катализатор для глубокого окисления углеводородов
Классы МПК: | B01J21/04 оксид алюминия B01J23/26 хром B01D53/94 каталитическими способами |
Автор(ы): | Касымбекова Дария Азыкановна[KZ], Гладун Галина Георгиевна[KZ], Космамбетова Гульнара Радиевна[KZ], Соколова Людмила Антоновна[KZ] |
Патентообладатель(и): | Институт проблем горения (KZ) |
Приоритеты: |
подача заявки:
1992-04-02 публикация патента:
10.09.1995 |
Использование: катализатор для глубокого окисления органических соединений, содержащий активную фазу в виде соединений магния и хрома на оксиде алюминия, в режиме горения из экзотермической смеси при следующем соотношении компонентов, мас. Mg 3 7; Cr2O3-3-8, CrO3-20-25, Al2O3-23-39 MgO 30 42 и 32 35 активной фазы, содержащей 81 86 мас. шпинели MgCr2O4 и 65 68 мас. оксидов магния и алюминия. 1 табл.
Рисунок 1
Формула изобретения
КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ГЛУБОКОГО ОКИСЛЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ, включающий активную фазу, состоящую из соединений магния и хрома, и оксид алюминия, отличающийся тем, что катализатор получен в режиме самораспространяющего высокотемпературного синтеза из экзотермической смеси следующего состава, мас. Mg 3 7Cr2O3 3 8,
CrO3 20 25
Al2O3 23 39
MgO 30 42
и содержит 32 35 мас. активной фазы, содержащей 81 86 мас. шпинели Mg Cr2 O4 и 65 68 мас. оксидов магния и алюминия.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к каталитической химии, в частности к катализаторам для глубокого окисления углеводородов, и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности. Известны катализаторы марки ИК-12-72 и ИК-12-74-медноалюмохромовые, алюмомагнийхромовые, алюмомагниймеднохромовые на гранулированном носителе из оксида алюминия [1,2]Эти катализаторы имеют высокую активность, но при этом обладают высоким газодинамическим сопротивлением, что ограничивает их практическое применение. Известен катализатор ИК-12-30 для окисления органических соединений, содержащий смешанные окислы структуры шпинели, образованных трехвалентным хромом CoCr2O4, CuCr2O4, MgCr2O4, нанесенных на оксид алюминия. Этот катализатор имеет удельную поверхность 11-14 м2/г и активность в реакции окисления бутана 83-95% а в реакции глубокого окисления метана 68-70%
Недостатком известного катализатора является его невысокая активность и низкая производительность. В основу изобретения положена задача увеличения активности катализатора с относительно высокой удельной поверхностью путем подбора состава компонентов. Задача решается тем, что предлагается катализатор, содержащий активную фазу в виде соединений магния и хрома на оксидах алюминия и магния, в которых, согласно изобретению, активная фаза содержит около 85 мас. шпинели, полученной в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза из экзотермической смеси при следующем соотношении компонентов, мол. Mg 3-7 Cr2O3 3-8 CrO3 20-25 Al2O3 23-39 MgO 30-42
Задача решается также тем, что катализатор содержит шпинель вида MgCr2O4 и оксид хрома вида Cr2O3. Предлагаемый катализатор в реакциях глубокого окисления метана имеет удельную поверхность 16,3-17,4, активность до 100 при 700оС, прочность на сжатие 5,3-6,5 МПа, пористость 70-75%
Катализатор получается по упрощенной технологии в одну стадию за очень короткое время 2-5 мин в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза в виде блоков сотовой структуры. Это достигается тем, что в ходе горения экзотермической смеси развиваются высокие температуры до 1600оС, которые способствуют образованию соединений типа шпинели вида MgCr2O4 на оксидах магния и алюминия и оксида хрома. При этом метод СВС позволяет получить термостойкую и высокодефектную структуру катализатора, что способствует повышению его активности в реакциях глубокого окисления углеводородных соединений. Заявляемое соотношение компонентов в исходной экзотермической смеси для получения блочных катализаторов подобраны экспериментально и отклонения от указанных диапазонов приведут к невозможности сохранения блочной структуры катализатора либо к невозможности воспроизведения СВС. П р и м е р. Готовят исходную экзотермическую смесь из 4 г порошка Mg, 5 г Cr2O3, 25 г СrO3, 24 г Al2O3, 42 г MgO, которую тщательно перемешивают до однородной массы и помещают в специальную пресс-форму. Прессование осуществляют давлением в 10 МПа. после прессования получают блоки диаметром 15 мм и высокой 15 мм с отверстиями диаметром 1,5 мм и общим числом отверстий в блоке 19, который помещают в печь, нагретую до 700оС. Через 2 мин происходит самовоспламенение блока и синтез происходит за 2-3 секунды. Удельную поверхность полученного катализатора измеряли методом газовой хроматографии, которая составила 17,4 м2/г. Рентгенофазовый анализ показывает, что полученный катализатор содержит 34 мас. активной фазы, включающий 85 мас. шпинели MgCr2O4. Каталитическая активность полученного катализатора оценивают по степени окисления 0,5% метана на прочной установке в смеси с 21% кислорода в аргоне при объемной скорости 10 тыс.ч.-1. Результаты испытания представлены в таблице. Примеры 2-6 выполнены аналогично примеру 1, но с различным содржанием исходных компонентов.
Класс B01J21/04 оксид алюминия
Класс B01D53/94 каталитическими способами