Способ приготовления катализатора для синтеза аммиака Советский патент 1983 года по МПК B01J35/08 B01J23/78 

О О

со ел

о

СХ)

Изобретение относится к области получения катализатора для синтеза аммиака.

Известен способ приготовления катализатора для синтеза аммиака путем коагуляции смеси гидроксида железа, оксихлорида алюминия и борной кислоты в слое керосин/аммиачная вода с последующей сушкой сформованных гранул, прокаливанием при 900-1300°С пропиткой нитратом калия и дополнительным прокаливанием при 600. С (1 j.

Недостатком этого способа является получение катализатора с невысокой активностью.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому , эффекту является способ приготовления катализатора для синтеза аммиака путем смешивания оксихлорида алюминия, борной кислоты и железосодержащего компонента, коагуляции полученной смеси в слое керосин/аммиачная вода, сушки и прокаливания соформованных гранул, пропитки водным раствором нитрата калия и дополнительным прокаливанием .

При этом в качестве железосодержащего компонента используют оксип железа, предварительно истертый в вибромельнице или полученный плазйюхимическим методом.

Недостатком способа является получение катализатора с невысокой активностью. Так, при синтезе аммиака в интервале температур iiOO-550 C при давлении 300 ат и объемной скорости ам-. миачно-водородной смеси 30000 ч выход аммиака на катализаторе, полученном известным способом, составляет 9,0-15,9 обЛ.

Целью изобретения является приготовление катализатора с повышенной активностью.

Цель достигается способом приготовления катализатора для синтеза аммиака путем перемешивания железосодержащего компонента - гидроксида железа с хлоридом или нитратом железа в весовом соотношений (20-80):1 с последующей выдержкой в течение 710 сут, смешивания оксихлорида алюминия, борной кислоты и гидроксида железа,коагуляции полученной смеси .в слое керосин/аммиачная вода, сушки и прокаливания сформованных гранул, пропитки их водным раствором нитрата калия с дополнительным прокаливанием катализаторной массы.

Отличительными признаками настоящего изобретения являются использование в качестве железосодержащего компонента- гидроксида железа и перемешивание гидроксида железа с хлоридом или нитратом железа в весовом соотношении {20-80):1 с последующей выдержкой в течение сут перед смешиванием с оксихлоридом алюминия и борной кислотой.

Изобретение дает возможность получить следующий положительный эффект. Активность катализатора, полученного по данному способу, выраженная выходом аммиака, при условиях синтеза, аналогичных прототипу, составляет в зависимости от состава катализатора 9,0-19,0 обЛ.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Гидроксид железа готовят осаждением 10 -ного водного раствора соли железа (-нитрата или хлорида) раствором аммиака при интенсивном перемешивании и рН 9. Осадок отфильтровывают и промывают до отсутствия в фильтрате ионов (N0 или СЕ) К 60 г гидроксида железа

добавляют 1,2 г fe{HQ-) .перемешивают и выдерживают смесь в течение 7-1.0 сут. Образовавшийся псевдозоль гидроксида железа перемешивают с 0 г оксихлорида алюминия и

борной кислотой в количестве 15 мас. ВдОз по отношению к АР20з Оксихлорид алюминия получают пептизацией свежеосажденного при рН 10 и i 20°С гидроксида алюминия соляной кислотой

до рН k. Затем смесь псевдозолей направляют в формовочную колонку, в которой методом коагуляции в капле в слое керосина и 15%-ной аммиачной воде, получают сферические гранулы.

