Катализатор для конверсии окиси углерода Советский патент 1985 года по МПК B01J23/78 C01B3/16 

Oi

СП

ел

со

Изобретение относится к катализаторам, в частности .к катализаторам для конверсии окиси углерода с водяным паром, используемым в производстве аммиака и водорода.

Известен железохромовый катализатор промотированный калием, мас.°/о: окись железа 88; окись хрома 7; окись калия 0,5; примеси - остальное 1.

Недостатком указанного катализатора является то, что повышенную активность он проявляет в процессе конверсии окиси углерода при атмосферном давлении. При повышенном давлении и температуре выше 350°С его активность быстро снижается и приближается к активности железохромового катализатора.

Наиболее близким к предлагаемому является катализатор 2 для конверсии окиси углерода, содержаший окиси железа, хрома, калия, алюминия кальция, магния и двуокись кремния в следующем соотношении, мас.°/о:

Окись железа74,82

Окись хрома7,24

Окись калия в

составе окисей

шелочных металлов1,5

Окись кальция1,14

Окись магния0,46

Окись алюминия 2,75

Двуокись кремния 10,82

Примеси0,93

Недостатком известного катализатора является его низкая активность в процессе конверсии окиси углерода, которая выражена через константу скорости при 350°С и составляет 0,9 .

Цель изобретения - увеличение активности катализатора.

Указанная цель достигается тем, что катализатор для конверсии окиси углерода содержит окиси железа, хрома, калия и двуокись кремния в следующем соотношении, мас.%:

Окись хрома6-8

Окись калия 0,2-2,0

Двуокись кремния 0,2-2,5

Окись железаОстальное

Преимущество предлагаемого катализатора заключается в увеличенной активности по сравнению с известным катализатором: константа скорости при 350°С для предлагаемого катализатора увеличивается до 1,8-2,4 против 0,9 для известного.

Катализатор получают смешением окиси железа, хромового ангидрида, окиси калия и окиси кремния в присутствии воды. Полученную катализаторную массу перемешивают до пастообразного состояния, формуют экструзией в гранулы, сушат при 20-60°С и прокаливают при 400-450°С.

Процесс конверсии окиси углерода проводят следующим образом. Катализатор загружают в реактор и пропускают окись углерода с водяным паром под давлением 30 атм при 350°С и объемной скорости 8000 ч по сухому газу, содержащему 25-30 об.% окиси углерода, при соотношении пар:газ 1:1 в течение 100 ч. Активность катализатора до и после работы определяют по следующей методике: катализатор в количестве 2 см размером зерен 1-2 мм загружают в реактор, через который пропускают парогазовую смесь состава, об.%: окись углерода 12,5; азот 12,5; пары воды 75,0, с объемной скоростью 12000 ч

5 (3000 по сухому газу) при 350°С и атмосферном давлении. Активность определяют по степени конверсии окиси углерода и выражают константой скорости реакции первого порядка.

Пример 1. 200 г окиси железа смешивают с раствором, содержащим 22 г хромового ангидрида, 1,1 г. окиси калия и 1,3 г окиси кремния, перемешивают до получения пастообразной массы, формуют экструзией в гранулы, сушат при 25°С и прокаливают

5 при 450°С. Получают катализатор состава, мас.%: Fe,0, 90,0; Сг, Q, 7,0; 0,5; SiOi 0,6; примеси 1,9.

Катализатор в количестве 5 см (5,5 г) загружают в реактор и проводят процесс конверсии окиси углерода с водяным паром,

под давлением 30 атм при 350°С и объемной скорости 8000 ч по сухому газу, содержащему 25-30 об.%- окиси углерода, при соотношении пар:газ 1:1 в течение 100 ч. Определяют активность катализатора до и

J после работы по методике, описанной выше.

Полученные результаты приведены в таблице (п. 2).

Пример 2 (сравнительный) 200 г окиси железа смешивают с 40 г каолина и с раствором, содержащим 22 г хромового ангидрида, перемешивают до получения пастообразной массы, формуют экструзией в гранулы, сушат при 30°С и прокаливают при 450°С. Получают , катализатор состава, мас./о:

5 FeeQ 75,6; , 6,4; SiO 10,8; AUQ 3,0; щелочные металлы 1,5; примеси - остальное.

Катализатор загружают в реактор и проводят процесс конверсии окиси углерода 0 под давлением 30 атм при 350°С, как описано в примере 1.

