Катализатор для химических процессов

367635 Таблица Нарка Химический состав, Т Насыпкой вес кусТемпература Наименование и,о,плавнемив,Гео БТО,310 Тко,отО СаО ков,размер до50 ми,т/и 1-7 6-14 Рерротнтаи Т,Н, ЬО-ЯО 1,6-2, 1,6-2,1 1,6-2,1 1,6-2,1-3 0,1-3 1700-1900 1600-1700 50 О300-1500 8-20 10-15 3-10 3-20 3-10 5-15 3-9 8-25 3-1 О 8-12 1-1 О 55 -75 Никелкбор БН Юепезобор БФР Ферроборал БА Веррохромбор БХ 7-1 О 2-5 1-3 60-75 50-60 ЬОО 14-20 25-4 6-10 2-4 1-2 10-14 О, 4-1 1,6-2,1 Та блица 2 Усадка, Х Наружный диаметр, мм После прокалки на воздухепри 1250-1300 Св течение б ч Послеработы После После ра.боты в процессе конверсии втечение 80 ч До прокалкиКатализатор прокалки 14,1 Известный 12,7 11,4 12,3 12,5 Предлагаемьй 14,0 0,7 14,1 Изобретение относится к проиэвоцству катализаторов, например, для конверсии углеводородов, гидрирования, диссоциации аммиака, стабилиза. ции состава природного газа. Известен катализатор, например, для конверсии углеводородов, представляющий собой никель с добавкой промотора, например, окиси алюминия, В качестве носителя применяют портландцемент, магнезит, природные глины.ФИэвестньй катализатор обладает недостаточно высокой термостойкостью и механической прочностью. Материал предварительно расплавляют, т.е. приводят термическую обработку при высоких температурах, полученный катализатор, на основе указаииых расплавов, имеет высокую механическую прочность, устойчивость к тещ 5 озьм и химическим воздействиям, практически не дает усадки при темС целью повышения термостойкости,механической прочности и сниженияусадки катализатора предложено вкачестве носителя применять метал 5 лургические шлаки, например, шлакферротитана,шлак никельбора, шлакферроборала, шлак железобетона.Содержание металлургического шлака в катализаторе составляет 1099,7 мас.7,Химический состав и основные характеристики ряда металлургическихшлаков (расплавов), используемые,для производства катализаторов с115 улучшенными свойствами, приведеныв табл,1. пературах до 1250-1350 С,а также при его использовании в наиболее жестких условиях конверсии углеводородов при 35 1000 оССравнительные данные по усадкеи механической прочности предлагаемых катализаторов с известным катализатором приведены в табл.2 и 3, 40367635Таблица 3 Механическая на торец,прочностькг(см Исходные вещества, составы гото. вых катализаторов и результаты испытаний некоторых образцов приведены в табл, 4 и 5,,табл.4)образец 111 После изготовления (доэксплуатации) процессетрубчатойконверсииприродного газа втечение80 ч Предлагаемый катализатор испытывался на активность в типовой установке при подаче 2000 объемов сухого природного газа на 1 объем катализатора в час и соотношении водяной пар; природный газ 2, 0 - 2, 2 - 1. Результаты испытания одного изобразцов предлагаемого катализатора 5 (см.табл.4, образец 111) и равновесные составы с двумя объемами водяного пара на один объем метана для сравнения полученных результатов с равновесныки составами приве дени в табл.5.цф Йф хо у обОПИ4 6О а аМйбж Хаб ОсбО о ч О МИЪ е н ео Ол ао ф С 4 Г С1 Ц о оРЯ оо Д ф 1 ое 4 л 5хффхо о л ч 0 фф ж8 ео до фф См Ц ф Ю 4 9 3 б О дф367635 Та блица 5 Составы сухого конвертированного газа, % Температура,С Продол- жительность Равновесные составы Результаты испытания СО, СО Н, СН СО,400 Восстановление смесьюгазов Н, = 75%, И, = 25%% 12 400 10,8 0,5 37,1 51,6 500 13,4 2,0 56,5 28,1 12,49 2,41 57, 2 27,90 11,2 10,56 9,08 69,58 10,78 75,26 1,93 2,6 6,78 16,03 0,3 25 Полученные кольца катализаторапосле таблетирования выдерживают втечение суток на воздухе, а затемосушат в паровой сушилке при 90 С втечение 10-12 ч и прокаливают вэлектрической печи сопротивления сдисилицидмолибденовыми нагревателями или в газовой печи с подъемомтемпературы до 1250-1300 С по 50100 С в 1 ч с последующей выдержкойпри 1250-1300 С в течение 10-12 ч,После выдержки печь выключают, ипроисходит самопроизвольное охлаждение катализатора вместе с печью по300-200 С в 1 ч, После прокалки катализатор содержит 90 мас.