Способ получения катализатора для глубокого окисления органических веществ

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Соцналистическнх

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 129778 (21) 2644620/23-04 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 250280. Бюллетень ¹ 7

Дата опубликования описания 25.02,80

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (72) Автор. изобретения

Ю. Н. Тюрин

Кузбасский политехнический институт (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРА ДЛЯ ГЛУБОКОГО

ОКИСЛЕНИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ

Изобретение относится к области производства катализаторов глубокого окисления органических вещестн,например для сжигания органической части газовых выбросов, в частности к производству катализаторов глубокого окисления, состоящих из окислов металлов переменной валентности и носителя.

Известен способ получения катализатора для проведения высокоэффективной очистки выхлопных газов от окисей углерода и азота fl}. Катализатор получают при смешивании гидроокисей кобальта и алюминия в соот- 15 ношении 1:0,8 и последующем прокаливании в течение 2-5 ч при 500-800 С.

Получение катализатора по данному способу имеет существенный недостаток — использование высокого отноше- 20 ния гидроокиси кобальта к гидроокиси алюминия, что значительно повышает стоимость катализатора, Известен также способ получения катализатора для глубокого окисления, содержащего окись кобальта и носитель (2}. Катализатор получают нагреванием смеси соединений кобальта, раэлагающихся при нагревании с образованием окиси кобальта, 3P нитрата алюминия и нитрата кальция до первой температуры (250-300 С), при которой образуется окись кобальта, но не разлагается нитрат кальция.Затем формуют частицы катализатора и нагревают до второй температуры (650-980оС), при которой нитрат кальция реагирует с соединениями алюминия в теченйе времени, достаточного для завершения реакции между ними, причем вторая темпера- тура не превышает температуры, при которой деэактивируется окись кобальта. Использование нитратон алюминия и кальция в процессе получения катализатора удорожает его стоимость и увеличивает количество газовых выбросов в виде окислов азота при прокалинании катализатора, Описан способ получения катализатора для очистки отработанных газов (3}. Катализатор получают нагреванием смеси порошка двуокиси кремния, порошка соли кобальта и отверждаюшей полимерной композиции, В качестне двуокиси кремния используют инфузорную землю, каолин, тальк или бентонит, в качестве соли кобальта— ацетат и/или нитрат кобальта, а в качестве полимерной композиции, 716584

Температура в зоне реакции, С

270 280 300

Степень превращения метанола,Ъ

70

Удельная скоростьокисления метанола, г метанола/кг катализатора"ч

1955 2400 2980 композицию, которая имеет температуру разложения ниже, чем температура каталитической реакции, и которая может отверждаться при действии отвердителей или тепла. Нагревание сме. си при температуре менее 400 С вызывает отверждение полимерной смолы, разложение соли металла и кальцинирование катализатора. В этом способе получения катализатора отличительной чертой является использование полимерной композиции. Использование органических веществ (ацетата кобальта и полимерной композиции), с одной стороны, увеличивает стоимость катализатора, а с другой — не позволяет получить высокоактивный катализатор. 15

Из известных способов получения катализатора глубокого окисления органических веществ по количеству операций и их последовательности наиболее близким техническим решением Щ является способ получения катализатора (4), состоящий в том, что смешивают азотнокислый кобальт с носителем — окисью алюминия, добавляют достаточное количество воды, чтобы полностью растворить нитрат кобальта, -затем испаряют воду, нанося таким

Цель предлагаемого иэобретения— получение катализатора для глубокого окисления органических веществ, обладающего высокой каталитической активностью и невысокой себестоимостью.

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом способе, включающем смешивание раствора азотнокислого кобальта с носителем,последующее упаривание "суспенэии, сушку пасты и прокаливание каталиэаторной массы, в качестве носителя используют золу 50 сгорания каменных углей состава, вес.Ъ:

S1Oz 43-55

Аг2 Оь 16-22

FezO> 12-18 55

СаО 5-12

RgO 1-3

СиО 0,05-0,7

Продукты неполного сгорания угля (потери после прокаливания) (п.п.п.) 1-8, а смешивание водорастворимых соединений кобальта с золой проводят при начальном рН, суспензии, равном 0,5-1, образоМ известное количество кобальта на окись алюминия. Сушку катализатора проводят при 100 С, а прокаливание при 400-1300 С в течение не менее

30 мин. При прокаливании образуется алюминат кобальта со структурой шпинели синего цвета.

Недостатком описанного способа является то, что при получении катализатора используют синтетическую окись алюминия, катализатор быстро теряет свою активность при окислении окиси углерода в двуокись, в связи с чем его необходимо часто регенерировать.

Все это увеличивает стоимость как самого катализатора, так и процесса очистки с его использованием. Кроме того, катализатор, полученный по этом способу, недостаточно активен.

Для сравнения был приготовлен катализатор с содержанием кобальта

13, вес.Ъ и определена его активность в реакции глубокого окисления метанола. Для этого в реактор загрузили 0,1 г катализатора и пропустили паровоздушную смесь, содержащую

1,2 об.Ъ метанола. Результаты представлены в табл.1.

