PL207415B1

PL207415B1 - Katalizator do konwersji tlenku węgla

Info

Publication number: PL207415B1
Application number: PL379134A
Authority: PL
Inventors: Andrzej Gołębiowski; Janusz Kruk; Zygmunt Spiewak
Original assignee: Inst Nawozow Sztucznych
Priority date: 2006-03-07
Filing date: 2006-03-07
Publication date: 2010-12-31
Also published as: PL379134A1

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest katalizator do konwersji tlenku węgla w zakresie temperatury 300-480°C, co pozwala na uzyskanie równowagowych stężeń tlenku węgla rzędu 1,6-2,3% objętościowych w gazie opuszczającym konwertor.

Standardowo reakcja ta;

CO + H₂O CO₂ + H₂ ; ΔΗ = -41 kJ/mol jest prowadzona na złożu katalizatora w postaci pastylek o średnicach 6-10 mm i wysokości 4-8 mm. Przy jego wprowadzaniu wypróbowano wiele tlenków metali jako katalizatorów reakcji np. MgO na węglu aktywnym, czy różne kompozycje tlenków żelaza i chromu z tlenkami glinu, krzemu i magnezu („Technologia zwią zków azotowych t. 1. PWT- Warszawa). Ostatecznie wszystkie znajdujące się na współczesnym rynku typowe nowoczesne katalizatory do procesu wysokotemperaturowej konwersji tlenku węgla produkowane przez czołowe firmy zawierają Fe2O3, Cr2O3, CuO w bardzo wąskich proporcjach: 88-90%: 8-10%: 1,3-2,6%. W katalizatorach obecna jest też zwijana chemicznie woda konstytucyjna i części lotne, stąd różnice w analizach konkretnych katalizatorów.

W katalizatorach tych zasadniczą rolę zwiększania szybkości reakcji konwersji pełni tlenek ż elaza Fe3O4 (który tworzy się z Fe2O3 w reaktorze w trakcie przygotowywania katalizatora do pracy), tlenek chromu Cr2O3 jest promotorem. Tlenek miedzi CuO blokuje niepożądane reakcje FischeraTropsha tworzenia węglowodorów.

Ten znany powszechnie skład może być jednak modyfikowany, tak aby uzyskać produkt o większej aktywności chemicznej, niższej temperaturze pracy czy lepszych parametrach wytrzymałościowych.

Istota wynalazku polega na tym, że katalizator do konwersji tlenku węgla składa się z tlenku żelaza w ilości od 50% do 82%, tlenku chromu w ilości od 5% do 10%, tlenku miedzi w ilości od 1% do 3% jako zasadniczych składników oraz tlenku lantanu lub tlenku ceru, lub tlenku kobaltu w ilości od 0,2 % do 5% jako czynników poprawiających aktywność.

Wprowadzenie do katalizatora tlenku lantanu, tlenku ceru lub tlenku kobaltu poprzez dodatek azotanów tych pierwiastków do roztworu soli składników zasadniczych przed wytrącaniem wodorotlenków przyniosło w efekcie wyraźny przyrost aktywności katalizatora w stosunku do katalizatora o skł adzie podstawowym. I tak katalizator, którego skł ad podstawowy wzbogacono o 1,8% La2O3 cechował się aktywnością o 4,2% wyższą, taki sam dodatek CeO2 przyniósł 4,6% przyrost aktywności. Dodatek 1,3% Co3O4 (co odpowiada takiej samej proporcji molowej kobaltu w katalizatorze jak lantanu czy ceru w poprzednich próbach) spowodował wzrost aktywności o 5,1%.

P r z y k ł a d 1.

