Способ удаления цианистого водорода и муравьиной кислоты из синтез-газа
Номер патента: 13870
Опубликовано: 30.08.2010
Авторы: Нильзен Поль Эрик Хойлунд, Педерзен Карстен, Нерлоф Йеспер, Дибкайер Иб
Формула / Реферат
1. Способ каталитического удаления цианистого водорода, муравьиной кислоты и производных муравьиной кислоты из синтез-газа, включающего эти компоненты, моноксид углерода и водород, который заключается в приведении синтез-газа в контакт с катализатором, включающим один или несколько металлов, выбранных из группы, включающей серебро, золото, медь, палладий, платину и их комбинации, и нанесенных на носитель, содержащий по меньшей мере один из оксидов металлов, выбранных из группы, состоящей из скандия, иттрия, лантана, церия, титана, циркония, алюминия, цинка, хрома и молибдена, за исключением металла меди, нанесенного на носитель оксид цинка.
2. Способ по п.1, в котором катализатор включает 0,01-40 вес.% одного или нескольких металлов.
3. Способ по п.1, в котором катализатор включает 0,05-20 вес.% одного или нескольких металлов.
4. Способ по п.1, в котором один или несколько металлов выбирают из группы, включающей палладий и серебро, и носитель содержит по меньшей мере один из оксидов металлов, выбранных из группы, состоящей из церия, титана, циркония, алюминия и молибдена.
5. Способ по п.4, в котором катализатор включает серебро, нанесенное на носитель, содержащий оксид титана и/или оксид циркония.
6. Способ по п.1, в котором носитель находится в виде монолита или таблеток.
7. Способ по п.1, в котором синтез-газ приводят в контакт с катализатором при температуре в пределах от 150 до 400°С и давлении в пределах от 1 до 100 бар.
8. Способ по п.1, который выполняют в реакторе-конвертере радиального потока.
9. Способ по одному из пп.1-8, в котором синтез-газ после удаления цианистого водорода, муравьиной кислоты и производных муравьиной кислоты охлаждают и разделяют на поток очищенного синтез-газа и поток конденсата.
10. Применение катализатора, который включает один или несколько металлов, выбранных из группы, включающей серебро, золото, медь, палладий, платину и их комбинации, и нанесенных на носитель, содержащий по меньшей мере один из оксидов металлов, выбранных их группы, состоящей из скандия, иттрия, лантана, церия, титана, циркония, алюминия, цинка, хрома и молибдена, за исключением металла меди, нанесенного на носитель оксид цинка, при каталитическом удалении цианистого водорода, муравьиной кислоты и производных муравьиной кислоты из синтез-газа, включающего эти компоненты, моноксид углерода и водород.
11. Применение по п.10, в котором один или несколько металлов присутствуют в количестве 0,01- 40 вес.%.
12. Применение по п.11, в котором один или несколько металлов присутствуют в количестве 0,05- 20 вес.%.
13. Применение по п.10, в котором один или несколько металлов выбраны из группы, включающей палладий и серебро, и носитель содержит по меньшей мере один из оксидов металлов, выбранных из группы, состоящей из церия, титана, циркония, алюминия и молибдена.
14. Применение по п.13, в котором один или несколько металлов представляют собой серебро, нанесенное на носитель, содержащий оксид титана и/или оксид циркония.
Текст
СПОСОБ УДАЛЕНИЯ ЦИАНИСТОГО ВОДОРОДА И МУРАВЬИНОЙ КИСЛОТЫ ИЗ СИНТЕЗ-ГАЗА Педерзен Карстен, Дибкайер Иб, Нильзен Поль Эрик Хойлунд, Нерлоф Йеспер (DK) Представитель: Способ каталитического удаления цианистого водорода, муравьиной кислоты и производных муравьиной кислоты из синтез-газа, включающего эти компоненты, моноксид углерода и водород, который заключается в приведении синтез-газа в контакт с катализатором, включающим один или несколько металлов, выбранных из группы, включающей серебро, золото, медь, палладий, платину и их смеси, и нанесенных на носитель, включающий по меньшей мере один из оксидов металлов, выбранных из группы, состоящей из скандия, иттрия, лантана, церия, титана,циркония, алюминия, цинка, хрома и молибдена. 013870 Настоящее изобретение относится к удалению цианистого водорода и муравьиной кислоты из газа с получением газа, который может быть использован для производства других химических соединений,таких как метанол, диметиловый эфир или углеводороды. В частности, изобретение относится к удалению этих примесей путем каталитического гидролиза газа, например синтез-газа. Уровень техники Синтез-газ для производства, например метанола, диметилового эфира (ДМЭ) или жидких углеводородов, в частности синтезом Фишера-Тропша, может быть получен из углеродсодержащего исходного сырья, такого как сжиженный природный газ, жидкие углеводороды, включая тяжелые углеводороды,или твердое исходное сырье, такое как уголь. Углеродсодержащее исходное сырье вступает в реакцию с паром и/или воздухом, обогащенным кислородом воздухом или чистым кислородом при высокой температуре в процессе осуществления риформинга с водяным паром, автотермического риформинга, каталитического неполного окисления или комбинаций этих методов. Обычно в процессе риформинга с водяным паром природный газ или легкие углеводороды