Способ получения катализатора для конверсии окиси углерода Советский патент 1980 года по МПК B01J37/00 C01B2/10 

I

Изобретение относится к области химической промышлениости, преимущественно, к технологии получения твердых веществ, состоящих из окисных соединений металлов, и может быть использовано для получения смещанных катализаторов на основе окисных соединений металлов - меди, цинка, алюминия.

В современной химической промышленности для производства катализаторов применяют способы, состоящие из следующих основных операций: получение раствора азотнокислых, сернокислых, солянокислых, муравьинокислых и др. солей металлов; получение раствора осадителя; смешение полученных растворов солей металлов и осадителя; отделение и отмывка полученного осадка; сушка, прокалка иформование (таблетирование) кагализаториой массы; восстановление (активация) катализатора перед его применением в каталитическом процессе.

Известны способы получения катализаторов, в которых в качестве осадителя используют щавелевую кислоту, а катализаторная масса после введения осаднтеля представляет собой

суспензию оксалатов меди и цинка в растворе нитрата алюминия 1 или нитрата алюминия и азотной кислоты 12. В процессе термической обработки катализаторной массы происходит разложение нитрата алюминия с вьщелением значительных качеств вредных окислов азота.

Ближайшим к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения катализатора для конверсии окиси углерода путем смешения раствора азотнокислых солей меди, цинка и алюминия с раствором осадителя, в качестве которого использ ют карбонат и/или бикарбонат щелочного металла, с последующим отделением и отмывкой полученного осадка от растворимой соли, формованием, сушкой, прокаливанием и восстановлением 3.

Однако этот способ не позволяет достичь равномерного распределения нерастворимых соединений металлов в осадке, так как большинство этих соединений выпадает в осадок прн различных рН. Кроме того, в большинстяе

катализаторов щелочные металлы являются нежелаемой примесью или даже ядом.

Целью изобретения является повышение активности и уменьшение количества сточных вод в процессе получения катализатора.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения катализаторов путем смешения раствора азотнокислый солей меди, цинка и алюминия с раствором осадителя с последуюшим отделением и отмывкой полученного осадка от растворимой соли, формованием, сушкой, прокаливанием и восстановлением, в качестве осадителя используют водный раствор содержащий 10-30 вес.ч. гидроокиси алюминия и 26-36 вес. ч. оксалата аммония, а осаждение проводят из раствора, содержащего, вес. ч.:

Нитрат 1eди25

Нитрат цинка15-30

Нитрат алюминия20-60

Отличительным признаком изобретения является использование в качестве осадителя водного раствора гидроокиси аммония и оксалата аммония с определенным соотношением между компонентами.

При осуществлении способа по изобретению все металлы находятся в осадке в виде труднорастворимых оксалатов и гидроокисей, а отде 11яемый .фильтрат представляет собой раствор аммиачной селитры, которая может быть использована как удобрение.

Использование сложного осадителя - водного раствора аммиака и оксалата аммония обеспечивает одновременное выделение в осадо всех металлов независимо от рН среды и не требует тщательной отмывки нерастворимых соединений металлов (гидроокисей и оксалатов) от аммонийной соли (нитрата аммония), так как последняя легко разлагается или возгоняется при термической обработке осадка.

Предлагаемый сложный осадитель не содержит щелочных металлов, а концентрация ионов аммония в нем такова, что не позволяет некоторые металлы (медь цинк) переводить снова в раствор в виде растворимых аммиачных комплексов.

Пример 1. Готовят раствор 25 вес. ч. азотнокислых солей меди, 19, вес. ч. цинка, 40 вес. ч. алюминия и 480 вес. ч. воды и расвор осадителя, содержащего 20 вес. ч. гидроокиси аммония, 30 вес. ч. оксалата аммония и 280 вес. ч. воды. Оба раствора смешивают, пол)енный осадок отделяют фильтрацией от маточника, отмьюают от нитрата аммония, сушат при 110°С и прокаливают при 400°С. Получают катализатор состава, вес.%: Окись меди38

Окись цинка28

Окись алюминия34

который смешивают с 2 вес.% графита и таблетируют в таблетки 4x6 мм.

