КАТАЛИЗАТОР ВТОРОЙ СТУПЕНИ ДЛЯ ОКИСЛЕНИЯ АММИАКА Советский патент 1995 года по МПК B01J21/00 B01J23/70 C01B3/04 

Изобретение относится к катализаторам для окисления аммиака с целью получения окиси азота в производстве азотной кислоты, нитритных солей и в других производствах, использующих окись азота.

Аммиак окисляют, пропуская аммиачно-воздушную смесь через слой платиноводного катализатора. Таким катализатором обычно служит пакет платиноидных сеток, часть которых может быть заменена на слой неплатинового катализатора, размещаемого непосредственно за оставшимися платиноидными сетками. Такой неплатиновый катализатор носит название катализатора второй ступени и может иметь различный состав.

Известен катализатор второй ступени окисления аммиака, содержащий 90-95 мас. окиси железа и 10-4 мас. окиси хрома, промотированный окислами марганца, цинка, калия, кальция.

Основным недостатком этого катализатора является малый срок работы на промышленных установках не выше 2-3 месяцев, что связано с его низкой механической прочностью, которая составляет 91-110 кг/см².

Целью изобретения является повышение термической и механической прочности и активности катализатора при температурах 900-920^оС.

Цель достигается тем, что катализатор, содержащий окислы железа и алюминия и промотирующую добавку, содержит в качестве добавки окись магния, при следующем соотношении компонентов, мас. Fe₂О₃ 78,7-79,7; Аl₂О₃ 19,6-20,0 и МgО 0,3-1,7.

Отличительным признаком катализатора является дополнительное содержание добавки окиси магния.

Диапазон содержания окиси магния в катализаторе выбран из тех соображений, что при содержании меньше 0,3% окись магния не оказывает влияния ни на механическую прочность, ни на активность, а увеличение содержания окиси магния до выше 1,7% ведет к небольшому понижению его активности (на 1,5-2%).

П р и м е р 1. Для приготовления 1 кг катализатора, содержащего компоненты в следующем соотношении, мас. Fe₂О₃ 79,7; Аl₂О₃ 20,0; МgО 0,3, берут 4032,2 г Fe(NО₃)₃˙9Н₂О; 1472,0 г Al(NО₃)₃˙9Н₂О и 19,0 г Мg(NО₃)₂˙6Н₂О.

Указанные компоненты загружают в реактор, представляющий собой шаровую мельницу с электроподогревом. В реакторе при 50-70^оС происходит плавление солей, а затем при дальнейшем повышении температуры до 170-250^оС разложение их до окислов железа, алюминия и магния. Полученную массу сушат при температуре 250^оС и подвергают дроблению до порошкообразного состояния. Порошок подают на таблетирование, а затем таблетки прокаливают при 550-600^оС. Механическая прочность катализатора составляет 270 кг/см².

Образцы испытывают на активность в установке окисления аммиака под атмосферным давлением при нагрузке 1000 л/ч и температуре 850^оС. В качестве первой ступени устанавливают сетку из платинородиево-палладиевого сплава, используемого в настоящее время в промышленности. Активность катализатора равна 98,3%
П р и м е р 2. Аналогичным способом, указанным в примере 1, получены катализатор следующего состава, мас. Fе₂О₃ 78,7; Al₂О₃ 19,6; МgО 1,7, для приготовления 1 кг которого берут 3981,8 г Fе(NО₃)₂˙9Н₂О; 1442,6 г Аl(NО₃)₂˙9Н₂О и 107,9 г Мg(NО₃)₂˙6Н₂О. Механическая прочность полученного катализатора 379 кг/см², активность 96,8%
П р и м е р 3. Получают катализатор, содержащий Fe₂О₃ 79,2; Аl₂О₃ 19,8; МgО 1,0, для приготовления 1 кг которого берут 4007,1 г Fe(NО₃)₃˙9Н₂О; 1457,3 г ААl(NО₃)₃˙9Н₂О; 63,5 г Мg(NО₃)₂˙6Н₂О. Механическая прочность катализатора 330 кг/см². Активность 98,1% Средняя прочность всех образцов составляет ≈ 330 кг/см², т.е. в три раза превышает прочность катализатора-прототипа.

П р и м е р 4. Сравнение активности при различных температурах катализатора-прототипа и катализатора, содержащего 0,5 мас. МgО, проводили на лабораторной установке.

В качестве первой ступени ставили одну сетку из платинородиево-палладиевого сплава, а за ней устанавливали слой неплатинового катализатора высотой 50 мм. Испытания проводили при нагрузке аммиачно-воздушной смеси 1000 л/ч. В таблице приведены сравнительные данные по активности катализаторов при различных температурах реакции.

В промышленных условиях настоящим катализатором заменяют от 4 до 8 дорогостоящих платиноидных сеток, в зависимости от давления. загружая его слоем 120-150 мм непосредственно за сетками.

В промышленном аппарате, работающем под давлением 7,3 ата, из 12 сеток на неплатиновый катализатор второй ступени заменяют 5 сеток. При этом степень конверсии сохраняется равной степени конверсии на чистоплатиноидных сетках и для конкретных условий составляла 94-95,2% За период эксплуатации в течение 1 года катализатор не претерпевает никаких фазовых изменений, сохраняет активность и прочность.

КАТАЛИЗАТОР ВТОРОЙ СТУПЕНИ ДЛЯ ОКИСЛЕНИЯ АММИАКА, содержащий окислы железа, алюминия и промотирующую добавку, отличающийся тем, что, с целью повышения термической и механической прочности и активности при температурах 900 920^oС, он содержит в качестве добавки окись магния при следующем соотношении компонентов, мас.

Окись магния 0,3 1,7
Окись алюминия 19,6 20,0
Окись железа Остальное