Katalizator kobaltowy promowany cerem i barem do syntezy amoniaku i sposób otrzymywania katalizatora kobaltowego promowanego cerem i barem do syntezy amoniaku

Przedmiotem wynalazku jest katalizator kobaltowy promowany cerem i barem do syntezy amoniaku i sposób otrzymywania katalizatora kobaltowego promowanego cerem i barem do syntezy amoniaku. 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. W większości przemysłowych instalacji syntezy amoniaku w roli katalizatora stosowany jest stopowy katalizator żelazowy. Ciągłe zapotrzebowanie na produkty azotowe i wysoka energochłonność produkcji amoniaku są nieustannie siłą napędową do ulepszania formuły kontaktu żelazowego lub do poszukiwania całkiem nowego typu katalizatora. Dużo uwagi poświęca się zastosowaniu kobaltu w reakcji syntezy amoniaku. Nasze doświadczenia wskazują, że wysoką aktywność kobaltu w reakcji syntezy amoniaku można uzyskać dodając do niego promotory, takie jak cer i bar. Stąd też katalizator kobaltowy według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera kobalt, pełniący funkcję fazy aktywnej oraz cer i bar w charakterze promotorów. Opisany kontakt otrzymywany jest przy użyciu metody współstrącania, która jest stosunkowo tania i łatwa do przeniesienia na większą skalę. Co najistotniejsze, katalizator ten jest aktywniejszy od konwencjonalnego katalizatora żelazowego KM I, stosowanego powszechnie w instalacjach syntezy NH3 na całym świecie.

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.

katalizator kobaltowy, synteza amoniaku, współstrącanie, promotor

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 (użycie katalizatora kobaltowego w drugim złożu dwuzłożowego reaktora syntezy amoniaku pozwoliłoby na wyraźne ograniczenie wskaźników energetycznych. Zastosowanie katalizatora kobaltowego przy stężeniu amoniaku w fazie gazowej w zakresie 8-15% dałoby od 0,5 do 1 GJ/tNH3 oszczędności. Zakładając długoletnią eksploatację katalizatora (co najmniej 5-10 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).

- Twórca jest zainteresowany nawiązaniem współpracy w celu dalszych badań nad wynalazkiem
- Twórca jest zainteresowany wdrożeniem wynalazku
- Twórca wyraża zgodę na udział w Spotkaniu Brokerskim