Активность катализатора до и после работы приведена в таблица (п. 1).

Пример 3. Катализатор, содержащий, мас.%: , 90,0; Сг, Q, 7,0; 0,5; 5 SiOz 0,6; примеси 1,9, приготовленный по примеру 1, загружают в реактор и проводят на нем процесс конверсии окиси углерода под давлением 30 атм при 400°С, как описано в примере 1. Определяют активность катализатора после работы.

Полученные данные приведены в таблице (п. 3).

Пример 4. 200 г окиси железа смешивают с раствором, содержащим 22 г хромового айгидрида, 1,7 г и 2,0 SiO, формуют экструзией в гранулы, сушат при 30°С и прокаливают при 450°С. Получают катализатор состава, мас.%: 89,0; 7,0; 0,8; SiOs 0,9; примеси 2,3, который загружают в реактор и проводят процесс конверсии окиси углерода под давлением 30 атм при 350°С, как описано в примере 1. Определяют активность катализатора после работы и активность свежего катализатора.

Полученные данные приведены в таблице (п. 4).

Пример 5. Катализатор, содержащий, мас.о/о: 89,0; Сга Оз 7,0; KjO 0,8; SiO2 0,9; примеси 2,3; приготовленный по примеру 4, загружают в реактор, проводят процесс коверсии окиси углерода под давлением 30 атм при 400°С, как описано в примере 1. Определяют активность катализатора.

Полученные данные приведены в таблице (п. 5).

Пример 5. 200 г окиси железа смешивают с раствором, содержащим 22 г хромового ангидрида, 2,1 г KiО и 2,5 г SiOa , формуют экструзией в гранулы, сушат при 30°С и прокаливают при 450°С. Получают катализатор состава, мас.%: 88,0; 6,5; КаО 1,0; SiQ, 1,2; примеси 3,3. Катализатор загружают в реактор и проводят процесс конверсии окиси углерода под давлением 30 атм при 350°С, как описано в примере 1. Определяют активность свежего катализатора и катализатора после работы.

Полученные данные приведены в таблице (п. 6).

Пример 7. Катализатор, приготовленный по примеру 6, содержащий мас.%: 88,0 Cij Оз 6,5; 1,0; SiC 1,2; примеси 3,3, загружают в реактор и проводят процесс конверсии окиси углерода под давлением 30 атм при 400°С, как описано в примере 1. Определяют активность катализатора после работы.

Полученные результаты приведены в таблице (п. 7).

Пример 8. 200 г окиси железа смещивают с раствором, содержащим 22 г хромового ангидрида, 3,2 г К2О и 4,0 г SiO2, формуют экструзией в гранулы, сушат и прокаливают. Получают катализатор состава, мас.% 86,0; СггР, 6,0; Кг,О 1,5; ЗЮг 1,8; примеси 4,7. Катализатор загружают в реактор и проводят процесс конверсии окиси углерода с водяным, паром под давлением 30 атм при 350°С, как описано в примере 1.,

Определяют активность свежего катализатора после работы.

Полученные данные приведены в таблице (п. 8).

Пример 9. Катализатор, приготовленный по примеру 8, содержащий, мас.%: FegOj 86,0; 6,0; 1,5; SiO 1,8; примеси 4,7, загружают в реактор и проводят процесс конверсии окиси углерода под давлением 30 атм при , как описано в примере 1. Определяют активность катализатора после работы.

Полученные данные приведены в таблице (п. 9).

Пример 10. 200 г окиси железа смешивают с раствором, содержащим 22 г хромового ангидрида, 2,3 г Кг О и 1,3 г SiOa, формуют экструзией в гранулы, сушат, прокаливают. Получают катализатор состава, мас.%: FezOi 91,0; Cr.,Oj 6,5; 1,1; SiO 0,6; примеси 0,8. Катализатор загружают в реактор и проводят процесс конверсии окиси углерода под давлением 300 атм при 350°С, как описано в примере 1. Определяют активность свежего катализатора и после работы. Полученные данные приведены в таблице (п. 10).

