CS261408B1 - Sposob výroby katalyzátora oxidácie amoniaku na oxid dusnatý na báze oxidov kobaltu - Google Patents

Description

I 3 4 261408

Vynález sa týká sposobu výroby katalyjzátora oxidácie amoniaku na oxid dusnaWna báze oxidov kobaltu^v^tnesHs njíídbmhlinitým a aspoň jedným z katalyzátorovýchpromótorov, '!*?· '' Ή*',··*’*4,

Využitie neplatinových katalyzátorov prispalovaní čpavku znižuje hlavně nenávratnéstraty platiny, ktoré rastů so zvačšovanímprevádzkového tlaku. Preto v konvertorochprevádzkovaných hlavně pri vyšších tlakoch,následkom čoho je zmenšeme ich rozmerov,má opodstatněný význam náhrada platino-vých katalyzátorov za nové lacnejšie typykatalyzátora. Tieto vzhfadom na dostupnost’surovin pre ich výrobu, účinnost v kataly-tickom procese možno vyrábať vo formě čas-tíc vhodného geometrického tvaru, umožňu-júceho predíženie doby kontaktu plynovejzmesi v katalytickom lóžku konvertora a jejrovnomernejšie rozdelenie. Pri heterogén-nej katalytické]' oxidácii amoniaku sa použí-vají! platinové katalyzátory najčastejšie voformě platinovoródiových sít. 2 neplatino-vých katalyzátorov sú najúčinnejšie kataly-zátory na báze oxidov chrómu, železa a ko-baltu. Katalyticky aktívna zložka týchto oxi-dov je nanesená buď na inertnom nosiči(napr. amorfný oxid hlinitý), alebo v přípa-de oxidov kobaltu na nosiči spinelovéhotypu oxidu hlinitého s inou spinelotvornouzlúčeninou (napr. oxid kobaltnatý). Je zná-my postup přípravy (podlá patentu NSR č.2 216 328) katalyzátora žíháním zmesi CO3O1a AI2O3 pri teplote 1 700 °C, Na povrch taktopřipraveného spinelu sa nanáša CO3O1 po-mocou jednomolárneho roztoku dusičnanukobaltnatého a nasledovnej denitrácie pri450 °C. Pódia patentu ZSSR č. 1 153 981 sa kata-lyzátor na báze oxidov kovov skupiny železapřipravuje tepelnou úpravou pri 1 080 až1133 K z dóvodu dosiahnutia dostatočnejmechanickej pevnosti katalyzátora.

Sposob přípravy nosiča spinelového typuoxidu hlinitého a oxidu kobaltnatého zná-mým postupom je ekonomicky a časovo vel-mi náročný. I-ílavnou nevýhodou známéhosposobu výroby katalyzátora na báze oxidovkobaltu je zdíhavé vytváranie katalytickyaktívnej vrstvy oxidov kobaltu pomocou na-máčania nosiča v roztoku vodorozpustnýchsolí kobaltu a následnej kalcinácie. Tentoproces sa pri výrobě katalyzátora opakujeaž 20-krát. Nevýhodou je tiež žíhanie for-movaných častíc nosiča pri vysokých teplo-tách nad 1 300 °C. Pri vysokých teplotáchdochádza k prchaniu katalyticky aktívnejzložky, ktorá je vo formě CO3O1 zastúpenáuž aj v nosiči katalyzátora spinelového ty-pu. Ďalej dochádza k syntrácii povrchu no-siča, čo spósobuje ťažkosti pri vytváraní ka-talyticky aktívnej vrstvy. Tvorba katalytickyaktívnej vrstvy je na takto pripravenom no-siči zdíhavá, a pre dosiahnutie vysokej se-lektivity katalyzátora nie sú vytvořené nanosiči póry optimálnej velkosti.

