Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_4378
.pdf
подходящими металлами, такими как, например, марганец, хром, вольфрам, олово, цинк и тому подобное,
причем последнего достаточно для того, чтобы не оставалось свободного железа и тому подобного, или в
виде соединения с одним или несколькими металлоидами, такими как кремний, бор, сера, фосфор, мышьяк
или другие металлоиды, кроме углерода. Однако необходимо, чтобы такие контактные массы содержали
металл железосодержащей группы, насыщенный или даже пересыщенный растворенным или соединенным
элементом. Например, сплав железа должен содержать железо только в виде твердого раствора, без
свободных кристаллов железа.
В соответствии с данным изобретением, катализаторы, состоящие из железа и достаточного количества
другого металла или серы, фосфора, мышьяка или других металлоидов, за исключением углерода, приводят к
образованию большого количества кислородсодержащих органических соединений, таких как спирты, кетоны,
кислоты, сложные эфиры и тому подобное, тогда как контактная масса, содержащая свободное железо, не
позволяет получать в сколько-нибудь значительном количестве 80 органических соединений, содержащих
кислород, из смесей оксида углерода и водорода, а только метан и воду и одновременно 85 отложения
углерода. Например, в газовой смеси, состоящей из оксида углерода и водорода, при температуре около 450
градусов Цельсия или выше, оксид железа, даже при смешивании с небольшим количеством оксида хрома
(90%), в значительной степени восстанавливается. При использовании такого катализатора для
каталитического гидрирования оксидов углерода образуются только вода и метан. Однако, если добавить
такое количество оксида хрома, которое превратит все железо в железохромовую шпинель (FeO·Cr2O3), не
восстанавливающуюся в указанных условиях работы, образуются органические продукты реакции,
содержащие кислород, а также некоторое количество воды, образующейся в результате конденсации
органических соединений, содержащих кислород с низкой молекулярной массой.
Эффективность вышеупомянутых контактных масс дополнительно повышается за счет добавления щелочи
или соединения щелочного металла. Во многих случаях природа получаемых продуктов будет в большей или
меньшей степени отличаться от тех, которые производятся с использованием 110 контактных масс,
свободных от указанных металлов железа; например, в данном случае в больших количествах образуются
высшие спирты, кетоны, кислоты и тому подобное.
Например, чистый метанол производится в объеме 115 л при использовании очищенной смеси с
концентрацией 20 процентов.
Оксид углерода и 0% водорода пропускают под давлением 200 атмосфер и при температуре 380 градусов
Цельсия через контактную массу, приготовленную из 120% хромовой кислоты.
оксида меди(II) и 70 процентов оксида цинка; однако, если к контактной массе добавить 0,01 процента оксида
железа, причем оксид железа связан хромовой кислотой или оксидом хрома и, следовательно, не
восстанавливается до металлического железа, общий выход не уменьшается, но продукт состоит из 96–97
процентов метанола и примерно 8–4 процентов высших спиртов, особенно пропилового и изобутилового
спиртов.
В целом, для поддержания активности указанных контактирующих масс в течение длительного времени
целесообразно обеспечить постоянное наличие в них определенного количества связанного кислорода, и для
этой цели в газы можно вносить небольшое количество кислорода. В случае монооксида углерода часть
водорода, а в случае монооксида углерода — даже весь водород может быть замещен водяным паром или
конденсатом. Углеводороды, например метан, могут также присутствовать в дополнение к водороду или
вместо него. Соответственно, водяной пар, парообразный пар или углеводороды представляют собой
эквиваленты водорода для целей настоящего изобретения. При увеличении процентного содержания
монооксида углерода, как правило, возрастает образование высокомолекулярных продуктов и снижается
образование воды, тогда как при преобладающем объеме водорода относительное образование метанола
увеличивается. Газы, подвергаемые реакции, также должны быть свободны от карбонилов железа, которые
разлагались бы под действием контактирующих масс и образовывали бы на них покрытие из свободного
металлического железа, что привело бы к нежелательным реакциям.