Do zbiornika z mieszadłem A o pojemności 10 m³ wprowadzono 7 m³ wody, ogrzano do temperatury 60°C i przy włączonym mieszadle, przygotowano roztwór soli żelaza, miedzi i lantanu poprzez wsypanie 2200 kg siedmiowodnego siarczanu żelaza(II), 50 kg pięciowodnego siarczanu miedzi(II) i 40 kg sześciowodnego azotanu lantanu(III). Po rozpuszczeniu tych soli dodano 129 kg dwuwodnego dichromianu(VI) sodu. Całość dokładnie mieszano przez 2 godziny utrzymując temperaturę 60°C. W osobnym reaktorze wytrącania o pojemności 40 m³ wprowadzono 18 m³ wody, włączono mieszadło i rozpuszczono 622 kg wodorotlenku sodu, zawartość tego reaktora podgrzano do 80°C i wprowadzono ze zbiornika A roztwór rozpuszczonych soli żelaza(Il), miedzi(II) i lantanu(III) z dichromianem(VI) sodu, przez cały czas utrzymując temperaturę 80°C i mieszając zawartość reaktora, w którym wytrącał się osad prekursora. Po godzinie prekursor katalizatora z reaktora wytrącania odfiltrowano, zaś placek filtracyjny przemyto dokładnie wodą i wysuszono w temperaturze 105°C. Wysuszony osad rozdrobniono do ziaren 1,5 mm i po dodaniu 15 kg grafitu sprasowano na pastylki o wymiarach 0 = 6 mm i h = 6 mm. Otrzymano 826 kg katalizatora do wysokotemperaturowej konwersji tlenku węgla zawierającego 75,9% Fe2O3, 7,7% Cr2O3, 1,9% CuO, 1,8% La2O3. Pomiar stałej szybkości reakcji konwersji tlenku węgla w temperaturze 370°C wykazał, że dla otrzymanego katalizatora jest ona o 4,2% wyższa niż dla otrzymanego w taki sam sposób katalizatora zawierającego tylko tlenek żelaza, tlenek chromu i tlenek miedzi.

P r z y k ł a d 2.

Otrzymano katalizator wg przepisu 1, z tym że w fazie przygotowywania roztworu soli zamiast 40 kg sześciowodnego azotanu lantanu(III) dodano 38 kg sześciowodnego azotanu ceru(III). Otrzymano 826 kg katalizatora do wysokotemperaturowej konwersji tlenku węgla zawierającego 75,9%

PL 207 415 B1

Fe2O3, 7,7% Cr2O3, 1,9% CuO, 1,8% CeO2. Pomiar stałej szybkości reakcji konwersji tlenku węgla w temperaturze 370°C wykazał , że dla otrzymanego katalizatora jest ona o 4,6% wyższa niż dla otrzymanego w taki sam sposób katalizatora zawierającego tylko tlenek żelaza, tlenek chromu i tlenek miedzi.

P r z y k ł a d 3.

Otrzymano katalizator wg przepisu 1, z tym że w fazie przygotowywania roztworu soli zamiast 40 kg sześciowodnego azotanu lantanu(III) dodano 40 kg sześciowodnego azotanu kobaltu(II). Otrzymano 822 kg katalizatora do wysokotemperaturowej konwersji tlenku węgla zawierającego 76,2% Fe2O3, 7,8% Cr2O3, 1,9 % CuO, 1,3% Co3O4. Pomiar stałej szybkości reakcji konwersji tlenku węgla w temperaturze 370°C wykazał , że dla otrzymanego katalizatora jest ona o 5,1% wyższa niż dla otrzymanego w taki sam sposób katalizatora zawierającego tylko tlenek żelaza, tlenek chromu i tlenek miedzi.

Claims

Zastrzeżenie patentowe

Katalizator do konwersji tlenku węgla w zakresie temperatur 300-480°C zawierający tlenki żelaza, chromu i miedzi, znamienny tym, że składa się z tlenku żelaza w ilości od 50% do 82%, tlenku chromu w ilości od 5% do 10%, tlenku miedzi w ilości od 1% do 3% jako zasadniczych składników oraz tlenku lantanu lub tlenku ceru lub tlenku kobaltu w ilości od 0,2% do 5% jako czynników poprawiających aktywność.