Содержание к диссертации
Введение
I Литературный обзор 17
1 Получение оксидов и гидроксидов железа, алюминия, цинка и меди 17
1.1 Кристаллические модификации гидроксидов и оксидов железа 17
1.2 Получение оксида алюминия 24
1.3 Механохимический синтез оксида цинка с использованием жидких и газообразных сред 27
1.4 Механическая активация в технологии катализаторов 28
1.5 Применение феррита кальция в производстве катализаторов 36
1.6 Конверсия монооксида углерода в производстве аммиака 38
1.6.1 Катализаторы среднетемпературной конверсии монооксида углерода водяным паром 38
1.6.2 Способы получения железохромовых катализаторов 44
1.6.3 Проблемы и перспективы совершенствования технологии катализаторов среднетемпературной конверсии монооксида углерода водяным паром 47
1.6.4 Механохимический синтез феррита кальция 49
1.6.5 Катализаторы низкотемпературной конверсии монооксида углерода. 51
1.6.6 Способы получения катализаторов для процесса низкотемпературной конверсии монооксида углерода в производстве аммиака 54
1.6.7 Совершенствование процесса низкотемпературной конверсии СО 57
1.7 Производство формальдегида 63
1.7.1 Катализаторы для производства формальдегида 63
1.7.2 Методы получения Fe-Mo катализаторов 72
1.7.3 Извлечение компонентов и регенерация отработанного железомолибденового катализатора производства формальдегида 74
1.7.4 Способы переработки отработанных катализаторов. Регенерация отработанных катализаторов 77
1.7.5 Утилизация отработанных катализаторов 78
Выводы и постановка задачи исследования 83
Объекты и методы исследования 84
II Механохимический синтез гидроксидов и оксидов металлов 93
2.1 Исследование и разработка технологических операций получения оксидов и гидроксидов железа 94
2.1.1 Механохимический синтез оксида железа в среде кислорода 96
2.1.2 Механохимическое окисление железосодержащих порошков в присутствии парокислородной смеси 107
2.1.3 Механохимическое окисление железосодержащих порошков в присутствии воды 112
2.1.4 Получение оксида железа с использованием метода соосаждения 118
2.1.5 Получение оксида железа из оксалата железа 121
2.1.6 Исследование процесса термолиза оксалата железа (II) в различных средах 128
2.1.7 Получение желтого железооксидного пигмента 135
2.2 Механохимический синтез оксидов и солей цинка, меди и алюминия с использованием газожидкостных сред 142
2.2.1 Механохимический синтез оксида цинка с использованием жидких и газообразных сред 144
2.3 Синтез оксидов и гидроксидов алюминия 150
III Разработка катализаторов среднетемпературной конверсии монооксида углерода в производстве аммиака 169
3.1 Комплексное исследование промышленных катализаторов среднетемпературной конверсии монооксида углерода 170
3.1.1 Определение химического состава промышленных катализаторов 170
3.1.2 Изучение физико-химических характеристик промышленных катализаторов 173
3.1.3 Исследование и разработка катализаторов среднетемпературной конверсии монооксида углерода в производстве аммиака 176
3.1.4 Формирование структуры феррита кальция при механохимическом взаимодействии системы FeC2O4 2H2O-Ca(OH)2 183
3.1.5 Исследование активности и селективности катализаторов среднетемпературной конверсии монооксида углерода водяным паром 188
IV Исследования в области технологии катализаторов низкотемпературной конверсии монооксида углерода в производстве аммиака 201
4.1 Комплексное исследование и промышленных катализаторов низкотемпературной конверсии монооксида углерода 201
4.1.1 Определение химического состава промышленных катализаторов 201
4.1.2 Исследование пористой структуры катализаторов 206
4.1.3 Изучение активности образцов промышленных катализаторов низкотемпературной конверсии монооксида углерода 210
4.2. Синтез катализаторов с использованием порошков металлов 214
4.2.1 Синтез аммиакатов цинка и меди из металлических порошков 214
4.2.2 Синтез Al-Zn-Cu катализатора с использованием щавелевой кислоты 218
4.3 Влияние алюминатов кальция на термостабильность катализаторов 224
4.4 Активность и селективность катализаторов низкотемпературной конверсии СО 227