Т а б л и ц а 1

Использование предлагаемого способа получения катализатора позволяет не только увеличить активность окиснокобальтового катализатора глубокого окисления органических веществ в

1,2- 1,4 раза, но и снизить себестоимость 1 т катализатора по сравнению с себестоимостью катализатора, полученного по прототипу и имеющего такое же весовое отношение активного компонента к носителю, на 300-40 0 руб., а также частично утилизировать отходы при сгорании каменных углей наТЭЦ.

Каталитическую активность полученных катализаторов по настоящему способу определяли на проточно-циркуляционной установке в реакции глубокого окисления метанола и оценивали по удельной скорости окисления, выраженной в r метанола/кг катализатора. ч.

Пример 1. В термостойкий стакан заливают 60 мл дистиллированной воды и растворяют в ней при перемешивании 4,93 г азотнокислого кобальта Co(N0>)2 бН О, затем в раствор добавляют 10 r золы сгорания камен716584 ных углей состава, вес.Ъ: 510< 46,9;.

М О 18,2; FegOy 15,6; СаО 11,8;

Мф 1,0; СиО 0,48; п.п.п. 5.1. После перемешивания в течение 10 мин рН суспензии доводят до 1,0 добавлением к суспензии необходимого количества

10-30%-ного раствора азотной кислоты и упаривают суспензию при 60-90 С, затем сушат пасту при 100-110 С в течение 8 ч и прокаливают катализатор

Температура в зоне реакции, С

270 280 300

Степень превращения метанола, В

79,0 91,0 100

Удельная скорость .окисления метанола, r метанола/кг катализатора ч

2710, 3120 3430

Пример 2. В термостойкий стакан заливают 60 мл дистиллированной воды и растворяют в ней 3,45 г азотнокислого кобальта, добавляют

10 r золы сгорания каменных углей состава,вес.%: 810 43,2; А6 0э 16,4:

Температура в зоне реакции, С

270 280.

300

Степень превращения метанола, %

60,6 79,3,96,2

Удельная скорость окисления метанола, г метанол/кг катализатора ч

2360 2720 3300

Пример 3 ° В термостойкий стакан заливают 60 мл дистиллированной воды и растворяют в ней при перемещивании 6,4 г азотнокислого кобальта, добавляют 10 r золы сгорания камеи- 4> ных углей состава, вес.%: S10g 54,7;. Температура в зоне реакции, С

2 70

280 300

Степень превращЕния метанола, Ъ

83,2 94,5 100

Удельная скорость окисления метанола, r метанола/кг катали2850 3 40 3430

Результаты по определению активности, образцов одного и того же состава в зависимости от начального рН сусо пензии при температуре 280 С при65,ведены в табл.5.

Пример 4. Получают окиснокобальтовый катализатор, содержащий

10 вес.% кобальта на золе сгорания каменных углей, как в примере 1, но при разном начальном рН суспензии. при 500 С в течение 4 ч. Получают окиснокобальтовый катализатор íà носителе, содержащий 10 вес.Ъ кобальта йа золе сгорания каменных уг-, лей. В реактор загружают 0,1 г полученного катализатора и пропускают паровоздушную смесь, содержащую

1,2 об.Ъ метанола, с объемной скоростью 20 л/ч. Результаты приведены в табл.2.

Таблица 2

Ре О 16,4; СаО 11,6; MgO 2,6;

СиО 0,7; п.п.п. 7,5. Остальные операции, как в примере 1. Получают катализатор, содержащий 7 вес.Ъ кобальта на золе СГорания каменных углей. Результаты приведены в табл.3.

Таблица 3

Лф о 20,3; Ре О 12,1; СаО 5,8; NgO 1,9; СиО ОД; п.п.п. 2,46.Остальные операции, как в примере 1. Получают катализатор, содержащий 13 вес.Ъ кобальта на золе сгорания каменных углей. Результаты приведены в табл.4.

Т а б л и ц а 4

716584

Таблиц а рН суспензии

0,5

1,0 2,0

3,0

Степень превраще ния метанола при

280оС, 91,5 91,0 82,4 76,1

Удельная скорость окисления метанола при 280 С, r метанола/кг катализаторасч 3140

3 120 2820 2510

Fe<0>

СаО !

5 м90

СиО

Продукты неполного сгорания угля

12-18

5-12

1-3

0,05-0,7

1-8.

Составитель Л. Сухобок

Техред М.Кузьма Корректор Г. Решетник

Тираж 809 Подписное

ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Раушская наб. д. 4(5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, уд. Проектная,4

Редактор В, Минасбекова

Заказ 9698/4

UHHH

Формула изобретения

1. Способ получения катализатора для глубокого окисления органических веществ, включающий смешивание раст-- вора азотнокислого кобальта с носителем, последующее упаривание суспен, зии, сушку пасты и.прокаливание катализаторной массы, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью получения катализатора с повышенной актив-. ностью, а также снижения его себестоимости, в качестве носителя используют эолу сгорания каменных углей, а смешивание проводят при начальном рН суспенэии, равном 0,51,0, причем эола сгорания каменных углей имеет следующий состав,вес.Ъ:

8102, 43-55

М Оз 16-22

Источники информации,,принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Японии Р 51-11596, кл. 2tI)-37(459), 1973.

Ф

2, Патент Великобритании

Р 1310969, кл. В I Е, 1973.

3. Заявка Японии Р 50-22955, кл. 7-35(189), 19 73.

4. Заявка Франции Р 2228032, ЗО кл. В 01 J 1973 (прототип) .