硝酸稀土催化劑的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種硝酸稀土催化劑的制備方法，包括將金屬鋯15份、鎳2份、鈣2份、氧化鑭40份、氧化鈰5份溶解混合后沉淀，將混合沉淀物干燥分解后加入通式為（Y3Eu2SrAl2）O10的固溶體粉末；共同加入水中研磨，烘干、造粒成型；成型后的催化劑在800℃條件下煅燒5小時。本發(fā)明采用稀土元素，La、Ce、Co、Ni元素的催化劑在氧化反應中使用具有優(yōu)異性，可以替代減少鉑的使用，降低了企業(yè)生產(chǎn)成本；對催化劑的催化效率和轉化率提高具有極大的作用。
【專利說明】硝酸稀土催化劑的制備方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及氨氧化制備硝酸的催化劑。

【背景技術】
[0002]公工業(yè)上由氨氧化制硝酸涉及到一系列平行反應和連續(xù)反應，如下所示，1、氧化反應:氨在純氧中燃燒生成氮和水并放出黃色火焰，4NH3+302——2N2+6H20 ;2、還原反應:在有鉬催化劑存在下，氨被氧化生成N0，4NH3+502—4N0 +6H20。在氨氧化制備硝酸的過程中，反應過程的復雜性使得保證反應順利進行的催化劑必須具有三個特點:一、是對NH3的轉化率要高；二、是對反應具有選擇催化作用，即N0的還原率選擇性要高；三、是具有減少N0，排放的特性。
[0003]目前，氨氧化制硝酸從工業(yè)化以來就一直使用鉬銠鈀合金網(wǎng)作為催化劑，鉬系催化劑性能已相當優(yōu)越，表現(xiàn)為轉化率高，反應速度塊，耐高溫性好(850°C以上)，使用壽命長(6-12個月)。但其資源短缺，價格昂貴，使硝酸成本以成倍遞增，這樣就促進了研究廉價易得催化劑的一項重大理論和迫切實踐開發(fā)的重大課題。
[0004]在取代鉬泵催化劑的研究中，過渡金屬氧化物具有氧化還原性能，早在許多氧化反應中作為催化劑應用，而被首先用在氨氧化反應中也有相當好的催化性能。但其缺點是活性比鉬系催化劑低，最佳活性溫區(qū)窄，高溫活性降溫快，因而目前尚不能完全取代鉬網(wǎng)用于nh3氧化制硝酸的工業(yè)生產(chǎn)。
[0005]針對上述缺陷，中國專利CN101327423A公開了一種催化劑，可以克服上述缺陷，其專利產(chǎn)品經(jīng)過試驗，其催化效率略有提升，但是轉化率和活性仍然不高，具有較大的提升空間。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種硝酸稀土催化劑的制備方法，該催化劑可以提高轉化率。
[0007]為達上述目的，本發(fā)明的一個實施例中提供了一種硝酸稀土催化劑的制備方法，包括以下步驟:
A、將金屬鋯15份、鎳2份、鈣2份、氧化鑭40份、氧化鈰5份分別使用相應的酸溶解然后混合均勻，混合溶液中加入草酸和碳酸銨溶液沉淀，得到混合沉淀物；
B、將混合沉淀物干燥，并在800°C下熱分解6小時；熱分解后加入通式為(Y3Eu2SrAl2)010的固溶體粉末；共同加入水中研磨，烘干、造粒成型；成型后的催化劑在800°C條件下煅燒5小時。
[0008]其中，通式為(Y3Eu2SrAl2) 010的固溶體粉末制備方法為:
將三氧化二釔、三氧化二銪、氧化鍶和三氧化二鋁的固體粉末分別溶于鹽酸或者硝酸中，得到四種溶液，控制每種溶液中的離子濃度低于2mol/L ;然后根據(jù)通式中各離子的化學計量比，Y:Eu:Sr:A1為3:2:1:2，將四種溶液混合，得到混合溶液； 在混合溶液中加入沉淀劑，得到沉淀物，沉淀物過濾洗滌后在1200°C下恒溫氧化分解，得到氧化物；在氧化物中加入其重量2%的助熔劑，混合均勻后在1300°C下煅燒2小時，然后研磨過篩，得到固溶體。
[0009]綜上所述，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
1、本發(fā)明采用稀土元素，La、Ce、Co、Ni元素的催化劑在氧化反應中使用具有優(yōu)異性，可以替代減少鉬的使用，降低了企業(yè)生產(chǎn)成本；
2、在催化劑中加入了通式為(Y3Eu2SrAl2)010的固溶體，對催化劑的催化效率和轉化率提高具有極大的作用。

【具體實施方式】
實施例
[0010]硝酸稀土催化劑的制備過程，包括以下步驟:
將金屬鋯15g、鎳2g、鈣2g、氧化鑭40g、氧化鈰5g分別使用相應的酸溶解然后混合均勻，金屬鋯使用濃硝酸溶解，金屬鎳使用鹽酸溶解，金屬鈣使用鹽酸溶液，氧化鈰使用硝酸溶解，氧化鑭使用過氧化氫溶解?；旌先芤褐屑尤氩菟岷吞妓徜@溶液沉淀，得到混合沉淀物。
[0011]將混合沉淀物干燥，并在800°C下熱分解6小時；熱分解后加入通式為(Y3Eu2SrAl2)010的固溶體粉末；共同加入水中研磨，烘干、造粒成型；成型后的催化劑在800°C條件下煅燒5小時。
[0012]其中，通式為(Y3Eu2SrAl2) 010的固溶體粉末制備方法為:
將三氧化二釔、三氧化二銪、氧化鍶和三氧化二鋁的固體粉末分別溶于鹽酸或者硝酸中，得到四種溶液，控制每種溶液中的離子濃度為lmol/L ;然后根據(jù)通式中各離子的化學計量比，Y:Eu:Sr:A1為3:2:1:2，將四種溶液混合，得到混合溶液；
在混合溶液中加入沉淀劑，得到沉淀物，沉淀物過濾洗滌后在1200°C下恒溫氧化分解，得到氧化物；在氧化物中加入其重量2%的助熔劑，混合均勻后在1300°C下煅燒2小時，然后研磨過篩，得到固溶體。
[0013]其中，沉淀劑為草酸、草酸鈉、草酸銨中的一種，沉淀劑的加入量為混合溶液中總離子濃度的0.1，即每摩爾的總離子濃度中加入0.1摩爾的沉淀劑。助熔劑為氧化鎂或氧化鈣。
[0014]實施例2
將金屬鋯15g、鎳2g、氧化鑭40g、氧化鈰5g分別使用相應的酸溶解然后混合均勻，金屬鋯使用濃硝酸溶解，金屬鎳使用鹽酸溶解，氧化鈰使用硝酸溶解，氧化鑭使用過氧化氫溶解?；旌先芤褐屑尤氩菟岷吞妓徜@溶液沉淀，得到混合沉淀物。
[0015]將混合沉淀物干燥，并在800°C下熱分解6小時；熱分解后加入水中研磨，烘干、造粒成型；成型后的催化劑在800°C條件下煅燒5小時。
[0016]實施例3
原料:鈷25克，鎳1.5克，氧化鑭55克，氧化鈰10克；
包括以下步驟: (1)將上述重量克數(shù)的金屬鈷、鎳、氧化鑭、氧化鈰分別用相應量的酸溶解后，混合均勻，得到原料混合液作為沉淀組分；重量克數(shù)的金屬鈷用450克濃硝酸溶解；重量克數(shù)的金屬鎳用250克的鹽酸溶解；所述重量克數(shù)的氧化鑭用450克的濃硝酸溶解；重量克數(shù)的氧化鋪用450克濃硝酸和200克過氧化氫溶解；