Однако такую покрытую железом контактную массу можно было бы снова сделать эффективной, связав
указанное свободное железо, например, серы или мышьяка. Также следует избегать образования летучих
соединений металлов железа при контакте газов с поверхностями свободных металлов железа в аппарате.
Этого можно добиться путем облицовки указанного аппарата подходящими цветными металлами, такими как
медь, алюминий, серебро, марганец, хром или другие цветные металлы, или подходящим сплавом железа,
например, сталью V2A фирмы Крупп, или железом, соединенным или насыщенным, по крайней мере
поверхностно, серой, мышьяком или другими из вышеупомянутых элементов. Однако следует учитывать, что
сера или некоторые другие элементы будут извлекаться под действием восстанавливающих газов при
высоких температурах, например, выше 400 градусов Цельсия.
Приведенные ниже примеры (g5) иллюстрируют практическое применение изобретения; размеры деталей
указаны по весу, если не указано иное, однако изобретение не ограничивается этими примерами, которые
могут быть значительно изменены.
ПРИМЕР 1.
Одну часть нитрата марганца и одну часть хлорида никеля растворяют в воде и осаждают раствором,
содержащим две части карбоната калия.
Смесь выпаривают без фильтрации и сушат при температуре 120 градусов Цельсия. Полученная таким
образом контактная масса (состоящая из разновидности шпинели и, поскольку часть оксида
восстанавливается при обработке, из сплава) в газовой смеси, состоящей из одного объема диоксида
углерода, одного объема монооксида углерода и двух объемов водорода, при температуре 320 градусов
Цельсия и давлении 800 атмосфер образуется продукт, содержащий метанол и другие спирты, органические
кислоты, сложные эфиры и кетоны.
ПРИМЕР 2.
Десять частей металлического железа расплавляют с десятью частями цинка, а в расплав добавляют
двадцать частей вольфрамовой кислоты. При контакте с такой массой, состоящей из твердого раствора
оксидов и частично сплава, газовая смесь, содержащая 40 процентов монооксида углерода и 60 процентов
водорода, при давлении 200 атмосфер и температуре 460 градусов Цельсия образует смесь метилового
спирта и высокомолекулярных кислородсодержащих органических соединений.
ПРИМЕР 3.
65. Гидроксид железа смешивают с 10% по весу гидроксида хрома, высушивают и восстанавливают до гранул.
Затем массу 95 пропитывают раствором, содержащим 40% по весу нитрата цинка и 40% по весу перманганата
калия. Газовая смесь, состоящая из коксового газа и оксида углерода, сначала пропускается через
катализатор образования метана при температуре около 500 градусов Цельсия и давлении 800 атмосфер;
полученная газовая смесь содержит около 80 процентов оксида углерода, 30 процентов метана и 30
процентов...
Затем водород и 10% азота, диоксид углерода и другие газы пропускают при указанном давлении и
температуре 380 градусов Цельсия через описанную выше каталитическую массу, представляющую собой
твердый раствор шпинельной структуры, в результате чего образуется смесь метанола, этилового спирта,
пропилового спирта, ацетона, кислот и т. д. Масса, состоящая из железа, марганца и мышьяка, действует
аналогичным образом.
ПРИМЕР 4.
Контактная масса, состоящая из 80% оксида никеля и 20%...
Оксид хрома, который в условиях работы соединяется друг с другом и в контактной массе которого
образующаяся в реакции вода препятствует восстановлению оксида никеля, может быть использован для
получения из смеси 254,76Cl одного объема монооксида углерода и двух объемов водорода при температуре
320 градусов Цельсия и давлении 800 атмосфер метилового спирта и воды, а также значительных
концентраций высших спиртов.
Добавление метана в газовую смесь дополнительно увеличивает выход высших спиртов и уменьшает
образование воды, при этом добавление метана также имеет преимущество в снижении риска внезапного
перегрева контактирующей с плитой массы.
