RU2707889C1 - Способ приготовления катализатора для среднетемпературной конверсии оксида углерода водяным паром - Google Patents

Способ приготовления катализатора для среднетемпературной конверсии оксида углерода водяным паром Download PDF

Info

Publication number
RU2707889C1
RU2707889C1 RU2019110276A RU2019110276A RU2707889C1 RU 2707889 C1 RU2707889 C1 RU 2707889C1 RU 2019110276 A RU2019110276 A RU 2019110276A RU 2019110276 A RU2019110276 A RU 2019110276A RU 2707889 C1 RU2707889 C1 RU 2707889C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
catalyst
iron
medium
temperature conversion
steam
Prior art date
Application number
RU2019110276A
Other languages
English (en)
Inventor
Александр Александрович Ильин
Руслан Николаевич Румянцев
Михаил Анатольевич Лебедев
Александр Павлович Ильин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный химико-технологический университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный химико-технологический университет"
Priority to RU2019110276A priority Critical patent/RU2707889C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2707889C1 publication Critical patent/RU2707889C1/ru

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/76—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/84—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/85—Chromium, molybdenum or tungsten
    • B01J23/86—Chromium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/76—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/84—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/85—Chromium, molybdenum or tungsten
    • B01J23/88—Molybdenum
    • B01J23/885—Molybdenum and copper
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/08—Heat treatment

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

Изобретение относится к химической промышленности, а именно к способу приготовления катализаторов для среднетемпературной конверсии оксида углерода водяным паром, которые могут быть использованы при получении азотоводородной смеси для синтеза аммиака. В способе приготовления катализатора для среднетемпературной конверсии оксида углерода водяным паром, заключающемся в механической активации железосодержащего компонента с соединением меди в присутствии щавелевой кислоты, перемешивании массы, формовании, сушке и прокаливании гранул, согласно изобретению в качестве железосодержащего компонента используют смесь порошка металлического железа и отработанного железохромового катализатора при массовом соотношении Fe/катализатор = (1÷4) : (4÷1) с последующим прокаливанием, добавлением 0,5÷6,0 мас.% хромового ангидрида с последующим перемешиванием. Технический результат изобретения заключается в увеличении удельной площади поверхности и повышении термостабильности катализатора. 1 табл., 3 пр.

