Катализатор для разложения аммиака

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик п 1980811(б 1) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 021080 (21) 2988484/23-04с присоединением заявки М(23) Приоритет -Опубликовано 151282. Бюллетень Н 9 4 бДата опубликования описания 15,12,82 Р 1 М К з В 01 3 23/46 С 01 В 3/04 153) УДК бб. 097. 3(71 Заявитель Институт общей и неорганической химйй- . АН Белорусской ССР(54) КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ РАЗЛОЖЕНИЯ АММИАКА Изобретение относится к получению и использованию катализаторов для разложения аммиака с использованием волокнистых углеродных носителей,Известен катализатор для разложения аммиака, содержащий рутений на носителе из окиси алюминия 1(. Однако активность этого катализатора невелика и выраженная степенью конверсии при 300 С при объемной скорости пропускания аммиака 700 ч " составляет 70.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является катализатор 21, для разложения аммиака, включающий металл платиновой группы - рутений и модифицирующую добавку - иттрий на носителе - -окиси алюминия при следующем содержании компонентов, мас.%:Рутений 2 ф 7-9 фОИттрий 0,3-1,0-окись алюминия ОстальноеОднако активность этого катализатора недостаточно велика в интервале 300-400 н для обеспечения 70 и 98 конверсии аммиака прн 300 и 400 С, соответственно, требуется,/ Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийчтобы подача аммиака в конвертер непревышала 1000 и 4000 ч ".Целью изобретения является увеличение активности катализатора.Указанная цель достигается тем,что катализатор для разложения аммиака, в качестве металла платиновойгруппы содержит рутений или иридийили рутений.и иридий в соотношениина 1 вес,ч. иридия 0,6-1,5 вес.ч,рутения и в качестве носителяуглеродное волокно при следующемсодержании компонентов, мас.Ъ:Рутений и/илииридий Оф 8-15 юОУглеродноеволокно85,0-99,2Преимущество изобретения заключается в увеличении активности катализатора для разложения аммиака.В процессе диссоциации аммиака дляобеспечения той же степени конверсии,что на известном катализаторе при300 и 400 ОС требуется объемнаяскорость газового потока 1000015000 ч ", т.е; производительностьданного катализатора превышает таковуюдля известного в 3,5-10,0 раз.П р и м е р 1.(1 способ). Берут ЗО 100 г вискозного кордного материала, 98081110 0,8 обезжиривают его путем кипячения врастворе порошка "Чайка" (70 г на10 л воды), отмывают дистиллированной водой и сушат до воздушно-сухого состояния. Отмытый материал пропитывают в 350 мл водного растворагексахлоридиевой кислоты с концентрацией раствора в пересчете на металл 1 мас, при 20 С в течение 5 ч,Затем материал отжимают, дают стечьизбытку раствора до прекращениякаплепадения и сушат на воздухе.Высушенный материал, содержащийсоединение иридия, пиролизуют в токе инертного газа. Скорость подъематемпературы от 20 до 350 С1,5 град/мин, отжиг при достигнутойтемпературе 1 ч. Нагрев материаладо 350 - 900 С проводят со скоростью3 град/мин, Иедленный подъем температуры в начале процесса пиролиэа необходим для обеспечения лучших физико-механических свойств волокна.Введенное в волокно материала соединение иридия при нагревании выше500 С разлагается и восстанавливается до металла, который равномернораспределяется на углеродных волокнах носителя. В результате получаюткатализатор следующего состава,мас,:Иридий 30Углеводородноеволокно 99,2П р и м е р 2, (П способ).Взвешивают 5 г углеродного шнура,полученного путем пиролиза гидратцеллюлозного (вискозного) шнура винертной атмосфере до 900 С, и активируют его в токе инертного газаводяным паром при 800 С в течение30 мин, Эта обработка проводится 40для раскрытия пор и увеличенияудельной поверхности волокон. Степень обгара 26.Активированный углеродный шнурдля улучшения смачивания волокон 45раствором соли металла предварительно промывают этиловым спиртом. Избыток спирта удаляют фильтровальнойбумагой и подсушивают шнур на воздухе до 20 влагосодержания, Послечего шнур погружают в 250 мл водногораствора гидрооксохлорида рутенияс концентрацией 5 мас. (в пересчетена металл) и пропитывают его при20 С в течение б ч. Затем шнур изовлекают из раствора, избытку раствора дают стечь и сушат при 20 Сдо воздушно-сухого состояния.Углеродный шнур, содержащий соединение рутения, отжигают в токеводорода при 600 С в течение 5 ч, 60при этом происходит термический распад соединения рутения и восстановление рутения до металла, Восстановленный металл находится на носителе в тонкодисперсном состоянии , 65 и способен самовозгораться на воздухе. Поэтому, пропуская через реактор ток инертного газа, катализатор после восстановления пассивируют, после чего он может храниться на воздухе.