Пример 11. 200 г окиси железа смешивают с раствором, содержащим 23 г CrOi , 1,3 г Кг О и 0,4 г SiOj, формуют экструзией в гранулы, сушат и прокаливают. Получают катализатор состава, мас.%: FejOj 90,0; 8,0; 0,6; SiO 0,3; примеси 1.1. Катализатор загружают в реактор и проводят процесс конверсии окиси углерода под давлением 30 атм при 350°С, как описано в примере 1. Определяют активность свежего катализатора и после работы.

Полученные данные приведены в таблице (п. 11).

Пример 12. 200 г окиси железа смешивают с раствором, содержащим 22 г СгО,, 2,1 г КдО и 2,0 г SiO, формуют массу экструзией в гранулы, сушат и прокаливают. Полученный катализатор состава, мас.%: Fe,O 90,0; Сг Q, 7,0; К,О 1,0; SiO 0,9; примеси 1,1, загружают в реактор и проводят процесс конверсии окиси углерода под давлением 30 атм при 350°С, как описано в примере 1. Определяют активность катализатора свежего и после работы.

Полученные данные приведены в таблице (п. 12).

Пример 13. 200 г окиси железа смешивают с раствором, содержащим 22 г CrOj, 1,7 г К2О и 0,5 г SiO2, до образования пастообразной массы, формуют экструзией в гранулы, сушат и прокаливают. Получают катализатор состава, мас.%: 91,0; СггО 7,0; Кг О 0,8; SiO 0,2; примеси 1,0.

Катализатор загружают в реактор и проводят процесс конверсии окиси углерода под давлением 30 атм при 350°С, как описано в

примере 1. Определяют активность катализатора свежего и после работы.

Полученные данные приведены в таблице (п. 13).

Пример 14. 200 г окиси железа смешивают с раствором, содержащим 22 г CrOj, 1,5 г Кг О и 1,3 г SiOj, формуют экструзией в гранулы, сушат и прокаливают. Полученный катализатор состава, мас.°/о: FegOj 91,0; CfjO, 7,0; КгО 0,7; SiO« 0,6; примеси 0,7, загружают в реактор и проводят процесс конверсии окиси углерода под давлением 30 атм при 350°С, как описано в примере 1. Определяют активность катализатора свежего и после работы.

Полученные данные приведены в таблице (п. 14).

Пример 15. 200 г окиси железа смешивают с раствором, содержаш,им 22 г CrOj, 0,5 г KjjO и 0,7 г SiOa, формуют экструзией в гранулы, сушат и прокаливают. Получают катализатор состава, мас./о: FeaQ, 92,0; 7,0; КгО 0,2; SiOfe 0,3; примеси 0,5. Катализатор загружают в реактор и проюдят процесс конверсии окиси углерода под

давлением 30 атм при 350°С, как описано в примере 1. Определяют активность свежего, катализатора и катализатора после работы.

Полученные данные приведены в таблице (п. 15).

Пример 16. 200 г окиси железа смешивают с раствором, содержащим 22 г хромового ангидрида, 4,4 г KjO, 5,5 г SiOj, формуют экструзией в гранулы, сушат и прокаливают. Получают катализатор состава, мас.%: , 85,0; CrjOj 6,5; КгО2,0; SiOfei-2,5; примеси 4,0.

Катализатор загружают в реактор и проводят процесс конверсии окиси углерода под давлением 30 атм при 350°С, как описано в примере 1. Определяют активность свежего катализатора и катализатора после работы.

Полученные данные приведены в таблице (п. 16).

Предлагаемое изобретение дает возможность увеличить активность катализатора в ,5 раза и сохранить повыщенную актив«ость в процессе конверсии.

Продолжение табл.

КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ КОНВЕРСИИ ОКИСИ УГЛЕРОДА, содержащий окиси железа, хрома, калия и двуокись кремния, отличающийся тем, что, с целью увеличения активности, катализатор содержит указанные компоненты в следующем соотнощении, мас./о: 6-8 Окись хрома 0,2-2,0 Окись калия Двуокись кремния 0,2-2,5 Окись железаОстальное

Остальное - инертные примеси.

Ф

Щелочные металлы