Катализатор для окисления оксида углерода и способ его получения
Иллюстрации
Показать всеРеферат
Изобретение касается каталитической .химии, в частности получения катализатора для окисления оксида углерода, и может быть использовано для обезвреживания выхлопных газов автомобилей и промышленных предприятий. Цель - повышение активности и удельной поверхности катализатора. Приготовление последнего ведут совместным осаждением солей лантана, стронция, меди, марганца, алюминия и борной кислоты с последуюшей термообработкой реакционной смеси, добавлением шелочи и промывкой водой . Получают состав катализатора, отвечающий эмпирической форму.пе: Z,ai-,X Х5л, Л;«(, „у2 Сг/п ,.,д, А/,,B|,6:i, где ..2- 0,6; ,l-0,5; ,,49; (,01 - 0,41, при (а + р)г/. Этот катализатор имеет по сравнению с известным большую у.аельную поверхность (до 22 м /г, против 5 м-/г) и лучшую активность. Так, 100%-ное преврашение СО на прокаленном при 750°С
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
А1
„„SU„„1466784 (5!) 4 В 01 J 23(10, 23 04 37 04
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н А ВТ0РСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (2!) 4257557/31-04 (22) 09.06.87 (46), 23.03.89. Бюл. № 11 (71) Институт обгцей и неорганической химии AH БССР (72) В. С. Комаров, В. И. Варламов и О. H. Головчан (53) 66.097.3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1097367, кл. В Ol J 23/10, 1982.
Авторское свидетельство СССР № !384326, кл. В Ol 1 23/10, 1986. (54) КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ОКИСЛЕНИЯ
ОКСИДА УГЛЕРОДА И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ (57) Изобретение касается каталитической химии, в частности получения катализатора для окисления оксида углерода, и может быть использовано для обезвреживания выхлопных газов автомобилей и промышленных
Изооретение относится к катализаторам окисления оксида углерода и способам его получения и может быть использовано в области обезвреживания выхлопных газов автомобилей и выбросных газов промышленных предприятий.
Целью изобретения является повышение активности и удельной поверхности катализатора за счет содержания в качестве активирующей добавки, добавки, дополнительно включающей окись бора, при определенном составе катализатора, а также за счет способа получения катализатора, предусматривающего введение борной кислоты на стадии осаждения солей и обработку раство-, ром шелочи и промывку. (!рияер !., Катализатор формулы (а>qSr» Ма»,Cu» >;,А(, >,В»>50> оксидного состава, мас.% (.а О> 39,6; Sr0 25,1;
Мп О > 14,8; СиО 13,5; А40 > 6,2; В 010,8 полупредприятий. Цель — повышение активности и удельной поверхности катализатора.
Приготовление последнего ведут совместным осаждением солей лантана, стронция, меди, марганца, алюминия и борной кислоты с последующей термообработкой реакционной смеси, добавлением щелочи и промывкой водой. Получают состав катализатора, отвечакнции эмпирической формуле: a>,X
XS!, Ми<» „(2 Си;> „,,(2.Ë(„В»О>, где л.=0.20,6; у=0,1 — 0,5; сх=0,09 — 0,49; (3=0,0!-0,41, при (сс+(3)=у. Этот катализатор имеет по сравнению с известным большую удельную поверхность (до 22 м- /г, против
5 м- /г) и лучшую активность. Так, 100%-ное превращение СО на прокаленном при 750 С (!2 ч) катализаторе достигается при 105-135 C против-130 С. Кроме того, новый к»тализатор более активен при невысоких >емпературах, т. е. при 105 C --70 и 10(1%, прп
85 С--11 и 45%. 2 с.п.ф-льк 2 таол.
2 чают следующим образом. Последов»тельно смешивают 2 М растворы азотнокислых сс>лей в следу>ощих количествах, мл:
LalA0l)> 7,5; 5г, Л 0>) 7,5; Ми XC7;>
5,25; Си(Л(0>)> 5,25; А((ЛО>)> 3,75. В полу >енный раствор при нагревании (до 60 С) и перемешивании вносят 0,0927 г H,Â0;è 10,9 г свузамещенного лимоннокислого амм»ния (60% от навески кристаллогид(мтов»зот>н>кислых солей). После их растворения раствор выпаривают на водяной бане до смолоподобного состояния, сушат при 70 С и р»злаг»ют при 200"C. Полученную гомогеннх к> сме l> оксид>7в металлов тщательно Il>. ðñ ïlð»þT. т I!>, >е.. тируют, дробят на зерна размером 1- 2 мм, прокаливают на воздухе при 750 С 12 ч, после чего обрабатывают 200 мл 1%-ного раствора щелочи и промывают водой.
