PL220277B1 - Katalizator do syntezy amoniaku i sposób otrzymywania katalizatora do syntezy amoniaku - Google Patents

Katalizator do syntezy amoniaku i sposób otrzymywania katalizatora do syntezy amoniaku

Info

Publication number
PL220277B1
PL220277B1 PL398024A PL39802412A PL220277B1 PL 220277 B1 PL220277 B1 PL 220277B1 PL 398024 A PL398024 A PL 398024A PL 39802412 A PL39802412 A PL 39802412A PL 220277 B1 PL220277 B1 PL 220277B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
catalyst
lanthanum
cobalt
carried out
barium
Prior art date
Application number
PL398024A
Other languages
English (en)
Inventor
Wioletta Raróg-Pilecka
Magdalena Karolewska
Original Assignee
Politechnika Warszawska
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Politechnika Warszawska filed Critical Politechnika Warszawska
Priority to PL398024A priority Critical patent/PL220277B1/pl
Publication of PL220277B1 publication Critical patent/PL220277B1/pl

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Landscapes

  • Catalysts (AREA)

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest katalizator do syntezy amoniaku i sposób otrzymywania katalizatora do syntezy amoniaku.
Pierwszym historycznym katalizatorem zastosowanym w przemysłowym procesie syntezy amoniaku jest stopowy katalizator żelazowy. W układzie tym fazą aktywna jest żelazo, zaś jako dodatki stosuje się głównie tlenki glinu, potasu i wapnia. Układem katalitycznym drugiej generacji jest katalizator rutenowy. Jest to układ nośnikowy, w którym ruten - faza aktywna, osadzony jest na węglu aktywnym. W charakterze promotorów stosuje się cez oraz bar. Katalizator ten pracuje w kilku instalacjach przemysłowych opartych na licencji firmy Kellogg jako układ uzupełniający do pracującego na pierwszym złożu katalizatora żelazowego. Opracowana formuła katalizatora rutenowego powoduje jego znaczącą objętość co z kolei wymusza zwiększenie gabarytów instalacji. Ponadto katalizator ten charakteryzuje się wysoką aktywnością jednakże trwałość termiczna jego jest niska co skutkuje spadkiem aktywności w funkcji czasu. W procesie syntezy amoniaku prowadzonym na skalę przemysłową w sposób ciągły nie jest możliwym do zaakceptowania częste przerywanie procesu i kłopotliwa wymiana zużytego katalizatora na świeży.
Z tego powodu powszechnie stosowanym układem katalitycznym w warunkach przemysłowej syntezy amoniaku jest wciąż katalizator żelazowy.
Katalizator według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera tlenek lantanu(III) w ilości 20-45% wag., związek baru w ilości 5-15% wag. w przeliczeniu na czysty bar oraz kobalt do 100% wag. Katalizator otrzymuje się z węglanu kobaltu i węglanu lantanu współstrącanych w stosunku wagowym od 1,8:1 do 4,5:1 z soli nieorganicznych kobaltu i lantanu, korzystnie azotanów, przy użyciu wodnego roztworu węglanu sodu lub potasu, stosowanego w ilości molowo 1:1 - 2:1 w stosunku do soli nieorganicznej kobaltu i 1,5:1 - 3:1 w stosunku do soli nieorganicznej lantanu, przy czym współstrącanie prowadzi się w zakresie temperatur 50-100°C a następnie uzyskany osad suszy się i kalcynuje do tlenków kobaltu i lantanu w temperaturach 400-600°C po czym impregnuje się uzyskany materiał tlenkowy solami baru, tak aby ilość wprowadzonego baru wynosiła od 5 do 15% wag. w końcowym produkcie. Następnie redukuje się otrzymany prekursor katalizatora w zakresie temperatur 400-600°C w wodorze lub mieszaninie wodorowo-azotowej o stosunku od 1:1 do 3:1.
Współstrącenie prowadzi się korzystnie w temperaturze 70-90°C. Kalcynację węglanów do tlenków kobaltu i lantanu korzystnie prowadzi się w temperaturze 400-500°C zaś ostatni etap, czyli redukcję otrzymanego prekursora katalizatora prowadzi korzystnie w 500-550°C.
Ze względu na to, że lantan występuje w otrzymanym katalizatorze jako tlenek lantanu(III), natomiast forma baru nie jest określona, ponieważ bar może występować w postaci tlenku baru lub innej formie, bliżej nie zdefiniowanej, katalizator został zdefiniowany poprzez sposób jego otrzymywania, a zawartość baru podano w przeliczeniu na czysty bar.
Katalizator według wynalazku ma wyższą aktywność w reakcji syntezy amoniaku niż stosowany powszechnie w przemyśle katalizator żelazowy. Ponadto charakteryzuje się wysoką wytrzymałością termiczną i stabilną aktywnością w czasie wielokrotnie dłuższym niż katalizator na bazie rutenu.
