CC BY
43
УДК 66.047
М.А. Еремин, Н.В. Нефедова.
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия.
НАНЕСЕННЫЕ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫЕ КАТАЛИЗАТОРЫ СИНТЕЗА АММИАКА НА ОСНОВЕ ЦЕОЛИТА К-А
The investigation of catalytic activity of low-temperature catalysts of ammonia synthesis supported on zeolite K-A type was performed under pressure 20MPa at temperature up to 525 °С.
Проведено исследование каталитической активности нанесенных катализаторов синтеза аммиака на основе цеолитов К-А при давлении 20 МПа и температуре до 525 °С.
В последние годы для интенсификации процесса синтеза аммиака в крупнотоннажных аппаратах стали применяться насадки нового типа - с радиальным ходом газа, которые в отличие от насадок с аксиальным ходом газа имеют меньшее сопротивление и позволяют работать в более мягких условиях [1].
В связи с этим разрабатываются новые низкотемпературные катализаторы, которые позволили бы повысить выход целевого продукта в более мягких условиях, использующих в качестве подложки активированный уголь, углеродные нанотрубки, цео-литч [2, 3, 4].
Нами в качестве носителя был выбран цеолит К-А [5, 6]. Изначально активным компонентом был выбран рутений, но из-за его дороговизны, он был заменен железо, для того чтобы выявить оптимальные условия приготовления, содержание активного компонента и гранулометрический состав.
Температура И образец 1 —образец 2 • образец 3 —■— Стандартный образец
Рис. 1. Восстановление катализаторов. Р = 50 атм.
Катализаторы были приготовлены путем пропитывания водными растворами FeCl3. Содержание Fe в образцах составляло 4, 6 и 10% (масс.) для образцов 1, 2 и 3. Затем следовала просушка при температуре 50-60°С, вакуумирование в течение 1-2 часов с после-
дующей прокалкой при температуре 400°С в течение 2-3 часов. Весь цикл повторялся 2-4 раза. Также испытывались образцы, в приготовлении которых отсутствовали некоторые из вышеперечисленных стадий и использовались другие условия, но они показали значительно меньший выход аммиака, поэтому этот способ был принят за оптимальный.
12
Ш3, % об 10
^ °С
400
425
450
475
500
525
■образец 1 -образец 2 _-образец 3 -^стандартный образец
Рис. 2. Активности катализаторов. Р = 200 атм.
КНз, % об.
12
10
400
425
450
475
9%
3,6%
2,3%
^ °С
500
525
■ образец 1
■ образец 2 стандартный образец
Рис. 3. Активности катализаторов. Р = 100 атм.
На рис. 1 изображен график восстановления катализаторов при ступенчатом повышении температуры; стандартный образец - СА-1В. Стандартный образец восстанавливается быстрее, выход аммиака при этом у него больше примерно в 2 раза. Скорость восстановления связана с пористой структурой нанесенных катализаторов.
8
6
4
2
0
8
6
4
2
0
На рис. 2 изображена зависимость выхода аммиака (% об.) от температуры при давлении 200 атм. Активность нанесенных катализаторов возрастала с увеличением содержания активного компонента Fe, и максимальный выход составил 5,1%, в то время как для стандартного плавленного железного катализатора СА-1В - 12,2%.
Рис. 3 показывает аналогичную зависимость при давлении 100 атм. для нанесенных катализаторов, приготовленных пропитыванием в растворах с разными растворителями. Образец 1 - водный раствор, образец 2 - раствор этилового спирта. Активность катализатора, приготовленного пропитыванием в водном растворе, составила 3,6%, что более чем в 1,5 раза больше, чем в спиртовом (2,3%).
Учитывая нашу предыдущую работу («Нанесенные низкотемпературные катализаторы синтеза аммиака на основе y-Al 2O3»), которая показала, что при замене активного компонента Fe на Ru, активность возрастает примерно в четыре раза, эти данные позволяют предположить, что, используя рутений в качестве активного компонента на цеолитах К-А, можно получить катализаторы с активностью выше, чем у стандартного железного плавленного катализатора СА-1В. Решение данной проблемы будет темой нашей следующей работы.
Список литературы
1. Кузнецов, Л.Д. / Л.Д.Кузнецов, А.С.Полевой //Катализ в промышленности. 2002, № 5. -С. 58-62.
2. Zbigniew Kowalczyk. An alkali-promoted ruthenium catalyst for the synthesis of ammonia, supported on thermally modified active carbon. // Catalysis Letters, 45, - 1997 - С. 65-72.
3. Hong-Bo Chen. Novel multi-walled nanotubes-supported and alkali-promoted Ru catalysts for ammonia synthesis under atmospheric pressure / Hong-Bo Chen, Jing-Dong Lin et al. // Applied Surface Science, 180, 2001.-С. 328-335.
4. W. Mahdi. Application of Ru exchanged zeolite-Y in ammonia synthesis. / Hong-Bo Chen, Jing-Dong Lin et al. // Catalysis Letters, 14, 1992.-С. 339-348.
5. Wellenbuscher, J. Ruthenium supported on zeolite A: preparation and characterisation of a stable catalyst for ammonia synthesis/ J. Wellenbuscher, M. Muhler, W. Mahdi, U. Sauer-landt, J. Schutze, G. Ertl and R. Schlogl. // Catalysis Letters, 25, (1994), 61-74.
6. Mahdi, W. Application of Ru exchanged zeolite-Y in ammonia synthesis/ W. Mahdi, U. Sauerlandt 1, j. Wellenbiischer, J. Schutze, M. Muhler, G. Ertl and R. Schlogl // Catalysis Letters, 14, (1992), 339-348.
УДК 66.097.5:661.865.5
И.В.Загайнов, Е.Ю. Либерман, А.И. Михайличенко, Т.В.Конькова, И.А. Почиталкина Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия
ОКИСЛЕНИЕ СО НА КАТАЛИЗАТОРАХ CuO/CeO2/Y-Al2O3 и Со3О4/СеО2/у-А12О3
CuO/CeO2/y-Al2O3 and СозО4/CeO2/у-Al2Oз were synthesited by their nitrate salts impregna-tion.Catalytic activity of carried catalyst was investigated in reaction CO oxidation. Results had shown that catalytic activity of produced samples depend on chemical composition and method of obtain second carrier CeO2 on surface of y-Al2O3 .
Синтезированы образцы CuO/CeO2/y-Al2O3 и G^OyCeO^y-Al^ путем импрегнирования растворов нитратов соответствующих солей. Исследована каталитическая активность нанесенных катализаторов в ре-