Vyššie uvedené nedostatky odstraňuje sposob výroby .katalyzátjora loxijdácie čpavkuňa' oxjď* ďu&naíy ohsahujuci 55 až 80 %hňiotnóstriých -OXidov kobaltu, 15 až 40 %motnostných oxidu hlinitého a maximálně% hínoťnostných aspoň jedného z kata-lyzátorových promótorov, ako je oxid tita-ničitý, zirkoničitý, mangánatý, chromitý, in-ditý, galitý a horečnatý. Katalyzátor sa při-pravuje zo zmesi zlúčenín kobaltu, hliníkaa katalyzátorových promótorov, s výhodouoxidu hlinitého, oxidu kobaltnato-kobaltité-ho a/alebo dusičnanu kobaltnatého, vypá-lením v přítomnosti kyslíka pri teplote 300až 1 300 CC, s výhodou 700 až 900 °C, pričomtakto připravený nosič katalyzátora obsa-hujúci 40 až 54 % hmotnostných oxidovkobaltu, 35 až 60 % hmotnostných oxiduhlinitého a 0,1 až 8 °/o hmotnostných aspoňjedného z oxidov katalyzátorových promó-torov pri teplote 60 až 150 °C, s výhodou 90 °C sa namáča do nasýteného roztoku du-sičnanu kobaltnatého pri teplote 15 až 30 °Czohriateho na teplotu nosiča, za nasledov-ného vypalovania pri teplote 300 až 900 °Ca namáčanie a vypalovanie sa opakuje 2- až5-krát. Katalyticky aktívna vrstva oxidovkobaltu sa ďalej tvoří namáčením takto při-pravených častíc v tavenine hexahydrátudusičnanu kobaltnatého pri teplote nosičaa taveniny 60 až 150 °C za nasledovnéhovypalovania v počte uvedených cyklov 1-až 5-krát.

Sposob výroby katalyzátora oxidácie čpav-ku na oxid dusnatý podlá tohto vynálezumá oproti známým postupom mnohé výho-dy. Mechanická pevnost nosiča, resp. kata-lyzátora sa dosialme už pri teplotách zá-roveň vhodných pre denitráciu dusičnanukobaltnatého pri vytváraní katalyticky ak-tívnej vrstvy. Pri uvedených teplotách sadá v bežne používaných peciach (hlavněplynových) vypalovat nosič, resp. katalyzá-tor za dostatočného množstva prebytočnéhovzduchu. Výraznou přednostou uvedeného sposobuvýroby katalyzátora je nenáročná a rýchlatvorba katalyticky aktívnej vrstvy oxidovkobaltu. Katalyzátor připravený podl'a tohtovynálezu je charakteristický vysokou me-chanickou pevnosťou, takže sa vyznačujevelmi malým a zanedbatelným oterom, dl-hou životnosťou a vysokou aktivitou. Geo-metrický povrch katalyzátora dovoluje vý-razné znížiť hmotnost’ násady katalyzátorav konvertoroch oxidácie čpavku na oxiddusnatý.

Velkost pórov nosiča pri tomto spósobevýroby katalyzátora je 1 000 až 2 500 Ac, čoje optimálna hodnota pre dosahovanie vyso-kej konverzie amoniaku na NO 94 až 99 %.

Sposob výroby katalyzátora na báze oxi-dov kobaltu podlá vynálezu je podrobnejšieilustrovaný v nasledujúcich príkladoch. Příklad 1

Jemne rozomletý oxid kobaltnato-kobaltitý

Claims (3)