V Исследование молибденсодержащих катализаторов и анализ их работы в промышленных условиях 232
5.1 Функциональная схема контактного узла установки производства формальдегида 232
5.2 Размер частиц, пористая структура промышленных молибденсодержащих катализаторов 236
5.3 Оценка эффективности работы железохроммолибденового катализатора в промышленных условиях 238
5.4 Изучение активности и стабильности Fe-Cr-Mo катализатора 240
5.5 Оценка эффективности работы катализатора 241
5.6 Пористая структура промышленных железомолибденовых катализаторов 245
5.7 Анализ эксплуатации железомолибденовых катализаторов 248
5.7.1 Работа реактора R-1 248
5.7.2 Работа реактора R-2 249
5.8 Выбор условий синтеза железомолибденового катализатора получения формальдегида 252
5.9 Гидротермальный синтез молибдата железа 256
5.10 Механохимической синтез молибдата железа из Fe2(NO3)3.9H2O и H2MoO4 266
5.11 Синтез Fe2(MoO4)3 из Fe2O3 и МоО3 276
5.12 Исследование каталитической активности образцов железо-молибденового катализатора 284
VI Переработка отработанного железо-молибденового катализатора процесса парциального окисления метанола 291
6.1 Анализ свежего и отработанного промышленного железо-молибденового катализатора 292
6.2 Извлечение МоО3 из отработанных железо-молибденовых катализаторов в щелочной среде 297
6.2.1 Извлечение МоО3 из отработанного железо-молибденового катализатора аммиачно-карбонатными растворами 298
6.3 Извлечение Fe2O3 из отработанных железо-молибденовых катализаторов в кислой среде 302
6.4 Регенерация отработанного железо-молибденового катализатора методом механохимической активации 307
6.5 Исследование физико-химических свойств регенерированных железо-молибденовых катализаторов 313
6.6 Исследование каталитической активности регенерированных железо-молибденовых катализаторов 317
6.7 Схема процесса регенерации отработанного железо-молибденового катализатора 320
Заключение 326
Список литературы 348
Приложения 398
- Кристаллические модификации гидроксидов и оксидов железа
- Исследование процесса термолиза оксалата железа (II) в различных средах
- Активность и селективность катализаторов низкотемпературной конверсии СО
- Схема процесса регенерации отработанного железо-молибденового катализатора
Кристаллические модификации гидроксидов и оксидов железа
Исходным сырьем для производства катализаторов обычно служат соли каталитически активных металлов, их оксиды (например, Fе2Оз, А12О3 и др.) [13]. Оксид железа существует в нескольких модификациях. Наиболее стабильная из модификаций – гематит -Fе2О3.Исходным материалом для получения оксидов железа служит кристаллический оксигидроксид железа FeOOH. Возможны четыре модификации этого гидрата:
1. Ромбическая -FeOOH.
Встречается в природе в виде минерала гетита. Обводненный гетит именуют гидрогетитом или лимонитом. Определение воды в лимонитах показывает, что их состав чаще всего отвечает формуле: 2Fе2О3.3Н2О. Минерал менее обводнённый, чем гидрогетит – турлет 2Fе2О3.Н2О, он является твёрдым раствором гетита в гематите -Fе2О3 [13]. Обезвоживание при температуре выше 200С приводит к образованию гематита -Fе2О3.
2. Ромбическая -FeOOH.
Вещество кристаллическое, золотисто-желтого цвета, получаемое при гидролизе гидроксохлорида или хлорида железа (III). При обезвоживании переходит в -FeOOH, обладающий магнитными свойствами.
3. Ромбическая -FeOOH – лепидокрокит.
Его разновидность – рубиновая слюда, которая встречается в природе в виде минерала. При обезвоживании переходит в магнитный -Fе2О3. Рассмотренные выше три полиморфные модификации оксигидроксида железа (III) имеют различную окраску, исключительно связанную с их кристаллической структурой, а именно: -FeOOH – желтая; -FeOOH – оранжевая; -FeOOH – коричневая.
4. Гексагональная -FeOOH.
Желто-коричневый продукт, получаемый при быстром окислении гидроксида железа (III) избытком перекиси водорода или кислородом. Характеризуется незначительными магнитными свойствами, при обезвоживании переходит в парамагнитный -Fе2О3 [13]. Кристаллографические характеристики гидроксидов железа приведены в таблице 1.1.
