PL233968B1 - Sposób wytwarzania prekursora katalizatora żelazowego do syntezy amoniaku - Google Patents
Sposób wytwarzania prekursora katalizatora żelazowego do syntezy amoniaku Download PDFInfo
- Publication number
- PL233968B1 PL233968B1 PL417163A PL41716316A PL233968B1 PL 233968 B1 PL233968 B1 PL 233968B1 PL 417163 A PL417163 A PL 417163A PL 41716316 A PL41716316 A PL 41716316A PL 233968 B1 PL233968 B1 PL 233968B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- catalyst
- ammonia
- synthesis
- iron
- weight
- Prior art date
Links
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 52
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 28
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 title claims description 17
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 title claims description 15
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 title claims description 14
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title claims description 12
- 239000012018 catalyst precursor Substances 0.000 title claims description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 3
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 31
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 12
- FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N potassium nitrate Chemical compound [K+].[O-][N+]([O-])=O FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims description 8
- 235000013980 iron oxide Nutrition 0.000 claims description 8
- 235000010333 potassium nitrate Nutrition 0.000 claims description 6
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 4
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 3
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N iron(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Fe+2] VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000010309 melting process Methods 0.000 description 10
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N iron(II,III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 4
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052595 hematite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011019 hematite Substances 0.000 description 2
- LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N iron(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Fe+3].[Fe+3] LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- NOTVAPJNGZMVSD-UHFFFAOYSA-N potassium monoxide Inorganic materials [K]O[K] NOTVAPJNGZMVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/52—Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/584—Recycling of catalysts
Landscapes
- Catalysts (AREA)
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania stopowego prekursora katalizatora żelazowego do syntezy amoniaku o stosunku molowym Fe2+/Fe3+ od 0,52 do 7,5.
Prekursory katalizatorów do syntezy amoniaku otrzymuje się na drodze topienia rudy magnetytowej z promotorami zwanymi aktywatorami. Jako promotory najczęściej stosowane są tlenki: CaO, Al2O3, K2O, MgO, SiO2. W instalacjach przemysłowych syntezy amoniaku stosowane są głównie katalizatory żelazowe, które w formie niezredukowanej (prekursory) są stopem magnetytu (ok. 90 % wag.) i promotorów będących tlenkami metali, głównie Ca, Al, K, Mg w których stosunek molowy Fe2+/Fe3+ wynosi od 0,5 do 0,56.
Obok tych katalizatorów w roku 1986, Liu wraz z współpracownikami [Liu H.Z., Li X. N., Science in China (Series B), 38(5): 529 (1995)] opracował aktywny katalizator żelazowy do syntezy amoniaku, którego prekursor ma strukturę wustytu (Fe-1-xO). Obecnie znane są dwa katalizatory żelazowe o strukturze wustytu A301 (1992 r.) i ZA-5 (1998 r.) opracowane w Chinach, które znajdują coraz szersze zastosowanie w instalacjach przemysłowych na całym świecie. Katalizatory te promowane są tlenkami Al, K, Ca.
Aby uzyskać prekursor katalizatora o strukturze wustytu, w którym stosunek molowy Fe2+/Fe3+ jest powyżej 0,5, należy do procesu topienia wprowadzić reduktor. Jako reduktor może być zastosowany np. grafit lub czyste żelazo.
Z polskiego zgłoszenia patentowego P. 413128 znany jest sposób wytwarzania prekursora katalizatora do syntezy, o stosunku molowym Fe2+/Fe3+ w zakresie od 0,52 do 7,5, polegający na topieniu tlenków żelaza w obecności reduktora i promotorów, schładzaniu i rozdrabnianiu odlewu, który charakteryzuje się tym, że jako reduktor stosuje się zużyty katalizator żelazowy do syntezy amoniaku w ilości od 5 do 30% wagowy w stosunku do użytego tlenku żelaza. Głównym składnikiem tego katalizatora jest żelazo stanowiące od 70 do 85% wagowy, resztę stanowi faza tlenkowa żelaza oraz promotory. Jako promotorów stosuje się AbO3 od 2,2 % do 4,5% wagowy, CaO od 1,7% do 2,8% wagowy oraz KNO3 od 0,4% do 0,9% wagowy.
Sposób wytwarzania prekursora katalizatora do syntezy amoniaku, według wynalazku, o stosunku molowym Fe2+/Fe3+ w zakresie od 0,52 do 7,5 polegający na topieniu tlenków żelaza w obecności reduktora i promotorów, schładzaniu i rozdrabnianiu odlewu charakteryzuje się tym, że jako reduktor stosuje się zużyty katalizator żelazowy do syntezy amoniaku w ilości od 31 do 75% wagowy w stosunku do użytego tlenku żelaza. Głównym składnikiem tego katalizatora jest żelazo stanowiące od 70 do 85% wagowy, resztę stanowi faza tlenkowa żelaza oraz promotory.
