СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГО ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛООКСИДНОГО КАТАЛИЗАТОРА И АППАРАТ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

1. Способ получения металлооксидных катализаторов, который включает первоначально получение гидратов оксидов металлов и/или оксидов металлов; далее использование гидратов оксидов металлов и/или оксидов металлов в качестве сырья для получения катализатора, содержащего оксиды металлов в соответствии с традиционными способами получения катализаторов; способ характеризуется тем, что получение указанных гидратов оксидов металлов и/или оксидов металлов содержит следующие операции:
x
(1) этап получения раствора соли металла: растворение одного или нескольких видов металлических материалов в растворе азотной кислоты для получения раствора нитрата металла, и также для получения NO и водяного пара;
2
2
(2) этап гидролиза раствора соли металла: введение сжатого перегретого водяного пара в полученный раствор нитрата металла для проведения гидролиза с целью получения кислотного газа и суспензии гидратов оксидов металлов, где основными компонентами кислотного газа являются NO, NO, O и водяной пар; и
(3) этап получения готового продукта: суспензию гидратов оксидов металлов фильтруют для получения гидратов оксидов металлов и фильтрата; гидраты оксидов металлов высушивают для получения соответствующих гидратов оксидов металлов и/или оксидов металлов.
x
2. Способ по п.1, который отличается тем, что получение раствора соли металла на этапе (1) выполняют при атмосферном давлении и диапазоне температуры, начиная от комнатной температуры до 95°C для получения раствора нитрата металла вместе с NO и водяным паром; при этом концентрация добавленного раствора азотной кислоты составляет 10-55% масс, а концентрация полученного раствора нитрата - 10-50% масс;
2
2
во время гидролиза раствора соли металла на этапе (2) в реактор вводят сжатый перегретый водяной пар для гидролиза полученного на этапе (1) раствора нитрата металла при температуре реакции 80-250°C и давлении 2-50 бар; при этом получают кислотный газ и суспензию оксидов металлов, а основными компонентами кислотного газа являются NO, NO, O и водяной пар; причем температура введенного сжатого перегретого водяного пара составляет 120-260°C, давление 3-50 бар; и/или
во время получения готового продукта на этапе (3) суспензию, полученную на этапе (2), подвергают обычной обработке, включая сжатие, охлаждение и выделение кислотного газа, затем суспензию отделяют с помощью фильтрации для получения фильтрата и гидратов осадка из оксидов металла; причем содержание твердых веществ в осадке гидратов оксидов металлов составляет 10-50% масс.; а требуемые гидраты оксидов металлов и/или оксиды металлов получают после высушивания осадка.
3. Способ по п.2, который отличается тем, что получение гидратов оксидов металлов и/или оксидов металлов состоит из следующих этапов:
2
(1) растворение одного или нескольких видов металлических материалов в растворе азотной кислоты в реакторе при атмосферном давлении и температуре, начиная с комнатной температуры до 80°C, для получения раствора нитрата металла вместе с NO и водяным паром; при этом концентрация использованного раствора азотной кислоты составляет 20-50% масс, а концентрация полученного раствора нитрата металла - 15-45% масс;
2
2
(2) введение сжатого перегретого водяного пара при температуре 130-250°C и давлении 4-40 бар в реактор с реакцией гидролиза раствора соли металла, в котором проходит реакция гидролиза раствора нитрата металла, полученного на этапе (1); температура реакции - 100-200°C, давление - 3-25 бар; получают осадок гидратов оксидов металлов вместе с кислотным газом, основными компонентами кислотного газа являются NO, NO, O и водяной пар; и
(3) обычная обработка суспензии, полученной на этапе (2), включая сжатие, охлаждение и удаление кислотного газа; далее разделяют суспензию с помощью фильтрации для получения кека, содержащего осадок гидратов оксидов металлов, и фильтрата, причем содержание твердых веществ в осадке гидратов оксидов металлов составляет от 15 до 45% масс; а после высушивания осадка получают требуемые гидраты оксидов металлов и/или оксиды металлов.
4. Способ по п.3, который отличается тем, что полученные оксиды металлов приготовлены в виде металлооксидного нанопорошка или в каких-либо других формах, подходящих для применения в соответствии с традиционными способами.
5. Способ по п.1, который отличается тем, что металлические материалы являются одним или несколькими видами переходных металлов, выбранных из группы, в которую входят V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Y, Zr, Nb, Mo, Ag, La и Ce, предпочтительно, металлические материалы являются одним видом или несколькими видами, выбранными из группы, в которую входят Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zr, No и Mo; причем металлические материалы представлены в виде листов, прутьев или порошка.
2
2
6. Способ по любому из пп.1-5, который отличается тем, что получение гидратов оксидов металлов и/или оксидов металлов также включает этап получения и рециклинга азотной кислоты; предпочтительно в этап получения и рециклинга входит: сбор газа, выделенного на этапе получения раствора соли металла, и кислотного газа, выработанного на этапе гидролиза раствора соли металла, далее сжатие компонента NO и его абсорбция в абсорбционной колонне для получения раствора азотной кислоты; или сбор газа, полученного на этапе получения раствора соли металла, и кислотного газа, полученного на этапе гидролиза раствора соли металла, далее сжатие и конденсация для получения кислого раствора, а кислый раствор возвращают на этап получения раствора соли металла для рециклинга; причем NO, содержащийся в некоденсированном газе, абсорбируется жидким абсорбентом в абсорбционной колонне для получения раствора азотной кислоты, при этом жидкий абсорбент является фильтратом из фильтрационного отделения гидратов осадка оксидов металлов; полученный раствор азотной кислоты возвращают на этап получения раствора соли металла для рециклинга.