Ферригидрит – Fе3+10O14(ОН)2, один из восьми наиболее типов железной руды на планете. В природе он термодинамически не стабилен из-за высокодисперсного состояния частиц ( 10 нм), метастабильности и сильной разупорядоченности [14]. Это гидроксид с ближним структурным порядком, что дает широкий пик при рентгеноструктурном анализе. Пять и семь дифракционных пиков было обнаружено для природного и синтезированного ферригидрита соответственно и два пика для разупорядоченного двухполосного ферригидрита (2П-ФГ) Широкие дифракционные пики создают трудности для изучения точной структурной информации [15] В последнее время 2П-ФГ привлекает все больше внимания из-за его уникальных свойств Установлено, что природный минерал имеет высокую удельную поверхность (порядка 200 м2/г), высокую реакционную способность и обладает хорошими адсорбционными свойствами. Благодаря этому он нашел большое практическое применение в области катализа, медицины и т.д. Ферригидрит метастабильный минерал и является прекурсором для более окристаллизованных минералов, таких как гематит или гетит [13]. Синтезированный 2П-ФГ имеет коричневый цвет, в то время как шестиполосный ферригидрид (6П-ФГ) имеет темно-коричневый цвет. 2П-ФГ имеет два основных пика: 32.8 и 67.7 с интенсивностью 100% и 80% соответственно и гексагональную моноклинную структуру. 6П-ФГ имеет 5 пиков: 7.4, 30, 31.1, 33.8, и 62.8 с интенсивностью 60, 60, 100, 100 и 50% соответственно, кубическую моноклинную структуру [14, 15].
Из оксидов железа, имеющих отношение к данной работе, к настоящему времени различными методами идентифицированы , , , , -Fе2О3, Fe3O4, FeO. Наибольшее значение имеют, -Fе2О3 (гематит), и -Fе2О3 (маггемит), Fe3O4 (магнетит). Вюстит FeO.
Номинальная формула FeO, однако при стандартных условиях стехиометрический вюстит не может существовать как стабильная фаза. Стабильная катион-дефицитная фаза вюстита отвечает формуле Fe1-xO где х= 0,89-0,95. В вюстите, имеющим структурный тип NaCl, основными типами дефектов являются катионные вакансии в октаэдрических позициях и пропорциональное им количество дырок, локализованных на ионах железа. Точечные дефекты в вюстите склонны к образованию простейших ассоциатов, в которых каждый атом Fe окружен четырьмя вакансиями, причем такие ассоциаты в свою очередь образуют более сложные кластеры, а степень нестехиометрии вюстита определяет образованием того или иного доминирующего типа кластеров дефектов [16]. Магнетит Fe3O4.
Магнетит принадлежит к семейству ферритов со структурой минерала шпинели. В кубической кристаллической решетке шпинели, которая формируется большими по размеру анионами кислорода О2-, в междоузлиях (позициях) последних размещаются меньшие по размерам катионы Fe3 + и Fe2+. При этом они могут быть окружены четырьмя анионами О2- (тетраэдрические или А-позиции) и шестью анионами О2- (октаэдрические или В-позиции). Магнетит отличается от большинства других оксидов железа тем, что содержит как двух, так и трехвалентное железо. Распределение катионов для шпинелей может быть: в
а) нормальным, когда все двухвалентные ионы металла находятся тетраэдрических позициях: Fe2+[Fe3+]04;
б) обращенным, когда все двухвалентные ионы металла находятся в октаэдрических позициях: Fe3+[Fe2+Fe3+]04;
в) промежуточным между нормальным и обращенным расположениями.
Маггемит- y-Fe?Q Идеальный маггемит - y-Fe203 - является катиондефицитной шпинелью, в которой 21 Уз ионов Fe3+ распределены между 8 тетраэдрическими и 16 октаэдрическими пустотами, где 2% вакансий остаются в октаэдрических позициях и распределены статистически. Формула элементарной ячейки может быть представлена как ( +)[е13у33+а2%]Оз2, где знаком обозначены вакансии, а ( ) и [ ] - тетраэдрические и октаэдрические позиции, соответственно. Структура у-БегОз близка структуре Fe3C 4, но отличается от магнетита присутствием вакансий (12,5 %), распределенных в катионной подрешетке [16].
Гематит - a-Fe?Ch Гематит термодинамически наиболее устойчивая модификация оксида железа (III). Кристаллическая решетка a-Fe203 имеет структуру корунда и относится к пространственной гексагональной R3c группе. Анионы кислорода образуют гексагональную плотнейшую упаковку, в которой 2/3 октаэдрических пустот заняты катионами железа [16]. Кристаллографические данные оксидов железа представлены в таблице 1.2.
