Катализатор для окисления окиси углерода

Катализатор для окисления окиси углерода

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

Ф

РЕСПУБЛИК

ОЮ (И3

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫПФ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

306.В 01 J 23 84

Окись иелеэа

Двуокись олова

Окись алюминии

0,86-5,15

1,64-7,9

Остальное

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 3364971/23-04 (22) 18.11.81 (46) 15.07.83. Бюл. 9 26 (72) В.С. Савельев, А.П. Руденко, И.И. Кулакова и В.В. Беренцвейг (71 ) Московский ордена Ленина, орде- . на Октябрьской Революции и ордена

Трудового Красного Знамени государственный университет им. N.Â.Ëîìîíîсова (53) 66.097.3(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 609549, кл. В 01 J 23/78, 1976.

2. Патент США Р 3271324, кл. 252-466, В 01 J 23/82, опублнк. 1966 (прототнп). (54 ) (57.) КАТАЛИЗАТОР. ДЛЯ ОКИСЛЕНИЯ

ОКИСИ УГЛЕРОДА, включающий окиси же леза и алкв ииия, о т л н ч а ющ и и с и тем, что, с целью йовышения стабильности «аталиэатора, он дополнительно содерзят двуокйсь олова при следующем сверкании компонентов, мас.. Ф

1028354

Изобретение относится к катализаторам для окисления окиси углерода и может быть использовано для очистки отходящих газов химических производств от окиси углерода, а также для очистки выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания.

Известен катализатор для процессов глубокого окисления, предпочтительно для процессов дожигания промышленных и автомобильных выхлопных газов, содержащий окислы железа.и меди при содержании компонентов, мов. Ъ окись железа

0-100, окись меди 100-0 и оптимальном соотношении Fe:Cu = 4 ).1).

Однако известный катализатор отличается недостаточной активностью, вследствие чего окисление окиси углерода ведут,в избытке кислорода (1 об. В СО и 99 об. Ъ О ), достигая 85%-ной степени конверсии при 111-163@ С.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому эффекту является катализатор для окисления окиси углерода, содержащий окиси железа, меди и алюминия при следующем содержании компонентов, вес. Ъ: окись железа

0,5-10; окись меди 0,5-25,0; окись алюминия остальное. Катализатор обладает высокой активностью, так при окислении смеси окиси углерода с воздухом (10 об.Ъ СО, остальное ,воздух) при 400 С достигается

99%-ная степень конверсии 1 2).

Однако известный катализатор отличается недостаточной стабильностью, что приводит через 188 ч работы к снижению активности и степень конверсии окиси углерода составляет 76%.

Цель изобретения — повышение стабильности катализатора.

Для достижения поставленной цели катализатор для окисления окиси углерода содержит окиси железа, алюминия и двуокись олова при следующем содержании компонентов, мас.Ъ: окись железа 0,86-5,15; двуокись олова 1,64-7,9; окись алюминия остальное„

Согласно изобретению катализатор готовят в одну стадию. Нитраты железа и олова, взятые в стехиометрических количествах, растворяют в 30%-ной азотной кислоте, объем которой эквивалентен объему A E Oy„ подготовленному к пропитке. Окись алюминия высыпают в полученный.раст. вор и оставляют на 12-18 ч. Затем о катализатор сушат при 100-110 С в течение 2 ч и прокаливают в токе . сухого воздуха при последовательйом повышении температуры: 2 ч при

200 С, 2 ч при 300 С и 6 ч при 600 С.

Получающийся катализатор обладает . сутствие чешуйчатых отложений на их поверхности.

Пример 1. 0,1226 г Ге(ИО . 9Н<О и 0,1022 r Sn(NG+ ) растворя35 ют в 5 мл ЗОЪ-ной НМО . 5 см (2,73 r) AQOg фракции 1-.2 мм засыпают в полученный раствор и оставляют на 12 ч.

Затем смесь сушат в печи при 100110 С в течение 2 ч, перемешивая каждые 15 мин. После сушки катализатор переносят в кварцевую трубку и прокаливают в токе сухого воздуха при 200 С 2 ч, при 300 С 2 ч, и при 600-650 OÑ 6 ч. Получают 2,7 r

45 катализатора составла, вес. a: Ге О

0,86; бпОд 1,64; АФдОъ 97,5.

Пример 2. 2 см катализатора, полученного по методике примера 1; переносят в кварцевый реактор проточного типа с внутренним диаметром 1,1 см. Катализатор наг ревают в токе воздуха до 350 С.

Воздух пропускают со скоростью

110 мл/мин (3300 ч ). Затем начинают подавать со скоростью 30 мл/мин (900 ч ") СО, так что воздух и СО смешиваются до реактора. За счет теплоты реакции температура в реакторе поднимается до 355 С. Умень60 шая обогрев реактора, снижают температуру до 350 С и через 10,20 и

45 мин с момента пуска СО в реактор отбирают пробы и анализируют иа хроматографе ХЛ-б (сорбент пора65 пак Q, длина колонки 1 м, чувстви5

30 удельной поверхностью 180 м /г и механически прочен (микротвердость

3000 xr/cM+) .

Смесь соосажденных окислов железа и олова при атомном отношении железа к олову один к одному устойчива к рекристаллиэационным процессам, что обеспечивает высокую устойчивость катализатора и стабильность его работы в случае возможных перегревов контакта в ходе окислительных процессов.

В таблице приведены данные по окислению окиси углерода воздухом на катализаторах различного состава в проточном режиме.