2
7. Способ по п.6, который отличается тем, что суспензию гидратов оксидов металлов фильтруют на этапе получения продукта (3) для получения осадка гидратов оксидов металлов и фильтрата, часть полученного фильтрата повторно используется в качестве сырья на этапе гидролиза раствора соли металла; другая часть полученного фильтрата используется в качестве жидкого абсорбента для абсорбции NO с целью получения азотной кислоты.
8. Способ по п.6, который отличается тем, что абсорбция кислотного газа в абсорбционной колонне для получения азотной кислоты производится при температуре 3-50°C и под давление 2-20 бар; предпочтительно при температуре 10-40°C и под давлением 3-15 бар.
9. Способ по п.6, который отличается тем, что в раствор азотной кислоты, используемый на этапе получения раствора соли металла (1), входят:
(1) кислый раствор, полученный с помощью сжатия и конденсации газа, выделенного на этапе получения раствора соли металла, и кислотного газа, выделенного на этапе гидролиза раствора соли металла;
2
2
(2) азотная кислота, полученная абсорбцией NO в абсорбционной колонне с жидким абсорбентом, причем NO содержится в неконденсированном газе после сжатии и конденсации газа, выделенного на этапе получения раствора соли металла, и кислотного газа, полученного на этапе гидролиза раствора соли металла; и
(3) свежая азотная кислота, добавленная для компенсации недостатка азотной кислоты.
10. Способ по одному из пп.1-5, который отличается там, что в получение катализатора также входит: примешивание каталитической добавки в раствор нитрата металла, полученного на этапе (1), за чем следуют последующие этапы получения необходимого катализатора;
или
если гидраты оксидов металлов, полученные фильтрационным разделением суспензии гидратов оксидов металлов на этапе (3), представлены в виде фильтрационного кека, в способ получения катализатора также входит непосредственное высушивание и формирование фильтрационного кека до получения катализатора, или повторный перевод фильтрационного кека в суспензию и примешивание других добавок с дальнейшим получением катализатора посредством высушивания и формирования.
11. Способ по п.10, который отличается тем, что полученный катализатор является катализатором для синтеза Фишера-Тропша.
12. Способ по п.11, который отличается тем, что добавками являются алюмозоли, силикатные золи, кремнийорганические составы, молекулярные сита, органические кислоты или неорганические соли; причем к неорганическим солям относятся нитраты или карбонаты металлов IA и IIA.
13. Аппарат для получения гидратов оксидов металлов и/или оксидов металлов, который отличается тем, что он используется для получения гидратов оксидов металлов и/или оксидов металлов в соответствии с каким-либо способом, указанным в пп.1-12, причем аппарат содержит:
(1) Систему получения раствора соли металла;
(2) Систему гидролиза раствора соли металла;
(3) Систему получения продукта; и
(4) Систему получения и рециклинга азотной кислоты.
14. Аппарат по п.13, который отличается тем, что система получения соли металла содержит реактор для получения раствора соли металла и его вспомогательные системы впуска и выпуска, и систему охлаждения; система гидролиза раствора соли металла содержит реактор для гидролиза раствора соли и систему нагревания для цепи рециркуляции горячей суспензии; система получения продукта содержит систему рециркуляции холодной суспензии, систему фильтрации суспензии, резервуар для хранения фильтрата и систему сушки и формования; система получения и рециклинга азотной кислоты содержит систему конденсации и сжатия кислотного газа и систему рециркуляции кислотного газа.
15. Аппарат по п.14, который отличается тем, что температуру реактора для гидролиза раствора соли металла в системе гидролиза раствора соли металла контролируют следующими методами:
(1) введение сжатого перегретого водяного пара в реактор и нагревание;
(2) установка распылителя в верхней части реактора и охлаждение распылением; и
(3) контролирование температуры реактора с помощью системы нагревания для цепи рециркуляции горячей суспензии, причем контроль температуры реактора с помощью системы нагревания для рециркуляции горячей суспензии включает: отвод части горячей суспензии (34) из реактора циркуляционным насосом для суспензии (9) и ее нагревание в паровом нагревателе (8) перед возвращением ее в реактор.
16. Аппарат по п.14, который отличается тем, что система рециркуляции холодной суспензии в системе получения продукта содержит циркуляционный насос для суспензии (9), циркуляционный насос для холодной суспензии (12), охладитель суспензии (11) и резервуар для хранения холодной суспензии (13); процесс охлаждения горячей суспензии в системе рециркуляции холодной суспензии состоит в следующем: отвод части горячей суспензии (34) из реактора циркуляционным насосом для суспензии (9) и смешивание ее с холодной суспензией (42), подаваемой циркуляционным насосом для колодной суспензии (12) системы рециклинга холодной суспензии для охлаждения горячей суспензии, которая затем охлаждается в охладителе для суспензии (11); полученная холодная суспензия (44) перекачивается в резервуар для хранения холодной суспензии (13) для дальнейшего использования; при необходимости вводится воздух в нижнюю часть резервуара для хранения холодной суспензии (13), который охлаждает суспензию и в то же время удаляет кислотный газ из суспензии.
17. Аппарат по п.14, который отличается тем, что система рециркуляции кислотного газа системы получения и рециклинга азотной кислоты состоит из абсорбционной колонны и ее вспомогательного оборудования; предпочтительно, система рециркуляции азотного газа последовательно оборудована одной или двумя абсорбционными колоннами.