В настоящее время оксиды железа являются одними из наиболее распространенных порошковых материалов. Широко используются в производстве неорганических пигментов, наполнителей, ферритов, магнитных носителей информации, катализаторов и сорбентов [17-21]. Один из наиболее популярных методов получения оксида железа основывается на осаждении из растворов солей нерастворимых в воде соединений железа в виде гидроксидов, гидрокарбоиатов с последующим термическим разложением этих продуктов. В качестве осадителей обычно применяют гидрооксиды и карбонаты аммония, натрия и калия. Также широко используют карбонаты аммония и натрия [22]. Есть данные о применении для осаждения железа газообразного аммиака, который барботирует через раствор его соли [9]. В некоторых случаях осаждение проводят в атмосфере инертного газа [10]. Гематит – -Fe2O3 можно получить термообработкой окcи-гидроксосоединений железа, наиболее перспективным из которых представляется двух полосный ферригидрит (2П-ФГ). Для этого материала характерна очень высокая удельная поверхность – до 300 – 400 м2/г [11-14]. Однако структура и каталитические свойства 2П-ФГ изучены недостаточно.
Основным недостатком данных методов приготовления оксида железа является большой расход реагентов, необходимость строгого контроля параметров осаждения (концентрация, температура, рН-среды, скорость сливания растворов), наличие значительного количества сточных вод и большие энергетические затраты. Оксид железа также можно получить термическим разложением различных соединений: нитратов, сульфатов, хлоридов, алкоголятов, оксолатов железа [5-19]. Широкое распространение получила золь-гель технология синтеза неорганических материалов [16, 17]. Синтез мелкодисперсного порошка оксида железа по данной технологии довольно трудоемкий процесс, протекающий в несколько стадий. Одним из критических моментов золь-гель синтеза является перевод полученной суспензии гидратированного оксида металла в золь, который зачастую сопровождается значительными трудностями и во многом определяет степень воспроизводимости структуры и свойств конечною продукта.
Исследование процесса термолиза оксалата железа (II) в различных средах
Изучен процесс термической обработки оксалата железа (II) в газовых средах различного состава. Процесс прокаливания FeC2O42H2O в окислительной атмосфере кислорода сопровождается 4-мя тепловыми эффектами (рис. 2.23). Первый – эндотермический эффект, лежащий в области температур 30 – 70С, вызван удалением влаги. Совмещенные второй и третий тепловые эндо- и экзотермические эффекты, лежащие в интервалах температур 155-210С и 210-300С соответственно, обусловлены разложением FeC2O42H2O и окислением CO до CO2. Четвертый экзотермический эффект, лежащий в области температур 365 – 420С, вызван полиморфным переходом маггемита в гематит.
Для определения качественного состава газообразных продуктов реакции использовались методы ИК и масс-спектроскопии. Анализ данных ИК – спектроскопии газообразных продуктов в процессе прокаливания в атмосфере кислорода показывает, что наиболее интенсивное их выделение наблюдается в интервале температур 150 – 300С. В составе выделившихся газов обнаружен диоксид углерода и вода. Для более детального изучения газообразных продуктов использовался метод масс-спектроскопии. Как показано на рис. 4.15, характеризующем полученные данные, однозначно видны кривые, указывающие на выделение воды в интервале температур 30 – 70С и 150 – 225С. В интервале температур 175 – 285С наблюдается выделение СО2. В газовой фазе не был зафиксирован CO, очевидно, в процессе прокаливания образовавшийся монооксид углерода очень быстро окисляется кислородом воздуха до диоксида углерода.
Проведение процесса прокаливания в инертной атмосфере, не содержащей кислорода (в данном случае – в аргоне), приводит к разложению оксалата железа до высокодисперсного -Fe2O3.
Очевидно, что наряду с реакцией образования -Fe2O3 возможно протекание и параллельных реакций
Результаты синхронного термического анализа показывают, что термообработка в среде аргона сопровождается потерями массы на 50%, которые изменяются в двух температурных интервалах: 150 – 200С и 200 – 420С. Кроме того, процесс прокаливания сопровождается 4 тепловыми эффектами. Первый -эндотермический тепловой эффект, лежащий в области температур 25 – 70С, обусловлен удалением физически адсорбируемых молекул воды. Второй -эндотермический тепловой эффект, лежащий в области температур 150 – 200С, соответствует дегидратации и частичному разложению оксалата железа и сопровождается выделением газов с массовыми числами 18, 28, и 44, которые однозначно могут быть отнесены к Н2О, СО и СО2. Третий, эндотермический эффект, лежащий в области температур 200 – 420С, обусловлен удалением газов с массовыми числами 28 и 44, которые относятся к СО и СО2, что указывает на разложение FeC2O4 возможно до FeO, который, в свою очередь, быстро окисляется за счет CO2 до Fе3O4. Экзотермический эффект образования вюстита и его окисления до магнетита практически полностью перекрывается эндотермическим эффектом разложения оксалата железа, однако в области температур 415-420С можно различить небольшой экзотермический эффект, который свидетельствует о протекании данных процессов.
