Катализатор для окисления аммиака до окислов азота
Сущность изобретения: катализатор окисления аммиака до окислов азота, включающий окислы неблагородных металлов в качестве основного каталитически активного компонента, нанесенного на носитель монолитной структуры, выполненный из термостойкого материала. При этом носитель имеет каналы с гидравлическим диаметром 0,8 - 30 мм и объемом пустот 60 - 80%. 5 з.п. ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к промышленному производству азотной кислоты, более конкретно к катализатору для окисления аммиака до окислов азота на основе окислов неблагородных металлов.
Известен катализатор для окисления аммиака до окислов азота, включающий в качестве каталитически активного компонента окислы неблагородных металлов, например, окислы кобальта, нанесенные на носитель монолитной структуры, выполненный из термостойкого материала, например, двуокиси кремния, циркония, магния [1]. Недостатком известного катализатора являются неудовлетворительные эксплуатационные свойства, обусловленные быстрой потерей селективности. Предполагается, что потеря селективности исключительно является результатом снижения имеющейся каталитической активности, вызываемого спеканием и отравлением в результате накопления пыли окиси металла на поверхности катализатора, о чем свидетельствуют результаты исследований S.P.S. Andrew и G.C. Chinchen [2]. Задачей изобретения является разработка катализатора для окисления аммиака до окислов азота, который обладает лучшей селективностью. Поставленная задача решается предлагаемым катализатором для окисления аммиака до окислов азота, включающим в качестве основного каталитически активного компонента окислы неблагородных металлов, нанесенные на носитель монолитной структуры, выполненный из термостойкого материала, за счет того, что катализатор содержит носитель, имеющий каналы с гидравлическим диаметром 0,8 - 30 мм и объемом пустот 60-85%, при содержании каталитически активного компонента 5 - 60% от массы катализатора. Носитель монолитной структуры может представлять собой экструдированное тело с выполненными в нем проходными каналами, то есть тело, подобное сотам, или же тело, выполненное из рифленых листов из металлического или керамического материала, свернутых с образованием монолита с проходными каналами. Указанная характеристика носителя обеспечивает большое соотношение поверхности к объему, благодаря чему склонность к скоплению пыли на каталитической поверхности является значительно сниженной. Уменьшенное скопление пыли обеспечивает торможение отравления каталитической поверхности, и таким образом каталитическая активность сохраняется существенно дольше, чем при известных катализаторах из окислов неблагородных металлов. Подходящим термостойким материалом для выполнения носителя монолитной структуры являются, например, двуокиси титана, циркония и кремния, окислы алюминия, церия, магния, щелочноземельных металлов, лантана, муллит, каолиновые глины, силикаты, тонкие фольги из сплава на основе железа, например, никель- и хромсодержащая нержавеющая сталь. Носитель монолитной структуры предпочтительно выполнен из листов волокнистой силикатной бумаги, волокна которой имеют средний диаметр 2 - 50 мкм и среднюю длину 2 - 60 мм. Волокнистые листы подвергают рифлению на соответствующей стандартной машине, при этом носитель формуют путем свертывания рифленого листа или рифленых листов. Каталитически активный компонент нанесен на носитель пропиткой раствором, содержащим по меньшей мере одну растворимую соль желаемого металла, с последующей обработкой для переведения солей в окислы. Но предпочтительно каталитически активный компонент нанесен на носитель путем намазывания суспензии окислов металлов или же путем погружения носителя в эту суспензию. Перед нанесением каталитически активного компонента или его предшественника на носитель можно наносить один или несколько слоев связующего на основе огнеупорных окислов, таких, как, например, двуокись кремния, двуокись титана, окислы алюминия, церия, лантана или их смесей. Эти слои могут наноситься на носитель путем намазывания или погружения. Так, например, типичный процесс изготовления предлагаемого катализатора окисления аммиака включает