вступают в реакцию с водяным паром в присутствии катализатора на основе никеля или благородных металлов. Температура у выпускного отверстия реактора достигает 950 С. Во время автотермического риформинга (АТР) или каталитического неполного окисления (КНО) природный газ или другие углеводороды вступают в реакцию с паром и окислителем (воздухом, обогащенным кислородом воздухом или чистым кислородом) в присутствии катализатора на основе никеля или благородных металлов. Температура у выпускного отверстия реактора обычно достигает 1100 С. Во время некаталитического неполного окисления (НО) (также называемого газификацией) природный газ, легкие углеводороды, тяжелые углеводороды или твердое исходное сырье, такое как уголь, вступают в реакцию с окислителем (воздухом, обогащенным кислородом воздухом или чистым кислородом), и температура на выходе из реактора достигает 1400 С. Эти процессы известны из уровня техники. Исчерпывающее описание отдельных процессов и их соответствующих вариантов и комбинаций даны, например, в Aasberg-Petersen и др., Технология Фишера-Тропша, Stud. Surf. Sci. Catal. 152(2004) 258-405, изд. Steynberg, A.P. и Dry, M.E. В процессах, проводимых на основе риформинга с водяным паром и/или автотермического риформинга или каталитического неполного окисления, композиция синтез-газа может быть равновесной смесью водорода, моноксида углерода, диоксида углерода, метана и водяного пара, полученной при температуре и давлении, равных соответствующим на выходе из последнего каталитического реактора согласно реакциям: При неполном окислении равновесие может установиться при температуре несколько ниже температуры на выходе из реактора. Как правило, отличные от СН 4 углеводороды присутствуют в синтез-газе,полученном любым из известных способов, только в малых или незначительных количествах. Однако в синтез-газе также могут присутствовать в ничтожно малых количествах некоторые другие компоненты,такие как примеси с возможным вредным влияниям на процессы с нисходящим потоком, особенно если исходное сырье или окислитель содержат азот. Примесями, которым уделяется особое внимание, являются аммиак, цианистый водород и муравьиная кислота. Эти примеси будут присутствовать в количествах, соответствующих установившемуся равновесию (при тех же самых условиях, соответствующих равновесию для реакций (1) и (2 для следующих реакций: Концентрация аммиака может достигать нескольких сотен об.млн.долей, тогда как концентрация цианистого водорода и муравьиной кислоты, как правило, будет меньше 100 об.млн.долей. На выходе из реактора, где образуется синтез-газ, сырой синтез-газ охлаждают в одну или несколько стадий до температуры, при которой большинство содержащегося в нем водяного пара конденсируется. Первая стадия охлаждения может проводиться для получения водяного пара с последующим охлаждением его на воздухе и/или водой. Конденсат отделяют и синтез-газ направляют в секцию для синтеза конечного продукта, например метанола, диметилового эфира или углеводородов. Конденсат будет включать растворенные газы, включая оксиды углерода, большую часть аммиака и почти всю муравьиную кислоту. рН Конденсата, как правило, равно приблизительно 7. При этом значении рН цианистый водород не диссоциирует в воде и распределяется между газом и конденсатом. Следовательно, синтез-газ в дополнение к главным компонентам: водороду, моноксиду углерода, диоксиду углерода и метану, также будет содержать следы аммиака и цианистого водорода. Конденсат будет содержать растворенные газы, включая цианистый водород, большую часть аммиака и муравьиную кислоту. Присутствие этих соединений нежелательно, поскольку муравьиная кислота и формиаты являются загрязняющими примесями, которые вызывают коррозию в находящихся ниже по потоку конденсационных установках и оказывают дополнительную нагрузку на водные очистительные устройства или препятствуют повторному-1 013870 использованию конденсата. Присутствие аммиака, цианистого водорода и муравьиной кислоты в синтез-газе и в конденсате может вызывать трудности на последующих стадиях процесса. В процессе синтеза метанола или диметилового эфира, аммиак и цианистый водород могут быть превращены в метиламины, которые нежелательны в конечных продуктах и должны быть удалены, например ионным обменом. Более серьезное влияние эти примеси оказывают на синтез углеводородов реакцией Фишера-Тропша, особенно когда используют катализаторы на основе Со, см. например патент US6107353. В таких случаях, аммиак и цианистый водород могут действовать в качестве каталитических ядов, неблагоприятно влияя на катализатор синтеза. Следы аммиака легко удалить промыванием водой. Очистить газ от цианистого водорода этим же способом очень трудно, так как его растворимость в воде в большинстве случаев значительна. Конденсат наиболее часто очищают мгновенным равновесным испарением и/или отгонкой паром с последующей заключительной очисткой ионным обменом. Исследования различных концепций по отгонке полученного в процессе конденсата раскрыты в J. Madsen: Ammonia Plant Saf. 