Сформованные гранулы сушат на воздухе в течение 2 сут при комнатной температуре, затем при в течение 12 ч и при - 2 ч. Затем прокаливают при 1100°D и после медленного охлаждения до комнатной температуры, пропитывают 10%-ным водным раствором нитрата калия и прокаливают при 600 С до полного разложения соли до оксида калия. Катализатор

испытывают на активность при следующих условиях синтеза аммиака объемной скорости 3000 Ч-1, соотношении N2:H2 25:75 об., температуре , давлении 300 атм. 310 Сравнительные характеристики катализаторов приведены в табл. 1. р 2. К 70 г гидроксида Приме железа, полученного по примеру 1, добавляют 1, г РеСВз-6Н20, перемешивают и выдерживают смесь в течение 7-10 сут. Образовавшийся псевдозоль гидроксида железа перемешивают с 3,0 г оксихлорида алюминия и борной кислотой в количестве 15 масД 203 по отношению к Аб20з. Все дальнейиме операции осуществляют по примеру 1. Сравнительные характеристики катализаторов приведены в табл. 2. Пример 3. К 80 г гидроксида .железа, полученного по примеру 1, добавляют 1,6 г Ре(ЫОз)з9Н20, перемешивают и выдерживают смесь в .течение 7-10 суток. Образовавшийся псевдозоль гидроксида смешивают с 20 г оксихлорида алюминия и борной кислотой в количестве 15 мас.% ВлО по отношению к Все дальнейшие операции осуществляют по примеру 1. Сравнительные характеристики катализаторов приведены в табл. 3. Пример 4. К 98 г гидроксида железа прибавляют 2 г соли хлорного железа РеС826Н20, перемешивают и. выдерживают смесь в течение 7-10 сут Образовавшийся золь железа смешивают с 2 г оксихлорида алюминия и борной кислотой в количестве 15 мас 8203, по отношению к . Смесь зоТаблица 1 8 , лей формуют в виде шариков углеводородно-аммиачным методом, Сформованные гранулы сушат, прокаливают и модифицируют оксидом калия. Физико-химические характеристики катализатора приведены в табл. . П чр и м е, р 5. К 98 г ,гидрооксида железа, прибавляют 0,8 г хлорного железа РеСРобНлО, перемешивают и выдерживают смесь в течение 7-10 сут. Образовавшуюся тиксотропную суспензию смешивают с 2 г оксихлорида алюминия и борной кислотой в количестве 15 мас.% BgOg по отношению к АР20з Смесь формуют в виде шариков углеводородно-аммиачным методом. Сформованные гранулы сушат, прокаливают и модифицируют оксидом калия. Физико-химические характеристики катализатора приведены в табл. 5. Изобретение дает возможность получать катализаторы с широким диапазоном соотношений компонентов, в то время как по прототипу допустимо только определенное соотношение железосодержащего компонента и оксида алюминия, так как при снижении содержания оксида алюминия менее 23 мас.% сформованные гранулы обладают недостаточной механической прочностью. Сравнительная характеристика ката-лизаторов, полученных по изобретению и известными способами представлена в табл. 6.

Ре20з:АЕ20з: : .§26

57:39: 1100

Ре20з:АЕ20 : : В20з

57:39: 1100

13002,30,1016,0

11002,00,091 В . Предла- РеАОз:А€205:В20 « гаемому 07:29:41 100 И эре ст- РсмО : Мл ВА Од номуСО - 57:29:1 1100

Предла-РелО гМпО .В гаемому- 7:19:ч1100

Извест-Ре20з:Ае20э:В205

.номуСП 77:19:51100 Предлагаемому 97,7 2,0 0,3 1,00,5 ИзвестномуСО 69,5 29,2 0,5 0,81,5

Предлаг

гаемому 95,9- 2, .0,7 1,0 ,Изаестномур 69,5 29,2 0,5 0,8

Т а 6 л и ц а . 3

5001,8

0,1319,0

it 50 О0,8

0,07 17,0

Та блиц.а 4

Таблица 5

1,3 0,08 2000 19,010,0 30002,50,15 18,4 270020,117,6 0,05 2500 19,1 11,2 , 0,10 1500 18,7 8,t 1,5 0,10 1500 18,78,4

Сравнительная характеристика способов Известный СП 67 29 Известный6 30 0,6 О,Ц ц Предла67 29 гаемый Предла96,7 2,0 гаемый Примечание. 0, Выход аммиака дан для носителей, модифицированных однократной пропиткой нитратом калия. 15,5 17,6 16,1 U,5 7,2 15,9 19,0 16,1 15,1 9,0 16,3 18,4 17,6 16,0 9,5 16,8 19,1 19,3 17,7 11,2