% шлакамарки ТИ и 10% закиси никеля, а после восстановления азотоводороднойсмесью при 1000 С в течение 12 чзакись никеля восстанавливают до никеля металлического,О бр аз цы%2 и 3. Образцы У 2 и 3 готовят аналогично образцу 1.%ВВ таблетируемых катализаторах содержание активного компонента, например никеля, может быть до 40 мас.й и выше. Для снижения температуры восстановления с 1000 до 400 С и увеличения активности образец 1 пропитывают в растворе азотнокислых солей никеля и алюминия в течение 600 106 99 683 700 8,7 14,9 73,8 800 61 19 2 714 В качестве примеров предлагаемого катализатора можно привести следующие.Пример 1, Образ ец 1.Таблетированные катализаторы. ЗОШлак от производства ферротитанадробят в щековой дробилке до кусковразмером не более 4-6 мм и раэмалывают в шаровой мельнице в течение48 ч. Размолотый шлак просеивают через сито 0,5 мм.В двухвальный смеситель с 2-образными мешалками загружаюта) 9,0 кг молотого шлака маркиТИ (с размером частиц ниже 0,5 мм - 40шлак ферротитана),б) 1,0 кг закиси никеля ТУМХПОРУ61-56;в) 0,3 кг графита ГОСТ 5261-50г) 0,4 л 20%-ного раствора глицерина в дистиллированной воде,Включают смеситель и смешиваютшихту в течение 30 мин. После смешивания шихту, содержащую молотый шлак,закись никеля, графит и увлажненную 5020%-ным раствором глицерина в дистиллированной воде, уплотняют путемтрехкратного пропускания шихты междууплотнительных валков. Уплотнительнуюшнхту в виде пластин после лабораторных вальцев протирают через металлическую сетку с размером отверстий1 мм и таблетнруют в виде колец. 11,56 0,31 46,9 41,23 5,09 18,65 76,12 0,2030 мин с последующей прокалкой при450-500 С в течение 10-12 ч, Растворазотнокислых солей никеля и алюминияготовят путем растворения в 1 л дистиллированной воды от 910 до 1500 газотнокислого никеля и от 430 до580 г азотнокислого алюминия при50-60 С. П р и и е р 2. Получение нанесенного катализатора на куски шлакаферротитана, дробленного в щековойдробилке и обкатанного в шаровоймельнице.Куски шлака размером от 20 до60 мм загружают в пустой барабан(без шаров) шаровой мельницы и обкатывают в течение 4-8 ч. После обкатки путем отсева выделяют нужнуюфракцию размером кусочков от 10 до30 мм.Для увеличения удельяой, поверхности и окончательного удаления пылис поверхности кусков их кипятят, например, в паровом конденсате в течение 3-4 ч, а затем ярокаливают при450-500 С в течение 8-10 ч в электрических печах и,пропитывают в растворе азотнокислых солей никеля иалюминия (см.пример 1) при температуре раствора не ниже 50-60 С с последующей прокалкой кусков шлака инанесенных на них азотяокислых солейникеля и алюминия при 450-500 С в течение 10-12 ч, т.е. до полного разложения нанесенных на куски шлака З 5аэотнокяслых солей. Нанесение активной фазы на куски шлака способомпропитки и последующей лрокалкипроизводят до трех раз. Готовый катализатор испытывают на активность и 40основные физико-химические свойства. Он легко восстанавливается при 400 Св аэотоводородной смеси в течение 4-6 ч н имеет. высокую активность.