31 (1991) 227-240. Таким образом, присутствие цианистого водорода и муравьиной кислоты в синтез-газе и полученном конденсате нежелательно. Удаление цианистого водорода из газов описано в литературе. Известно, что на заводах светильный газ получают путем превращения HCN над Аl2 О 3, см. например: Гидролиз HCN на различных оксидных катализаторах при 400 С, J.D.F March, W.B.S Newling, J.Rich, J.Appl. Chem 2, 1952, 681/4. Патент JP53-5065 Nitto Chemical Industry K.K. раскрывает двухстадийный процесс переработки содержащего цианистый водород отходящего газа. Отходящие газы поступают из процессов, в которых используют цианистый водород, таких как аммоксидирование, нанесение гальванического покрытия,металлургическая промышленность и другие. Первая стадия включает гидролиз цианистого водорода в аммиак и моноксид углерода в присутствии катализатора гидролиза, содержащего по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, включающей алюминий, молибден, ванадий, железо, кобальт, никель,медь, марганец, серебро и лантан. Катализатором гидролиза предпочтительно является активный оксид алюминия. Также предпочтительны оксид алюминия, MgO или TiO2, несущие щелочные и/или щелочноземельные металлы. Вторая стадия является стадией окисления, на которой аммиак и моноксид углерода превращают в азот и диоксид углерода в присутствии катализатора окисления. Приведенные в данном документе примеры даны для случаев, когда катализатором гидролиза является оксид алюминия, пропитанный нитратом лантана, платинохлористо-водородной кислотой или хлоридом палладия. В патенте US 6107353 раскрыто удаление цианистого водорода на стадии каталитического гидролиза с последующей газоочисткой для удаления образовавшегося аммиака. Катализатор гидролиза содержит оксид алюминия, оксиды молибдена и титана в определенных количествах. Трудности, связанные с присутствием муравьиной кислоты в конденсате, и возможное образование муравьиной кислоты в каталитическом реакторе по реакции (5) не описываются в вышеупомянутых документах, и в них не предлагается выход для решения этой проблемы. Вышеуказанные недостатки могут быть преодолены предлагаемым способом, в котором цианистый водород удаляют из влажного синтез-газа до конденсации паров воды, что приводит к уменьшению содержания цианистого водорода в сухом синтез-газе и конденсате в значительной степени. Другим объектом изобретения является способ, по которому в дополнение к удалению цианистого водорода из синтез-газа также удаляют муравьиную кислоту и ее производные, которые образуются в генераторе синтез-газа по реакции (5). Сущность изобретения Для вышеуказанных целей был разработан способ, в котором одновременно каталитически разлагают цианистый водород согласно реакции (6) и муравьиную кислоту согласно реакции (7) без активирования реакций, таких как гидрирование оксида углерода в метан согласно реакции (8) или конверсия водяного пара согласно реакции (2). Цианистый водород разлагается до моноксида углерода, а муравьиная кислота - до диоксида углерода и водорода. Эти реакции конверсии водяного пара и гидрирования оксида углерода в метан в некоторых случаях нежелательны, так как они могут отрицательно повлиять на состав синтез-газа и стать причиной снижения выхода конечного продукта. Такое удаление цианистого водорода и муравьиной кислоты может быть осуществлено способом,который в дополнение к разложению цианистого водорода согласно реакции (6), также разлагает муравьиную кислоту в процессе дегидрогенизации, например, согласно реакции (7): Предлагаемый способ заключается в каталитическом удалении цианистого водорода, муравьиной кислоты и производных муравьиной кислоты из синтез-газа, включающего эти соединения, моноксид углерода и водород. Способ заключается в приведении синтез-газа в контакт с катализатором, содержа-2 013870 щим один или несколько металлов, выбранных из группы, включающей серебро, золото, медь, палладий,платину и их комбинации, и нанесенных на носитель, содержащий по меньшей мере один из оксидов металлов, выбранных из скандия, иттрия, лантана, церия, титана, циркония, алюминия, цинка, хрома и молибдена. Использование предлагаемого способа позволяет уменьшить содержание цианистого водорода, муравьиной кислоты и производных муравьиной кислоты в виде формиатов и формамида в синтез-газе и получаемом конденсате. Изобретение также включает новые катализаторы, содержащие один или несколько металлов, выбранных из группы, включающей серебро, золото, медь, палладий, платину и их комбинации, и нанесенных на носитель, содержащий по меньшей мере один из оксидов металлов, выбранных из скандия, иттрия, лантана, церия, титана, циркония, алюминия, цинка, хрома и молибдена. Описание чертежа На фигуре продемонстрировано выполнение предлагаемого способа. Подробное описание изобретения Предлагаемый способ относится к удалению примесей цианистого водорода и муравьиной кислоты. Термин муравьиная кислота объединяет также производные муравьиной кислоты в виде формамида,формиатов, таких как соли, образовавшиеся при нейтрализации