| початок розділу
Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві |
хитрощі майстру
електроніка фізика технології винаходи |
таємниці космосу
таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу |
  |
| Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання) | |||
Навігація: => |
На головну / Каталог патентів / В розділ каталогу / Назад / |
|
ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2055639
СПОСІБ ОДЕРЖАННЯ КАТАЛІЗАТОРА для низькотемпературного синтезу МЕТАНОЛА
Ім'я винахідника: Юр'єва Т.М .; Мінюкова Т.П. .; Плясова Л.М .; Прудникова О.Ю .; Макарова О.В .; Волкова Г.Г.
Ім'я патентовласника: Інститут каталізу ім.Г.К.Борескова СО РАН
Адреса для листування:
Дата початку дії патенту: 1993.06.18
Використання: нафтохімія, зокрема, отримання каталізаторів для низькотемпературного синтезу метанолу. Суть винаходу: каталізатор отримують терморазложенія гідроксокарбоната міді - цинку - алюмінію і / або хрому зі структурою типу гідроцінкіта - ауріхальціта при 250 - 450 o С. Склад каталізатора відповідає емпіричною формулою: Cu 0,30-0,55 Zn 0,30-0, 62 Me +30,08-0,15O n, де Me 3+ - алюміній і / або хром, n - по стехнометріі.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до виробництва каталізаторів для процесу синтезу метанолу при низьких температурі і тиску.
Для процесу низькотемпературного синтезу метанолу використовують оксидні мідь-цинк-алюмінієві і мідь-цинк-хромові каталізатори [1, 2] Умови отримання визначають активність, селективність і стійкість в умовах реакції, а отже, термін служби каталізаторів. Як правило, селективність, але низьку стійкість і, отже, термін служби. Крім того, не завжди відтворюються властивості каталізаторів з різних партій. Це пояснюється тим, що можливе утворення декількох типів оксидних медьсодержащих з'єднань з різними властивостями.
В роботі [3] пропонується отримувати медьсодержащий каталізатор синтезу метанолу терморазложенія Співосадження змішаного гідроксоалюмінат міді-цинку. Спосіб полягає в наступному.
Для отримання змішаного гідроксоалюмінат міді-цинку проводять співосадження суміші розчинів солей, переважно нітратів, міді, цинку і алюмінію розчином карбонату або бікарбонату лужного металу або їх сумішшю, рН осадження підтримують в інтервалі 4,5-5,5, температуру 50-100 о С . Осад являє собою з'єднання наступного складу
(Cu x Zn y) Al 2 (OH) 16 CO 3 · 4H 2 O, де х + y 6; х 0,5-5,5.
Осад фільтрують, промивають, висушують, прожарюють при 200-500 о С.
Цей метод дозволяє контролювати якість каталізатора, але не забезпечує отримання каталізатора з максимальною активністю і стійкістю в умовах реакції. Цей метод обраний в якості прототипу.
Метою винаходу є розробка нового способу отримання оксидного каталізатора, що дозволяє забезпечити його максимальну активність, селективність, стійкість і відтворюваність властивостей.
Пропонований спосіб отримання каталізатора полягає в наступному:
Терморазложенія при 250-450 о С піддають змішаний гідроксокарбонат міді-цинку-алюмінію і / або хрому зі структурою типу гідроцінкіта-ауріхальціта складу:
Mе 2 (OH) 6 (CO 3)2 · nH 2 O, де Ме
Сu +2 + Zn +2 + Al 3+ і / або Сr 3+.
Отримати змішаний гідроксокарбонат зазначеного складу і структури можна декількома методами: соосаждением, розпилювальної сушінням-прогартовує суміші розчинів солей міді, цинку, алюмінію і / або хрому, терморазложенія аміачно-карбонатних комплексів міді та цинку в присутності сполук алюмінію і / або хрому. Ми вибрали метод співосадження з розчинів солей міді, цинку, алюмінію і / або хрому розчином карбонату або бікарбонату амонію, натрію або калію або їх сумішшю.
