Катализатор для очистки отходящего газа от окиси углерода

Катализатор для очистки отходящего газа от окиси углерода

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ОЧИСТКИ ОТХОДЯЩЕГО ГАЗА ОТ ОКИСИ УГЛЕРОДА, содержащий палладий на носителе, при следующем соотношении компонентов, мас.%: палладий 0,1-05; носитель - остальное, отличающийся тем, что, с целью повышения активности катализатора, он содержит в .качестве носителя нитрид кремния.

4 А

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbITHA (21) 257201.8/23-04 (22) 25.01.78 (46) 30.03.86. Бюл. ¹ 12 (71) Институт физической химии им. Л,В.Писаржевского (72) Н.А.Болдырева, Г.П.Корнейчук, М.Г.Марценюк-Кухарук,Г,В.Трунов, А,И.Харламов и В.К.Яцимирский (53) 66.097.3 (088.8) (56) Томас Ч. Промышленные каталитические процессы и эффективные катализаторы. М., "Мир", 1973,с. 174-175.

Авторское свидетельство СССР по заявке ¹ 2477206/23-04, кл. В 01 J 23/44, 1977. (51) 4 В 01 J 23/44, 21/Об //

// С 10 К 3/04 (54) (57) КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ОЧИСТКИ ОТХОДЯЩЕГО ГАЗА ОТ ОКИСИ УГЛЕРОДА, содержащий палладий на носителе, при следующем соотношении компонентов, мас.X: палладий 0,1-05 носитель— остальное, отличающийся тем, что, с целью повышения активности катализатора, он содержит в ,качестве носителя нитрид кремния.

677174 2

Изобретение относится к области защиты окружающей среды от окиси углерода и может быть применено в металлургической, автомобильной, химической и других отраслях промышленности, имеющих отходящие газы, в которых содержится окись углерода.

Среди известных катализаторов для очистки выбросных газов от окиси углерода наибольшее распространение полу- 10 чили катализаторы на основе палладия, содержащие добавки других металлов, окислов металлов или без них.

Сущность известных катализаторов заключается в том, что в их состав 15 входит Pb и в их присутствии окись углерода, содержащаяся в выходных газах, окисляется кислородом воздуха до двуокиси углерода.

Ближайшим решением аналогичной за- 20 дачи по технической сущности и достигаемому эффекту является известный катализатор для очистки отходящего газа от окиси углерода, содержащий палладий на носителе-пористом титане 25 при следующем соотношении компонентов, мас.X: палладий 0,1-0,5, титан— остальное. При очистке сухих или увлаженных газовых смесей, содержащих

2% окиси углерода и О, 1% сернистого зб ангидрида, высокая степень окисления окиси углерода (95-100%) достигается " в присутствии известного катализатора при температурах 200-245 С и объемных скоростях 12000, 36000 ч .. К недостаткам известного катали затора следует отнести его невысокую активность при больших содержаниях окиси углерода в отходящих газах и больших объемных скоростях газовых выбросов.

Следует отметить также, что для приготовления известного катализатора используют дорогостоящий пористый титан.

Цель изобретения — повышение активности катализатора, т.е. создание такого катализатора, который позволил бы очищать газовые выбросы, содержащие 2-10% окиси углерода, как в присутствии влаги, так и без нее с высокой степенью окисления окиси углерода при более низких температурах и более высоких объемных скоростях, Цель достигается тем, что катализатор для очистки отходящего газа от окиси углерода содержит палладий на носйтеле-нитриде кремния при следующем соотношении компонентов, мас.X: палладий 0,1-0,5; носитель — остальное.

Отличительным признаком изобрете- ния является содержание в катализаторе в качестве носителя нитрида кремния.

Настоящий катализатор для очистки отходящего газа от окиси углерода обладает повышенной по сравнению с известным активностью, и для его изготовления не требуется дорогостоящий носитель, 95-100% степень окисления окиси углерода в выбросных газах достигается при 130-190 С и объемных о скоростях 12000-2000 ч . Наличие влаги в отходящем газе не снижает температуру полного окисления. Носитель-нитрид кремния получается путем азотирования порошка кремния в среде азота при температуре 1600 С. ъ

Полученный порошок нитрида кремния размалывается в вибромельнице до 15 мкм, смешивается с пластификатором и прессуется в остальных прессформах при давлении 2 т/см, затем полученная заготовка спекается в засыпке из нитрида бора с добавкой кремния при о

1600 С в течение двух часов. Для регулирования пористости образцов применяют добавку основного углекислого магния в количестве от 0 до 30 мас.X.