муравьиной кислоты основанием, или также эфир, производное муравьиной кислоты. Формиат ион имеет формулу НСОО-. В предлагаемом способе используется катализатор, специально подобранный для одновременного разложения присутствующих в синтез-газе цианистого водорода и муравьиной кислоты. Катализатор ускоряет реакцию гидролиза цианистого водорода и разложения муравьиной кислоты и ее производных при осуществлении реакции дегидрогенизации. Катализатор включает по меньшей мере один из металлов, выбранных из серебра, золота, меди, палладия, платины и их комбинаций. Металл может быть использован в виде оксида. Металл или оксид металла наносят на носитель из оксидов металлов, выбранных из скандия, иттрия, лантана, церия, титана, циркония, алюминия, цинка, хрома, молибдена и их комбинаций. Применение такого катализатора в предлагаемом способе приводит к уменьшению количества цианистого водорода, муравьиной кислоты и ее производных в обработанном синтез-газе по сравнению с исходным синтез-газом. Катализатор содержит металл в концентрации 0,01-40 вес.%, предпочтительно 0,05-20 вес.%. Предпочтительными металлами являются палладий или серебро, и наиболее предпочтительным металлом является серебро. Катализатор включает носитель, приготовленный из оксидов металлов, выбранных из скандия, иттрия, лантана, церия, титана, циркония, алюминия, цинка, хрома, молибдена и их комбинаций. Предпочтительными носителями являются носители на основе оксидов металлов, выбранных из церия, циркония,алюминия, молибдена, титана и их комбинаций. Наиболее предпочтительными являются носители на основе двуокиси титана или диоксида титана TiO2 и двуокиси циркония или диоксида циркония ZrO2 или их комбинаций. Для приготовления всех перечисленных носителей применимы как чистые соединения,так и коммерчески доступные продукты. Применимы все формы диоксида титана, например диоксид титана в форме анатаза (O2Ti). В предпочтительном варианте предлагаемого способа используется катализатор, содержащий серебро, нанесенное на оксид титана и/или оксид циркония. Эти катализаторы особенно эффективны для одновременного удаления цианистого водорода, муравьиной кислоты и ее производных. Реакция гидролиза выполняется при температуре 100-400 С и давлении 1-100 бар. Наиболее предпочтительными являются температура 50-350 С и давление 1-80 бар. Указанный диапазон температур оптимален, поскольку в этом случае можно по существу избежать реакции конверсии водяного газа, и этот диапазон давления применим для дальнейшего синтеза метанола, ДМЭ или жидких углеводородов по процессу Фишера-Тропша. При более низких температурах наблюдается более низкая активность реагентов, и увеличение активности может быть достигнуто увеличением содержания металла в катализаторе. Нижний предел температуры, как правило, определяется точкой конденсации смеси реагентов, которая обычно находится в диапазоне от 50-200 С. Предлагаемый способ может быть выполнен в реакторе типа конвертера радиального потока. Другой подходящий тип реактора включает несколько параллельных адиабатических слоев. После завершения гидролиза цианистого водорода и реакции разложения муравьиной кислоты полученный газ может быть охлажден в одну или несколько стадий и выделен в поток синтез-газа, подходящий для дальнейшей переработки, к примеру, в метанол, ДМЭ и/или жидкие углеводороды, и поток конденсата, содержащий растворенные газы. Поток конденсата можно быть направлен в отпарной аппарат для последующего разделения компонентов. На фигуре показан предпочтительный вариант изобретения. Синтез-газ 1 с основными компонентами, такими как моноксид углерода, диоксид углерода и водород, загрязненный примесями цианистого водорода, муравьиной кислотой и производных муравьиной кислоты, направляют в реактор разложения цианистого водорода 2 для каталитического гидролиза цианистого водорода в моноксид углерода и аммиак и одновременного разложения муравьиной кислоты до диоксида углерода и водорода. Полученный газ 3 из реактора разложения цианистого водорода 2 охлаждают на одной или нескольких стадиях охла-3 013870 ждения 4 до температуры, не достигающей требуемой для конденсации водяных паров. Теплота, выделяемая на стадиях охлаждения, может быть использована, например, при производстве пара или в качестве источника тепла в риформинг-установках-теплообменниках для нагревания подаваемой в испаритель воды или для других целей. Охлажденный полученный газ 3 затем направляют в сепаратор 5 для разделения на два потока: поток очищенного синтез-газа 6, который может быть использован для дальнейшей конверсии, и поток конденсата 7. Поток конденсата 7 может быть далее очищен, пропусканием его, например, через отпарной аппарат для удаления диоксида углерода, аммиака и других растворенных газов. Перечисленные операции позволяют достичь снижения содержания цианистого водорода, муравьиной кислоты и ее производных по сравнению с процессом, который выполнен одним из известных способов. Очищенный поток синтез-газа является пригодным для дальнейшей конверсии, например в метанол и/или