Sposób otrzymywania katalizatora do syntezy amoniaku według wynalazku polega na tym, że otrzymuje się węglan kobaltu i węglan lantanu w stosunku wagowym od 1,8:1 do 4,5:1 metodą współstrącenia z soli nieorganicznych kobaltu i lantanu, korzystnie azotanów, stosując wodny roztwór węglanu potasu lub sodu, w ilości molowo 1:1 - 2:1 w stosunku do soli nieorganicznej kobaltu i 1,5:1 - 3:1 w stosunku do soli nieorganicznej lantanu, jako odczynnik strącający. Współstrącenie prowadzi się w zakresie temperatur 50-100°C, korzystnie 70-90°C. Następnie uzyskany osad suszy się i kalcynuje do tlenków kobaltu i lantanu w temperaturach 400-600°C, korzystnie 400-500°C. Kolejnym etapem jest impregnacja uzyskanego materiału tlenkowego solami baru, tak aby ilość wprowadzonego baru wynosiła od 5 do 15% wag. w końcowym produkcie. Ostatnim etapem jest redukcja otrzymanego prekursora katalizatora w zakresie temperatur 400-600°C, korzystnie 500-550°C w wodorze lub mieszaninie wodorowo-azotowej o stosunku od 1:1 do 3:1.
Katalizator i sposób jego otrzymywania według wynalazku opisany jest w przykładach wykonania, nie ograniczając przy tym jego zakresu i istoty wynalazku.
P r z y k ł a d I
Azotan(V) kobaltu(II) w ilości 25,7616 g i azotan(V) lantanu(III) w ilości 7,7,5715 g rozpuszcza się w 30 ml wody w temperaturze 70°C, następnie dodaje się wodnego roztworu węglanu potasu o stężeniu 0,7930 g/ml. Uzyskany w wyniku tej operacji fioletowy osad suszy się, a następnie kalcynuje
PL 220 277 B1 w temperaturze 400°C przez 24 godzin. Otrzymany materiał składający się z tlenków kobaltu i lantanu o zawartości 28,5% wag. La2O3 impregnuje się azotanem(III) baru w ilości 1,4222 g. Po ostatecznym suszeniu w temperaturze 120°C, otrzymany materiał redukuje się w mieszaninie wodorowo-azotowej (H2; N2=3:1) w temperaturze 550°C przez 48 godzin. Katalizator uzyskany niniejszym sposobem ma wyższą aktywność w reakcji syntezy amoniaku niż aktywność katalizatora żelazowego, stosowanego powszechnie w przemyśle - wyniki podano w tabeli.
P r z y k ł a d II
Do wodnego roztworu węglanu sodu o stężeniu 0,1882 g/ml dodaje się wodnego roztworu mieszaniny azotanu(V) lantanu(III) o stężeniu 0,4695 g/ml i azotanu(V) kobaltu(II) o stężeniu 1,3248 g/ml. Operacje tą prowadzi się w stałej temperaturze wynoszącej 90°C, a w jej wyniku otrzymuje się fioletowy osad, który oddziela się od roztworu, suszy, a następnie kalcynuje w temperaturze 500°C przez 24 godziny. Tak uzyskaną mieszaninę tlenków kobaltu i lantanu zawierającą 26,5% wag La2O3 impregnuje się 25 ml wodnego roztworu azotanu(V) baru o stężeniu 0,0806 g/ml. Po końcowym suszeniu materiału w temperaturze 90°C i jego redukcji pod ciśnieniem atmosferycznym w mieszaninie H2; N2=3:1 w temperaturze 500°C przez 60 godzin uzyskano katalizator aktywny w reakcji syntezy NH 3. Katalizator kobaltowy promowany lantanem i barem, otrzymany sposobem według niniejszego przykładu jest aktywniejszy w reakcji syntezy NH3 od katalizatora żelazowego - wyniki podano w tabeli.
P r z y k ł a d III
Do rozpuszczonego w 50 ml wody azotanu(V) kobaltu(II) o masie 24,0482 g i azotanu(V) lantanu(III) o masie 8,8053 g dodano wodnego roztworu węglanu potasu o stężeniu 0,7818 g/ml utrzymując przez cały czas temperaturę na poziomie 80°C. Otrzymano fioletowy osad, który odsączono pod zmniejszonym ciśnieniem i suszono w temperaturze 120°C. Następnie, materiał poddano kalcynacji w temperaturze 500°C przez 20 godzin w wyniku czego uzyskano proszek, który jest mieszaniną tlenków kobaltu i lantanu (zawartość La2O3 wynosi 33,1% wag.). W kolejnym etapie na materiał ten naniesiono azotan(III) baru w ilości 1,139 g. Uzyskany materiał suszono w temperaturze 120°C, a następnie redukowano w mieszaninie wodorowo-azotowej (H2; N2=3:1) w temperaturze 550°C przez 50 godzin. Katalizator uzyskany tym sposobem ma wyższą aktywność w reakcji syntezy NH3 niż katalizator żelazowy stosowany w przemyśle - wyniki podano w tabeli.
T a b e l a. Aktywność katalizatorów kobaltowych mierzona w warunkach: T=400°C, p=6.3 MPa, H2:N2=3:1
Rodzaj katalizatora Końcowy stopień przemiany [% mol] Średnia szybkość reakcji [gNH3/(gkat h)]
Katalizator wg przykładu 1 2,20 3,08
Katalizator wg przykładu 2 2,15 2,90
Katalizator wg przykładu 3 2,35 3,25
Katalizator żelazowy 2,00 2,46
Zastrzeżenia patentowe