Активность готового катализатора определяют в проточной установке в температур1466784
3 нод интервале 100 — 250 С при объемной скорости газового потока 10000 ч, содержащего, об.Я: оксид углерода 1,5, кислород
13,0, кислород 13,0, азот — остальное. Анализ выходящего из установки газа проводят хроматографически. Удельная поверхность данного катализатора составляет 22,0 мг/г, а 10000-ная степень превращения СО имеет место при 105 С Al:Â=l:0,08, Пример 2. Катализатор формулы
l.a<>, К»<> ьМпo о-ьСип,зьА10,2gBo <><Оo оксидного состава, мас.00: 1.а200 39,4;
SrO 25 1; СиО 13 5; Мп02 14 6; А!200
7,2; В20> 0,2 получают аналогично примеру 1. Смешивают 2 М растворы азотнокислых солей в следующих количествах, мл: 1 а(МОз)з 7,5; 5»(ФО<>)2 7,5;
Мп(НОз)2 5,25; Cu(N02)2 5,25; А1(МОз)з 4,35; добавляют 0,0!85 г ИзВОз и 10,9 г двузамещенного лимоннокислого аммония. Последующие операции аналогичны примеру 1.
Для данного катализатора температура
100Я степени превращения CO составляет
113 С; удельная поверхность 12,8 мг/г.
Al: В= l:0,01.
Пример >. Катализатор формулы
La0,oSl0,-,Мпп зьСип >ьА!и 0>В0 2)0> оксидного состава. мас.Я: La 0> 40,2; SrO 25,6;
МпО> 15,1; СиО 13,8; А120з 0,3;
В О< 5,0 получают аналогично примеру !. Смешива>от 2 М растворы азотнокислых солей в количествах, мл: !.а(НО<) < 7,5; Sr(NO<>)2> 7,5; Мп(ХОз)
5,25; Cu(N00)2 5,25; А1(МОз)з 0,15, добавлякп 0,5377 г ИзВОз и 10,9 г двузамещенного лимоннокислого аммония. Последующие операции аналогичны примеру 1. Для данного катализатора температура 100Я-ной степени превращения СО составляет !27 С, удельная поверхность 16,2 мг/г. Al:Â= l:10.
При,><ер 4. Катализатор формулы
1.а .: —,5» -,М<>0,)>ьCuo,goB0,.>00 оксидного состава, мас.Я: 1.а 0< 40,3; SrO 25,6;
МпО 15,1; СиО 13,8; B20.> 5,2 получают аналогично примеру 1. Смешивают 2 М растворы азотнокислых солей в количествах, мл: 1.а(ФОз)з 7,5; 5»(МОз)2
7,5; Мп(НОз)2 5,25; Cu(N03)2 5,25, добавляют
0,5562 г ИзВОз и 10,9 г двузамешенного лимоннокислого аммония. Последующие операции аналогичны примеру 1. Для полученного катализатора температура реакции
100Я-ной степени превращения CO составляет 135 С, удельная поверхность 6,0 м2/г.
Пример 5. Катализатор формулы
1.а<, ь5»0ьМпп 4ьCu«,.ьА1<) пьВп пьО> оксидного со става, мас.00: 1.агОз 37,6; 5»0 23,9:
МпО> 18 О; СаО 16 5; Alg>0> 2 8;
В 0> 0,8 получают аналогично примеру 1.
Смешивают 2 М растворы азотнокислых солей в количествах, мл: а(ФО<>))>
75. Я»(N O >)2 75; Al n(N 0> 1» 675;
Си(ФОз)2 6,75; А1(ИОз)з 0,75, добавляют
0,0927 г ИзВОз и 10,9 г двузамещенного лимоннокислого аммония. Последующие one4 рации аналогичны примеру 1. Температура реакции 10000-ной степени превращения
СО составляет 129 С, удельная поверхность
13,1 мг/г. Al:B=1:0,4.
Пример б. Катализатор формулы
Lao,й»0,ьМп0,4Си0,4А10,
Мп02 16,0; СиО 14,9; А120з 4,9;. В20з 1,6 получают аналогично примеру 1. Смешивают 2 М растворы азотнокислых солей в количествах, мл: 1.а(МОз)з
7,5; Sr(N00)2 7,5; Мп(!>!Оз)2 6,0; Си(НОз)2
6,0; Al(NO;>)o 1,5 добавляют О,!854 г
ИзВОз и 0,9 г двузамещенного лимоннокислого аммония. Последующие операции аналогичны примеру 1. 100Я-ная степень превращения на данном катализаторе достигается при 116 С, удельная поверхность
l6,5 мг/г. А1:В= l:0,4.