диметиловый эфир. Он также может быть использован в качестве исходного сырья для синтеза углеводородов процессом Фишера-Тропша. Используя предлагаемый способ, можно уменьшить количество цианистого водорода в синтез-газе по меньшей мере на 80%, предпочтительно на 90% и наиболее предпочтительно на 95%. Кроме того, используя предлагаемый способ, можно уменьшить общее содержание муравьиной кислоты и ее производных в синтез-газе и конденсате на предпочтительно более чем 25% и наиболее предпочтительно на более чем 50%. Катализатор может быть приготовлен нанесением подходящих источников металлов на оксид металла требуемого носителя. Нанесение может быть осуществлено пропиткой или методами начального увлажнения. Затем носитель с нанесенным металлом сушат и обжигают при температуре приблизительно 250-500 С для образования оксидной формы. Предпочтительно при температуре 350-450 С. Катализатор может быть обработан водородом при температуре 200-600 С в течение 1-24 ч, предпочтительно при температуре 230-550 С. Катализатор также может быть приготовлен смешиванием раствора солей металла с основой для формирования пасты, которая может быть экструдирована. Затем полученный каталитический материал сушат и обжигают при температуре 250-500 С для получения оксидной формы, как описано выше. Катализатор может быть приготовлен нанесением металла на носитель, выполненный в форме монолита или таблетки. В предлагаемом способе могут быть использованы соли металлов, например, нитраты. Другие соединения, такие как комплексные соединения металлов, например [Pd(NH3)4](HCO3)2 и [Аu(NH3)4(NO3)3],также приемлемы. В предлагаемом способе может быть использован катализаторный модуль в форме структурированного элемента с каталитическим слоем. Два типа структурированных элементов являются наиболее предпочтительными для использования в предлагаемом способе, а именно элементы в виде гофры прямой и зигзагообразной форм. В предлагаемом способе также могут быть использованы другие катализаторные структурированные элементы. Они могут быть представлены, например катализатором в виде таблеток; катализатором,прикрепленным к стенке трубчатого реактора; или катализатором, прикрепленным к деталям, которые в свою очередь прикреплены к стенке трубчатого реактора. Катализатор может быть также в форме покрытия на стенке трубы испарителя или подогревателя воды, подаваемой в испаритель. Примеры Выполняют эксперименты с различными катализаторами, используя синтез-газ, состоящий главным образом из водорода, моноксида углерода, диоксида углерода, имеющий состав, соответствующий составу синтез-газа из установки автотермического риформинга. Примеси готовят следующим образом: цианистый водород получают кислотной перегонкой цианистого натрия. Муравьиную кислоту используют в виде 32%-го раствора муравьиной кислоты (аналитической чистоты). Аммиак - в виде 25%-го нашатырного спирта (аналитической чистоты). Примеси цианистого водорода, аммиака и муравьиной кислоты затем добавляют в воду, подаваемую в испаритель, в испытательном установке. Количество примесей в синтез-газе соответствует их количеству, ожидаемому в синтез-газе из установки автотермического риформинга. Полученный водяной пар с содержащимися в нем примесями из испарителя смешивают с синтез-газом для формирования тестируемого газа, исследуемого на испытательной установке. Во всех примерах состав газа дается в об.%, об.млрд.долях или в об.млн.долях. Состав тестируемого газа приведен в табл. 1. Эксперименты проводились при давлении 1-28 бар в диапазоне температур 150-350 С. Концентрации СО, муравьиной кислоты, ее производных и цианистого водорода во влажном газе рассчитывают на основе потока подачи сухого газа, воды и анализа сухого газа на входе и выходе газа из реактора. Соотношения для СО, HCN и НСООН следующие: Соотношение СО = СОвых/СОвхHCOOH соотношение = НСООНвых/НСООНвх Соотношение для НСООН охватывает муравьиную кислоту и ее производные. Муравьиная кислота и ее производные обнаруживаются в жидкой фазе после конденсации влажного газа. Концентрацию в жидкой фазе определяют ионной хроматографией с пределом чувствительности приблизительно 0,1 мг/л. Цианистый водород обнаруживается в водной и газовой фазах после конденсации влажного газа. Концентрацию HCN в газовой фазе измеряют абсорбцией в соударительной емкости с щелочной жидкостью, имеющей рН более 12. В течение определенного времени осуществляют абсорбцию цианистого водорода и объем абсорбированного газа измеряют газометром. Количество абсорбированного газа в соударительной емкости определяют ионоселективной хроматографией с пределом чувствительности приблизительно 0,1 мг/л. Конденсат водной фазы отбирают в колбу с 1 гранулой твердого NaOH для предотвращения испарения HCN из жидкости при расширении. Образец анализируют аналогично описанному выше. Тестируемые катализаторы получают пропиткой обожженного пористого оксидного носителя отдельными металлами или их комбинацией и перемешиванием компонентов, с последующими экструзией и обжигом. Металлы используют в виде водного