Солі міді, цинку, алюмінію і / або хрому, переважно нітрати, взяті в кількостях, що забезпечують бажане співвідношення компонентів в каталізаторі, розчиняють у воді і змішують розчини. Концентрації розчинів 100-200 г / л. Окремо розчиняють у воді карбонат або бікарбонат амонію, натрію або калію, концентрація розчину 100 г / л. Співосадження суміші розчинів нітратів розчином карбонату проводять в реакторі-осаджувачами при постійному рН 6,0-8,0, постійній температурі в інтервалі 20-85 о С і постійному перемішуванні. Хімічний аналіз зразків показує, що обрані умови забезпечують повноту осадження катіонів металів. Отриманий осад промивають, фільтрують і сушать при 80-100 о С. Осад піддають рентгенофазового і термічному аналізу. На дифрактограмі з'єднання зі структурою гідроцінкіта-ауріхальціта є характерний набір максимумів, які відповідають таким межплоскостним відстаням: d, 
6,92 5,11 3,72 2,89 2,74 2,61 2,33 1,59 інтенсивністю oч. с. пор. с. с. с. с. пор. пор. де оч.с. дуже сильний, с. сильний; пор. середній.
Залежно від складу змішаного гідроксосоедіненія значення d можуть слабо відхилятися від наведених вище.
На термограммах розкладанню гідроксокарбоната зі структурою гідроцінкіта-ауріхальціта відповідає ендотермічний ефект з максимумом при 270-300 о С, що супроводжується втратою близько 30% від маси.
Отриманий осад із заданою структурою прогрівають в струмі повітря або інертного газу при 250-450 о С. При цьому виходить катализаторная маса у вигляді порошку. Порошок каталізатора таблетіруют і проводять вимірювання каталітичної активності.
Вимірювання каталітичної активності проводять в проточно-циркуляційних установках при атмосферному тиску і при тиску 50 атм при 220 о С. Реакційна суміш має склад: СO CO 2 N 2: H 2 20 5 5: 70. Швидкість реакції синтезу метанолу при атмосферному тиску на різних зразках каталізаторів порівнювали при постійній концентрації метанолу 1.10 -3% об. Об'ємна швидкість подачі сировини при випробуванні під тиском 50 атм 20000 ч -1. Термічну стійкість каталізатора характеризували коефіцієнтом термічної стійкості (КТУ) ставленням швидкості реакції після перегріву каталізатора в реакційній середовищі при 350 ° С до первісної швидкості реакції.
Відмітною ознакою способу є використання для отримання каталізатора змішаного гідроксокарбоната міді-цинку-алюмінію і / або хрому зі структурою типу гідроцінкіта-ауріхальціта.
приклад 1
Терморазложенія піддають гідроксокарбонат міді-цинку-алюмінію з співвідношенням компонентів Сu: Zn: Al 45:45:10 (співвідношення тут і далі мольное).
Для отримання гідроксосоедіненія заданого складу проводять осадження суміші 10% -них розчинів солей: Нітрат міді 775 мл Нітрат цинку 784 мл Нітрат алюмінію 197 мл
Як осадителя використовують 10% -ний розчин карбонату натрію. Для приготування розчинів і відмивання осаду використовують дистильовану або демінералізовану воду.
Осадження проводять, підтримуючи температуру 70-80 о С і рН 6,9-7,1, при постійному перемішуванні. Отриманий осад відмивають, фільтрують і сушать на повітрі при 80-100 о С 10-12 ч. Висушені зразок аналізують методами РФА і ДТА. Виходить гідроксокарбонат міді-цинку-алюмінію зі структурою типу гідроцінкіта-ауріхальціта. Результати фазового аналізу наведені в табл. 1. Прожарювання катализаторной маси проводять при 350 ° С протягом 4 год в струмі сухого повітря. Прокаленную масу змішують з графітом, таблетіруют і поміщають в установку для вимірювання каталітичної активності. Результати вимірювання каталітичної активності наведені в табл. 2. Склад отриманого каталізатора відповідає емпіричної формулою Сu 0,45 Zn 0,45 Al 0,1 O 1,2.
приклад 2
Терморазложенія піддають гідроксокарбонат міді-цинку-хрому з співвідношенням Сu: Zn: Cr 45:45:10.
Для отримання гідроксосоедіненія заданого складу проводять осадження суміші 10% розчинів солей: Нітрат міді 775 мл Нітрат цинку 784 мл Нітрат хрому 220 мл
Як осадителя використовують 10% -ний розчин карбонату амонію. Співосадження і всі наступні операції проводять, як в прикладі 1. Результати фазового аналізу і вимірювань каталітичної активності наведені в табл. 1 і 2. Склад отриманого каталізатора відповідає емпіричної формулою Сu 0,45 Zn 0,45 Cr 0,1 O 1,2.
приклад 3
Терморазложенія піддають гідроксокарбонат міді-цинку-хрому з співвідношенням Сu: Zn: Cr 30: 62: 8.