Description

Изобретение относится к химической промышленности, а именно к способу приготовления катализаторов для среднетемпературной конверсии оксида углерода водяным паром, которые могут быть использованы при получении азотоводородной смеси для синтеза аммиака.
Известен способ приготовления катализатора для конверсии оксида углерода, включающий осаждение гидроксида железа из раствора нитрата железа аммиакосодержащим осадителем с последующим получением железосодержащего компонента, приготовлением бихромата меди, смешением с железосодержащим компонентом, сушку, прокаливание, формование катализаторной массы. В качестве осадителя выбирается аммиачно-карбонатный раствор, осадок гидроксида железа отделяют и промывают, сушат и прокаливают при температуре 380÷420°С, полученный железосодержащий компонент, представляющий собой оксид железа, смешивают с бихроматом меди, катализаторную массу увлажняю водой, формуют, прокаливают на воздухе, сушат и прокаливают при постепенном подъеме температуры 30-50°С [Патент РФ 2157731, МПК B01J 37/04, 23/86. Способ приготовления катализатора для среднетемпературной конверсии оксида углерода с водяным паром / Маркина В.И., Серегина Л. К., Горожанкин Э.В., Аксенов Н.Н.; заявитель и патентообладатель Меньшов Владимир Никифорович. - №2000108697/04; заявл. 11.04.2000; опубл. 20.10.2000, бюл. №7].
К недостаткам данного способа следует отнести трудоемкость и продолжительность технологического процесса приготовления, недостаточно высокую удельную площадь поверхности механическую прочность и активность получаемого катализатора.
Известен способ приготовления катализатора для среднетемпературной конверсии оксида углерода водяным паром, включающий механическую активацию железосодержащего компонента с оксидами кальция и меди, смешение с водой до образования пластичной массы, экструзионное формование, сушку и прокаливание, при этом в качестве железосодержащего компонента используют порошок металлического железа, а механическую активацию компонентов осуществляют при пропускании воздуха, обогащенного кислородом, концентрацией 30-100% [Патент РФ 2291744, МПК B01J 37/04, 23/745, 23/72, 23/78. Способ приготовления катализатора для среднетемпературной конверсии оксида углерода водяным паром / Ильин A.A. (RU), Ильин А.П. (RU), Смирнов Н.Н. (RU); заявитель и патентообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Ивановский химико-технологический университет» (ИГХТУ) (RU). - №2005137678/04; заявл. 02.12.2005; опубл. 20.01.2007, бюл. №2. - ]. К недостаткам данного способа следует отнести невысокую удельную площадь поверхности и каталитическую активность при низких температурах.
Наиболее близким к предполагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату, то есть прототипом, является способ приготовления катализатора для среднетемпературной конверсии оксида углерода водяным паром, включающий механическую активацию железосодержащего компонента с соединением меди, сушке, формовании и прокаливании гранул, при этом в качестве железосодержащего компонента используют порошок металлического железа, а механическую активацию осуществляют в присутствии щавелевой кислоты при массовом соотношении металл/щавелевая кислота 0,5÷0,7 и достижении степени растворения металлов 80-100%, с последующим добавлением 6,5÷20 мас. % Ca(OH)2 и перемешиванием. [Патент РФ №2677694, МПК B01J 37/08, B01J 23/72, B01J23/745, B01J 23/78. Способ приготовления катализатора среднетемпературной конверсии оксида углерода водяным паром / Ильин А.А. (RU), Румянцев Р.Н. (RU), Ильин А.П. (RU), Лапшин М.А. (RU); заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Ивановский химико-технологический университет» (ИГХТУ) (RU). - №2018117259; заявл. 08.05.2018; опубл. 21.01.2019, бюл. №3].
К недостаткам прототипа следует отнести недостаточно высокую удельную площадь поверхности и низкую термостабильность.
Техническим результатом заявляемого изобретения является увеличение удельной площади поверхности и повышение термостабильности катализатора.
Указанный результат достигается тем, что в способе приготовления катализатора для среднетемпературной конверсии оксида углерода водяным паром, заключающемся в механической активации железосодержащего компонента с соединением меди в присутствии щавелевой кислоты, перемешивании массы, формовании, сушке и прокаливании гранул, согласно изобретению, в качестве железосодержащего компонента используют смесь порошка металлического железа и отработанного железохромового катализатора при массовом соотношении Fe/катализатор = (1÷4) : (4÷1) с последующим прокаливанием, добавлением 0,5÷6,0% мас. хромового ангидрида с последующим перемешиванием.
В результате использования заявляемого технического решения увеличивается величина площади удельной поверхности и термостабильность катализатора.
Для приготовления катализатора по предлагаемому способу используют порошок железа марки ПЖР ГОСТ 9849-86, меди ГОСТ 4960-2009, щавелевую кислоту ГОСТ 22180-76, оксид хрома CrO3ГОСТ 3776-78 и отработанный промышленный железохромовый катализатор с удельной площадью поверхности 13,5 м2/г.
Изобретение осуществляется следующим образом:
Пример 1.
Для получения 100 г катализатора в барабан вибрационной мельницы UM-4 загружают 50 г порошка металлического железа и 50 г отработанного железохромового катализатора (соотношение Fe : катализатор = 1:1), 1,5 г порошка металлической меди, 135 г щавелевой кислоты и 90 г воды, и измельчают в течении 60 минут. Полученную массу прокаливают в течении 6 часов при температуре 260°С. Далее 97 г полученного порошка смешивают с 3,0 г CrO3 (3% мас.) и 30 г воды до полной однородности, подвергают экструзионному формованию в гранулы, которые сушат 6 часов при 150°С и прокаливают 6 часов при температуре 260°С.
Состав катализатора: Fe2O3 - 91,0%, Cr2O3 - 6,9%, CuO - 2,1%.
Пример 2.
Катализатор готовят аналогично примеру 1 с тем лишь отличием, что в барабан вибрационной мельницы загружают 20 г порошка металлического железа, 80 г отработанного железохромового катализатора (соотношение Fe:катализатор = 1:4) и 1 г металлической меди. Далее 94 г полученного порошка смешивают с 6,0 г оксида хрома CrO3 (6% мас.), 30 г воды и перемешивают до полной однородности.
Состав катализатора: Fe2O3 - 89,9%, Cr2O3 - 7,8%, CuO - 2,3%.
Пример 3.
Катализатор готовят аналогично примеру 1 с тем лишь отличием, что в барабан вибрационной мельницы загружают 80 г металлического железа, 20 г отработанного железохромового катализатора (соотношение Fe : катализатор = 4:1) и 2,4 г металлической меди. Далее 99,5 г полученного порошка смешивают с 0,5 г CrO3(0,5% мас.) и 30 г воды.
Состав катализатора: Fe2O3 - 91,0%, Cr2O3 - 6,8%, CuO - 2,2%.
Активность образцов катализатора оценивали по степени превращения СО в реакции паровой конверсии оксида углерода водяным паром. Условия испытания: температура 340°С, соотношение пар : газ - 0,6, объемная скорость 5000 час-1, содержание СО на входе 12%. Термостабильность (Кт) как отношение степени превращения при температуре 340°С (А1) к степени превращения СО при этой же температуре после перегрева катализатора при температуре 500°С (А2), т.е.
Figure 00000001
Площадь удельной поверхности образцов определяем по низкотемпературной адсорбции азота методом БЭТ (Физико-химическое применение газовой хроматографии / А.В. Киселёв и др. - М.: Химия, 1973. - 256 с.)
Результаты испытаний представлены в таблице.
Таблица
Пример Удельная площадь поверхности, м2/г Активность, степень превращения СО при 340°С Коэффициент термостабильности, %
А1,% А2,%
1 130,1 93,0 86,1 92,6
2 124,3 92,6 85,2 92,0
3 121,9 91,7 83,4 90,9
Прототип 80,7 91,9 76,4 83,1
Из таблицы видно, что использование предполагаемого изобретения позволяет увеличить величину удельной площади поверхности на 51,0-61,2% и термостабильность на 9,4-11,4%.