Jako promotorów stosuje się AbO3 od 1,0% do 4,5% wagowy, CaO od 0,8% do 2,8% wagowy oraz KNO3 od 0,1% do 0,9% wagowy.
Otrzymane prekursory katalizatorów zawierają fazę wustytową i charakteryzują się wyższą aktywnością i wytrzymałością mechaniczną. Zaletą sposobu według wynalazku jest to, iż równocześnie do katalizatora tą drogą wprowadzamy tlenki promotorów. W ten sposób zmniejszamy ilość czystych promotrów, które mają zostać wprowadzone do katalizatora. Proponowana metoda pozwala również w sposób efektywny zagospodarować odpadowy katalizator z jednostki syntezy amoniaku.
Rozwiązanie według wynalazku przedstawione jest w przykładach wykonania.
P r z y k ł a d 1
Rozdrobniony magnetyt 64% wag. zmieszano z odpadowym katalizatorem żelazowym 31% wag. oraz 2,2% mas. AbO3, 2,3% wag. CaO, 0,5% wag. KNO3 i poddano procesowi topienia w temperaturze ok. 1600°C. Proces topienia przeprowadzono w instalacji, która składa się z bloku zasilania, wanny oraz elektrod stalowych chłodzonych wodą. Działanie urządzenia opiera się na zjawisku przewodzenia prądu elektrycznego przez stopione sole i tlenki metali. Do górnej części wanny przylega komora spustowa [opis znajduje się w artykule Chemik, nr 1 (1996) s. 22-24]. Proces topnienia trwał około 2 godziny. Po tym czasie nastąpiło spuszczenie lawy i schłodzenie w stalowym naczyniu. Otrzymany odlew rozdrob niono i przesiano na sitach pozyskując frakcję 1,0-1,2 mm. Stosunek molowy Fe2+/Fe3+ w otrzymanym katalizatorze oznaczony metodą manganometryczną wyniósł 6,5. Z przeprowadzonych testów aktywności w reakcji syntezy amoniaku pod ciśnieniem 10 MPa, stała szybkości reakcji, w przeliczeniu na jednostkę objętości złoża otrzymanego katalizatora, była o 10% wyższa w porównaniu do przemysłowego katalizatora żelazowego o strukturze magnetytu. Wytrzymałość mechaniczna na ścieranie i zgniatanie otrzymanego katalizatora, którą zbadano według odpowiednich norm ASTM: D4058-87 oraz D 4179-82, jest około 15% wyższa niż katalizatora o strukturze magnetytu.
PL 233 968 B1
P r z y k ł a d 2
Rozdrobniony hematyt 39% wag. zmieszano z odpadowym katalizatorem żelazowym 53% wag. oraz 4,0% wag. AI2O3, 3,1% wag. CaO, 0,9% wag. KNO3 i poddano procesowi topienia w temperaturze ok. 1600°C. Proces topienia przeprowadzono według sposobu który opisano w Przykładzie 1. Proces topnienia trwał około 1,5 godziny. Stosunek molowy Fe2+/Fe3+ w otrzymanym katalizatorze oznaczony metodą manganometryczną wyniósł 4,5. Z przeprowadzonych testów aktywności w reakcji syntezy amoniaku pod ciśnieniem 10 MPa, stała szybkości reakcji otrzymanego katalizatora, w przeliczeniu na jednostkę objętości złoża była o 10% wyższa w porównaniu do przemysłowego katalizatora żelazowego o strukturze magnetytu.
Wytrzymałość mechaniczna na ścieranie i zgniatanie otrzymanego katalizatora, którą zbadano według odpowiednich norm ASTM: D4058-87 oraz D 4179-82, jest około 10% wyższa niż katalizatora o strukturze magnetytu.
P r z y k ł a d 3
Rozdrobniony hematyt 23% wag. zmieszano z odpadowym katalizatorem żelazowym 75% wag. oraz 1,0% wag. AbO3, 0,80% wag. CaO, 0,2% wag. KNO3 i poddano procesowi topienia w temperaturze ok. 1600°C. Proces topienia przeprowadzono według sposobu który opisano w Przykładzie 1. Proces topnienia trwał około 1 godziny. Stosunek molowy Fe2+/Fe3+ w otrzymanym katalizatorze oznaczony metodą manganometryczną wyniósł 0,55. Z przeprowadzonych testów aktywności w reakcji syntezy amoniaku pod ciśnieniem 10MPa, stała szybkości reakcji otrzymanego katalizatora, w przeliczeniu na jednostkę objętości złoża była o 2% wyższa w porównaniu do przemysłowego katalizatora żelazowego o strukturze magnetytu.
