КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ГЛУБОКОГО ОКИСЛЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ

Название	КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ГЛУБОКОГО ОКИСЛЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ
Разработчик (Авторы)	Касымбекова Дария Азыкановна, Гладун Галина Георгиевна, Космамбетова Гульнара Радиевна, Соколова Людмила Антоновна
Вид объекта патентного права	Изобретение
Регистрационный номер	2043145
Дата регистрации	10.09.1995
Правообладатель	Институт проблем горения
Область применения (класс МПК)	B01J 21/04 (1995.01) B01J 23/26 (1995.01) B01D 53/94 (1995.01)

Описание изобретения

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 700^оС, 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 1600^оС, 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 700^оС. 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.

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 7
Cr₂O₃ 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.

Изобретение "КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ГЛУБОКОГО ОКИСЛЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ" (Касымбекова Дария Азыкановна, Гладун Галина Георгиевна, Космамбетова Гульнара Радиевна, Соколова Людмила Антоновна) отмечено юбилейной наградой (25 лет Российской Академии Естествознания)
Медаль Альфреда Нобеля

Оформление наградных документов и заказ каталога