Изучение ИК-спектров газообразных продуктов разложения оксалата железа (II) в инертной среде свидетельствует о том, что в газовой фазе при температурах 20-200С находится преимущественно вода, в температурном интервале 200-250 С преимущественно СО2, однако на масс – спектрах четко обнаруживается СО (рис. 2.24).
Таким образом, следует что оптимальными условиями для окисления является использование МА в течение 30 мин. с 25%-ной щавелевой кислотой и прокаливание при 240С в течение часа для получения -Fe2O3 и при 450С в течение часа для получения -Fe2O3. Установлен механизм термического разложения оксалата железа (II). Показано, что процесс протекает с выделением СО и СО2. Доказано, что прокаливание в присутствии кислорода выделяемый оксид углерода (II) окисляется до СО2. Характеристики полученных оксидов приведены в таблице 2.14.
Сравнительный анализ различных методов получения оксида железа представлен в таблице 2.15. Анализ полученных результатов показывает, что использование в качестве окислительной среды кислорода и парокислородной смеси значительно усложняет технологический процесс, позволяет получить оксид железа, имеющий площадь поверхности 10 – 14 м2/г. Однако для минимизации содержания примесей до 5 – 10% необходима термическая обработка при температуре 450С. Применение в качестве дисперсионной среды – воды приводит к возрастанию количества фазы металлического железа до 12 и 27%. Использование в процессе синтеза Fе2О3 водного раствора 25%-в щавелевой кислоты становится возможным осуществлять термолиз температурном интервале от 240 до 450С и получать как -Fе2О3 так -Fе2О3, имеющие удельную поверхность от 70 до 120 м2/г, что более чем на порядок выше чем у оксидов, полученных по промышленной технологии (табл. 2.16). По методике, представленной в работе [72] проведена оценка количества активных центров, количество которых составляет 1,1 – 5,6 .1019 на 1 г оксида. Кроме того как показали исследования катализаторная масса на основе оксида железа обладает необходимыми реологическими свойствами для получения готовых форм различной геометрии.
Таким образом, одним из результатов работы, которой посвящена данная глава, является разработка основ технологии получения высокодисперсного оксида железа методами осаждения из раствора нитрата железа, полученного растворением порошка железа в разбавленной азотной кислоте.
Метод осаждения позволяет готовить высокодисперсные оксиды железа, имеющие высокую площадь поверхности, а именно 122 – 130 м2/г после термолиза при Т = 240С и 76 – 80 м2/г при увеличении температуры прокаливания до 450С. Однако, существенным недостатком осадительной технологии является высокий расход промывочных вод – 50 мл/г и выделение значительных количеств оксидов азота в процессе растворения металлических порошков азотной кислотой. Причем использование в качестве осадителя раствора карбоната натрия хотя и позволяет получать материал с более высокой удельной поверхностью, но является весьма трудоёмким и технологически сложным процессом.
Метод механохимической активации порошка железа в щавелевой кислоте даёт возможность получить высокодисперсный оксид железа с удельной поверхностью до 120 м2/г. После термолиза при температуре не более 450С удельная поверхность уменьшается со 120 до 70 м2/г, а максимальный размер вторичных частиц увеличивается с 15 до 28 мкм. Разработанный технологический процесс не требует большого расхода промывных вод и является энерго- и ресурсосберегающим, а продукт является химически чистым, так как оксалат железа полностью разлагается на оксид железа, воду и углекислый газ. 2.1.7. Получение желтого железооксидного пигмента
Мировое производство синтетических железооксидных пигментов составляет порядка 550 тыс. т. в год и значительно превышает производство других цветных пигментов. Наиболее высоким спросом пользуются красные и немного меньшим спросом желтые железооксидные пигменты. Желтые пигменты на мировом рынке реализуются по более высоким ценам в связи с относительно дорогим сырьем (в мировой практике при производстве красных железооксидных пигментов в качестве исходного сырья применяют шламы и отходы).
В настоящее время потребности российских предприятий в железооксидных пигментах обеспечиваются, главным образом, за счет импорта, так как данные производства отсутствуют. Исходя из этого, одной из задач данной работы является исследование процесса синтеза железооксидных пигментов.
