СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРА ОКИСЛЕНИЯ МЕТАНОЛА ДО ФОРМАЛЬДЕГИДА
METHOD OF PREPARING CATALYST FOR OXIDISING METHANOL TO FORMALDEHYDE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к способу получения катализатора окисления метанола до формальдегида и может быть использовано в производстве формальдегида и карбамидо-формальдегидных смол.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
3
3
4
2
3
2
4
3
2
Известен способ получения катализатора окисления метанола в формальдегид, включающий взаимодействие солей Fе(NO) и (NH)MoO с образованием гидрогеля молибдата железа Fе(МоO)·xHO с последующей промывкой умягченной водой, фильтрацией, сушкой, измельчением, прессованием в таблетки с добавлением угля и дальнейшей термообработкой при температуре 670 K. [Колесников И.М. Катализ и производство катализаторов. - М.: «Техника», 2004, с.327.]
Недостатком данного способа является низкая технологичность процесса обусловленная большим количеством технологических операций и наличием требующих очистки сточных вод.
x-1
x
1÷2,5÷3
Известен способ получения катализатора окисления метанола в формальдегид на основе оксидов железа, молибдена и хрома, включающий смешение металлического железа, молибдата аммония и оксида хрома в уксусной кислоте в количествах, обеспечивающих атомарное отношение Fe:Cr+Fe=0.5÷0.95 и Mo:Fe+Cr=2,5÷3 при прогревании до 60÷90°C и перемешивании до образования пасты с последующей термической обработкой при 500÷550°C с получением катализатора состава FeCrMo, где x=0,05÷0,5. [Патент RU 2047356, B01J 37/04, B01J 23/881, B01J 23/881, B01J 103:48, опубл. 10.11.1995.]
Недостатком данного способа является недостаточно высокая активность катализатора, а также использование в качестве сырья соединений хрома, что ухудшает экологические условия производства.
2
4
3
3
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату, то есть прототипом, является способ получения катализатора окисления метанола до формальдегида, содержащего смеси Fе(МоO)/МоO, в которых атомное соотношение Mo/Fe составляет от 1,5 до 5, включающий взаимодействие порошка железа и триоксида молибдена в соотношении Mo/Fe от 1,5 до 5 в водной суспензии при температуре от 20 до 100°C, и затем, необязательно одновременно, окисление смеси окислителем в количестве, равном или большем чем количество, требуемое для окисления иона двухвалентного железа до иона трехвалентного железа и окисления молибдена до валентного состояния 6, сушку, формование гранул, имеющих специфическую геометрическую форму и прокаливание при температуре от 450°C до 600°C. [Патент RU 2388536 (13) С2, опубл. 10.05.2010.]
К недостаткам прототипа следует отнести недостаточно высокую удельную поверхность и механическую прочность получаемого катализатора, а также большое количество технологических операций.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задачей изобретения является получение катализатора с более высокой удельной поверхностью и механической прочностью, а также сокращение количества технологических операций.
3
2
3
Поставленная задача решена в предлагаемом способе получения катализатора окисления метанола до формальдегида, включающем взаимодействие железосодержащего компонента с триоксидом молибдена с последующим формованием гранул, сушкой и прокаливанием, при этом в качестве железосодержащего компонента используют оксид железа, а взаимодействие осуществляют в мельнице с ударно-сдвиговым характером нагружения при энергонапряженности 10-200 Вт/г и массовом соотношении МоО:FeO=(80÷40):(20÷60).
СВЕДЕНИЯ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ ВОЗМОЖНОСТЬ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Пример 1
3
2
3
В барабан вибрационной мельницы VM-4 загружают 80 г порошка оксида молибдена MoO и 20 г порошка оксида железа FеO и активируют в течение 60 минут при энергонапряженности 40 Вт/г. Далее к полученному порошку добавляют 35 г воды, перемешивают до получения однородной пасты и формуют в гранулы, сушат 4 часа при температуре 120°C и прокаливают в течение 4 часов при температуре 400°C.
Пример 2
В планетарную мельницу АГО-2У загружают 65 г порошка оксида молибдена и 35 г оксида железа и активируют в течение 2 минут при энергонапряженности 200 Вт/г. К полученному порошку добавляют 35 г воды, перемешивают до получения однородной пасты и формуют в гранулы. Гранулы сушат 4 часа при температуре 120°C и прокаливают в течение 4 часов при температуре 400°C.
Пример 3
В шаровую мельницу загружают 40 г порошка оксида молибдена и 60 г порошка оксида железа и активируют в течение 24 часов при энергонапряженности 10 Вт/г. К полученному порошку добавляют 35 г воды, перемешивают до получения однородной пасты и формуют в гранулы. Гранулы сушат 4 часа при температуре 120°C и прокаливают в течение 4 часов при температуре 400°C.
Механическую прочность гранул на раздавливание по торцу определяли по известной методике. [Щукин Е.Д., Бессонов А.И., Паранский С.А. Механические испытания катализаторов и сорбентов. М.: Наука, 1971. - 56 с.]
Удельную поверхность образцов определяли методом БЭТ по низкотемпературной адсорбции аргона. [Физико-химическое применение газовой хроматографии. / А.В.Киселев, А.В.Иогансен, К.И.Сакодынский и др. - М.: Химия, 1973. - 256 с.]
Полученные данные представлены в таблице.
Сравнительные характеристики технических решений
Пример №
Удельная поверхность, м<sup>2</sup>/г
Механическая прочность, МПа
Количество технологических операций
Пример 1
25,8
10,1
4
Пример 2
24,7
11,0
4
Пример 3
21,2
9,6
4
Прототип
14,0
6,0
8
Из таблицы видно, что использование заявленного изобретения позолит увеличить величину удельной поверхности на 51-84%, механическую прочность на 60-68%, а также вдвое сократить количество технологических операций.