1. 2B140S 5 CO3O4 v množstve 12,5 kg zmiešame v ho-mogenizátore s Jemne zomletým oxidom hli-nitým a titaničitým v množstvách 12 kg,resp. 0,5 kg. Po přidaní kíznych a lepivýchpřísad sa dobré zhomogenizovaná zmes gra-nuluje na granulát, ktorý je lisovaný voformě dutých valčekov vonkajšieho priemc-ru 7 mm a vnútorného priemeru 4 mm. Povypálení organických látok při teplote 800°Celsia sa nosič tvaru dutých valčekov o-chladll na S0 °C a namáčal sa do nasýtené-ho roztoku dusičnanu kobaltnatého pri tep-lote zhruba 20 °C, zohriateho na teplotunosiča. Po namáčení sa valčeky žíhali priteplote 860 °C a namáčanie a žíhanie sazopakovalo 4-krát. Katalyticky aktívna vrst-va kobaltu sa ďalej tvořila namáčaním val-čekov teploty 90 °C v tavenine hexahydrátudusičnanu kobaltnatého pri tej istej teplote.Po odkvapkaní taveniny sa valčeky žíhalipri teplote 850 CC a cyklus impregnácie vtavenine sa opakoval 3-krát. 40 kg taktozískaného katalyzátoru bolo použité v kon-vertore pro oxidáciu amoniaku na oxid. dus- natý počas pol roka pri dosahovanej kon-verzi! viac než 95 %. Příklad
2. 2 Jemne rozomletý dusičnan kobaltnatý vmnožstve 20 kg zhomogenizujeme s 1.2 kgAI2O3 a 0,5 kg TÍO2. Zmes vyžíhame pri tep-lete 1 250 — 1 300 °C a vzniknutý nosič ka-talyzátora rozdrvíme v drviči a vytriedimečastíce velkosti 0,4 až 0,9 mm, ktoré na-máčame v roztokoch dusičnanu kobaltnaté-ho tým istým postupom ako v příklade 1.40 kg takto vyrobeného katalyzátore použi-jeme v konvertore pre oxidáciu amoniakuna oxid dusnatý. P r í k 1 a d
3. 3 Jemne rozomletý dusičnan kobaltnaiý vmnožstve 42 kg zhomogenizujeme s 12 kgAhO.í a 0,5 kg TiO.:. Zmes vyžíhame pri tep-lote 300 — 350 r'C a rozdrvíme v drviči. načastíce, z ktorých frakciu velkosti 5 až 7milimotnm vytriedime a použijeme pre oxi-dáciu amoniaku na oxid dusnatý. PREDMET Spósob výroby katalyzátore oxidácie amo-niaku na oxid dusnatý, obsahujúceho 55 až80 % hmotnostných oxidov kobaltu, 15 až40 % hmotnostných oxidu hlinitého a ma-ximálně 5 % hmotnostných aspoň jednéhoz katalyzátorových promótorov, ako je oxidtitaničitý, zirkoničitý, mangánatý, chromitý,galitý, inditý a horečnatý, vyznačujúci satým, že zo zmesi zlúčenín kobaltu, hliníkua katalyzátorových promótorov, s výhodouoxidu hlinitého a oxidu kobaltnato-kobalti-tého a/alebo dusičnanu kobaltnatého, vypá-lením v přítomnosti kyslíka pri teplote 300až 1 300 °C, s výhodou 700 až 900 C'C, sa při-pravuje nosič katalyzátore, obsahujúci 40až 54 % hmotnostných oxidov kobaltu, 35 VYNALEZU až 60 % hmotnostných oxidu hlinitého a0,1 až S % hmotnostných aspoň jedného zoxidov katalyzátorových promótorov, pričomtakto připravený nosič teploty 60 až 150 °C,s výhodou teploty 90 CC, sa namáča do na-sýteného roztoku dusičnanu kobaltnatéhopri teplote 15 až 30 °C, zohriateho 11a teplo-tu nosiča a následovně s? vypaluje pri tep-lote 300 až 900 CC, namáčanie a vypafovaniesa opakuje 2- cž 5-krát, vytváranie kataly-ticky akiívnej vrstvy/ oxidov kobaltu pokra-čuje namáčaním v tavenine hexahydrátudusičnanu kobaltnatého pri teplote nosičai taveniny 60 až 150 C za nasledovného vy-palovania pri teplote 300 až 900 °C v počtetýchto cyklov 1- až 5-krát.