Wytrzymałość mechaniczna na ścieranie i zgniatanie otrzymanego katalizatora, którą zbadano według odpowiednich norm ASTM: D4058-87 oraz D 4179-82, jest około 5% wyższa niż katalizatora o strukturze magnetytu.
Claims (2)
- Zastrzeżenia patentowe1. Sposób wytwarzania prekursora katalizatora do syntezy amoniaku o stosunku molowym Fe2+/Fe3+ w zakresie od 0,52 do 7,5 polegający na topieniu tlenków żelaza w obecności reduktora i promotorów, schładzaniu i rozdrabnianiu odlewu, znamienny tym, że jako reduktor stosuje się zużyty katalizator żelazowy do syntezy amoniaku w ilości od 31 do 75% wagowy w stosunku do użytego tlenku żelaza.
- 2. Sposób wytwarzania według zastrz. 1, znamienny tym, że jako promotory stosuje się Al2O3 od 1,0% do 4,5% wagowy, CaO od 0,8% do 2,8% wagowy oraz KNO3 od 0,1% do 0,9% wagowy.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL417163A PL233968B1 (pl) | 2016-05-12 | 2016-05-12 | Sposób wytwarzania prekursora katalizatora żelazowego do syntezy amoniaku |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL417163A PL233968B1 (pl) | 2016-05-12 | 2016-05-12 | Sposób wytwarzania prekursora katalizatora żelazowego do syntezy amoniaku |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL417163A1 PL417163A1 (pl) | 2017-11-20 |
| PL233968B1 true PL233968B1 (pl) | 2019-12-31 |
Family
ID=60324421
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL417163A PL233968B1 (pl) | 2016-05-12 | 2016-05-12 | Sposób wytwarzania prekursora katalizatora żelazowego do syntezy amoniaku |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL233968B1 (pl) |
-
2016
- 2016-05-12 PL PL417163A patent/PL233968B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL417163A1 (pl) | 2017-11-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107267843A (zh) | 一种高强度高硬度AlCoCrFeNi高熵合金及其制备方法 | |
| CN101413061A (zh) | 一种钛及钛合金屑状废料的电子束冷床熔炼回收方法 | |
| CN103484721B (zh) | 一种制备钛铁合金的方法 | |
| JP5656172B2 (ja) | スラグからの有価金属回収方法 | |
| CN104962763A (zh) | 一种用晶体硅切割废料生产铬系铁合金的方法 | |
| JP2020519761A (ja) | 多段・高度還元による高融点金属粉末の製造方法 | |
| CN103834875B (zh) | 一种耐腐蚀弹性合金材料及其制备方法 | |
| CN101660106A (zh) | 一种耐磨高韧性钒、铌稀土合金钢衬板及制造工艺 | |
| CN103602911B (zh) | 一种耐高温耐磨合金钢衬板材料及其制备方法 | |
| CN103667981B (zh) | 一种用于球磨机衬板的合金钢材料 | |
| PL233968B1 (pl) | Sposób wytwarzania prekursora katalizatora żelazowego do syntezy amoniaku | |
| CN103627959B (zh) | 一种耐热合金钢衬板材料及其制备方法 | |
| CN107868884A (zh) | 一种镍铝钛热喷涂焊丝及其制造工艺 | |
| CN103173662B (zh) | 一种铝铌钽三元合金以及制备方法 | |
| CN103667890A (zh) | 一种用于泵轴的合金钢材料及其制备方法 | |
| CN103084797B (zh) | 挖掘机履带用螺栓锻造方法 | |
| CN103938087A (zh) | 一种高强度高镍钢材料及其制备方法 | |
| CN103409700A (zh) | 用于列车缓冲器合金钢制作工艺 | |
| JP2013124417A (ja) | Ｃｒを含有するスラグの処理方法 | |
| CN105316561A (zh) | 一种使用稀土永磁材料废料制备钢铁添加剂的方法 | |
| CN103789615B (zh) | 一种高强度低碳钢材料及其制备方法 | |
| CN105316562A (zh) | 一种使用稀土废料制备钢铁添加剂的方法 | |
| PL248533B1 (pl) | Stopowy prekursor katalizatora do syntezy i rozkładu amoniaku | |
| JP5962826B2 (ja) | Ｃｒを含有するスラグの処理方法 | |
| CN102080180A (zh) | 一种铝钢复合材料及其制备方法 |