Катализатор для окисления окиси углерода

Катализатор для окисления окиси углерода

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ОКИСЛЕНИЯ ОКИ€И УГЛЕРОДА, включающий смешанный оксид перовскитовой структуры , где А - щелочноземельный металл, В - переходный металлJ п 0,1-0,5, отличающийся тем, что, с целью увеличения активности, он содержит в качестве переходного металла бинарную смесь никеля и кобальта и состав катализатора соответствует следующей эмпирической формуле AnLa (К1|.Соу)Оз, . где У 0,t-0,93; Аилзначения, указанные выше,

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУВЛИН

0% 03) (др В 01 J ?3/10, В 01 D 53/36

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

re ДЕЛАМ ИЗОЬРЕТЕНИЙ И ОМ ЫТИй

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

Н ASTOPCNOMY СВИДЕтеЛЬСтви

:,3

Щя ср,, (21) 3475344/23-04 (22) 23.07.82 (46) 15.06.84. Бюл. У 22 (72) В.И. Варламов, В.С. Комаров и А.А. Клименкова (71) Институт общей и неорганической химии АН БССР (53) 66.097.3(088.8) (56) 1, Томес Ч. Промышленные каталитические процессы и эффективные катализаторы. M., "Мир", 1973, с. 169173.

2. Авторское свидетельство СССР

М- 701693, кл. В 01 Х 23/10, 1976.

3. Патент США 4237032, кл. B 01 J 23/10, опублик. 1980 (прототип). (54) (57) КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ОКИСЛЕНИЯ

ОКИСИ УГЛЕРОДА, включающий смешанный оксид перовскитовой структуры

AnLа ВО где А — щелочноземельный металл,  — переходный металл, n = 0,1-05, отличающийся тем, что, с целью увеличения активности, он содержит в качестве переходного металла бинарную смесь никеля и кобальта и состав катализатора соответствует следующей эмпирической формуле

Ап1а(g (М 1 Соу) О, где У = 0,1-0,95, А и ь — значения, указанные выше. g

1097367

15

Изобретение относится к катализаторам для окисления окиси углерода, Как наиболее токсичной примеси выхлопных газов автомобилей и отходящих га-! 5 зов промышленных предприятий.

Наиболее эффективными катализаторами для окисления окиси углерода являются катализаторы иа основе благородных металлов (11.

Однако в силу дефицитности и высокой стоимости благородных металлов катализаторы на их основе используются лишь в особых случаях — в нейтра; лизаторах автотранспорта, работаюmего в карьерах и шахтах.

Известна серия оксидных катализаторов перовскитовой структуры для окисления окиси углерода общей формулы Ьа „Се„СоО,где х 0,02-0,1, с одержащих С е02 и С ОЗ 04 TtpH следую щем соотношении компонентов, sec.X:

CeOZ 1-50, Со504 0,5"23; Ьа „СехСоОь.

1остальное E 23.

Однако данные катализаторы ха- 25 рактеризуются недостаточной активностью.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является катализатор ГЗЗ З0 для окисления окиси углерода, включающий смешанный оксид перовскитовой структуры, соответствующий эмпирической формуле.

AnLa h BO>, где А — щелочноземельный металл

 — переходный металл, например кобальт, платина, палладий, родий; и 0,1-0,5.

Однако известный катализатор характеризуется недостаточной активностью

Так, известный катализатор, состав которого соответствует эмпирической формуле

$го2 LaA)Co.Я, позволяет достигнуть 50Х-ной степени превращения CO при 215 С, 100Х-нойпри 235 С.

Цель изобретения - повышение активности катализатора.

50 Указанная цель достигается тем, что катализатор для окисления окиси углерода, включающий смешанный оксид перовскитовой структуры

А?й аФ.Ь ВОЗ Ф где А — щелочноэемельный металл, В - переходный металл," и 0,1-0,5, содержащий в качестве переходного металла бинарную смесь никеля и кобальта и состав катализатора соответствует следующей эмпирической формуле

АпЕа „(И1,1 уСо „) О где У = 0,1-0,95;

А и и — значения, укаэанные вышее.

Предлагаемый катализатор по сравнению с известным обладает повышенной активностью. Так, предлагаемый ката" лизатор, состав которого, например, соответствует эмпирической формуле

Sro,2La„<(Nick "Ъ,вд 05 позволяет достигнуть 507-ной степени превращения СО при 195ОС, 1007-ной— при 210 С.

Катализатор готовят следующим образом.

