Катализатор для полного окисления углеводородов и способ его приготовления

 

Изобретение относится к каталитической химии, в частности к приготовлению катализатора для полного окисления угле: водородов. С целью повышения активности, термической устойчивости и механической прочности катализатора он содержит следующие компоненты, мас.%: активный компонент 9,5 - 10,6; носитель - -AlaOa остальное. В качествеактивного компонента используют композицию со структурой пирохлора ф-лы CeaCrcZreO, где а 1,20 - 1,46; б 0,51 - 0,83; в 1,98 - 2,03. Приготовление ведут пропиткой носителя растворами азотнокислых солей вначале церия, хрома с последующей сушкой и прокаливанием, затем циркония. Процесс ведут при соотношении компонентов, обеспечивающих указанное выше содержание в катализаторе. 2 с.п.ф-лы, 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ р

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4640024/04 (22) 19,01.89 (46) 15.04.91. Бюл,№14 (71) Институт катализа СО АН СССР (72) А.С.Иванова, Э.М.Мороз и Г.К.Чермашенцева (53) 66.097.3 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР № 789155, кл,. В 01 J 37/02, 1980.

Сыч А.М. и др. Область осуществления фаз А2В207 со слоистой перовскитоподобной структурой в сечении Рп ТЬО7 — Zn2TI207.—

Укр, хим, журнал, 1988, т. 54, №8, с. 805, Патент CLUA ¹ 4316822, кл. В 01 J 21/06,. кл. 252 — 462, опублик. 1982.

Авторское свидетельство СССР

N1397073,,кл. В01 0 53/36,,В 01 J 23/86, 1986. (54) КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ПОЛНОГО ОКИСЛЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ И СПОСОБ ЕГО

ПРИГОТОВЛЕНИЯ

Изобретение относится к катализаторам для полного окисления углеводородов и способам их получения.

Цель изобретения — получение катализатора, обладающего высокой активностью в реакциях полного окисления углеводородов, термической устойчивостью и высокой механической прочностью за счет содержанияв. качестве активного компонента композиции со структурой пирохлора определенной формы, в качестве носителя - -оксида алюминия при определенном соотношении компонентов, а также за счет использова». Ж „1641416 А1 (я)ю В 01 J 23/10, 23/26, 37/02 (57) Изобретение относится к каталитической химии, в частности к приготовлению катализатора для полного окисления углеводородов, С целью повышения активности, термической устойчивости и механической прочности катализатора он содержит следующие компоненты, мас,%: активный компонент 9,5 — 10,6; носитель -y — А1 0з остальное.

В качествеактивного компонента используют композицию со структурой пирохлора ф-лы

CeaCrgZrsO7, где а = 1,20 — 1,46; б = 0,51 — 0,83; в = 1,98 — 2,03. Приготовление ведут пропиткой носителя растворами азотнокислых солей вначале церия, хрома с последующей сушкой и прокаливанием, затем циркония. Процесс . я ведут при соотношении компонентов, обеспечивающих указанное выше содержание в катализаторе, 2 с.п.ф-лы, 1 табл, ния в качестве растворов солей церия, хрома, циркония, за счет осуществления пропитки носителя по влагоемкости в определенной последовательности нанесения указанных выше солей.

Пример 1. 25 г y — AlzOz пропитывают по влагоемкости раствором азотнокислых солей, полученным смешением 2,5 мл раствора Се(ИОЗ)з с концентрацией 335 r

Се20з/л, 5,5 мл раствора Сг(ВОЗ)з с концентрацией 120 r СВОЗ/л и 5,7 мл дистиллированной воды; образец сушат при 1100С 12 ч и прокаливают при 500 С 4 ч в токе воздуха.

1641416

Затем полученный образец пропитывают раствором, приготовленным смешением

5,7 мл раствора 2гО(ИОз)г с концентрацией

200 г 2гОг/л и 8,0 мл дистиллированной воды, Образец сушат при 110 С 12 ч. Прокалива- 5 ние проводят итаке воздуха при 850 и 900 С в течение 4 ч. Полученный катализатор имеет состав; 9,5 мас. (Се1,гоСго,вз 2г1,ов07)/

90,5 мас. y-А!гОз.

Пример 2. Аналогичен примеру 1.