раствора. Концентрация водных растворов зависит от требуемой концентрации металла в конечном катализаторе и объема пор катализаторов, который находится в пределах от 230 до 600 мл/кг носителя катализатора. Площадь поверхности катализатора составляет 64-250 м 2/кг и не оказывает какого-либо заметного влияния на достигаемые результаты. Влажные пропитанные катализаторы высушивают при 100 С в течение 1 ч с последующим обжигом при 500 С в течение 2 ч. Пример 1 (Сравнительный). В качестве катализатора тестируют гамма оксид алюминия Al2O3, используемый в виде таблеток диаметром 3-9 мм. Отмечено, что оксид алюминия способствует разложению HCN. Однако он также образует муравьиную кислоту и формиаты по реакции: Указанное количество НСООН означает суммарное содержание муравьиной кислоты и ее производных. Результаты приведены в табл. 2. При тестировании выявляется, что катализатор оксид алюминия видоизменяет приблизительно 1,4% моноксида углерода, что является нежелательным. Кроме того, замечено, что НСООН соотношение составляет 32, указывая на значительное образование муравьиной кислоты и ее производных. Пример 2 (Сравнительный). В качестве катализатора тестируют диоксид титана в форме анатаза, используемый в виде таблеток диаметром 3-9 мм при условиях реакции, соответствующих примеру 1. Результаты приведены в табл. 3.TiO2 является более эффективным катализатором конверсии HCN, но при этом также образуются муравьиная кислота и ее производные, как показано табл. 3. Замечено, что НСООН соотношение составляет 11, указывая на образование муравьиной кислоты и ее производных. Реакция конверсии водяного газа при помощи TiO2 фактически не происходит. Пример 3. 7 вес.% серебра на диоксиде титана получают пропиткой пористых таблеток диоксида титана диаметром 3 мм водным раствором, содержащим 22,1 г нитрата серебра в 100 мл раствора. Пропитанный диоксид титана высушивают при 110 С с последующим разложением нитрата серебра при 500 С в течение 1 ч. Катализатор тестируют при условиях реакции, аналогичных примеру 1, при низкой и высокой объемной скорости подачи реагентов. Результаты приведены в табл. 4. Добавление серебра к TiO2 уменьшает концентрацию муравьиной кислоты и ее производных, как показано в табл. 4, более чем на 60%. Наблюдается реакция конверсии некоторой части водяного газа, происходящая на катализаторе. Пример 4. Пример 3 повторяют при более низкой температуре, при низкой и высокой объемной скорости подачи реагентов, используя 7 вес.% Ag на TiO2 в виде таблеток диаметром 3-9 мм. Результаты приведены в табл. 5. Таблица 5-8 013870 уменьшилось. Реакция конверсии была также менее распространена. Пример 5. 0,2 вес.% Ag на TiO2 монолите получают пропиткой пористого монолита, имеющего очень узкие каналы с гидравлическим диаметром 1,1 мм. Пропитку осуществляют, используя водный раствор 0,6 г нитрата серебра в 100 мл раствора. Монолит высушивают при 110 С с последующим обжигом при 500 С в течение 1 ч для разложения нитрата серебра. Серебросодержащий монолит сравнивают с TiO2 монолитным катализатором без серебра. Эксперимент выполняют при низкой и высокой объемной скорости подачи реагентов и при двух различных температурах. Результаты приведены в табл. 6. Таблица 6 Замечено, что добавление серебра на TiO2 монолит уменьшает концентрацию муравьиной кислоты и ее производных до величины ниже концентрации в подаваемом газе. Пример 6. Пример 4 повторяют с катализатором, содержащим серебро в более низкой концентрации. Использовался 1,8 вес.% Ag на TiO2. Катализатор получают пропиткой пористых таблеток диоксида титана диаметром 3 мм водным раствором, содержащим 5,4 г нитрата серебра в 100 мл раствора. Пропитанный диоксид титана высушивают при 110 С с последующим разложением нитрата серебра при 500 С в течение 1 ч. Результаты приведены в табл. 7. Как замечено из табл. 7, катализатор проявляет способность уменьшать количество муравьиной кислоты, ее производных и цианистого водорода. Реакция конверсии водяного пара также уменьшена. Пример 7.Ag/Y2O3/Al2O3 катализатор готовят следующим образом: 40 г Y2O3 смешивают с 25 г геля оксида алюминия и 1,8 г AgNO3, растворенного в 1 мл Н 2 О. Смесь замешивают в виде пасты, которую экструдируют. Экструдаты высушивают при 110 С в течение 16 ч, после этого обжигают при 500 С в течение 2 ч. Содержание Ag в образце анализируют с применением ICP (индуктивно связанной плазмы), показывающей наличие Ag в количестве 2,2 вес.%. Носитель содержит 88 вес.% Y2O3 и 12 вес.% Al2O3. Для каталитического испытания экструдаты измельчают до частиц размером 150-300 мкм. Результаты приведены в табл. 8. Как может быть замечено из табл. 8, содержание цианистого водорода, муравьиной кислоты и производных муравьиной кислоты уменьшилось. Пример 8.Pd/Y2O3/Al2O3 катализатор готовят следующим образом: 80 г Y2O3 смешивают с 50 г геля оксида алюминия и 2,8 г [Pd(NH3)4](НСО 3)2, растворенного в 5 мл разбавленной азотной кислоты. Смесь замешивают в пасту, которую экструдируют. Экструдаты высушивают при 110 С в течение 16 ч, после этого обжигают при 500 С в течение 2 ч. Содержание Pd в образце анализируют с применением ICP, показывающей наличие Pd в количестве 0,91 вес.