Добавление пара действует аналогичным образом.
ПРИМЕР 5.
Контактная масса, содержащая 660 частей оксида цинка и 30 частей оксида хрома, которая очень хорошо
подходит для получения метанола из монооксида углерода и водорода, будет сильно повреждена
добавлением 10 частей свободного оксида железа и будет давать практически исключительно воду и
углеводороды с сильным осаждением углерода. Однако, если к массе дополнительно добавить 5 частей серы,
которая химически соединяется со свободным металлическим железом, образованным в результате
восстановления оксида железа, то при пропускании над ней смеси оксида углерода и водорода при
температуре 400 градусов Цельсия и давлении 200 атмосфер образуется большое количество метанола и
продуктов с более высокой молекулярной массой. Аналогичное действие оказывают и другие металлоиды,
такие как, например, теллур, фосфор, мышьяк, или некоторые родственные металлоидам металлы, такие как
олово, сурьма, висмут и тому подобные.
Fx.iaiPLE 0.
Марганцевую сталь растворяют в кислоте, раствор выпаривают досуха, а остаток смешивают с раствором,
содержащим 10% по весу ванадиевой кислоты и 20% по весу хромовой кислоты. Массу сушат при 120
градусах Цельсия, и когда через эту контактную массу, состоящую из твердого раствора шпинельного
характера, пропускают смесь, содержащую 20% диоксида углерода и 80% водорода, при давлении 200
атмосфер и температуре 350 градусов Цельсия, происходит образование кислородсодержащих органических
соединений.
ПРИМЕР 7.
Части оксида цинка замачивают в указанном порядке в растворах, содержащих 10 частей гелиромовой
кислоты, 10 частей нитрата железа(III), 10 частей карбоната калия и 5 частей пентоксида мышьяка, и сушат
при температуре 150 градусов Цельсия. Газовая смесь, состоящая из 60% монооксида железа и 40%
водорода, полностью сухая и не содержащая оксида железа, при пропускании над указанной массой, в
которой пентоксид мышьяка химически реагирует и соединяется с любым железом, образовавшимся в ходе
операции, при температуре 350 градусов Цельсия и давлении 200 атмосфер, дает продукт, состоящий из
метилового спирта и небольших количеств этилового, пропилового, изобутилового и других спиртов и кислот,
например, муравьиной и уксусной кислот.
ПРИМЕР 8.
Три части гидроксида кобальта смешивают с одной частью оксида урана 7 и одной частью оксида мантанга,
высушивают и восстанавливают до состояния зерен, а затем замачивают в концентрированном растворе
калия. Образуется трудновосстанавливаемая смесь шпинельного характера. 80 Осветительный газ,
очищенный от соединений серы и углеводородов бензола путем обработки активированным углем или
силикагелями и имеющий приблизительно следующий состав: 30% водорода, 85% метана, 12% оксида
углерода, 4% этилена и 4%...
Затем над указанной контактной массой пропускают азот при температуре 400 градусов Цельсия и давлении
800 атмосфер. 90 При охлаждении реакционных газов под давлением образуется жидкий конденсат,
содержащий метанол, этиловый и высшие спирты, насыщенные и ненасыщенные кетоны и другие
органические соединения. 95 Оставшаяся часть газа пропускается через другие контактные печи или
возвращается в ту же контактную массу с помощью циркуляционного насоса. Пополнение запасов газа может
осуществляться путем добавления свежего очищенного угольной пыли или других газов, потребляемых в
ходе реакции.
— Я не претендую на использование контактной массы, содержащей кобальт в сочетании с одним или
несколькими элементами: медью, серебром, золотом, цинком, кадмием и свинцом, как описано в описании
моего предыдущего патента № 229715.
Подробно описав и определив природу моего изобретения и способ его осуществления, я заявляю, что то, что
я...
Соседние файлы в папке патенты