Способ очистки выхлопных и промышленных газов

Способ очистки выхлопных и промышленных газов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

Н

PECfMillHk

ЗЮОВ01 D 53 36

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Г)О.ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, К IlATEHTY

Е,"1. ч>-, Ф (21) 1619887/23-26 (621. 1476804/23-4 (22) 10.02.71 .(23) 15.09.70. (311 45545/69 (32) И ° 09.69 (33) Великобритания (46) 23.01.84. Бюл.. В 3 (72) Гари Джеймз Кейт Экрис и Роберт Иитчел Хатчингз (Великобритания ) (71) Джонсон, Мэтти энд Ко., Лимитед (Великобритания ) (53) 66.074.6 (088.8 ) (56) 1. Данилевич K.M и др. Очистка газов от токсичных примесей.

"Кокс и химия", 1969, )) б, с. 44.

2. Патент США 9 3189563, кл. 252-460, 1965...SU„„1069606 А (54 ) (57 ) СПОСОБ ОЧИСТКИ ВЫХЛОПНЫХ И

ПРОМЫШЛЕННЫХ ГРЗОВ от примесей окиси углерода и органических соединений путем пропускания их через катализатор, содержащий платину и огнеупорный каталитически активный окисел металла -6 — и групп периодической системы элементов на инертном носителе, отличающийся тем, что, с целью снижения температуры воспламенения примесей в процессе очистки, используют катализатор, содержащий платину в смеси с родием или их сплав при концентрации родня

20-50 мас.Ъ от их общего содержания, а в качестве инертного носителя— керамический материал, выбранный из группы, включающей цирконмчллит, муллит,с -глинозем, силиманит, силикаты магния,.циркон, петалит, сподумен, кордиерит и алюмосиликаты.

1069606

Изобретение относится к способам очистки отходящих промышленных газов и выхлопных газов двигателей .внутреннего сгорания от примесей окиси углерода и органических соединений и может найти применение в производствах, связанных с эмалированием проводов, с окраской и сушкой деталей машин, в полиграфическом и других производствах, исгольэующих органические растворители, а также в химической промышленности при парофазном окислении органических соединений, в производстве этилена и окиси этилена, при работе промт" ленных печей и двигателей внутреннего сгорания.

Известен способ очистки газов от органических веществ путем сжигания (1 ).

Однако этот способ не всегда оправдан из-эа необходимости одно-, временного сжигания топлива (1).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ очистки отходящих промьв ленных газов и выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания, включающий пропускание их через катализатор, содержащий платину или палладий, или родий, или рутений и огнеупорный каталитически активный окисел металла и -iX групп периодической системы элементов на инертном носителе (2 ).

Известно, что, например платиновые катализаторы, стабильны вплоть до температур не менее 750 С и устойчивы к отравлению большинством ката-. литических ядов, исключая свинец и фосфор.

Начальная температура газового потока, подаваемого на каталитическую очистку, т.е. температура воспламенения, составляет по известному способу 230-480 С, т.е. довольно высока.

Целью изобретения является снижение температуры воспламенения примесей в процессе очистки.

Поставленная цель достигается способом очистки выхлопных и проьыаленных газов от примесей окиси углерода и органических соединений путем пропускания их через катализатор, содержащий платину и огнеупорный каталитически активный окисел металла ц — j)f групп периодической системы элементов на инертном носителе, причем используют катализатор, содержащий платину в смеси с родием или в виде их сплава при концентрации родкя

20 — 50 мас.% от их общего содержания, а в качестве инертного носи теля — керамический материал, выбсиликаты.

t0 пористый сотовый огнеупорный кера 5 ìè÷åñêIIé материал, например, цир

50 ранный из группы, включающей циркоимуллит, муллит, d -глинозем, силиманит, силикаты магния, циркон, петалит, сподумен, кордиерит и алюмоКатализатор на носителе, используемый по предложенному способу очистки газов, состоит из огнеупорного окисла, отложенного на инертном керамическом материале, и каталитически активных металлов платины и родня.

Инертным носителем испольэуемого катализатора является жесткий конмуллит,муллит, альфа-глинозем, силиманит, силикаты магния, циркон, петалит, сподумен, кордиерит и алюмосиликаты. Подходящим патентованным продуктом является "Торвекс", продаваемый фирмой Дюпон и представляющий собой огнеупорную сотовув структуру, .сделанную из керамики муллит.

Огнеупорные каталитически активные окислы составляют 1-50%, предпочтительно 5-30% по отношению к полной массе катализатора на носителе. Эти окислы представляют собой один или несколько окислов металлов

И,Н1и Ц периодов периодической системы элементов, имеющих атомные номера, не превышающие 40.

Платина и родий составляют 0,0510% по отношению к полной массе катализатора на носителе, предпочтительно 0,5-2,0%.

Внешне катализатор представляет собой жесткую сотовув структуру или блоки со множеством отверстий или каналов. Соты обычно занимают почти все поперечное сечение каталитического реактора с уплотнением меаду ними и стенками для предотвращения байпасирования:части газового потока.

Для реакторов с большой площадьв поперечного сечения удобно использовать регулярно расположенные системы плотно соприкасакщикся блоков или последовательно расположенные отдельные блоки.

Еатализаторные блоки помещают в реактор так, что общее направление ячеистых каналов совпадает с направлением газового потока через реактор.