Смешивают в необходимых пропорциях водные растворы аэотнокислых солей щелочноземельного металла ,(Са, Sr, Ва), лантана, никеля и кобальта с раствором трехзамещенного лимоннокислого аммония. Мольное отношение трехзамещенного лимоннокислого аммония к сумме азотнокислых солей составляет 0,6-0,8. Сложный раствор выпаривают, сушат под лампой накаливания до разложения азотнокислых солей металлов.. Полученную оксидную смесь металлов измельчают, таблетируют, дробят до размера зерен 1-2 мм и прокаливают на воздухе в температурном интервале 700-1000 С (лучше при 850 С) в течение 10-12 ч.

Пример 1. Катализатор эмпирической формулы Âào Là o (Nio Ñoo ) 0 состава, мас.7.: ВаО 12,8; La>0 > 53,7;

Ni0 6,2; Со О 27,3 готовят следующим образом

K 12 мл 0,5 М раствора Ва(ЯО5) приливают 12 мп 2М раствора La(NO ) хбН О, затем 3 мл 2М раствора

Ni(NOg)g 6820 и 12 мл 2М раствора

Со(МОЗ) 6Н О. К полученной смеси растворов при перемешивании приливают

16 мл 1М раствора трехзамещенного лимоннокислого аммония. Затем эту смесь растворов выпаривают на водяной бане до смолообразного состояния. Массу сушат под лампой накаливания при работающей тяге до разложения солей металлов. Смесь оксидов металлов тщательно измельчают, таблетируют и дробят до зерен 1-2 мл. Зерна катализатора нагревают на воздухе до 850 С и выдерживают при этой температуре 12 ч.

3 1097

Активность готового катализатора определяют в проточной установке в температурном интервале 100-250 С при объ!чной скорости 1800 ч "газовой смеси, содержащей,X: окись углерода 3,2, пары воды 10,0",пары кислорода 12,3, азот остальное. Хроиатографический анализ выходящих газов из установки показывает, что при температуре реакции 155 С степень превращения окиси }О о углерода равна 50Х, а при 175ОС—

1ООХ.

П. р и м е р 2. Катализатор эмпирической формулы Ва02 Laa> (Ni 1ЬСоо4) 03 состава, мас.X: Ba0 12,9; Ьа20 54,4;!5

NiO 18,8; Со20 13,9 приготавливают аналогично примеру 1. К 12 мл 0,5 И раствора Ba(N03)Z приливают 12 мл 2М раствора Ьа(МО3) 3 6Н>0, 9 мл 2М раствора Ni(bl03)2. бй20 и б мл 2М 20

Со(И03) 2 ° бН О. К полученной смеси растворов при перемешивании приливают 16 мл 1 М раствора трехзамещенного лимоннокислого аммония. По-! следующие операции аналогичны при- 25 меру 1.

Активность готового катализатора определяют, как в примере 1. Температура 50Х-ного превращения окиси углерода составляет 160 С, à 100Х-ного—

180 С.

П р и и е р 3. Катализатор эмпирической формулы Ьа Ваз (Я эСс 1)03 состава, мас.X: ВаО 12,1; Ьа203 55, 1;

NiO 28,5; Со 03 3,5 приготавливают аналогично прймеру 1. К 12 мл 0,5 М раствора Ba(NO )Z прйливают 12 мл

2М раствора й1(НО,), 6Н,О и 1,5 мл 2М раствора Со(МО ) ° 6Н О. К полученному сложному раствору при пере40 мешивании приливают 8 мл 2М раствора трехзамещенного лимоннокислого аммония. Последующие операции аналогичны примеру 1.

Активность готового катализатора 4

45 определяют, как в примере 1. Температура 50Х-ного превращения окиси ytлерода составляет 190 С, а 100Х-ного—

220 С.

I

Hp и м e p 4. Катализатор эмпи" 50

Рической формулы Ьао Ва 2(Ма4Сс 05 состава, мас.X: Ьа О 53,9, Ва0 12,6;

NiO 2,7, Со<О 30,8 йриготавливают аналогично примеру 1. К !2 мл 2И раствора La(NO>)3 6Н О приливают 12 мл 55

0,5 М раствора Ва(НО )2,!3,5 мл 2М

РаствоРа Co(NG3)> 68z0 и 1,5 мл 2М раствора Ni(NO>) . 6Н О. К полученной

367 4 смеси растворов при перемешивании приливают 16 мл 1М раствора .трехзамещенного лимоннокислого аммония. Дальнейшие операции аналогичны примеру 1.

Активность готового катализатора определяют, как в примере 1. Температура

50Х-ного превращения окиси углерода составляет 172 С, à 100Х-ного - 196 С.