Для отримання гідроксосоедіненія заданого складу проводять осадження суміші 10% -них розчинів солей: Нітрату міді 517 мл Нітрату цинку тисячу вісімдесят один мл Нітрату хрому 176 мл
Як осадителя використовують 10% -ний розчин бікарбонату натрію. Осадження і всі наступні операції проводять, як в прикладі 1, але температура терморазложенія 250 о С. Результати фазового аналізу і вимірювань каталітичної активності наведені в табл. 1 і 2. Склад отриманого каталізатора відповідає емпіричної формулою Сu 0,30 Zn 0,62 Cr 0,08 O 1,16.
приклад 4
Терморазложенія піддають гідроксокарбонат міді-цинку-алюмінію з співвідношенням Сu: Zn: Al 55:30:15.
Для отримання гідроксосоедіненія заданого складу проводять осадження суміші 10% -них розчинів солей: Нітрат міді 947 мл Нітрат цинку 523 мл Нітрат алюмінію 295 мл
Як осадителя використовують 10% -ний розчин карбонату натрію. Співосадження і всі наступні операції проводять, як в прикладі 1, але температура терморазложенія 460 о С. Результати фазового аналізу і вимірювань каталітичних властивостей наведені в табл. 1 і 2. Склад отриманого каталізатора відповідає емпіричної формулою Сu 0,55 Zn 0,3 Cr 0,15 O 1,3.
приклад 5
Терморазложенія піддають гідроксокарбонат міді-цинку-хрому з співвідношенням Сu: Zn: Cr 55:30:15.
Для отримання гідроксосоедіненія заданого складу проводять осадження суміші 10% -них розчинів солей: Нітрат міді 947 мл Нітрат цинку 523 мл Нітрат хрому 329 мл
Як осадителя використовують 10% -ний розчин карбонату натрію. Співосадження і всі наступні операції проводять, як в прикладі 1. Результати фазового аналізу і вимірювань каталітичних властивостей наведені в табл. 1 і 2. Склад отриманого каталізатора відповідає емпіричною формулою
Сu 0,55 Zn 0,3 Cr 0,15 O 1,3.
приклад 6
Терморазложенія піддають гідроксокарбонат міді-цинку-алюмінію-хрому з співвідношенням Сu: Zn: Cl: Cr 45: 45: 5: 5.
Для отримання гідроксосоедіненія заданого складу проводять осадження суміші 10% -них розчинів солей: Нітрат міді 776 мл Нітрат цинку 784 мл Нітрат алюмінію 99 мл Нітрат хрому 110 мл.
Співосадження і всі наступні операції проводять, як в прикладі 1. Результати фазового аналізу і вимірювань каталітичних властивостей наведені в табл. 1 і 2. Склад отриманого каталізатора відповідає емпіричної формулою Сu 0,45 Zn 0,45 Al 0,05 O 1,2.
Як видно з табл. 2, мідь-цинк-алюмо-хромові каталізатори, отримані за пропонованим методом, характеризуються високою каталітичної активністю і стійкістю. Утворення метану не спостерігалося для всіх отриманих в прикладах 1-6 каталізаторів.
Запропонований спосіб отримання, забезпечуючи високу активність і селективність каталізаторів, надає можливість проводити контроль якості катализаторной маси на всіх етапах приготування каталізатора, що дозволяє добитися високої відтворюваності властивостей для різних партій каталізаторів.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
СПОСІБ ОДЕРЖАННЯ КАТАЛІЗАТОРА для низькотемпературного синтезу МЕТАНОЛА на основі оксидів міді і цинку шляхом терморазложенія при 250 - 450 o С змішаного гідроксосоедіненія, що відрізняється тим, що в якості змішаного гідроксосоедіненія використовують гідроксокарбонат міді - цинку - алюмінію і / або хрому зі структурою типу гіброцінкіта - ауріхальціта, при цьому отримують каталізатор, склад якого відповідає емпіричною формулою
Cu 0,30-0,55 Zn 0,30-0,62 Me 3+0,08-0,15O n,
де Me 3+ - алюміній і / або хром;
n - по стехіометрії.
Версія для друку
Дата публікації 14.12.2006гг
Коментарі
Коментуючи, пам'ятайте про те, що зміст і тон Вашого повідомлення можуть зачіпати почуття реальних людей, проявляйте повагу та толерантність до своїх співрозмовників навіть у тому випадку, якщо Ви не поділяєте їхню думку, Ваша поведінка за умов свободи висловлювань та анонімності, наданих інтернетом, змінює не тільки віртуальний, але й реальний світ. Всі коменти приховані з індексу, спам контролюється.