следующие стадии: рифление листов термостойкого материала, которые могут быть снабжены покрытием связующего, формирования рифленых листов в монолитное тело, кальцинирование тела при 400 - 800oC, нанесение на тело каталитически активного компонента или его предшественника, например, путем намазывания или погружения, с последующей сушкой и кальцинированием при 400 - 700oC. Связующее можно также добавлять к суспензии или раствору каталитически активного компонента перед нанесением на рифленый лист. Предлагаемый катализатор включает любые окислы неблагородных металлов, которые являются селективными в отношении окисления аммиака до окислов азота. В качестве примеров можно назвать окислы кобальта, железа, висмута, хрома, марганца и их смеси, которые могут иметь добавку церия, цинка, кадмия или лития в небольших количествах. Предпочтительно каталитически активный компонент представляет собой окись двух- или трехвалентного кобальта и/или окись двух- или трехвалентного железа. Содержание нанесенного на носитель каталитически активного компонента составляет примерно 5-60%, предпочтительно 15-25% от массы катализатора. Эксплуатацию предлагаемого катализатора осуществляют типично в следующих условиях. Катализатор размещают в цилиндрическом реакторе, в котором процесс проводят под давлением от атмосферного примерно до 10 бар. Содержащий примерно 0,5-11% аммиака воздух предварительно нагревают до температуры примерно 300oC и подают в реактор. Через короткое время контакта с катализатором температура в реакторе повышается примерно до 800oC в результате окисления воздухом аммиака до окислов азота. Выводимый из реактора газовый поток превращают до азотной кислоты известным методом абсорбции в воде. Пример 1. Приготовление катализатора из окиси кобальта (II, III), нанесенного на носитель монолитной структуры. Лист размером 500 мм х 500 мм торговой, богатой силикатами термостойкой бумаги толщиной 0,25 мм, состоящей из волокон двуокиси кремния со средним диаметром примерно 6 мм и средней длиной 20 мм (продукт инофирмы Крейн & Компани Инк., США) подвергают рифлению до высоты примерно 2,5 мм на стандартной машине. Полученный рифленый лист снабжают покровным слоем из того же материала, что и рифленый лист, и свертывают с образованием монолита наружным диаметром 50 мм и высотой 500 мм, имеющего проходные каналы. На полученный таким образом монолитный носитель наносят суспензию, содержащую кобальт в качестве каталитически активного материала и связующее. Суспензию готовят путем смешивания 1200 г CO (NO3)2


Формула изобретения
1. Катализатор для окисления аммиака до окислов азота, включающий в качестве основного каталитически активного компонента окислы неблагородных металлов, нанесенные на носитель монолитной структуры, выполненный из термостойкого материала, отличающийся тем, что катализатор содержит носитель, имеющий каналы с гидравлическим диаметром 0,8 - 30,0 мм и объемом пустот 60 - 85% при содержании каталитически активного компонента 5 - 60% от массы катализатора. 2. Катализатор по п.1, отличающийся тем, что термостойкий материал выбран из группы, включающей двуокиси титана, циркония и кремния, окислы алюминия, церия, магния, щелочно-земельных металлов, лантана, муллит, каолиновые глины, силикаты и тонкие фольги из сплава на основе железа. 3. Катализатор по п.2, отличающийся тем, что термостойкий материал выполнен из силикатных волокон, имеющих средний диаметр 2 - 50 мкм и среднюю длину 2 - 60 мм. 4. Катализатор по п.1, отличающийся тем, что каталитически активный компонент выбран из группы, включающей окислы кобальта, железа, висмута, хрома, марганца и их смеси, которые могут иметь добавку из группы, включающей цинк, церий, кадмий и литий. 5. Катализатор по п.1, отличающийся тем, что в качестве каталитически активного компонента он содержит оксид кобальта (II, III) и/или оксид железа (II, III). 6. Катализатор по п.1, отличающийся тем, что содержание каталитически активного компонента, нанесенного на носитель, составляет 15 - 25% от массы катализатора.РИСУНКИ
Рисунок 1
Похожие патенты:
Изобретение относится к сетке трехмерного плетения для каталитических реакций и может быть использовано при получении азотной кислоты на стадии окисления аммиака