Состав полученного катализатора, мас.:Рутений 15,0углеводородноеволокно 85,0Р П Р и м е р 3. (Т способ) . Берут20 г гидратцеллюлоэной (вискозной),тесьмы, обезжиривают ее промывкойв ацетоне при 20 С, отжимают и сушатдо воздушно-сухого состояния. Затемтесьму пропитывают в течение 6 чпри 20 С в 500 мл водного раствора,содержащего гексахлоридиевую кислоту, концентрация которой 1,875 мас,в пересчете на металл, и гидроксохлорид рутения, концентрация которого 1,125 мас. в пересчете на металл. Рассчитанное содержание врастворе суммы металлов иридия ирутения 3,00 мас Затем тесьмуизвлекают из раствора и сушат навоздухе. Пиролиз тесьмы, содержащейсоединения иридия и рутения, проводят аналогично примеру 1, эа исключением того, что скорость подъематемпературы от 20 до 350 С составляет 2 град/мин, а в интервале 350900 ОС 5 град/мин,В результате получают катализатор следующего состава, мас.:Иридий 3,0Рутений 1,8Соотношениеметаллов 1: 0,6Углеродноеволокно 95,2 П р и м е р 4. (способ 11),Берут 5 г углеродной тесьмы и подвергают активированию в токе инертногогаза водяным паром в течение 45 минпри 800 С, степень обгара 34. Акотивированную тесьму промывают этиловым спиртом, избыток спирта удаляютфильтровальной бумагой, тесьму сушат на воздухе до 20 влагосодержания. После чего углеродную тесьмупропитывают 5 ч при 20 С в 350 млводного раствора, содержащего гексахлоридиевую кислоту (концентрация1,40 мас. в пересчете на иридий)и гидрооксихлорид рутения (концентра.ция 2,10 мас. в пересчете на рутений). Расчитанная сумма металловв растворе 3,5 мас Тесьму извлекают из раствора, избыток растворастекает, и тесьму сушат при 20 Сдо воздушно-сухого состояния,Углеродную тесьму, содержащуюсоединения иридия и рутения, отжи980811 73,0 0,80 10000 15000 25000 ЗОО 99,20 99,20 99,20 0,80 95,7 400 994 500 0,80 73,8 10000 15000 25000 300 89,90 89,90 89,90 10110 аОО 97,5 10,10 10,10 998 500 76,5 ЗОО 10 ООО 400 15000 500 25000 85,00 85,00 85,00 15,00 ,15,00 98,5 99,9 71,0 93,7 ЗОО 1 ОООО 400 15000 500 25000 99,20 99,20 99,20 0,80 0,80 0,80 99,5 10000 15000 25000 71,8 300 95,30 95,30 95,30 4,70 4,70 4,70 94,5 400 99,5 500 72,0 10000 300 85,00 85,00 85,00 15,00 15,00 15,00 15000 400 99,6 25000 500 гают 4 ч при 550 еС для разложения соединений и 1 ч при 600 цС для восстановления иридия и рутения до металлического состояния. После чего печь охлаждают вместе с катализатором. Затем пассивируют его в токе гелия при 20 С в течение 20 мин.В результате получают катализатор следующего состава, мас.Ъ:Иридий 4,0 Рутений(соотношениеметаллов 1:1,5) 6,0 Углеродноеволокно 90,0 Испытания катализаторов для диссоциации аммиака проводят в лабораторной установке проточного типа в диапазоне 300-500 С при скоростиепотока 10000-25000 ч 1.Для исследования берут образец катализатора весом 1-1,5 г. Сначала его восстанавливают азотводороднойсмесью при постепенном подъеме температуры от 300 до 600 С с выдержкой поодному часу через каждые100 , затем после выдержки в течениеодного часа при заданной температуре проводят измерение. Объем образовавшихся газов опреде.- ляют по количеству вытесненной водыиэ сосуда Мариотта. Для определенияаммиака в газовой смеси образовавшиеся газы пропускают через поглотительную склянку, содержащую раствор серной кислоты, подкрашенной 15 смесью индикаторов (метиленовыйкрасный и метиленовый голубой в соотношении 2:1). Конец титрования определяют по переходу окраски раствора от фиолетового к зеленому. Щ Результаты испытания катализаторов представлены в таблице.(7,50 25000 500 7,50 70,9 300 1 з 0,6 10,6 1,80 3,00 93,8 99,3 400 1,80 3,00 500 1: 0,6 1,80 3,00 4,00 76,8 300 1:1,5 1:1,5 1:1,5 6,00 96,5 99,7 400 6,00 4,00 500 90,00 6,00 4 ю 00 Рутенийи/или иридийУглеродноеволокно Формула изобретения 0,8-15,085,0-99,2 Составитель Т. БелослюдоваРедактор И. Митровка Техред И.Тепер Корректор Н. Буряк Тираж 583 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Заказ 9541/9 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 94,10 94,10 94,10 87,50 87,50 .85,00 85,00 85,00 95, 20 95,20 95,20 90,00 90,00 Катализатор для разложения аммиака, включающий металл платиновой группы на носителе, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью увеличения активности катализатора, в качестве металла платиновой группы он содержит рутений или иридий или рутений и иридий в соотношении на 1 вес.ч. иридия 0,6-1,5 вес.ч. рутения и в качестве носителя - угле- родное волокно при следующем содержании компонентов, мас.В: 25000 15000 20000 25000 15000 10000 15000 25000 10000 15000 25000 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР 50 Р 494185, кл. В 01 3 21/04, 1973.2. Авторское свидетельство СССРР 594994, кл. В 01 3 23/46, 1978