Claims (10)

1. Katalizator do syntezy amoniaku, znamienny tym, że składa się z tlenku lantanu(III) w ilości 20-45% wag., związku baru w ilości 5 - 15% wag. w przeliczeniu na czysty bar oraz kobaltu do 100% wag., i otrzymany jest z węglanu kobaltu i lantanu współstrącanych, w stosunku wagowym od 1,8:1 do 4,5:1 z soli nieorganicznych kobaltu i lantanu przy użyciu wodnego roztworu węglanu sodu lub potasu, stosowanego w ilości molowo 1:1 - 2:1 w stosunku do soli nieorganicznej kobaltu i 1,5:1 - 3:1 w stosunku do soli nieorganicznej lantanu, przy czym współstrącanie prowadzi się w zakresie temperatur 50-100°C a następnie uzyskany osad suszy się i kalcynuje do tlenków kobaltu i lantanu w temperaturach 400-600°C po czym impregnuje się uzyskany materiał tlenkowy solami baru, tak aby ilość wprowadzonego baru wynosiła od 5 do 15% wag. w końcowym produkcie, a następnie redukuje się otrzymany prekursor katalizatora w zakresie temperatur 400-600°C w wodorze lub mieszaninie wodorowo-azotowej o stosunku od 1:1 do 3:1.
2. Katalizator według zastrz. 1, znamienny tym, że współstrącanie prowadzi się w temperaturze 70-90°C.
PL 220 277 B1
3. Katalizator według zastrz. 1, znamienny tym, że kalcynację prowadzi się w temperaturze
400-500°C.
4. Katalizator według zastrz. 1, znamienny tym, że redukcję prowadzi się w temperaturze
500-550°C.
5. Katalizator według zastrz. 1, znamienny tym, że jako sole nieorganiczne kobaltu i lantanu stosuje się azotany.
6. Sposób otrzymywania katalizatora do syntezy amoniaku, znamienny tym, że współstrąca się węglan kobaltu i lantanu w stosunku wagowym od 1,8:1 do 4,5:1 z soli nieorganicznych kobaltu i lantanu przy użyciu wodnego roztworu węglanu sodu lub potasu, stosowanego w ilości molowo 1:1 2:1 w stosunku do soli nieorganicznej kobaltu i 1,5:1 - 3:1 w stosunku do soli nieorganicznej lantanu, przy czym współstrącanie prowadzi się w zakresie temperatur 50-100°C, a następnie uzyskany osad suszy się i kalcynuje do tlenków kobaltu i lantanu w temperaturach 400-600°C po czym impregnuje się uzyskany materiał tlenkowy solami baru, tak aby ilość wprowadzonego baru wynosiła od 5 do 15% wag. w końcowym produkcie, a następnie redukuje się otrzymany prekursor katalizatora w zakresie temperatur 400-600°C w wodorze lub mieszaninie wodorowo-azotowej o stosunku od 1:1 do 3:1.
7. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że współstrącanie prowadzi się w temperaturze 70-90°C.
8. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że kalcynację prowadzi się w temperaturze 400-500°C.
9. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że redukcję prowadzi się w temperaturze 500-550°C.
10. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że jako sole nieorganiczne kobaltu i lantanu stosuje się azotany.
PL398024A 2012-02-06 2012-02-06 Katalizator do syntezy amoniaku i sposób otrzymywania katalizatora do syntezy amoniaku PL220277B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL398024A PL220277B1 (pl) 2012-02-06 2012-02-06 Katalizator do syntezy amoniaku i sposób otrzymywania katalizatora do syntezy amoniaku