Отличие состоит в том, что пропиточный раствор получают смешением 3,1 мл раствора Се(ИОз)з с концентрацией 335 г СегОз/л, 4,7 мл раствора Сг(ИОз)з с концентрацией 15

120 г СггОэ/л и 6,0 мл дистиллированной воды, затем после сушки и прокаливания пропитывают раствором, полученным смешением 6,0 мл раствора 2гО(МОз)г с концентрацией 200 г2гОг/л и 7,8 мл дистиллированной 20 воды, Получаемый катализатор имеет состав:

10 мас.% (Ce>,çoÑro,то2гг07)/90 мас, у-А!гОз.

Пример 3, Аналогичен примеру 1, Отличие состоит в том, что пропиточный раствор получают смешением 3,7 мл раство- 25 ра Се(НОз)з с концентрацией 335 r СегОз/л, 3,7 мл раствора,Сг(ИОз)з с концентрацией

120 r СггОз/л и 6,4 мл дистиллированной воды, затем после сушки и прокаливания пропитывают раствором, полученным сме- 30 шением 6,4 мл раствора Zr0(NOag с концентрацией 200 г2гОг/л и 7,4 мл дистиллированной воды; Полученный катализатор имеет состав, .

10,6 мас. (Се), вСго,у2гг,оэО )/ 89,4 мас, у-А!гОэ. 35

Пример 4. Аналогичен примеру 1.

Отличие состоит в том, что пропиточный раствор получают смешением 4,4 мл раствора Се(МОз)з с концентрацией 335 г СегОз/л, 40

2,6 мл раствора Сг(КОз)з с концентрацией

120 г СггОз/л и 6,8 мл дистиллированной воды, затем после сушки и прокаливания пропитывают раствором, полученным смешением 6,8 мл раствора 2гО(й Оз)г с 45 концентрацией 200 r ZrOz/л и 7,0 мл дистиллированной воды, Полученный катализатор имеет состав: 11,1 мас. (Се1,ввСго,зв2ггОт) / 88,9 мас. у-А!гОз.

Пример 5. 25 г у-А!гОз пропитывают 50 раствором азотнокислых солей, полученным смешением 2,5 мл раствора C8(N03)3 с концентрацией 335 г СегОз/л, 5,5 мл раствора Сг(й0з)з с концентрацией 120 г СггОз и

5,7 мл раствора 2гО(йОз)г с концентрацией 55

200 г 2гОг/л; образец сушат при 110 С 12 ч.

Прокаливание катализатора проводят в токе воздуха при 850 и 900 С в течение 4 ч.

Полученный катализатор имеет состав: 9,6 мас. (Се1,1эСго,н2г,и07)/ 90,4 мас. yА!гОэ.

Пример 6. 25 г у-А!гОз пропитывают по влагоемкости раствором аэотнокислых солей, полученным смешением 5,5 мл раствора Сг(ЙОзр с концентрацией 120 r

СггОз/л, 5,7 мл раствора 2гО(ИОз)г с концентрацией 200 r 2гОг/л и 2,6 мл дистиллированной воды, затем после сушки при 110 С

12 ч и прокаливания в токе воздуха при

500 С 4 ч пропитывают раствором, полученным смешением 2,6 мл раствора Се(ИОз)з с концентрацией 335 r СегОз/л и 11,2 мл дистиллированной воды; полученный образец сушат при 110 С 12 ч и прокаливают в токе воздуха при 850 и 900 С в течение 4 ч.

Полученный катализатор имеет состав: 9,5 мас. (Ce1,12Cro.882rã07) /90,5 мас. у-.

А!гОз.

П р.и м е р 7, 25 г у-А!гОз пропитывают раствором аэотнокислых солей, полученным смешением 2,5 мл раствора Се(МОз)з с концентрацией 335 r СегОз/л, 5,7 мл раствора 2гО(МОз)г с концентрацией 200 г 2гОг/л и 5,5 мл дистиллированной- воды, затем после сушки при 110 С 12 ч и прокаливания в токе воздуха при 500 С 4 ч пропитывают раствором, полученным смешением 5,5 мл раствора Сг(ИОз)з с концентрацией 120 г

СггОз/л и 8,2 мл дистиллированной воды; полученный образец сушат при 110 С 12 ч и прокаливают в токе воздуха при 850 и 900 С в течение 4 ч. Полученный катализатор имеет состав: 9,5 мас.ф (Се1,14СГо,вв2г1,9907)/

90,5 мас.> у-А!гсэ.

В таблице сопоставлены значения скорости окисления бутана при 400 С на предлагаемых катализаторах, прокаленных при

850 и 900 С, прототипе и на образцах, полученных либо с иным порядком нанесения компонентов активнойсоставляющей, либо изменением соотношения компонентов в активной фазе, либо нанесением на у А!гОз, либо полученных совместным осаждением смешанного раствора соответствующих азотнокислых солей активного компонента.