(2)以草酸溶液和碳酸銨溶液作為沉淀劑，與上述原料混合液發(fā)生反應，生成含有鈷、鎳、氧化鑭和氧化鈰的混合沉淀物，反應溫度為50°C，PH值控制在6 ;具體做法是先在沉淀器中加入一半草酸溶液，在充分攪拌下加入碳酸銨溶液和原料混合液，同時控制兩種料液的加入速度，保證反應溶液的PH值在6-7 ;待原料混合液加入一半時，再將另一半草酸溶液加入，然后繼續(xù)按照上述方法滴加原料混合液和碳酸銨溶液，直至原料混合液加完。草酸溶液是由150克草酸和1500克水配制而成；碳酸銨溶液是由100克碳酸銨和2500克水配制而成；
(3)過濾得到混合沉淀物，在100°C溫度下烘烤4h，得塊狀物；
(4)將塊狀物于550°C的溫度下熱分解4.5h ；
(5)熱解后的產(chǎn)物加30%的水，碾壓、焙干、造粒成型；
(6)成型后的催化劑在850°C的氧氣或空氣中焙燒4h，即得片狀催化劑，然后在片狀催化劑上開設四個通孔。
[0017]實驗結果
將實施例廣實施例3的催化劑進入反應爐內(nèi)實驗
選取合適的氧化爐，將催化劑設置催化劑反應床上，三組實驗的壓力相同，均為0.4MPa，反應溫度控制為800°C，氨氣濃度保持為10%，氨氣純度為98% ;反應開始時，一氧化氮的收率分別為98.5%,95.8%和95.3%，多次取樣后平均轉化率分別為99.2%,96.7%和96.3%。由此實驗可以表明，本發(fā)明的催化劑的較高，相比不含有鈣和固溶物的催化劑效果更好。
【權利要求】
1.一種硝酸稀土催化劑的制備方法，包括以下步驟: A、將金屬鋯15份、鎳2份、鈣2份、氧化鑭40份、氧化鈰5份分別使用相應的酸溶解然后混合均勻，混合溶液中加入草酸和碳酸銨溶液沉淀，得到混合沉淀物； B、將混合沉淀物干燥，并在800°C下熱分解6小時；熱分解后加入通式為(Y3Eu2SrAl2)O10的固溶體粉末；共同加入水中研磨，烘干、造粒成型；成型后的催化劑在800°C條件下煅燒5小時。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于:所述通式為(Y3Eu2SrAl2)Oltl的固溶體粉末制備方法為: 將三氧化二釔、三氧化二銪、氧化鍶和三氧化二鋁的固體粉末分別溶于鹽酸或者硝酸中，得到四種溶液，控制每種溶液中的離子濃度低于2mol/L ;然后根據(jù)通式中各離子的化學計量比，Y:Eu:Sr:A1為3:2:1:2，將四種溶液混合，得到混合溶液； 在混合溶液中加入沉淀劑，得到沉淀物，沉淀物過濾洗滌后在1200°C下恒溫氧化分解，得到氧化物；在氧化物中加入其重量2%的助熔劑，混合均勻后在1300°C下煅燒2小時，然后研磨過篩，得到固溶體。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于:所述金屬鋯使用濃硝酸溶解，金屬鎳使用鹽酸溶解，金屬鈣使用鹽酸溶液，氧化鈰使用硝酸溶解，氧化鑭使用過氧化氫溶解。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于:所述沉淀劑為草酸、草酸鈉、草酸銨中的一種，所述沉淀劑的加入量為混合溶液中總離子濃度的0.1倍。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于:所述助熔劑為氧化鎂或氧化鈣。
【文檔編號】B01J23/83GK104399476SQ201410549740
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年10月17日 優(yōu)先權日:2014年10月17日
【發(fā)明者】肖興才, 車興玉 申請人:樂山東承新材料有限公司