СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ВАНАДИЕВОГО КАТАЛИЗАТОРА НА ШАМОТ Советский патент 1930 года по МПК B01J23/22 

Имеющимися в технической литературе по ванадиевым катализаторам данными установлено, что при кипячении подкисленных растворов ванадиевых солей образуются осадки; равным образом известно также контактирующее действие, коим обладают смесь пятиокиси ванадия с железом и ванадат серебра.

Из выдвинутых техникой в разное время носителей катализаторов авторы изобретения остановили свой выбор на шамоте, так как при предлагаемом методе нанесения катализатора на шамот достигается возможность получения равномерного слоя катализатора на поверхности носителя, тесно и прочно с ним связанного.

В виду же того, что успешному протеканию каталитических реакций содействуют активаторы, найдено полезным прибавление к соли ванадия соли окиси железа, примесь которой повышает температуру плавления катализатора.

Самый процесс нанесения ванадиевого катализатора осуществляется следующим образом.

В качестве исходного вещества берут ванадат аммония, при прибавлении к раствору которого соли окиси железа выпадает светло-желтый аморфный тонкий осадок, плохо фильтрующийся и легко проходящий при промывке сквозь фильтр. Осадок растворим в избытке концентрированного раствора хлорного железа, с образованием бурого цвета раствора, из которого вновь осаждается нагреванием: при подкислении этого бурого раствора цвет его переходит в светло-желтый. В сильных кислотах желтый осадок легко растворяется, образуя светло-желтый раствор. При малых концентрациях кислоты при кипячении осадок выделяется вновь, но по охлаждении снова переходит в раствор. При слабых исходных растворах ванадата около 1,25 гр NH₄VO₃ в литре полное растворение происходит только при прибавлении 4-5 эквивалентов сильной кислоты. В более концентрированных растворах (10 г NH₄VO₃ - в литре) осадок полностью растворяется уже в 2 эквивалентах кислоты, и в присутствии 4 эквивалентов не выделяется даже при нагревании. Высушенный при 105° желтый осадок представляет собой светло-желтый порошок, по составу, согласно произведенному анализу, близкий к формуле 4V₂O₅3Fe₂O₃4H₂O.

Порошок оказывается чрезвычайно устойчивым по отношению к высоким температурам при светло-вишневом калении при температуре 800° в электрической печи, не изменяя в этих условиях своей структуры; при температуре свыше 950° наблюдается слабое спекание. Точка плавления порошка лежит около 1200°.

Для фиксации на шамоте этого соединения пользуются свойством растворенного на холоду в небольшом количестве эквивалентов сильных кислот порошка вновь выпадать при нагревании. Если нагревание такого раствора производить с шамотом, то последний равномерно окрашивается в слабый желтый цвет фиксируемым на нем осадком. Наилучшие результаты получаются при прибавлении 4-5 эквивалентов кислоты. Избыток же хлорного железа не оказывает заметного влияния на образование красного осадка и на фиксацию его шамотом.

Другим активатором, благоприятно влияющим на каталитические реакции, протекающие при действии ванадиевого катализатора является серебро. Нанесение ванадато-серебряного катализатора на плотный шамот осуществляется с наиболее благоприятным результатом следующим образом. Первоначально осаждают на шамот пятиокись ванадия, а затем обрабатывают ванадированный шамот серебра. При этом растворяющее действие образующейся в результате реакции свободной азотной кислоты парализуется прибавлением надлежащего количества уксусно-кислого натрия. Приготовленный по этому способу катализатор, содержащий 0,86% V₂O₅ и 1,7% Ag₂O (V₂O₅ 1,55 Ag₂O) для выяснения его устойчивости по отношению к высоким температурам был подвергнут нагреванию в электрической печи до 675°, при чем ни окраска, ни структура поверхностного слоя заметно не изменились. Также совершенно не имело места проникновение катализатора внутрь кусков носителя.

Способ нанесения ванадиевого катализатора на шамот, состоящий в кипячении подкисленного раствора ванадиевой соли совместно с шамотовым материалом, отличающийся тем, что к подкисленному раствору ванадиевой соли прибавляют соль окиси железа или же на осажденную кипячением на шамот пятиокись ванадия действуют раствором азотно-кислого серебра, с целью получения ванадиево-серебряной соли.