Пример 5. Катализатор эмпиМ 3 рической формулы Са (N o+$0 состава, мас.X: CaO 2,4; La20 62,5

NiO 1,6 Со О 33,5 приготавливают аналогично прймеру 1. К 2 мл 2М раствора Са(005)2 4Н20. приливают 18 мл

2М раствора La(N03) 3 6Н>0, 1 мл 2М раствора Ni(N03) . 6HzO и 19 мл 2М раствора Со(ХО3) . 6Н20. K полученной смеси растворов при перемешивании приливают 12 мл 2М раствора трехэа» мещенного лимоннокислого аммония.

Последующие операции аналогичны примеру 1. Отличие состоит в том, что катализатор прокаливают при 700 С;

AKTHBHocTb готового катализатора определяют, как в примере 1. Температура 50Х-ного превращения окиси ,углерода составляет 180 С, а 100Х"но"

r o 265 С .;. !

Пример 6. Катализатор эмпирической фоРмУлы Сар5Ьa>5(N+25Co 75) 03 состава, мас.Х: СаО 14,7; Ьа 03 42,8;

NiO 9,8, Со20 32,7 приготавливают аналогично прймеру 1. К 10 мл 2И раствора Ca(NO3)2 4Н О приливают !0 мл

2М раствора Ьа(003) ° 6Я20, 5 мл 2М раствора Ni(NO>)> 6Н20 и !5 мл раствора Со(ЙОЗ) - 6Н20. К полученной смеси Растворов при перемешиванни приливают 12 мл 2М раствора трехэамещенного лимоннокислого аммония.

Последующие операции аналогичны примеру 1. Отличие состоит в том, что катализатор прокаливают при 700 С.

Активность готового катализатора определяют, как в примере 1. Teame ратура 50Х-ного превращения окиси . углерода составляет 190 С à 100Х-ного — 210 С.

Пример 7. Катализатор эмпирической формулы Sr Lang.(Ni o P0> состава, мас.Х: Sr0 8,9; La>0> 55,9;

NiO 4,9, Со203 30,3 приготавливают аналогично примеру 1. К 4 мл 2М раствора Sr(NOy)g приливают 1б,мл 2М раствора La(NO>)>- 6Н О, 3 мл 2М раствора Ni(N03) 6Н О и 17 мл 2M раствора Co(N03$ - 6Н О. K ïîëó÷åííîé смеси растворов при перемешивании

1097367

Таблица 1

Активность предлагаемого и известного катализаторов

Пример

Катализатор

100

В О2ьа (И10 Со ) 0 ю с I

В 0>LGog(NlpgCQ04) Ор

Вав Ьаg g(Мp gÑo 0 !) О

155

175

160

180

190

220

Вао Ьао В(М10,сод ) ОЗ

196

172

Са0 „Ьа0,9 (Их д p<ÑO093 О!

205

180 д6 . О,Б(бр в4 ф

$г„ Ьа (Ni Со ) О

190

210

200

180

Извест8 г0 ь 0 8Со03

215

235 приливают 12 мп 2М раствора трехэамещенного лимоннокислого аммония.

Последующие операции аналогичны при-, меру 1. Отличие состоит в том, что катализатор прокаливаюг при 750 С. 5 о

Активность готового катализатора определяют, как в примере 1 ° Температура 50Х-ного превращения окиси углерода составляет 180 С, 1003-ного — 300 С. !О

Результаты испытаний образцов предлагаемого и известного катализаторов приведены в табл. 1.

Результаты оценки термической стабильности наиболее активного катали 15 затора эмпирической формулы

Ва0 La0,8(NipsÑ O!!)ОВ, изготовленного по примеру 1, приведены в табл.2.

Температуры 50 и 100Х-ной степени превращения окиси углерода определяют после предварительного прогрева образца катализатора на воздухе при

850 925 и 1000 С в течение 12 ч.

Активность определяют аналогично примеру 1. Из полученных данных видно, что с .увеличением температуры прогрева незначительно снижа4 ется активность предлагаемого катализатора и в то же время она выше активности известного.

Таким образом, используя катализатор предлагаемого состава с повышенной. активностью и термической стабильностью, можно значительно интенсифицировать процесс дожига высокотоксичной примеси, окиси углерода, что особенно важно для очистки отходящих газов промышленных предприятий.

Степень превращения,Х, при температуре реакции, С

Таблица 2 1097367 о

Температура прогрева, С

Степень превращения СО, Ж, при температуре о реакции, С

100

175

155

850

189

173

925

203

182

1000

350

200

1000 (прототип) Составитель В. Теплякова

Техред Л.Коцюбняк . Корректор С.Шекмар

Редактор Ю. Ковач

Тираж 533 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 4095/8

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

Определение термической стабильности предлагаемого и известного катализаторов