Способ приготовления железного ката-лизАТОРА для СиНТЕзА АММиАКА Советский патент 1981 года по МПК B01J37/04 C01C1/04 

Изобретение относится к произволстру катализаторов для синтеза аммиа ка на о.снове окислов железа с промоторами . . Известен способ, согласно которому рудный концентрат магнетика смешивают с азотнокислыми солями калия, к лЪЦия, алюминия, приготовленную шихту загружают в шнек-пресс, с помощью которого она выдавливается в пламя дуги, создаваемой между угольными электродами. При температуре более Происходит расплавление . и 1рануляция катализатора Tl Известен также способ приготовления гранулированного катализатора для синтеза аммиака путем смешения магнетика с промоторами, грануляции полученной шихты во вращающемся цилиндрическом сосуде с одновременной подачей связующего вещества, сушки полученных гранул и опекания их при 1000-1500 с в атмосфере инертного газа 2 . Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является сп соб приготовления -гранулированного катализатора СА-1 для синтеза аммиа ка, согласно которому грануляцию ве дут также во вращающемся цилиндриче ком сосуде путем последовательного накатывания слоев шихты, отличающихся содержанием влаги- Сз . Недостатком этих способов является низкая производительность получаемых катализаторов, что объясняется следующими причинами. Катализатор имеет одинаковый от центра шарообра%ной гранулы к ее.периферии хймичес- . кий состав и структуру, что обуславливает его одинаковые по радиусу гранулы каталитические свойства. .Вместе с тем внешние и внутренние, .слои гранулы работают не в одинаковых условиях: в ходе работы катализатора в колонне синтеза аммиака внешняя поверхность гранулы больше подвергается действию каталитическихядов. Рекристаллизационные процессы, процессы восстановления и старения катализатора также распространяются от периферии к центру. Поэтому уже восстановленная периферийная часть зерна подвергается отравляющему действию паров воды, выделяющейся при довосстановлении центральной части зерна и, следовательно, больше рекристаллизуется. Кроме того, периферийная часть гранулы, естественно, больше подвергается истиранию во время загрузки катализатора в аппарат и в ходе эксплуатации. Цель изобретения - получение ката лизатооа с Тповышенной производительностью, т.е. катализатора, который в условиях длительной эксплуатации .(около 4 лет) совмещал бы в себе свойства термически стойкого, высоко активного и механически прочного катализатора. Поставленная цель достигается тем что согласно способу приготовления железного катализатора для синтеза ги пииака. путем смешения магнетика с промоторами, грануляции полученной шихты во вращающемся цилиндрическом сосуде с одновременной подачей связующего вещества, сушки полученных гранул и их прокаливания в атмосфере инертного газа, грануляцию ведут путем последовательного накатывания слоев шихты известных катализаторов шихты аммиака различного химического состава, причем слои располагают так , что по радиусу -гранулы от центра к периферии активность каждого по следующего слоя меньше, а термоустой чивость и механическая прочность бол ше, чем у предыдущего слоя. Предлагаемый способ обеспечивает повышение производительности катализатора в условиях длительной эксплуатации-. Так, например, производитель ность (в услов. ед.) трехслойного катализатора, полученного по примеру 2 предлагаемого изобретения за 4 го да эксплуатации уменьшается с 3210 до 2450, в то время как производител ность известного однослойного катали затора в тех же условиях изменяется от 2270 до 1800. Пример 1. Для получения двухслойного шарикового катализатор с размером гранул 5-15 мм готовят два типа шихты с тониной помола О,1 мм: а)185 г суперконцентрата Рез04 с содержанием железа 71/4% и SiO. 0,3%, -а также 6 г; 3 г, СаО б rj. 2 а б)756 г суперконцентрата FejO С содержанием железа 71,4% и 310 0,3%,.а также УдО 3,5 г; МдО 4,5 г 12 г; Kjp 9 г; СаО 15 г. Грануляцию осуществляют, подавая во вращающийся гранулятор сначала шихт типа б одновременно со струей минеральной связи и осуществляя процесс окомкования накатыванием на образовавшиеся зародыши гранул всех 800 г . ШИХТЫ, а затем на полученные гранулы последовательно накладывают при подаче той же связки 200 г шихты типа а. Образовавшиеся сферические гранулы сушат при и затем обжигают в атмосфере азота при в течение 1 ч. Затем гранулы охлажд ют до 200°С в атмосфере азота и дал на воздухе. Пример 2. Трехслойный шариковый катализатор с размером гранул 5-15 получают методом окомкования аналогично катализатору по примеру 1. Для этого готовят шихту следующего химического состава: а)600 г шихты, полученной смешением порошков окислов железа, феррита кобальта, феррита магния тониной омола 0,1 мм и содержащую,%: Fe,,0a 5, 28, MgFe,2.04 20, K.jCO.j 1; б)300 г шихты, полученной смешением окислов железа, алюминия, калия, кальция с тониной помола 0,1 мм и содержащую,%: Fe.Q 93, А1 О 3, СаО 3, 1,6; в)100 г шихты, полученной смешением окислов железа, алюминия, ванадия, кальция, магния углекислого калия и содержащую,%: 87, А1дО 4, МдО 3, К,:0з 1,5, СаО 3, V 0. 1,5. Процесс окомкования ведут, подавая в гранулятор последовательно сначала шихту а, затем б, и в и одновременно . подавая струей раствор минеральной связки, например бентонита в количестве 85 г. По окончании процесса окомкования гранулы сушат при и обжигают в атмосфере инертного газа-, например аргона, при 1380°С. П р и м е р 3. Двухслойный катализатор по примеру 1 и соответствующие его однослойные катализаторы, полученные грануляцией шихты а и б (в примере 1) испытывают при Р 300 атм, t , л 30000 час. Пример 4. Трехслойный катализатор по примеру 2 и составляющие его однослойные катализаторы, полученные грануляцией шихты а, бив (ё примере 2), испытывают в условиях, аналогичных примеру 3. Из представленных данных-видно, что за 4-х летний период эксплуатации производительность многослойного катализатора, полученного по предла-. гаемому способу, выше производительности известных однослойных катализаторов. Формула изобретения Способ приготовления железного катализатора для синтеза аммиака .путем смешения магнетика.с промоторами , грануляции полученной шихты во вращающемся цилиндрическом сосуде с одновременной подачей связующего вещества, сушки полученных гранул и их спекания в атмосфере инертного газа, отличающийся тем, что, с целью увеличения производительности катализатора в процессе длительной эксплуатации, грануляцию ведут путем последовательного накатывания слоев шихты известных катализаторов синтеза аммиака различно5. 82916 го химического состав 1, причем слои располагают так, что по радиусу граг нулы от центра к периферии активность .каждого.последующего слоя меньше, at термоустойчивость и механическая прочность .больше, чем у предыдущего слоя.. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 56 1. Авторское свидетельство СССР 230098, кл. В 01 J 37/08/ 1967. 2, Патент Англии 850843, кл. 1(1А), опублик. 1959. 3. Авторское свидетельство СССР по заявке №2336290/23-04, В 01 J 37/0(3, 1976 (прототип).