Катализатор испытывают в процессе конверсии СО с водяным паром на модельной установке при : условиях: объем катализатора 400 давление 28 атм; температура 220°С объемная скорость 5000 соотношение пар/газ 0,7 и. составе исходного газа, об.%: СО 2,4; СОг 21,6; СЩ + Аг 1,0; N 18,0; Hj 57,0.

Результат испытания: остаточное содержание Ькиси углерода в конвертированном газе 0,15 об.%. Количество промывных вод на 1 кг катализатора 19 кг.

Пример 2. Катализатор получают и испытывают аналогично примеру 1, только раствор солей металлов состоит из 25 вес. ч. Си (N03) 30 вес. ч, Zn(NO3)2, 20 вес. ч. А (N03)3 и 200 вес. ч. воды, а раствор сложного осалителя состоит из 10 вес. ч. , 36 вес. ч. (NN4)20204 и 400 вес. ч. воды. Прокаленная катализаторная масса имеет состав, вес.%: СиО 38; ZnO 45; AljOa 17.

Пример 3. Катализатор получают и испытывают аналогично примеру 1, только раствор солей металлов состоит из 25 вес. ч. Си(N03)2 15 вес. ч. 2п(МОз)2, 60 вес. ч. AI(NO3)3 и 430 вес. ч. воды, а раствор сложного осадителя состоит из 30 вес. ч. NN4ОН, 26 вес. ч. (МН4)2С204 и 170 вес. ч. воды. Прокаленная катализаторная масса имеет состав, вес.%: СиО 34, ZnO 20, А120з 46.

Пример 4. Катализатор получают и испытывают аналогично примеру 1, только раствор солей металлов состоит из 25 вес.ч. Си(МОз)2 15 вес. ч. Zn(NO3)2, 20 вес. ч. А1(ЫОз)з 140 вес. ч. воды, а раствор сложного осадителя состоит из 10 ъес. ч. NN4ОН, 26 вес. ч. (NH4.)2C2O4 и 200 вес. ч. воды. Прокаленная масса имеет осостав, вес.%: СиО 48, ZnO 30, AlaOj 22.

Образцы катализатора по примерам 2, 3, 4 при испытании имеют результаты, близкие примеру I.

Акглвность катализатора, полученного по способу-прототипу, в условиях примера 1 составляет 0,36 ат.% СО, а- количество промывных вод при получении катализатора-прототипа 48 кг на 1 кг катализатора.

Таким образом, настоящий способ позволяет получать катализаторы, активность которых больше чем в 2 раза превышает активность катализаторов, полученных по известному способу. Кроме того, предлагаемый способ позволяет более чем в 2 раза уменьшить количество промывных вод и легко утилизовать их, используя, например нитрат аммония, в качестве минерального удобрения.

5 7091636

Формулаизобретенияи 26-36 вес. ч. оксалата аммония, а осаждение

Способ получения катализатора для конвер-Нитрат меди 25

сии окиси углерода путем смешения раствораНитрат цинка 15-30

азотнокислых солей меди, цинка и алюминияs Нитрат алюминия 20-60

с раствором осадителя с последующим отделе-Источники информации,

нием и отмывкой полученного осадка ot раст-принятые во внимание при экспертизе

воримой сол формованием сушкой, прокали-1. Авторское свидетельство СССР № 413704,

ванием и восстановлением, отличающий-кл. В 01 3 37/02, 1970.

с я тем, что, с целью повышения актнвностиЮ 2. Авторское свидетельство СССР N 269152,

и уменьшения количества сточных вод, в каче-кл. В 01 J 37/04, 1969.

стве осадителя используют водный паствор, со-3. Заявка Великобритании № 1366367,

держащий 10-30 вес. ч. гидроокиси аммониякл. В 1 Е, 1971 (прототип).

проводят из раствора, содержащего, вес. ч.: