MXPA00010606A

MXPA00010606A - Proceso para la preparacion de amoniaco y gas de sintesis de amoniaco.

Info

Publication number: MXPA00010606A
Application number: MXPA00010606A
Authority: MX
Inventors: J H Jacobsen Claus
Original assignee: Topsoe Haldor As
Priority date: 1999-10-29
Filing date: 2000-10-27
Publication date: 2002-07-09
Also published as: EP1095906A2; TWI225035B; CN1170770C; CN1294089A; EP1095906B1; JP2001149780A; AU779326B2; CA2324328A1; US6479027B1; US6764668B2; EP1095906A3; RU2247600C2; DE60017055T2; ATE285992T1; CA2324328C; KR20010051302A; AU6959900A; ZA200006022B; US20030017097A1; DE60017055D1

Abstract

Un proceso para la preparacion de amoniaco a partir del gas de sintesis de amoniaco poniendo en contacto el gas de sintesis bajo condiciones formadoras de amoniaco con un catalizador que comprende rutenio como el material catalitico activo soportado sobre un portador de nitruro de boro y/o nitruro de silicio.

Description

PROCESO PARA LA PREPARACIÓN DE AMONIACO Y GAS DE SÍNTESIS DE AMONIACO CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a la síntesis de amoniaco poniendo en contacto gas de síntesis de amoniaco con un catalizador del amoniaco con rutenio como el material catalítico activo soportado sobre un portador de nitruro metálico .

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los catalizadores basados en rutenio para el uso en la síntesis del amoniaco a partir de gas de síntesis de amoniaco son conocidos en la técnica (Patente Norteamericana No. 4,600,571, Publicación de Patente Japonesa No. 9168739 y Patente Británica No. 2,033,766). Para minimizar la cantidad necesaria de rutenio el cual es caro, esos catalizadores se soportan usualmente sobre un material portador para maximizar el área superficial accesible de las partículas de rutenio activas. Se han propuesto varios soportes como adecuados en la síntesis catalítica del amoniaco, y estos son el MgO, el Al203 y el MgAl204. Actualmente los catalizadores de rutenio más activos son aquellos que se soportan sobre carbón grafitado como material portador. Sin embargo, una severa desventaja en el uso del soporte en base a carbón, es la susceptibilidad a la hidrogenación bajo las condiciones industriales. El soporte de carbón se transforma lentamente en metano dando por resultado una pérdida gradual del soporte y eventualmente dificultades en el funcionamiento.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN El objeto general de esta invención es proporcionar catalizadores para la síntesis de amoniaco en base a rutenio con un portador mejorado a base de nitruro de boro y/o nitruro de silicio como material de soporte. Los nitruros son isoelectrónicos con el carbón. El nitruro de boro y el nitruro de silicio existen al igual que el carbón como varias formas alotrópicas. Una de estas formas alotrópicas es una forma grafitica llamada usualmente grafito blanco. Contrario a los carbones, el nitruro de boro y el nitruro de silicio son termodinámicamente estables bajo las condiciones industriales para la síntesis del amoniaco. Tanto el BN como el Si3N4 pueden obtenerse como materiales con área superficial elevada (> 25 m2/g) y se moldean para formar portadores adecuados a través de métodos conocidos en la técnica. Los catalizadores de rutenio promovidos soportados sobre BN o Si3N4 son completamente estables durante la síntesis catalítica del amoniaco. Por consiguiente, esta invención hace uso del nitruro de boro y/o del nitruro de silicio como portador del catalizador para el catalizador del amoniaco con rutenio como el material catalítico activo en la síntesis del amoniaco. El BN ó el Si3N4 se pueden obtener ya sea de fabricantes comerciales o se pueden preparar de acuerdo con métodos conocidos en la técnica. El área superficial del soporte de nitruro se encuentra preferentemente por encima de 25 m2/g. Alternativamente, el soporte de nitruro se obtiene a partir de un precursor de Si y B que se transformará en el nitruro durante el tratamiento con el amoniaco. El rutenio se introduce en el soporte a través de métodos convencionales, por ejemplo mediante la impregnación con un compuesto apropiado que contenga rutenio tal como el cloruro o el acetato. Antes de la promoción el catalizador se puede reducir mediante el tratamiento con un gas reductor tal como el hidrógeno o gas de síntesis. La promoción se puede llevar a cabo mediante la impregnación con sales de los promotores . Los promotores se seleccionan a partir de promotores de catalizadores para la síntesis del amoniaco conocidos, es decir metales alcalinos o alcalinotérreos, o a partir de metales tierras raras. Los promotores se pueden introducir de manera secuencial o conjunta.

EJEMPLOS Ejemplo 1 Preparación de Catalizadores.

Se impregna un soporte de nitruro de boro (hexagonal, área superficial de 85 m2/g, tamaño de cristal determinado por difracción del polvo por rayos X, 7.5 nm) con nitrato nitroso, de rutenio para obtener una concentración de Ru de 5% en peso. La muestra impregnada se seca a 80°C y se reduce en un flujo de hidrógeno diatómico a 450°C. Esta muestra se marca como 5RuBN. Se prepara otra muestra de manera similar pero que contiene 7% en peso de Ru. Esta muestra se marca como 7RuBN. La densidad del catalizador es de aproximadamente 1.5 g/ml.

EJEMPLO 2 Promoción de los Catalizadores con cesio, Se impregnan las muestras 5RuBN y 7RuBN con soluciones acuosas de nitrato de cesio para obtener una concentración de Cs de 3% en peso. Las muestras se marcan como 3Cs5RuBN y 3CS7RuBN, respectivamente.

Ejemplo 3 Promoción de los catalizadores con bario.

Se impregnan las muestras 5RuBN y 7RuBN con soluciones acuosas de nitrato de bario para obtener una concentración de Ba de 3% en peso. Las muestran se marcan como 3Ba5RuBN y 3Ba7RuBN, respectivamente.

Ejemplo 4 Análisis de los catalizadores.

Los catalizadores se analizan en un reactor de flujo tapón isotérmico que funciona a 100 bar y 400°C. El gas de entrada contiene 4.5% de amoniaco en una mezcla 3:1 de hidrógeno*diatómico/nitrógeno diatómico. El flujo se ajusta para obtener 12% de amoniaco en la salida. Bajo estas condiciones los catalizadores producen amoniaco en diferentes proporciones expresadas como mililitros de amoniaco producidos por gramo de catalizador por hora: Catalizador ml de NH3/ (g.h) 5RuBN 140 7RuBN 190 3Cs5RuBN 1150 3Cs7RuBN 1320 3Ba5RuBN 4600 3Ba7RuBN 4930 Ejemplo 5 Estabilidad Térmica de los Catalizadores.

Para determinar la estabilidad de los catalizadores, se calientan la 3Ba5RuBN y la 3Ba5RuBN en el reactor a 550°C durante 1000 horas. Bajo estas condiciones la concentración de amoniaco en la salida es de aproximadamente 7.0%. Después de este tratamiento el catalizador se analiza nuevamente : Catalizador ml NH3/(g.h) 3Ba5RuBN 4580 3Ba7RuBN 4960 Ejemplo 5 Pasivación y Reactivación del Catalizador.

Para determinar si el catalizador puede reactivarse después de la pasivación. El catalizador del Ejemplo 5 (3Ba5RuBN) se trató a temperatura ambiente con 1000 ppm de 02 en N2 por 10 horas y luego se expuso a la atmósfera ambiental. Luego se cargó al reactor nuevamente y se analizó bajo condiciones idénticas : Catalizador ml NH3/ (g.h) 3Ba5RuBN 4610

Claims

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiendo descrito la invención que antecede, se considera como una novedad, y por lo tanto, se reclama como propiedad lo contenido de las siguientes: REIVINDICACIONES

1. Un proceso para la preparación de amoniaco a partir de gas de síntesis de amoniaco poniendo en contacto el gas de síntesis bajo condiciones formadoras de amoniaco con un catalizador que comprende rutenio como el material catalítico activo soportado sobre un portador de nitruro de boro y/o nitruro de silicio.

2. Los catalizadores que son activos en la síntesis del amoniaco a partir del gas de síntesis de amoniaco caracterizados porgue contienen rutenio sobre un soporte de nitruro de boro y/o nitruro de silicio.