%. Носитель содержит 88 вес.% Y2O3 и 12 вес.% Al2O3. Для каталитического испытания экструдаты измельчают до частиц размером 150-300 мкм. Результаты приведены в табл. 9. Как может быть замечено из табл. 9, содержание цианистого водорода, муравьиной кислоты и производных муравьиной кислоты уменьшилось. Пример 9.Ag/CeO2/ZrO2 катализатор готовят следующим образом: 580 г Ce(NO3)36 Н 2 О растворяют в воде до общего объема 400 мл. Раствор 70 вес.% Zr(OCH(CH3)2)4 в 1-пропаноле (160 г) разбавляют до общего объема 600 мл 2-пропанолом. Водный раствор быстро добавляют к спиртовому раствору при интенсивном перемешивании. Осадок отфильтровывают, промывают, сушат и обжигают при 500 С в течение 5 ч. После этого носитель пропитывают водным раствором AgNO3 до первоначального увлажнения. Катализатор высушивают при 120 С и обжигают при 450 С в течение 2 ч. Содержание Ag в образце анализируют с применением ICP, показывающей наличие Ag в количестве 1,5 вес.%. Носитель содержит 85 вес.% СеО 2 и 15 вес.% ZrO2. Для каталитического испытания экструдаты измельчают до частиц размером 150300 мкм. Результаты приведены в табл. 10. Как может быть замечено из табл. 10, содержание цианистого водорода, муравьиной кислоты и производных муравьиной кислоты уменьшилось. Пример 10.Pt/CeO2/ZrO2 катализатор готовят следующим образом: 580 г Ce(NO3)36 Н 2 О растворяют в воде до общего объема 400 мл. Раствор 70 вес.% Zr(OCH(CH3)2)4 в 1-пропаноле (160 г) разбавляют до общего объема 600 мл 2-пропанолом. Водный раствор быстро добавляют к спиртовому раствору при интенсивном перемешивании. Осадок отфильтровывают, промывают, сушат и обжигают при 500 С в течение 5 ч. После этого носитель пропитывают водным раствором [Pt(NH3)4](НСО 3)2 до первоначального увлажнения. Катализатор высушивают при 120 С и обжигают при 450 С в течение 2 ч. Содержание Pt в образце анализируют с применением ICP, показывающей наличие Pt в количестве 3,4 вес.%. Носитель содержит 85 вес.% СеО 2 и 15 вес.% ZrO2. Для каталитического испытания экструдаты измельчают до частиц размером 150-300 мкм. Результаты приведены в табл. 11. Как может быть замечено из табл. 11, содержание цианистого водорода, муравьиной кислоты и производных муравьиной кислоты уменьшилось. Пример 11. 1,5 вес.% Ag/TiO2 катализатор готовят следующим образом. 180 г порошка TiO2 смешивают с 75 г водного раствора AgNO3, содержащего 3,5 вес.% Ag. Смесь замешивают в пасту, которую экструдируют. Экструдаты высушивают при 150 С в течение 3 ч, после этого обжигают при 525 С в течение 2 ч. Содержание Ag в образце анализируют с применением ICP, показывающей наличие Ag в количестве 1,5 вес.%. Для каталитического испытания экструдаты измельчают до частиц размером 150-300 мкм. Результаты приведены в табл. 12. Как может быть замечено из табл. 12, содержание цианистого водорода, муравьиной кислоты и производных муравьиной кислоты уменьшилось. Пример 12.Ag/Al2O3 катализатор готовят следующим образом: 50 г экструдатов Al2O3 пропитывают до первоначальной влажности раствором 1,58 г AgNO3 в 37,5 мл Н 2 О. Образец высушивают при 110 С, после этого обжигают при 500 С в течение 2 ч. Содержание Ag в образце анализируют с применением ICP, показывающей наличие Ag в количестве 1,9 вес.%. Для каталитического испытания экструдаты измельчают до частиц размером 150-300 мкм. Результаты приведены в табл. 13. Как может быть замечено из табл. 13, содержание цианистого водорода, муравьиной кислоты и производных муравьиной кислоты уменьшилось. Пример 13.Pd-Pt/Al2O3 катализатор готовят следующим образом: 50 г экструдатов Al2O3 пропитывают до первоначальной влажности раствором 0,68 г [Pd(NH3)4](НСО 3)2 и 0,28 г [Pt(NH3)4](НСО 3)2 в 37,5 мл Н 2 О. Образец высушивают при 110 С, после этого обжигают при 500 С в течение 2 ч. Содержание металла в образце анализируют с применением ICP, показывающей наличие в количестве 0,49 вес.% Pd и 0,28 вес.% Pt. Для каталитического испытания экструдаты измельчают до частиц размером 150-300 мкм. Результаты приведены в табл. 14. Как может быть замечено из табл. 14, содержание цианистого водорода, муравьиной кислоты и производных муравьиной кислоты уменьшилось. Пример 14.Ag/ZnO катализатор готовят следующим образом: 100 г экструдатов ZnO пропитывают до первоначальной влажности раствором 3,16 г AgNO3 в 35,0 мл Н 2 О. Образец высушивают при 110 С, после этого обжигают при 500 С в течение 2 ч. Содержание Ag в образце анализируют с применением ICP, показывающей наличие Ag в количестве 2,0 вес.%. Для каталитического испытания экструдаты измельчают до частиц размером 150-300 мкм. Результаты приведены в табл. 15. Как может быть замечено из табл. 15, содержание цианистого водорода, муравьиной кислоты и производных муравьиной кислоты уменьшилось. Пример 15.Pd/MoO3/Al2O3 катализатор готовят следующим образом: 220 г экструдатов Al2O3 добавляют к суспензии 108 г МоО 3 в 700 мл Н 2 О. Смесь нагревают до температуры рефлюкса в течение 16 ч для начала абсорбции МоО 3 на Al2O3 поверхности. Экструдаты отделяют фильтрованием, высушивают при 110 С и обжигают при 450 С в течение 2 ч. После этого 100 г экструдатов MoO3/Al2O3 пропитывают до первоначальной влажности раствором [Pd(NH3)4](НСО 3)2 в разбавленной азотной кислоте. Образец высушивают при 110 С и обжигают при 500 С в течение 2 ч. Содержание Pd в образце анализируют с применениемICP, показывающей наличие Pd в количестве 0,87 вес.