Как видно из данных таблицы, во всех случаях предлагаемые катализаторы по активности, термической устойчивости и механической прочности превосходят катализаторы, соответствующие прототипу, нанесенным на у-А!гОз и массивным образцам (табл., образцы 4 — 10). Образец 6 (табл.) имеет активность более низкую, чем у прототипа, однако его термическая устойчивость выше. Это дает основание заключить, что определенная последовательность нанесения компонентов активной составляю1641416

Активность предлагаемых катализаторов СеаСв2гвОт/у-А1гОэ в зависимости от соотношения и порядка нанесения активной составляющей

Р, кг/см С4Н О при

Х= 60=,ь и.

400 С, 10г зу

Г акт.компон., прокаленных при

ОС

Носитель

Образец

Активный компонент

Содержание, мас.

Содержание, мас.

Порядок нанесения компонентов*

Природа 3

Ce CreZreOT

850 900

5 6

9 10

230

19,2

17,2

16,5

8,5 .9,1

18,3

16,8

16,2

8,6

9,0

90,5

90,0

89,4

88,9

90,4

9,5

10,0

10,6

11,1

9,6

Се, Cr+Zr

Се, Cr+Zr

Се, Cr+Zr

Се, Cr+Zr

Се,Сг,Zr

1,98

2,00

2,03

2,00

1,97

0,83

0,70

0,51

0,35

0,91

1,20

1,30

1,46

1,65

1,13

2

4

5 у — Аlгоз

0,91

0,88

0,88

270

9,1

13,0

9,0

90,4

90,5

90,5

9,0

11,8

9,6

2,0

1,99

1,12 0,88

1,14 0,88 у-АlгОз

Cr, Zr+Ce

Се; Zr+Cr

РегОз/СггОз=2,5 10,6

120

160 90

89,4 а — АlгОз

Fe, Cr

П ототип

Н/и

4,4

4,8

0,02

91,2 а-А1гОз

Массивный

8,8

100

1,12 0,88 2,00

1,20 0,80 2 00

Се, Сг,Zr

Се, Сг, Zr

10 щей позволяет повысить термическую устойчивость предлагаемого катализатора.

Таким образом, из приведенных примеров видно, что предлагаемые катализаторы являются более активными и термически устойчивыми в реакциях полного окисления углеводородов, Формула изобретения

1. Катализатор для полного окисления углеводородов, вкл ючающий хромсодержащий активный компонент, нанесенный на оксидноалюминиевый носитель, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения активности, термической устойчивости и механической прочности катализатора, он

-содержит в качестве активного компонента композицию со структурой пирохлора общей формулы: Ce>CreZr>0z, где а = 1,20—

1,46; б = 0,51 — 0,83; в = 1,98 — 2,03, а в качестве носителя — у -Alz03 при следующем соотношении компонентов, мас. :

СеаСгб2гвОт 9,5 — 10,6 у-А1гсз Остальное

2. Способ приготовления катализатора для полного окисления углеводородов, включающий прогмтку оксидноалюминиевого носителя растворами азотнокислых солей активного компонента. сушку и прокаливание, отличающийся тем, что, с целью

5 получения катализатора с повышенной активностью, термической устойчивостью и механической прочностью, в качестве носителя используют у -оксид алюминия, в качестве растворов солей используют соли церия, 10 хрома и циркония и пропитку осуществляют по влагоемкости путем последовательного нанесения на носитель вначале солей церия и хрома с последующей сушкой и прокаливанием, затем соли циркония и процесс ведут при со15 отношении компонентов. обеспечивающих следующее содержание в катализаторе, мас. :

Композиция со структурой пирохлора общей

20 формулы

Ce CreZr>0z, где а =1,20 — 1,46; б = 0,51 - 0,83; в = 1,98 — 2,03 9,5 — 10,6 у-Оксид алюминия - Остальное, 1641416

Продолжение таблицы

*Се, Cr, Zr- совместная пропитка;

Се, Cr+Zr -первыми наносятся соли церия и хрома, а затем циркония;

Се, Zr+ Cr ïåðâûìè наносятся соли церия и циркония, а затем хрома.

Составитель В.Теплякова

Редактор Н.Киштулинец Техред Э,Цаплюк Корректор M.Êîáûëÿíñêàÿ

Заказ 1103 Тираж 341 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101