Активность и селективность катализаторов низкотемпературной конверсии СО
Анализ экспериментальных данных позволяет заключить, что введение в состав Al-Zn-Cu систему оксидов лантана, церия и самария в количестве 1%, не влияя существенно на активность контактов, позволяет уменьшить содержание нежелательных органических примесей в конденсате с 50,3 до 26,4 – 21,7 мг/л (табл. 4.6).
Результаты испытаний образцов с добавками лантаноидов показали, что их введение практически не влияет на величину каталитической активности. Анализ экспериментальных данных позволяет также заключить, что введение в состав Аl-Zn-Сu систему оксидов лантана, церия и самария позволяет уменьшить содержание нежелательных органических примесей в конденсате более чем в два раза. Значительное увеличение селективности наблюдается и при введении в состав катализатора оксидов щелочных металлов.
Следует отметить, что наряду с активностью катализаторов большое значение имеет и их селективность, которая оценивалась нами по содержанию побочных примесей в конденсате. В производстве аммиака конденсат возвращается в систему парообразования и является источником экономии сырья и энергетических ресурсов. При возврате конденсата сокращаются затраты на предварительную подготовку и обессоливание воды и сокращаются потери тепла и продолжительность стадии продувки. Содержание органических примесей в нем не должно превышать 15 мг/л. Для испытания была приготовлена с использованием вибрационной мельницы серия образцов Аl-Zn-Сu катализаторов. В качестве промотирующих добавок использовали карбонаты лантана, цезия, самария (табл. 4.7). Результаты испытаний образцов с добавками лантаноидов показали, что их введение практически не влияет на величину каталитической активности.
Изучено влияние промотирующих добавок Cs на каталитическую активность, селективность, стабильность, а также кристаллическую структуру и морфологию Аl-Zn-Сu-катализатора низкотемпературной конверсии СО. Установлено, что внесение Сs в количествах до 1,0% позволяет снизить выход побочного метанола и других примесей в несколько раз. Добавки нитрата цезия снижают активность катализатора в целевом процессе конверсии СО пропорционально количеству промотора. Сs оказывает негативное спекающее действие на кристаллическую структуру и термостабильность катализатора (табл. 4.8).
В ходе исследования были установлены термодинамические и кинетические закономерности проходящих процессов. На основании полученных данных выбраны параметры технологического процесса приготовления катализатора.
Схема процесса регенерации отработанного железо-молибденового катализатора
Формальдегид широко применяется для производства смол, пластмасс, пленкообразующих, фармацевтических препаратов, красителей и химических волокон. В промышленности реализована технологическая схема производства формальдегида общей мощностью 200 – 300 т/сут на базе двух последовательно расположенных трубчатых реакторов загруженных импортным железо-молибденовым катализатором. Однако, недостаток этого катализатора – это его низкий срок службы.
Отработанные катализаторы включены в список потенциально опасных отходов, запрещенных к захоронению в грунт, поскольку их накопление приводит к значительному ухудшению экологической обстановки. Увеличение объемов потребления катализаторов делают актуальной проблему переработки выработавших свой ресурс катализаторов. Отработанный ЖМК может являться источником дорогостоящего молибдена.
В связи с тем, что в России не существует производства ЖМК, а также существует проблема импортозамещения из-за нестабильной экономической обстановки в мире, возникает необходимость регенерации отработанного железо-молибденового катализатора для целей последующего использования его в промышленном процессе производства формальдегида.
Анализ литературных данных показал, что полностью разработанной схемы процесса регенерации отработанного железо-молибденового катализатора парциального окисления метанола до формальдегида нет. В связи с этим, в работе разработана принципиальная технологическая схема регенерации отработанного ЖМК.
Основными стадиями предлагаемой технологической схемы являются:
1. Рассев и измельчение отработанного железо-молибденового катализатора;
2. Извлечение оксида железа раствором 58% азотной кислоты;
3. Фильтрация полученного раствора нитрата железа;
4. Растворение осадка оксида молибдена в 10% растворе аммиака с добавлением парамолибдата аммония в пересчете на МоО3 в количестве равном недостатку оксида молибдена в отработанном катализаторе;
5. Получение катализатора соосаждением полученных солей;
6. Фильтрация полученного осадка;
7. Промывка горячей водой (60С);
8. Сушка (120С);
9. Экструзионное формование гранул катализатора;
10. Прокаливание.
Функциональная схема регенерации отработанного железо-молибденового катализатора парциального окисления метанола в формальдегид приведена на рисунке 6.18.