Положительными факторами этого ката" 45лизатора является то, что он не даетникакой усадки при температурах до 1720 С и обладает высокой механи" ческой прочностью и термостойкостью, прост в изготовлении, его стоимость 50 во много раз ниже всех известных катализаторов для процессов конверсии углеводородов, Готовый катализаторсодержит до 993 шлака, до 53 окиси никеля в пересчете на никель метал лическнй и до 53 нанесенной окисиалюминия. Раствор азотнокислого никеля и азотнокислого алюминия гото 367635 12вят путем растворения 910 г аэотнокислого никеля и 430 г азотнокислогоалюминия в одном литре дистиллированной воды при температуре растворане ниже 50-60 С.Пыль и куски шлака размером ниже1 О мм, отсеянные после обкатки, направляют на изготовление таблетиро"ванного катализатора см.пример )и на изготовление высокопористогоносителя для катализаторов вышеука"занных процессов.П р и м е р 3. Изготовлениеблочного катализатора на основе высокопористого носителя из шлаковметаллургических заводов.Молотый шлак от производстваферротитана замешивают в виде тестана 567-ной технической азотной кислоте из расчета 1,5-3,0 л азотнойкислоты на 10 кг молотого шлака.Полученную тестообраэную массу шлакас азотной кислотой заливают в специально изготовленные формы из нержавеющей стали и сушат при 150 С втечение суток, а затем прокаливаютв газовых или электрических печахпри температуре 1300-1600 С. Полученный высокопористый носитель нужныхразмеров пропитывают активными инромотирующими компонентами, напрямер, раСтвором аэотнокислых солейникеля и алюминия в течение 30 минпри температуре раствора не ниже50-60 С, с последующим разложениемнанесенных на носитель азотнокислыхсолей при 450-500 С в течение 1012 ч.Таким способом можно получить катализаторы для многих процессов, нанося на высокопористый носитель иэшлака соответствующие активные ве.щества и промотирующие добавки,П р и м е р 4. Получение катализатора на основе шлаков способомэкструзии.Молотый шлак с добавкой 10-20 Хного молотого глинозема смешивают с203-нък раствором азотной кислотыиз .расчета прнмеряо 1 л 203-ной азот.ной кислоты на 8-9 кг молотого шлакаи 1-2 кг молотого глинозема,Полученную тестообраэную массузагружают в формовочньй шнек, выдавливают шнеком через фильеру нужногоразмера, например, диаметром 12 мм,в виде цилиндра нли трубочки, а затем разрезают специальным устройст35 14 Техред Л,Сердюкова Корректор И. Эрдейи Редактор С. Титова Тираж 527 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Заказ 4752/3 Производственно"полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная,4 13 3676 вом на цилиндры или кольца разфаф)м 10-12 мм, Полученные цилиндры илУфЖ кольца помещают на противень иэ нержавеющей стали, провяливают на воздухе в течение суток, сушат в 5 сушилке при 50-200 в течение 10- 12 ч и прокаливают в прокалочной газовой или электрической печи при 1250-1400 С в течение 10-12 ч с подь- емом температуры до 1250-1400 С по 10 30-50 С в 1 ч. После выдержки при высокой температуре носитель отделяют от мелочи, пыпи и пропитывают раствором аэотнокислых солей никеля и алюминия при температуре раствора 15 50-60 С в течение 30-40 мин с последующей прокалкой носителя и нанесенных азотнокислых солей при температуре 450-500 С до полного разложения азотнокислых солей. Пропитку ипрокалку можно производить многократно (2"3 раза). Кроме указанных примеров 1-4 катализатор на основе металлургических шлаков может быть изготовлен путем дрожжирования, грануляцин из жидкого расплава, Размер и форма катализатора на основе металлургических шлаков может быть любой, т.е. в виде цилиндров, колец, шариков, блоков различных размеров.Ь