%. Для каталитического испытания экструдаты измельчают до частиц размером 150-300 мкм. Результаты приведены в табл. 16. Как может быть замечено из табл. 16, содержание цианистого водорода, муравьиной кислоты и производных муравьиной кислоты уменьшилось. Пример 16. Высокой нагрузки Ag/TiO2 катализатор готовят следующим образом: 20 г экструдатов TiO2 пропитывают до первоначальной влажности 7,0 мл водного раствора, содержащего 7,85 г AgNO3. Образец высушивают при 110 С и обжигают при 500 С в течение 2 ч. Содержание Ag в образце анализируют с применением ICP, показывающей наличие Ag в количестве 18,4 вес.%. Для каталитического испытания экструдаты измельчают до частиц размером 150-300 мкм. Результаты приведены в табл. 17. Таблица 17 Как может быть замечено из табл. 17, содержание цианистого водорода, муравьиной кислоты и- 19013870 производных муравьиной кислоты уменьшилось. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ каталитического удаления цианистого водорода, муравьиной кислоты и производных муравьиной кислоты из синтез-газа, включающего эти компоненты, моноксид углерода и водород, который заключается в приведении синтез-газа в контакт с катализатором, включающим один или несколько металлов, выбранных из группы, включающей серебро, золото, медь, палладий, платину и их комбинации,и нанесенных на носитель, содержащий по меньшей мере один из оксидов металлов, выбранных из группы, состоящей из скандия, иттрия, лантана, церия, титана, циркония, алюминия, цинка, хрома и молибдена, за исключением металла меди, нанесенного на носитель оксид цинка. 2. Способ по п.1, в котором катализатор включает 0,01-40 вес.% одного или нескольких металлов. 3. Способ по п.1, в котором катализатор включает 0,05-20 вес.% одного или нескольких металлов. 4. Способ по п.1, в котором один или несколько металлов выбирают из группы, включающей палладий и серебро, и носитель содержит по меньшей мере один из оксидов металлов, выбранных из группы, состоящей из церия, титана, циркония, алюминия и молибдена. 5. Способ по п.4, в котором катализатор включает серебро, нанесенное на носитель, содержащий оксид титана и/или оксид циркония. 6. Способ по п.1, в котором носитель находится в виде монолита или таблеток. 7. Способ по п.1, в котором синтез-газ приводят в контакт с катализатором при температуре в пределах от 150 до 400 С и давлении в пределах от 1 до 100 бар. 8. Способ по п.1, который выполняют в реакторе-конвертере радиального потока. 9. Способ по одному из пп.1-8, в котором синтез-газ после удаления цианистого водорода, муравьиной кислоты и производных муравьиной кислоты охлаждают и разделяют на поток очищенного синтезгаза и поток конденсата. 10. Применение катализатора, который включает один или несколько металлов, выбранных из группы, включающей серебро, золото, медь, палладий, платину и их комбинации, и нанесенных на носитель, содержащий по меньшей мере один из оксидов металлов, выбранных их группы, состоящей из скандия, иттрия, лантана, церия, титана, циркония, алюминия, цинка, хрома и молибдена, за исключением металла меди, нанесенного на носитель оксид цинка, при каталитическом удалении цианистого водорода, муравьиной кислоты и производных муравьиной кислоты из синтез-газа, включающего эти компоненты, моноксид углерода и водород. 11. Применение по п.10, в котором один или несколько металлов присутствуют в количестве 0,0140 вес.%. 12. Применение по п.11, в котором один или несколько металлов присутствуют в количестве 0,0520 вес.%. 13. Применение по п.10, в котором один или несколько металлов выбраны из группы, включающей палладий и серебро, и носитель содержит по меньшей мере один из оксидов металлов, выбранных из группы, состоящей из церия, титана, циркония, алюминия и молибдена. 14. Применение по п.13, в котором один или несколько металлов представляют собой серебро, нанесенное на носитель, содержащий оксид титана и/или оксид циркония.
МПК / Метки
МПК: B01D 53/86, C10K 1/34
Метки: водорода, синтез-газа, цианистого, способ, удаления, кислоты, муравьиной
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/22-13870-sposob-udaleniya-cianistogo-vodoroda-i-muravinojj-kisloty-iz-sintez-gaza.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способ удаления цианистого водорода и муравьиной кислоты из синтез-газа</a>
Предыдущий патент: Способ и система для определения активности катализатора
Следующий патент: Катализатор паровой конверсии монооксида углерода, способ его приготовления и способ его использования
Случайный патент: Дейтерированные производные катехоламина, а также лекарственные средства, содержащие эти соединения