Claims (1)

  1. Способ приготовления катализатора для среднетемпературной конверсии оксида углерода водяным паром, заключающийся в механической активации железосодержащего компонента с соединением меди в присутствии щавелевой кислоты, перемешивании массы, формовании, сушке и прокаливании гранул, отличающийся тем, что в качестве железосодержащего компонента используют смесь порошка металлического железа и отработанного железохромового катализатора при массовом соотношении Fe : катализатор = (1÷4) : (4÷1) с последующим прокаливанием, добавлением 0,5÷6,0 мас.% оксида хрома и последующим перемешиванием.
RU2019110276A 2019-04-08 2019-04-08 Способ приготовления катализатора для среднетемпературной конверсии оксида углерода водяным паром RU2707889C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019110276A RU2707889C1 (ru) 2019-04-08 2019-04-08 Способ приготовления катализатора для среднетемпературной конверсии оксида углерода водяным паром

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019110276A RU2707889C1 (ru) 2019-04-08 2019-04-08 Способ приготовления катализатора для среднетемпературной конверсии оксида углерода водяным паром

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2707889C1 true RU2707889C1 (ru) 2019-12-02

Family

ID=68836434

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019110276A RU2707889C1 (ru) 2019-04-08 2019-04-08 Способ приготовления катализатора для среднетемпературной конверсии оксида углерода водяным паром