Блоки можно, располагать так, чтобы течение газа через реактор было радиальным или поперечным по отношению к полному потоку, газа. .Пример 1. Для определения температур воспламенения, т.е. температур на входе, при которых реакции окисления примесей становятся самоподдерживающимися, а также для определения температур на входе, необходимых для 90%-ного окисления

1069606

Ионоокись углерода

Бензол

Толуол

Ксилол

Альфа-пинен

Иезитилокснд

150

150-200

250-300

250-300

250-300

180

170

200

250-300

190 .

180

250-300

250-300

250-300

300-350

300-350

Этанол

160 и-Гептан

160

Иетилизобутилкетон

175

175

Метилзтилкетон примесей, используют катализатор, состоящий из сплава платины и родня с содержанием последнего 35 мас.Ъ и активного глинозема на торвексе.

Полученные результаты приведены в табл. 1. 5

Как следует иэ табл. 1, температура воспламенения примесей в очищаемом газе за исключением водорода составляет 150-425 С, что ниже соответствующих величин известного 1О способа (230-480 C ). Для 90%-ного окисления примесей, наиболее часто встречающихся на практике, необхо« дивы температуры 150-500 С.

Пример 2. На очистку подают 15 .газ, содержащий, мас.Ъ: метан 1,5, кислород 3, остальное - азот, с незначительным количеством окислов азота и аргона. Используют катализатор, как .в примере 1, но с другим соотношением платины и родня. Температуры воспламенения определяют при содержании родня 0-100% от общего содержания металлов. Результаты приведены в табл. 2.

Из табл. 2 следует, что интервал саьых низких температур воспламе- . нения соответствует содержанию родня

20 — 50 мас.В (оптимально 30-40 мас.Ф ), предельно низкое значение наблюдается при 35 мас.В.

П р и и е р 3. Проводят испытания эффективности катализатора при очистке выхлопных газов лабораторного одноцилиндрового дизельного двигателя, работалцего в закрытом помещении. Рабочие характеристики двигателя приведены в табл. 3.

Испытания проводят в трех рабочих режимах - холостом, средней и высокой нагрузки. Характеристика выхлопных составлякщих на этих режимах (средняя для 10-ти испытаний ) дана в табл. 4

При использовании холостого режима температура вь.хлопного газа, составлякщая 950 С, слишком низка для протекания каталитической реак« ции.

Испытания показывают, .что катализатор становится эффектным при 170 С и его активность быстро возрастает с ростом температуры выхлопных газов.

Катализатор менее эффективен по отношению к очистке от частичек дыма, однако они непрерывно удаляются с катализатора во время его работы за счет каталитического окисления, вследствие чего катализатор не теряет своей активности.

Пример 4. Через катализатор пропускают шлейфовый гаэ производства азотной кислоты при давлении

5,3 кг/см, содержащий 3 об.Ф кислорода и 2000 ч на млн ° окислов азота, в который вводят 1,78 об.В метана или природного газа. Катализатор содержит 35% родня и 65% платины на муллите ("Торвекс" ). о

Температура воспламенения 325 С, степень окисления метана- 90%.

Как следует иэ примеров, предлагаемый способ очистки газов обеспечивает снижение температуры воспламенения примесей до 150-425 С против 230-480 С по известному способу. б 1

1069606

350-400

200 метилформамид

400"450

275

Этнлацетат

300

Метан (воздух) 325

335

407

400

350

425

0: 100

5:95

410

330

20: 80

35:65

50з50

315

325

400

100:0

Условия испытания

Скорость, об/мин

Интенсивность расхода топлива, кг/ч

Моцность тормоза, л.с.

Расход воздуха, кг/ч

Температура выхлопного газа, С

Холостой режим

0,23

33,9

600

1,190

487

54,0

2,33

597

1, 170

52,6

2,81

Метан (ЗЪ 02/ "г!

Тиофен

Пиридин

Хлорбутан

Сероводород

Сероуглерод

Отношение ВЬ:Р1

Средняя нагрузка 7,5

Высокая нагрузка 11,0

П олжение табл.

400-450

400-450

400-450

400,-450

450-500

400-425

375-400

Таблица 2

Температура воспламенения, С о

Таблица 3

1069606

Т а б л и ц а 4

Изменение, %

Режим испытания

Соединение

Холостой режим

<500

< 500

Окислы азота

Этан

15 3

11,10

17,0

Метан

Моноокись углерода

0,17

1,032

1,014

3,9

2,56

4,0

Средняя нагрузка

2,270

2, 125

6,4

Окислы азота

8,0

1,6

80,0

474

79,5

12,9

13,1

1,6

Высшая нагрузка

8,8

2,281

2,097

8,0

2,4

70,0

11,8

15,6

24,4

1,930

83,4

320

41,3

36,7

П р и м е ч а н и е. Концентрация дыма выражена в дымовых единицах Хартриджа.

Составитель Г. Винокурова

Редактор Н. Егорова Техред И.Метепева Корректор H. Эрдейи

Заказ 11497/59 Тираж,682 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ПГП "Патент", r, ужгород, ул. Проектная, 4

Этан

Метан

Моноокись углерода

Окислы азота

Этан

Метан

Моноокись углерода

Без катализатора, ч . на млн. по объему

С катализатором, ч на млн по объему