Пористость нитрида кремния 35%. Зерна или пластины пористого нитрида кремния подвергают на влагоемкость пор по воде или по спирту. Влагоемкость пористого нитрида составляет

0,3 мл/г. Соответственно готовят такое количество раствора соли палладия, чтобы он полностью поглотился пористым нитридом кремния. Нитрид кремния может содержать добавки окислов магния, алюминия, циркония,гафния, хрома или их смеси в количестве

0,5-25%, 0,5-50% карбида кремния, а также добавки других тугоплавких соединений, совместимых с нитридом кремния при температуре спекания.

Пример 1. Приготовленные зерна нитрида кремния пропитывают раство) ром аэотнокнслого палладия из расчета на 100 г нитрида кремния íà (00 r нитрида кремния 0,1 г палладия. Раствор готовят следующим образом.

Берут 30 мл дистиллированной воды или 30 мл этилового спирта (гидролизного и в них растворяют 0,21 r азотнокислого палладия. Раствор подкисляют азотной кислотой до нормальности 0,05. Затем зерна катализатора вы20

3 677 сушивают при 100 С, кипятят в 20 растворе гидрата гидразина в течение о

10 мин, сушат при 100 С, Кипячение в гидрате гидрозина можно заменить прокладкой в течение 3-4 ч при температуре 400-450 С.

При работе с катализатором, содержащим 0,1 мас. . палладия, имеет следующие характеристики: при содержании в отходящем газе 2 окиси угле- 10 рода полное превращение окиси углерода достигается при температуре 160 С и объемной скорости газового потока

12000 ч, 165 С вЂ” при 36000 ч

175 C — при 72000 ч, при содержа- 15 нии 10 окиси углерода в отходящем газе полное превращение окиси углероо да достигается при 180 С и объемных скоростях газового потока 12000 и

36000 ч, 190 С вЂ” при 72000 ч Пример 2. Приготовленные зерна нитрида кремния пропитывают раствором азотнокислого палладия из расчета на 100 r нитрида кремния 0,3 r палладия. 25

Раствор готовят следующим образом.

Берут 30 мл дистиллированной воды или 30 мл этилового спирта (гидролизного) и в них растворяют 0,63 г азотнокислого палладия. Раствор подкисляют азотной кислотой до нормальности

0 05. Затем зерна катализатора высушивают при 100 С, кипятят в 20 раствора гидрата гидразина в течение . 10 мин, сушат при 100 С. Кипячение в гидрате гидразина можно заменить прокладкой в течение 3-4 ч при 400450 С.

При работе c,êàòàëèçàòoðîì, содержащим 0,3 мас. палладия, имеют сле40 дующие характеристики: при содержании в отходящем газе 2 окиси углерода полное превращение окиси углерода достигается при 140 С и объемных скоростях газового потока 12000 и

36000 ч 1, 150 С вЂ” при 72000 ч при содержании 10 окиси углерода в отходящем газе полное превращение окиси углерода достигается при 155 С н объемных скоростях газового потока 12000, 36000 и 72000 ч

Пример 3. Зерна нитрида кремния пропитывают раствором азотнокислого палладия иэ расчета на 100 r нитрида кремния 0,5 г палладия. Раствор гото- 55 вят следующим образом, В 30 мл дистиллированной воды или 30 мл этилового спирта (гидролизного) растворяют

174 4

1,05 г азотнокислого палладия. Раствор подкисляют азотной кислотой до нормальности 0 05. Затем зерна катаУ о лиэатора высушивают при 100 С, кипятят 10 мин в 20 растворе гидрата о гидразина, сушат при 100 С. Кипячение в гидрате гидразина можно замес нить прокладкой при 400-450 С в течение 3-4 ч.

При работе с катализатором, содержащим 0,5 мас. палладия, имеем следующие характеристики, при содержании в отходящем газе 2 окиси углерода полное превращение окиси уго лерода достигается при 130 С и объемных скоростях газового потока 12000 и 36000 ч, 140 С вЂ” при 72000 ч при содержании 10 окиси углерода полное превращение окиси углерода о достигается при 135 С и объемных скоростях газового потока 12000 и

36000 ч, 140 С вЂ” при 72000 ч

Нитрид кремния можно пропитывать растворами других солей палладия, разлагающихся при кипячении в водных растворах гидрата гидразина или при температурах 400-600 С образованием металлического палладия.

В таблице приведены результаты испытания известного (1) и предлагаемого (1I) катализаторов. Сравнение активности катализаторов проводилось в реакторе проточного типа на искусственных газовых смесях.

Из приведенных данных видно, что при очистке отходящих газов от окиси углерода в воздушных смесях, содержащих 2 и 10% окиси углерода, и объемных скоростях 12000, 36000 и

72000 ч, достигается достаточно высокая степень окисления окиси углерода при 130-155 С на контактах, содержащих 0,3-0,5 мас. палладия.