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2707889C1 (ru)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2445160C1 (ru) * 2011-04-05 2012-03-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" Способ приготовления катализатора среднетемпературной конверсии оксида углерода водяным паром
EP2893976A1 (en) * 2012-09-03 2015-07-15 Kuraray Co., Ltd. Copper-based catalyst precursor, method for manufacturing same, and hydrogenation method
RU2603641C1 (ru) * 2015-12-28 2016-11-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (ИГХТУ) Способ приготовления катализатора среднетемпературной конверсии оксида углерода водяным паром
EP1663855B1 (en) * 2003-08-18 2018-10-31 Clariant Corporation High temperature shift catalyst prepared with a high purity iron precursor
RU2677694C1 (ru) * 2018-05-08 2019-01-21 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (ИГХТУ) Способ приготовления катализатора среднетемпературной конверсии оксида углерода водяным паром

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1663855B1 (en) * 2003-08-18 2018-10-31 Clariant Corporation High temperature shift catalyst prepared with a high purity iron precursor
RU2445160C1 (ru) * 2011-04-05 2012-03-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" Способ приготовления катализатора среднетемпературной конверсии оксида углерода водяным паром
EP2893976A1 (en) * 2012-09-03 2015-07-15 Kuraray Co., Ltd. Copper-based catalyst precursor, method for manufacturing same, and hydrogenation method
RU2603641C1 (ru) * 2015-12-28 2016-11-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (ИГХТУ) Способ приготовления катализатора среднетемпературной конверсии оксида углерода водяным паром
RU2677694C1 (ru) * 2018-05-08 2019-01-21 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (ИГХТУ) Способ приготовления катализатора среднетемпературной конверсии оксида углерода водяным паром

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhong et al. Methane combustion over B-site partially substituted perovskite-type LaFeO3 prepared by sol-gel method
US7964114B2 (en) Iron-based water gas shift catalyst
JPS6233540A (ja) 二価金属−アルミネ−ト触媒
CN107537533B (zh) 用于低水比条件下丁烯氧化脱氢制丁二烯的催化剂及其工艺方法
RU2707889C1 (ru) Способ приготовления катализатора для среднетемпературной конверсии оксида углерода водяным паром
Gottschalk et al. Manganese oxide water—gas shift catalysts initial optimization studies
RU2677694C1 (ru) Способ приготовления катализатора среднетемпературной конверсии оксида углерода водяным паром
CN108160105B (zh) 用于甲烷选择性催化还原分子筛催化剂及其合成方法
Basińska et al. Iron-ruthenium catalyst for the water-gas shift reaction
JPH05154383A (ja) 一酸化炭素又は二酸化炭素の水素化反応用触媒
WO2014025274A1 (en) Multicomponent oxide catalyst for low-temperature oxidation of methane and the method for preparation thereof
RU2445160C1 (ru) Способ приготовления катализатора среднетемпературной конверсии оксида углерода водяным паром
RU2291744C1 (ru) Способ приготовления катализатора для среднетемпературной конверсии оксида углерода водяным паром
JP2023126492A (ja) アンモニア合成触媒
RU2603641C1 (ru) Способ приготовления катализатора среднетемпературной конверсии оксида углерода водяным паром
Jun et al. Nickel-calcium phosphate/hydroxyapatite catalysts for partial oxidation of methane to syngas: effect of composition
RU2320411C1 (ru) Способ приготовления катализатора для среднетемпературной конверсии оксида углерода водяным паром
EP2185279A1 (en) Mixed metal oxide catalyst and production of nitric oxide by oxidation of ammonia
Rai et al. Enhancing Ammonia Synthesis on Co3Mo3N via Metal Support Interactions on a Single‐crystalline MgO Support
CN114160158A (zh) 一种过渡金属改性钯纳米团簇负载于氧化铈催化材料及制备方法与应用
JP4254444B2 (ja) 内燃機関用排ガス浄化触媒およびその製造方法
CN109569617B (zh) 焦炉煤气双重整制合成气用催化剂及其制备方法和应用
JP2017001010A (ja) アンモニア分解用触媒、及び当該触媒を用いた水素の製造方法
RU2814102C1 (ru) Способ получения феррита кобальта
CN112495426B (zh) 铜分子筛催化剂及其制备方法和用途