Пример 7. Катализатор формулы
La0 (-,Sr0,;Мпп,зСип,зА10 2В0,200 оксидного
20 состава, мас. Я: 1.агО<> 39 8; SrO 25 3;
Мп02 12 7; СиО 11 6; А1200 7 2;
В О;> 3,4 получают аналогично примеру 1. Смешивают 2 М растворы азотнокислых солей в количествах, мл:
1 а(Л/Оз)з 7,5; Sr(NO;)2 7,5; Мп(МОз)2 4,5;
Cu(WOq)2 4,5; А1(<>!Оз)з 3,0, добавляют
0,3708 г ИзВОз и 10,9 г двузамешенного лимоннокислого аммония. Последующие операции аналогичны примеру 1. Температура реакции 100Я-ной степени превращения CO для данного катализатора, прокаленного при
750 С, составляет 120 С, удельная поверхность 15,9 мг/г.
Пример 8. Катализатор формулы
La<>„;S»0,,-„М и<>, ьСип,г.-А lo,гььВ0 2ь03 оксидного состава, м ас. »„ : А !200 40,4; Sr 0 25,7;
Мп02 107; СиО 98; А120з 91; В20з 43 получают аналогично примеру 2. Смешивают
2 М растворы азотнокислых солей в количествах, мл: Е.а(МОз)з 7,5; 5»(МОз)2 7,5;
Мп(МОз)2 3,75; Cu(NOz)2 3,75; А1(МОз)з 3,75, добавляют 0,4635 г ИзВОз и 10,9 г дву замешенного лимоннокислого аммония. По следующие операции аналогичны примеру !. !
000»0-ная степень превращения CO достигается при 131 С, удельная поверхность
15,0 мг/г. Al;B=-l:0,4. .При»<ер 9. Катализатор формулы
Lao)Sr02Мпп зьСип зьА102ьВп пьОз оксидного состава, мас.00: La202 53,4; SrO 17,0; МпО
l2,4; СиО 11,3; Л120з 5,2; В20з 0,7 получают аналогично примеру!. Смешивают 2 М растворы азотнокислыx солей в количествах, мл:
1а(НОз)з 12,0; Б»(!>/Оз)2 3,0; Мп(/>!Оз г 5,25;
Cu(NO0)2 5,25; А1(!>!Оз)з 3,75, добавляют
0,0927 г ИзВОз и 10,9 г двузамешенного лимоннокислого аммония. Последующие операции аналогичны примеру 1. 100Я-ная степень превращения на данном катализаторе
55 достигается при 123 С, удельная поверхность 15,6 м /г. Al:Â=1:0,08.
Пример 10. Катализатор формулы
1.ап,
1466784
20 Показатель «активность» выражается температурой реакции, при которой достигается 100Я-ная степень превращения CO на катализаторе, прокаленном при 750 С в течение 12 ч.
Таблица 1
Активность, С
Бж, мг /г
Катализатор
При мер
3 La„Sr„Мп„, Сп.„А4о, В„, О, 7 Lap Рго5 Мпо 3С<зо3 А1ог Dp> О
Lap5 Srp» "!пог5 Спог5А1ог5 В г5 Оз
9 Lap З Srp3 Мпо35 Сцо33 А1ог5 Воо Оз
10 La„ Иго Nn„35 Cup Al„,» Bp» 03
105
22,0
113
12,8
127
16,2
6,0
135
129
13,1
16,5
116
120
15,9
121
15 0
15,6
123
119
17,6
17,6
133
12 Lap3Бгоч Мпо35 Спо35 А1ог5 Воо5 Оз
Из133
18,1
5,5
130
5 состава, мас. Я: I.азОз 32,2; 5гО
30 7; МпОз 15 6; СиО 13 9; А403
6,8; ВзОз 0,8 получают аналогично примеру 1. Смешивают 2 М растворы азотнокислых солей в количествах, мл;
Еа(НОз)з 0,6; Яг(МОз)з 9,0; Мп(УОз)з 5,25;
Си(ЖОз)з 5,25; А1(МОз)з 3,75, -добавляют
0,0927 г НзВОз и 10,9 г двузамещенного лимоннокислого аммония. Последующие операции аналогичны примеру l. 100Я-ная степень превращения на данном катализаторе достигается при 119 С, удельная поверхность 17,9 м /г. А/:В= 1:0,08.
