из приведенных примеров, заявляемый способ получения катализатора упрощает аппаратурную схему, снижает длительность процесса. Катализатор превосходит по прочности прототип и не уступает ему по активности в конверсии СО.

Изобретение относится к области химической промышленности, а именно способу получения катализатора для среднетемпературной паровой конверсии оксида углерода и может быть использовано в процессе синтеза аммиака. Согласно изобретению способ заключается в активации железосодержащего компонента, последующем добавлении бихромата меди, термической обработке и формовании, причем в качестве железосодержащего компонента используют гематит, который активируют щавелевой кислотой при массовом соотношении гематит : щавелевая кислота 1:(1,1-1,2) в течение 30 минут, термообработку осуществляют в токе инертного газа при объемной скорости 100 ч^-1 в барабанной печи с движущимся слоем материала в течение 2 часов и формуют таблетированием. Технический результат - разработка способа получения катализатора для среднетемпературной паровой конверсии оксида углерода, упрощение аппаратурной схемы и снижение длительности процесса, повышение прочности катализатора при сохранении активности. 3 пр.

Способ получения катализатора для среднетемпературной паровой конверсии оксида углерода, заключающийся в активации железосодержащего компонента, добавлении бихромата меди, термической обработке и формовании, отличающийся тем, что в качестве железосодержащего компонента используют гематит, который активируют щавелевой кислотой при массовом соотношении гематит : щавелевая кислота 1:(1,1-1,2) в течение 30 минут, термообработку осуществляют в токе инертного газа при объемной скорости 100 ч^-1 в барабанной печи с движущимся слоем материала в течение 2 часов и формуют таблетированием.