Дальнейшее увеличение количества палладия не приводит к заметному снижению температуры полного окисления окиси углерода. Наличие влаги в от-, ходящем газе не снижает температуру полного окисления СО.

Сравнение температур полного окисления окиси углерода на нитрокремни" евопалладированном и титанопалладированном катализаторах показывает, что на предлагаемом контакте полное о окисление происходит на 25-85 С ниже, чем на известном.

;Катализатор на основе нитрида кремния и палладия можно приготовить

S 67 любой формы в виде пластин, лопастей, трубок зерен и т,д., что представляет интерес для очистки запыленных выбросных газов, где применение каталитических слоев в виде зерен становится затруднительным из-за высокого гидравлического сопротивления их.

7174

Разность темпераПредлагаемый Известный катализа- катализатор (П) тор (1) Температуры полного превращения, С

ОбъемСосотав газовой смеси, (ная скорость газового noтур полного на ката- на катаиэатое 1 лизаторе П превращения т-р

At С тока, ч )60 . 185

Нитрид кремния+ Титан +

+0,1 мас.7. Pd +0,1 мас,X Pd

Нитрид кремния+ Титан +

+0,3 мас.7. Pd +0,3 мас.% Pd l40

12000

180

Нитрид кремния+ Титан +

+0,5 мас.% Pd +0,5 мас.7. Pd 130

12000

175

Нитрид кремния+ Титан +

+0,1 мас.% Pd +0,1 мас.X Pd 165

215

Нитрид кремния+ Титан +

+0,3 мас.% Pd +0,3 мас.7 Pd 140

205

36000

Нитрид кремния+ Титан +

+0,5 мас.7 Pd +0,5 мас.7 Pd 130

200

Нитрид кремния+ Титан +

+0,1 мас,X Pd +0,1 мас.7. Pd 175

235

72000

Нитрид кремния+ Титан +

+0,3 мас.7. Pd +0,3 мас.% Pd 150

225

72000

Нитрид кремния+ Титан +

+0,5 мас.% Pd +0,5 мас.% Pd 140

215

12000

Нитрид кремния+ Титан +

+0,1 мас.7 Pd +О, i ìàñ.X Pd 180

235

Нитрид кремния+ Титан +

+0,3 мас.X Pd +0,3 мас.7. Pd 155

12000

225

12000

Нитрид кремния+ Титан +

+0,5 мас.7. Pd +0,5 мас.7. Pd 135

220

36000

Нитрид кремния+ Титан +

+0,1 мас.7. Pd +0,1 мас.% Pd 180

240

Нитрид кремния+ Титан +

+0,3 мас. X Pd +0,3 мас. X Pd 155

36000

230

2% СО+воздух 12000

2% СО+воздуха 36000

2% СО+воздух 36000

27 СО+воздух 72000 б

Применение укаэанного катализато ра позволяет очищать отходящие газы с высоким содержанием окиси углерода в них до 10% при достаточно больщих объемных скоростях и невысоких температурах 130155 С

677174

Продолжение таблицы

ОбъемСосстав газовой смеси ная тур полного на катализаторе 1 тока, ч

36000 Нитрид кремния+ Титан +

+0,5 мас.% Pd +0,5 мас.% Pd 135

220

10% СО+воздух 72000 Нитрид кремния+ Титан +

+О, 1 мас.% Pd +О, 1 мас.% Pd 190

245

72000 Нитрид кремния+ Титан +

+0,3 мас.% Pd +0,3 мас.% Pd 155

235

72000 Нитрид кремния+ Титан +

+0,5 мас.% Pd +0,5мас.%Pd 140

225

72000 Нитрид кремния+ Титан +

+0,3 мас.% Pd +0,3 мас.% Pd 150

225

72000 Нитрид кремния+ Титан +

+0,5 мас.% Pd +0,3 мас.% Pd 140

215

72000 Нитрид кремния+ Титан +

+0,1 мас.% Pd +0,1 мас.% Pd 190

250

72000 Нитрид кремния+ Титан +

+0,3 мас.% Pd +0,5 мас.% Ра 155

240

85 72000 Нитрид кремния+ Титан +

+0,5 мас.% Pd +0,5 мас.% Pd 140

225

Корректор В.Бутяга

Техред И.Верес

Редактор Л.Письман

Заказ 1626/4 Тираж 527 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

2% СО+

10%НО воздух

10% СО +

10% Н О +

+воздух скорость газового поПредлагаемый катализатор (11) Известный катализатор (1) Температуры полного превращения, С на катализаторе 11

Разность темперапревращения т-р

А, С