Strona główna    Powrót    Drukuj    Skontaktuj się z twórcą

Wynalazek nr BDSW/196

Katalizator do syntezy amoniaku i sposób otrzymywania katalizatora do syntezy amoniaku

Tytuł
Katalizator do syntezy amoniaku i sposób otrzymywania katalizatora do syntezy amoniaku
Opis/specyfikacja
Proces syntezy NH3 ma niezwykle istotne znaczenie dla współczesnego społeczeństwa. Szacuje się, że bez produkowanego przemysłowo amoniaku jedynie 60% populacji ludzkiej mogłoby być wyżywione. Problem ten staje się jeszcze bardziej poważny w obliczu prognozowanego na najbliższe lata szybkiego wzrostu liczby ludności świata. Ciągłe zapotrzebowanie na produkty azotowe i wysoka energochłonność produkcji amoniaku są nieustannie siłą napędową do zwiększania efektywności procesu syntezy NH3. W większości przemysłowych instalacji syntezy amoniaku w roli katalizatora stosowany jest stopowy katalizator żelazowy. Wykazuje on jednak niską aktywność w zakresie wysokich stopni przemiany. Katalizatorem drugiej generacji jest układ rutenowy na nośniku węglowym. Jego wysoka cena i możliwość destrukcji nośnika w wyniku metanizacji pod wpływem wodoru powoduje, że nie jest on stosowany na szerszą skalę. Ponadto, jego trwałość termiczna jest niska, co skutkuje spadkiem aktywności w czasie.
Przedmiotem wynalazku jest nowy katalizator do syntezy amoniaku, jak również sposób jego otrzymywania. Rolę fazy aktywnej pełni kobalt. W charakterze promotorów zastosowano lantan oraz bar. Katalizator otrzymywany jest metodą współstrącania. Jest to technika stosunkowo tania, prosta i nie przysparzająca znacznych trudności przy przenoszeniu preparatyki na większą skalę. Otrzymany katalizator ma wyższą aktywność w reakcji syntezy amoniaku niż stosowany powszechnie w przemyśle stopowy katalizator żelazowy. Ponadto, charakteryzuje się wysoką wytrzymałością termiczną i stabilną aktywnością w czasie wielokrotnie dłuższym niż katalizator na bazie rutenu.
Przewidywane zastosowanie
Katalizator kobaltowy według wynalazku może znaleźć zastosowanie w wielkotonażowych niskociśnieniowych instalacjach syntezy amoniaku jako zamiennik katalizatora żelazowego, powszechnie stosowanego w przemysłowej syntezie amoniaku lub w charakterze drugiej warstwy katalizatora (obok katalizatora żelazowego) w układzie dwuzłożowym.
Słowa kluczowe
katalizator kobaltowy, współstrącanie, synteza amoniaku, promotor
Spodziewane efekty stosowania
Istotną wadą przemysłowego procesu syntezy NH3 jest wysoka energochłonność (ponad 1% światowego zużycia energii) ze względu na wysokie ciśnienie gazu w obiegu (15-30 MPa). Koszty procesu można znacznie zmniejszyć poprzez redukcję ciśnienia. Wymaga to jednak zastosowania nowego typu katalizatora, aktywniejszego od tradycyjnych kontaktów żelazowych, szczególnie w obszarze wysokich stopni przemiany. Spośród kontaktów spełniających powyższe wymagania układy ruten/węgiel modyfikowany termicznie wprowadzone zostały do praktyki przemysłowej. Pracują one w kilku niskociśnieniowych wytwórniach amoniaku (p = 9 MPa) na licencji firmy Kellogg Brown & Root. Jednak poważnym ograniczeniem dla powszechnego zastosowania układu Ru/C w procesie syntezy NH3 jest wysoki koszt rutenu. Ponadto, istnieje niebezpieczeństwo metanizacji podłoża węglowego w warunkach procesu, co mogłoby doprowadzić nawet do całkowitej destrukcji kontaktu.
Zastosowanie katalizatora kobaltowego w procesie syntezy NH3 może więc przynieść następujące korzyści:
- możliwość obniżenia ciśnienia syntezy NH3, a co za tym idzie redukcja zużycia energii. Zakładając długoletnią eksploatację katalizatora (co najmniej kilka lat pracy w reaktorze), przekłada się to na wymierne korzyści ekonomiczne wytwórni amoniaku.
- uzyskanie wyższego stopnia przereagowania dzięki wysokiej aktywności katalizatora,
- stabilna praca katalizatora kobaltowego w instalacji syntezy NH3 przez wiele lat dzięki jego wysokiej termostabilności (brak konieczności częstej wymiany złoża katalizatora),
- katalizator kobaltowy może stanowić cenną alternatywę nie tylko dla konwencjonalnego katalizatora żelazowego (ze względu na wysoką aktywność), ale także dla kontaktów rutenowych (ze względu na niższy koszt wytwarzania).
Typ oczekiwanej współpracy
- Twórca jest zainteresowany nawiązaniem współpracy w celu dalszych badań nad wynalazkiem
- Twórca jest zainteresowany wdrożeniem wynalazku
- Twórca wyraża zgodę na udział w Spotkaniu Brokerskim

Lokalizacja, metryka

Numer wewnętrzny
BDSW/196
Rodzaj
wynalazek

Patent

Data zgłoszenia Numer zgłoszenia Data uzyskania Numer uzyskania
06.02.2012 P-398024