Платиноидный катализатор // 2094118
Изобретение относится к производству азотной и синильной кислот и касается устройства платиноидного катализатора для окисления исходных компонентов
Способ выделения влаги из нитрозного газа // 2093460
Изобретение относится к химической технологии и может быть использовано в производстве гидроксиламинсульфата (ГАС) и в других производствах, потребляющих оксиды азота
Способ окисления аммиака // 2089490
Изобретение относится к области неорганической химии, в частности к производству азотной кислоты, и касается стадии окисления аммиака
Платиноидный катализатор // 2083276
Изобретение относится к производству азотной кислоты и касается устройства платиноидного катализатора для окисления аммиака
Способ получения оксидов азота // 2070865
Изобретение относится к химической технологии получения кислородных соединений азота и может быть использовано для производства азотной кислоты, минеральных удобрений и других азотных соединений
Платиноидный катализатор // 2065327
Изобретение относится к производству азотной кислоты и касается устройства платиноидного катализатора для окисления аммиака
Платиноидный катализатор // 2064827
Изобретение относится к производству азотной кислоты и касается устройства платиноидного катализатора для окисления аммиака
Способ конверсии аммиака // 2033835
Изобретение относится к способам каталитического окисления аммиака и может быть использовано в производствах неконцентрированной азотной кислоты, синильной кислоты, гидроксиламинсульфата и других, где есть стадия каталитической конверсии аммиака
Катализатор окисления аммиака // 2100068
Изобретение относится к катализаторам на основе перовскитов для процесса окисления аммиака
Катализатор окисления сернистых соединений // 2097128
Изобретение относится к области производства гетерогенных катализаторов жидкофазного окисления сернистых соединений (диоксида серы, сероводорода, меркаптанов) и может быть использовано для очистки газовых выбросов и сточных вод энергетической, нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической и целлюлозно-бумажной отраслей промышленности
Катализатор окисления сернистых соединений // 2089287
Изобретение относится к производству гетерогенных катализаторов жидкофазного окисления сернистых соединений (диоксид серы, сероводород, меркаптаны) и может быть использовано для очистки газовых выбросов и сточных вод энергетической, нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической и целлюлозно-бумажной отраслей промышленности
Изобретение относится к производству катализаторов для димеризации и содимеризации диеновых углеводородов
Изобретение относится к производству и использованию катализаторов, применяемых при получении серы из кислых газов по методу Клауса, в частности к катализаторам так называемого защитного слоя, служащим для защиты от кислорода катализаторов основного слоя в реакторах установок Клауса и реакторах доочистки хвостовых газов
Катализатор для селективного гидрирования ненасыщенных углеводородов и способ его приготовления // 2077945
Изобретение относится к производству катализаторов, а именно к производству катализатора для селективного гидрирования ненасыщенных углеводородов
Изобретение относится к производству катализаторов парового риформинга тяжелых углеводородных газов и жидких углеводородов в том числе нафты для получения водорода, азотноводородной смеси и технологических газов в химической и нефтехимической промышленности
Катализатор паровой конверсии углеводородов // 2048909
Изобретение относится к производству катализаторов паровой конверсии углеводородов, в том числе нафты и сможет найти свое применение для получения водорода, азотоводородной смеси и технологических газов в химической и нефтехимической промышленности
Способ изготовления катализатора // 2047354
Изобретение относится к каталитическим материалам и может быть использовано в экологических целях для очистки отходящих газов в промышленности и на транспорте от оксида углерода, оксидов азота и углеводородов
Изобретение относится к получению катализаторов для процессов глубокого гетерогенного окисления органических соединений, содержащихся в газовых выбросах в атмосферу производства синтетических каучуков