Как видно из таблицы, наилучшим является катализатор, содержащий 10% окислов железа и олова на

AR O при их атомном отношении 1: 1.

Нанесение большего количества окислов железа и олова нецелесообразно, так как в таких случаях часть окислов железа и олова слабо закрепляются на поверхности носителя и затем при прокалке отделяется от

A P@0q, тогда как при нанесении

10% окислов железа и олова окись алюминия пропитывается по всему объему равномерно. Об этом свидетельствует равномерная окраска разрезов зерен катализатора и от1028354 тельность по СО 0,02 об.%). Конвер сия соответственно равна, %: 6,01;

5,51; 6,45.

Пример 3. Из 0,2522 г

Fe(N0 )y 9Н;вО, 0,2102 г- Sn(NQ )» и

5 смэ (2, 73 r ) А,вО Э фракции 1-2 мМ по методике примера 1, готовят катализатор состава, вес. %: Ге 0%

1,71; SnOg 3,29; АЕ20у 95. Получают

2,7 г катализатора. . Пример 4. По методике примера 2 испытывают активность 2 см в катализатора, полученного по методике примера 3. Конверсия CO через 10, 20 и 45 мин равна соответственно, %: 41,80; 42,19; 41,69.

Пример 5 ° Из 0,5302 r

Fe(NOy )з-9Н О и 0,4814 г Sn(NOq )g и 5 смВ (2,73 r) АЦО% по методикЕ . примера 1 готовят катализатор состава, вес. %: Ге О 3,43; Бп0 6,57; .

А Оз 90. Получают.2,8 г катализатора.

Пример 6. По методике примера 2 испытывают активность 2 см катализатора, полученного по методике примера 5. Конверсия СО через 10, 20 и 45, мин, равна соответ° ственно, %: 99,84, 99,85; 99,84.

Пример 7. Активность 2 см катализатора, полученного по методике примера 5, испытывают на той же смеси и при таких же скоростях окиси углерода и воздуха, что и в примере 1, но при 400 С. Конверсия через 10, 20 и 45 мнн равна соответственно, %: 100,00, 100,00

100,00.

Пример 8. Активность 2 см катализатора, полученного по мето.— дике примера 5, испытывают на дожиганне окиси углерода в смеси, содержащей 1 об. % СО, на установке примера 2. Катализатор нагревают в токе воздуха до 380 С. Ток воздуха устанавливают равным

330 мл/мин. Вводят окись углерода со скоростью 3;4 мл/мин.так, что

СО и воздух смешивается до реактора. Через 10, 20 и 45 мин отбирают пробы и анализируют так же, как и в примере 2. Конверсия окиси углерода во всех случаях равна 100% °

Пример 9. Катализатор после опыта, приведенного в примере 8, .испытывают на термоустойчивость.

Для этого повышают температуру до

10 700 С, выдерживают ее в течение

10 мин и затем снижают до 380ОС.

После установления температуры 380 С определяют конверсию СО через 10 и

30 мин, как указано в примере 8.

Конверсия в обоих случаях равна

100%.

В таблице приведены данные по окислению окиси углерода также на катализаторах с различным отношением железа к олову. Учитывая большую активность катализатора с атомным отношением железо олова 1 и его устойчивость к рекристаллизацион-. ,ным процессам, предпочтителен катализатор состава, вес.%г Fe 0% 3,43;

ЗпО 65,7; А О 90.

Катализатор согласно изобретению испытан также в работе за 10 мес с перерывами (примерно 1500 ч) по окислению смеси окиси углерода с

30 воздухом (10 об.% CO и 90 об.% воздуха) при 409 С, при этом достигнута 100%-ная конверсия окиси углерода.

Таким образом, катализатор явЗ5 ляется более стабильным, чем известный. Кроме того, катализатор обладает термоустойчивостью. Перегрев катализатора до 700 С в режиме окисления окиси углерода не приводит и снижению его активности. Данный катализатор отличается небольшим содержанием окислов железа н олова при максимальном использо-. вании активного компонента, а также простотой приготовления.

1028354

Юавареаиве ° иатамггааторе

° ес. % теюагеРату КоизеРсиЯ 4 чарва гаги ра окисгге иия, ес

Скорость иодачи сггеси „e

Сояергтаиие

СО ° агчкге ое. ° ггтогеое отисегеии ге г %гг

° a екиаег ве essacs %гг

@а « «

»»

4260

21,05

21 ° 05

21,0$

21,0$

1г1

5,51

á,45

1 ° 64

Оева б206

42,19

1s1

3,29

99,85

1si

8 ° 57

Зебэ

4200

8 ° 57

3,43

З,бз

Эгбз

2,10

1,ФФ

10060

1si

С,51

1г1

1,00 20006

8„57

42В0

2i e0S

21t0$

21,0$

21 е0$

1г2

7,90

4, 85

4206

2г1

5г15

10,06

4206

1гО

0 0

6,70

4200

i,59

350

0,97

0s1

10,6

0,0

Еорректор A. Повх

Подписное

356 6,01

356 41,80

350 99,84

460 100,60

3ВО 106 06

400 160,00

356 99,41

350 99,75

356 99 43

Составитель В. Теплякова

Редактор О. Колесникова ТехредМ.Гергель

Заказ 4&43/б . Тираж 537

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

100,00

100,00

100,00

99,57

99,77

99,45

41,69

99,84

166,00

100,00

1ЪО,ОО

99,70

99,76

99,43