199313. lajstromszámú szabadalom • Eljárás ammóniaszintézisben alkalmazható,promotorral aktivált vasoxidot tartalmazó tömbkatalizátor készítmény előállítására
1 HU 199313 n 2 A találmány szerinti eljárással ammóniaszintézisben alkalmazható tömb katalizátor készítményt állítunk elő szemcsés, promotorral aktivált vas-oxid katalizátor és 1,49-1,6 g/cra3 sűrűségű, vizes alkúlifém-aluminát-oldal öszszekeverésével, a kapott katalizátormasszúba 0,1-1,0 tőmegX erősítő-, merevítő-elemek behelyezésével és a katalizátormassza szükséges alakra formázásával, majd 300-600 °C-os hőkezelésével oly módon, hogy a 87,0-96,4 tőmegX szemcsés, promotorral aktivált vas-oxid katalizátor és a szárazanyagra vonatkoztatott 3,0-6,0 tőmegX, 1,49-1,6 g/cm3 sűrűségű, vizes alkálifém-aluminát-oldat keverékébe 0,1-6,0 tőmegX legalább egy töltőanyagot, ami 0,01-0,5 put szemcsemérelű, promotorral aktivált vas-oxid katalizátor por, vagy agyagásvány, vagy agyagásvány égetett terméke, is bekeverünk. Ismertek az ammóniaszintézisben alkalmazható szemcsés, promotorral aktivált vas-oxid katalizátorok. A szemcsék különböző méretűek és szabálytalan szemcsék illetve granulátumok lehetnek. Előállításuk magnetit és promotorok (oxidok, illetve kálium, aluminium, kalcium, szilícium, magnézium, kobalt, ozmium, rénium sók, stb.) összeolvasztásával és végül a katalizátor ötvözet aprításával vagy granulálásával történik (lásd: 1,1. Abramson: Katalizátori dija processzov proizvodsztva vodoroda i szinteza ammiaka, TsNIITE Neftehim, Moszkva, 1972., 175-195. oldal; L.D. Kuznecov, L.M. Dmitrenko, P.D. Rabina, J.A. Szokolinszki: Szintez ammiaka, Ilimija, Moszkva, 1982., 85-125. oldal). A szemcsés katalizátorok hátránya, hogy az ammóniaszintézis reaktorába történő beadagoláskor nagymértékben morzsolódnak, porlódnak, ez a jelenség a reaktor gázáramának egyenlőtlen eloszlását és az ammónia nagy portartalmát okozza. Így nemcsak a reaktor teljesítménye, hanem a végtermékek, a folyékony ammónia és az ammónia műtrágya minősége is romlik. Ismeretes az ammóniaszintézis céljára szolgáló szemcsés, promotorral aktivált vas-oxid katalizátorból és alkálifém-alumiriátból álló egyfajta töinbkatalizátor is. Ilyen katalizátort ismertet például a 413 707 számú szovjet szabadalmi leírás. Tömbkatalizátor előállítást ismertet a 413 707 számú szovjet szabadalmi leírás, mely szerint katalizátor tömböt szemcsés, promotorral aktivált vas-oxid katalizátor és 1,49- -1,60 g/cm3 sűrűségű vizes alkálifém-aluminát-oldat összekeverésével, a keletkező katalizátormassza alak-adó szerszámba töltésével és 400-800 °C közötti kétfokozatú hőkezelésével állítják elő. Az 505435 számú szovjet szabadalmi leírás olyan megoldásokat ismertet, melyeknél a katalizátor tömb nagyobb mechanikai szilárdsága, a katalitikus aktivitás növelése és a hidraulikus ellenállás csökkentése érdekében a katalizátormassza alak-adó szerszámba töltésekor erősítő-, merevítő-elemeket, Így például rozsdamentes acél, réz vagy aluminium rudakat illetve perforált lemezeket helyeznek el, 0,5-1,0 tömegX-nyi mennyiségben. A tömhkalalizátorok előnye, hogy behelyezéskor nem morzsolódnak, porlódnak és az ammóniaszintézis reaktorának hordképes konstrukciós elemei lehetnek. Ugyanakkor ezen tömbkatalizátorok és előállítási eljárásuk hátránya, hogy a tömbök nagymértékben higroszkóposak, azaz iiagy a nedvességfelvételük (10-15 tőmegX), nagy a hidraulikus ellenállásuk (0,1-0,15 MPa), kicsi a nyomószilárdságuk (1-1,5 MPa), ez utóbbi pedig a vizgőzképzödéssel együttjáró katalizátor redukció után jelentősen (hatodára) csökken. Ezenkívül az erősítő-, merevítő-elemeket nem tartalmazó katalizátor tömbök aktivitása kisebb, mint a szemcsés katalizátoroké, annak következtében, hogy a katalizátor-szemcsék felületét az alkálifém-aluminát hatástalanítja, (így az ammónia-kitermelés 29,4 MPa nyomáson, 30000 h'1 Lérfogatsebességnél, 400 °C hőmérsékleten a katalizátor tömbnél 15,3 térfogaL X, a szemcsés katalizátornál 16,8 térfogat X). A találmány célja az előzőekben megnevezett hátrányok kiküszöbölése. Célul tűztük ki olyan katalizátor tömbök előállítását, amelyeknek kisebb a higroszkőpós hajlamuk, csekélyebb a hidraulikus ellenállásuk, nagyobb a nyomószilárdságuk és katalitikus aktivitásuk egyenlő a tömb gyártásához felhasznált kiindulási katalizátoréval. A kitűzött cél megvalósítása érdekében a találmány szerinti eljárással olyan katalizátor tömböt alakítunk ki, amely szemcsés, promotorral aktivált vas-oxid katalizátorból, alkálifém-aluminátból és erősítő-, merevltő-elemekból áll, továbbá legalább egy töltőanyagot is tartalmaz, amely vagy 0,01-0,5 pm szemcsenagyságú promotorral aktivált vas-oxid katalizátor por, vagy agyagásvány égetett terméke, és a komponensek tömegaránya a következő: szemcsés, promolorral aktivált vas-oxid katalizátor 87,0-96,4 tőmegX alkálifém-aluminát 3,0-6,0 tőmegX töltőanyag 0,1-6,0 tőmegX erősítő-, merevitó-elemek 0,5-1,0 tőmegX. A találmány szerinti eljárással a katalizátor tömböt szemcsés, promotorral aktivált vas-oxid katalizátor és 1,49-1,6 g/cm3 sűrűségű, vizes alkálifém-aluminát oldat összekeverésével, a keletkezett katalizátormassza alak-adó szerszámba töltésével, erősítő-, merevítő-elemek behelyezésével és az igy elkészített massza hőkezelésével állítjuk elő. A találmány szerinti eljárásban a komponensek összekeverésekor töltőanyagot is adagolunk, amely vagy 0,01-0,5 pm szemcsenagyságú, promolorral aktivált vas-oxid katalizátor por, vagy agyagásvány, vagy agyagásvány égetett Lerméke, vagy ezek kombinációja. A ta-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