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL398024A PL220277B1 (pl) 2012-02-06 2012-02-06 Katalizator do syntezy amoniaku i sposób otrzymywania katalizatora do syntezy amoniaku

Publications (1)

Publication Number Publication Date
PL220277B1 true PL220277B1 (pl) 2015-09-30

Family

ID=54198782

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL398024A PL220277B1 (pl) 2012-02-06 2012-02-06 Katalizator do syntezy amoniaku i sposób otrzymywania katalizatora do syntezy amoniaku

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL220277B1 (pl)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101085038B1 (ko) 합성가스로부터 메탄올 합성용 촉매 및 이의 제조방법
CN103894207B (zh) 一种辛醇混合物液相加氢用高分散型催化剂及其制备和应用
KR20100014012A (ko) 천연가스와 이산화탄소로부터 합성가스 제조를 위한 촉매및 이의 제조방법
CN102218330B (zh) 一种用于选择性合成的负载型催化剂及其制备方法和用途
JP5376114B2 (ja) 蟻酸メチル製造用メタノール脱水素触媒および蟻酸メチル製造方法
SA519402148B1 (ar) (vi)مواد محفزة من الكروم وطرق لتصنيعها واستخدامها من المصادر الحرة للكروم
KR102678811B1 (ko) 메틸 머캅탄의 제조 방법
CN102962060B (zh) 一种用于草酸二甲酯合成的催化剂及其制备方法
TWI549749B (zh) A catalyst composition for preparing o-phenylphenol and a process for preparing o-phenylphenol using the catalyst composition
US20100081855A1 (en) Semi-Supported Dehydrogenation Catalyst
EP2915582B1 (en) Composite oxide, preparation method for same, and application thereof
CN104069870B (zh) 一种合成气制甲醇的催化剂及制备方法和应用
JP6401240B2 (ja) メチルメルカプタンの合成用触媒ならびに合成ガスおよび硫化水素からメチルメルカプタンを製造する方法
PL220277B1 (pl) Katalizator do syntezy amoniaku i sposób otrzymywania katalizatora do syntezy amoniaku
PL216899B1 (pl) Katalizator kobaltowy promowany cerem i barem do syntezy amoniaku (54) i sposób otrzymywania katalizatora kobaltowego promowanego cerem i barem do syntezy amoniaku
JP7029346B2 (ja) インデンの製造方法
KR101321334B1 (ko) 이산화탄소 개질용 팔라듐계 촉매 및 이의 제조방법
JPS5870839A (ja) メタノ−ルのスチ−ムリフオ−ミング用触媒
CN111036268A (zh) 氧化铝复合材料及其制备方法、应用和正戊腈的合成方法
CN104815663B (zh) 一种钴基合成催化剂及其制备方法和应用
EP3778007B1 (en) Method for producing metal complex catalyst, and metal complex catalyst produced by same
CN101284244A (zh) 一种用于合成乙烯亚胺类化合物的催化剂
PL241888B1 (pl) Modyfikowany katalizator cynkowo-glinowy do parowej konwersji tlenku węgla i sposób jego otrzymywania
CN103657694A (zh) 一种氨基醇的分子内脱水催化剂、制备方法及应用
CN102233268B (zh) 一种费托合成催化剂及其应用