Пример 11. Катализатор формулы
Lao,@Sro,
МпО 13,3; СиО 12,1; А40з 5,5;
В Оз 0,8 получают аналогично примеру !. Смешивают 2 М растворы азотнокислых солей в количествах, мл:
La(NOz)z 13,5; 5г(НОз)д 1,5; Мп(Л/Оз)з 5,25;
Си(МОз)з 5,25; А!(ФОз)з 3,75, добавляют
О 0927 г НзВОз и 10 9 r двузамещенного лимоннокислого аммония. Последующие операции аналогичны примеру 1. 100Я-ная степень превращения на данном катализаторе вестный La» Иго 5 Мпо,„Спо,3, А1о,з О, 6 достигается при 133 С, удельная поверхность 17,6 м /г. Al:B= 1:0,08.
Пример !2. Катализатор формулы
Lao,oSro,7Mno,çüÑèo,33À 1о,зВо,озОз оксндного состава, мас.Я: La03 25,1; SrO 37,5;
МпОз 15,6; СиО 14,3; А40з 6,6;
ВзОз 0,8 получают аналогично примеру 1. Смешивают 2 М растворы азотнокислых солей в количествах, мл:
La(NO»)3 4,5; 5г(Л<Оз)з 11,5; Мп(Л<0 <)з
5,25; Си(МОз)з 5,25; Al(N03)3 3,75, добавляют 00927 г НзВОз и 109 г двузамещенного лимоннокислого аммония. Последующие операции аналогичны примеру 1.
100Я-ная степень превращения на данном катализаторе достигается при 133 С, удельная поверхность 8,1 м /г. Al:В =1:0,08.
Результаты испытания образцов предлагаемого и известного катализаторов и риведены в табл. 1.
1466784
Таблица2
La<,Sr„Mn| иСи> „AlBI
Достигаемая стеКатализатор Температура реакции, С пень превращения,7.
Предлагаемый/ известный
100/70, 70/20
7т 5/11
20
La<,Sr,Mn> „Cu< „Al„BI<0„
2 2
Форл<улс< изобретения
0,2-0,6;
0,1 — 0,5;
0,09 — -0,49;
0,01 0,41, причем а+р=у. гдех= у = а=
Составитель Б. Теплякова
Рслак гор <. Б<>роки > I <.xp<.д И. Верее Корректор Э., lончакова
Закан <З7>, 6 Тираж 1<>7 I1одиисное
HflfIIfl lIf Г<>су «; I>«: «<.«>«» <> кочитста «<> иаобрстснияч и открытияч нри ГКНТ Ш P
I!;I1)35>, Москва, Ж--35, Р«у|нская наб., д. 4>5
111><»>:««>;-««нгслвский ко|вбинат «11атснт», г. Ужгород, ул. Га| арина. I<>l
Сравнительная характеристика эффективности работы предлагаемого и известного катализаторов приведена в табл. 2.
Показатель «эффективность» определяется степенью превпагцения CO в СО на температурном интервале, в пределах которого имеет место Π— 100% ная степень превращения CO.
Как видно из полученных данных, предлагаемый катализатор активнее известного и в то же время имеет большую удельную поверхность. 25
Таким образом, используя катализатор предлагаемого состава с повышенной активностью и высокой удельной поверхностью, можно значительно интенсифицировать процесс дожига оксида углерода, что особенно важно для очистки выбросных газов промышленных и редп риятий.
1. Катализатор для окисления оксида углерода, содержащий стронцийзамещенный купритоманганит лантана перовскитовой структуры, модифицированный активирующей добавкой, содержащей окись алюминия, отличающийся тем, что, с целью повышения активности и удельной поверхности катализатора, он в качестве активирующей добавки содержит добавку, дополнительно включающую окись бора, при массовом соотношении. Al:В=1:0,01 — 10, и состав катализатора соответствует следующей эмпирической формуле: где х = 0,2 — 0,6; у= О,! — 05; а = 0,09 — 0,49
P = 0,01 — 0,41, причем а+P у.
2. Способ получения катализатора для окисления оксида углерода, включающий стадии совместного осаждения смеси солей лантана, стронция, меди, марганца и алюминия и термической обработки реакционной смеси, отличающийся тем, что, с целью получения катализатора с повышенной активностью и удельной поверхностью, на стадии совместного осаждения солей в смесь дополнительно вводят борную кислоту в количестве, обеспечивающем массовое соотношение Al:Â=1:0,01 — 10, после стадии термической обработки катализатор обрабатывают раствором щелочи с последующей промывкой водой и процесс ведут при соотношении компонентов, обеспечивающем получение состава катализатора следующей эмпирической формулы: