Способ приготовления катализатора для сжигания углеводородов

Способ приготовления катализатора для сжигания углеводородов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистическик

Республик (11 956006 (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 05. 08. 80 (21) 2970719/23-04 (5)) Кп 3 с присоединением заявки М (23) Приоритет—

В 01 J 37/02

В O l Ò 23/86

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК66. 097. 3 (088. 8) Опубликовано 070982. Бюллетень Мо 33

Дата опубликования описания 07.09.82

В. И. Симагина, Н. Н. Кундо, A.Ä. Симойов и В.В. Романьков E (,72) Авторы изобретения

Ордена Трудового Красного Знамени институт катализа

Сибирского отделения АН СССР (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРА

ДЛЯ СЖИГАНИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ

1О

25

Изобретение относится к химической промышленности, в частности, к прои зводству нанесенных катализ аторов беспламенного каталитического сжигания. Такие катализаторы применяются в газовых излучателях, основанных на каталитическом сжигании углеводородов. Каталитические излучатели могут использоваться для обогрева фонтанной и промысловой аппаратуры, производственных помещений, сушки лакокрасочных покрытий, содержащих взрывоопасные вещества, и низкотемпературной термообработки полимерных материалов. Катализаторы такого типа также применяются для дожигания промышленных и выхлопных газов.

К применяемым в промы.тленности катализаторам сжигания предъявляется ряд требований: устойчивость к значительным перегревам, стабильность в течение длительного времени, эффективность при больших объемных скоростях, высокая каталитическая активность. Наиболее полно приведенным требованиям удовлетворяют нанесенные катализаторы, в которых прочность, термостойкость и гидравлическое сопротивление определяется носителем, Известен способ приготовления катализатора для сжигания углеводородов, по которому катализаторы готовят пропиткой волокнистых материалов, например кремне земного или каолинового синтетического волокна, раствором азотнокислых солей или осаждением на носителях гидроокисей кобальта и хрома (lj. После пропитки катализатор прокаливают в течение 1 ч.

Однако такой способ характеризуется значительным количеством выбросов азота, неоднородным распределением активного компонента на поверхности носителя. Кроме того, для нанесения хромита кобальта в количестве 30-55в от вЕса носителя необходимо проводить многократную пропитку носителя, так как концентрация пропиточного раствора бихромата кобальта в два раза выше по сравнению с концентрацией насыщенного водного раствора азотнокислых солей кобальта и хрома. Это приводит к увеличению времени приготовления катализатора.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ приго. товления катализатора для сжигания углеводородов на основе хромита ко956006

60 бальта или никеля путем пропитки носителя раствором, содержащим соединения кобальта или никеля и хрома, с последующей сушкой и прокаливанием (2).

Известный способ осущестнляют путем одновременного сливания 5о-ного раствора аммиака и смеси 10%-ных растворов азотнокислых солей кобальта или никеля и хрома, взятых в соотношении 2:1. Температуру при осаждении поддерживают 60-80ОС. Далее образцы сушат и прокаливают (кобальтхромовые катализаторы при 650 С, а никельхромовые при 900ОC).

Однако известный способ характери, зуется значительным количеством выб— росов азота. Приготовление же нанесенных катализаторов из растворов азотнокислых солей соответствующих металлов требует большого времени, так как необходимо проводить большое количество пропиток из-за ограниченной растворимос-.ги азотнокислых солей соответcòâóF0ùèõ металлов.

Целью изобретения является упрощение технологии приготовления катализатора.

Для достижения цели предложен способ приготовления катализатора для сжигания углеводородов на основе хромита кобальта или никеля путем пропитки носителя раствором, содержащим соединение кобальта или никеля и хрома, в качестве которого используют бихромат кобальта или никеля, с последующей сушкой и прокаливанием.

Отличительным признаком изобретения является использование в качестве раствора бихромата кобальта или никеля.

Способ приготовл.ения предлагаемого катлизатора по сравнению с известным технологически праще, поскольку не дает сточных вог, или вредных выбросов. При зтом катализатор, приготовленный таким способом, не уступа— ет по активности катализатору, полученному изнестным способом.

Способ заключается в пропитке хорошо растворимыми бихроматами никеля или кобальта носителей сотовой структуры на основе сподумена и нитрида кремния. Пропиточные растворы могут быть приготонлены растворением карбонатов соответствующих металлов в хромовой кислоте. После пропитки образцы пракаливают при 700900ОС. Применение керамических носителеф сотовой структуры имеет ряд преимуществ по сравнению с гранулированным носителем, а именно высокую механическую прочность и малое аэроДинамическое сспротивление. Блок из сподумена имеет рабочую темпера— туру 1000 С, а из нитрида кремния

1500 С. Несмотря на более высокую темгературу зажигания пропан — азотной1 смеси на блоке из нитрида кремния (см. таблицу) его использование имеет г1реимущество, так как материал блока стоек к перегревам. Способ corJIBcHo изобретению позволяет полу .Ить нанесенные катализаторы, обладающие высокой активностью в реакции, Так, по данным рентгенофазового анализа состав хро!лита кобаль à и хромита .1Икеля не меняется после работь! в тг чение 1 ч B восстановительной среде при 900"" С. р и м е р 1, Для приготовл ния пропиточного раствора бихромата кобальта в 500 мл дистиллирован !ой воды растворяют 455 г хромового ан! Идрида.

11ло тность lio JIy че1! ного раствора

1,45 г/см . Затем н полученном растВОp13 ХрОМОFJОH КИСЛGТЫ рас i 13ОLJЯY 1

280 r CoCo> CG(ОН)-„ Н О. Карбонат кобальта добавляюT в раствор;1орци— ями, Iòoáû температура раст JupB .з е *, превышала 30 — 40 С. Н 1отность 11слу— ченного раствора 1,7 г/см . Носител заливаю;- по!!у !ен:1ым раствором и вы— держивают 15 — 20 мин пIJH комнатной температуре. В качестве носителя ис— пользуют си таллоные блоки H а GcHG ве спаду!лен а (L 10,,3yO S10,, имеющие сотовую струк. гуру. Канали, перес"— каюЩHP блоки, имеют треуГО31ьное c i po ение, высота треу. Ольника О, Об cll, основание О, 165 см,:.олщина г1ерегородок 0,015 см, число треу ольников в

1 см равно 150. Объемный вес блока 0,7 гJcM . Удельная поверхно"гь

0,06 м /г, Объе1л пор 0,0?-0,03 =м "/Г, 1

Высота блока 1,5 см, диаметр 1,00 м, После прсг1итки избыток раствора удаляют. Образец сушат под ИК лампои при 110 С в течение 1 ч до остагоч— ной влажности не более 5-. Далез образец прокаливают в †î воздуха при

900 С в .Течение 1 ч для разложен; я бихромата кобальта л образования храми та кобаль сс7.

Данны!ни рен тгенофаз оного ан а -!из а

° !Оказано наличис Hcl нОсителе хр а1лита

КОйальта НрОцент нанесени11 хро Iита кобальта, определе! ный по прибазле— ни!о веса образца,- составляет 14,2Ъ, Соотноше ие Со:Сг,- определенное путем химического анализа, составляеT

2::I. Каталитическую активность нанесенных блочных катализаторов определяют B реакции сжигания азот †Гропанон смеси при 500-10009С по темпера гуре зажиг ания смеси, Состав vicxoIHGII с!леси — 87,5 об. .азота; ;3,6 об. -;;!vo— пана; 18 0 об. 3 кислорода. Объе ..ная скорость газовой смеси 27 тиc ч .

Активность хромита кобаль-.LI, на:!есен— ного на сподумен, приведена B т:.бл,е.

Пример 2. Катал .затор г!о-нят аналогично примеру .,, но в:аче тве носителя испольBУ" тся блОY; сотовой структуры на ос! Овс нитрида

956006 кремния (р. S1> N+ ) . каналы, пересе- кающие блок, имеют треугольное сечение. Высота треугольника равна

0,03 см, основание 0,110 см, толщина перегородок 0,013-0,014 см, число треугольников в 1 см 190 объемный

3 вес блока 0,66 г/см . Удельная поверхность нанесения — 0,36 м /г, объем

1 пор 0,06 см /г, Процент нанесения хромита кобальта на блок нитрида кремния составля- 1О ет 41,5%. Результаты определения температуры зажигания Катализатора хромита кобальта, нанесенного на нитрид кремния, приведены в таблице.

Пример 3. Катализатор гото- 15 вят аналогично примеру 1, но термообработку ведут следующим образом: образец сушат под ИК лампой в течение 1 ч при 110С C до остаточной влажности не более 5 -%o,,затем его прокаливают в токе воздуха при 700О С в течение 1 ч.

Процент нанесения хромита кобаль— та составляет 14Ъ.

II p и м е р 4. Катализатор готовят аналогично примеру 1, но термообработку ведут следующим образом: образец суша- под ИК лампой в течение

1 ч до остаточной влажности не более

5Ъ, далее его прокаливают в токе воздуха при 800 С в течение 1 ч. Процент нанесения хромита кобальта составляет 13,6Ъ.

Температура зажигания пропанбутановой смеси на нанесенных катализаторах

Температура

3 ажигани я О С

Процент нанесения

Номер при- Активный мера компонент

Температура прокалки, с C

Носитель

320

14,2

900

Сподумен

СоСг10 !

Нитрид кремния

500

41,5

14,0

13,6

14,5

13,4

14,5

900

340 о

320

700

Сподумен

800

330

900

NiCr О, 350

700

340

800

340

14,0

650

CoCr O

Нитрид кремния

560

12,3

14,1

650

350

900

Сподумен

10 ние 1 ч при 110ОС дс остаточной влажности не более 5%, далее образец прокаливают в токе воздуха при 700ОС в

65 течение 1 ч.

Пример б. КаталиЗатор готовят аналогично примеру 5, но термообработку ведут следующим образом: образец сушат под ИК лампой в течеПример 5. Для приготовления пропиточного раствора бихромата никеля в 500 мл дистиллированной воды растворяют 455 г окиси хрома (СгОз).

Затем в полученный раствор добавляют порциями 280 г NiCO3 11Ni(ОН)q.!1Н О.

Основной углекислый никель добавляют порциями в связи с тем, что температура реакционной смеси не должна превышать 30-40 С.

Носитель — ситалловый блок íà основе сподумена (L g ОЗ.AZq03 - S10q), пропитывают полученным раствором и выдерживают 15-20 мин при комнатной температуре. После этого избыток раствора удаляют. Образец сушат под

ИК лампой при 110 C в течение 1 ч до остаточной влажности не более 5%.

Далее образец прокаливают в токе воздуха при 900ОС в течение 1 ч à разложения бихромата никеля и образования хромита -никеля. Данные рент. генофазового анализа показывают наличие на носителе хромита никеля.

Процент нанесения хромита никеля, определенный по прибавлению веса сбразца, составляет 14,5Ъ. Соотношение

Ni Сг, определенное химическим методом анализа, составляет 2:1.

Каталитическая активность хромита никеля, нанесенного на сподумен, приведена в таблице.

956006

Формула изобретения

Составитель B. Теплякова

Редактор H.Багирова Техред И.Гайду Корректор С. Шекмар

Заказ 6879/7 Тираж 583 Подписное

ВЕИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, РаушскаЯ наб., p. 4 /5

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

Процент нанесения хромита никеля составялет 13, 4 9.

П р и и е р 7. Катализатор готовят аналогично примеру 5, но термообработку ведут следующим образом: образец сушат под HK лампой в тече- 5 ние 1 ч до остаточной влажности 5%, далее образец прокаливают в токе воздуха при 800 С в течение 1 ч.

Процент нанесения хромита никеля составляет 14,5%. !О

Пример 8. Катализатор готовят аналсгично способу, описанному в прототипе. Окисный кобальтхромовый катализатор наносят на сподуменовый блок путем многократных пропиток !5 (раствором азотнс кислых солей кобальта и хрома. Далее прокаливают 3 ч при 650 С.

Процент нанесения хромита кобальта составляет 14,0%. Соотношение

Co: Cr составляет 2: 1.

Пример 9. На блок из нитрида кремния наносят катализатор, приготовленный аналогично примеру 8. Катализатор прокаливают 1 ч при 650 С.

Процент нанесения хромита кобальта составляет 12,3Ъ.

Результаты определения температуры зажигания представлены в таблице.

Пример 10. Катализатор готовят аналогично способу,, описанному в прототипе.

Никельхромовый катализатор наносят на сподуменовый блок путем многократных пропиток раствором азотнокислых солей никеля и хрома. Далее образец прокаливают в течение 3 ч при 900 С.

Соотношение Ni:Сг составляет 2:1.

Процент нанесения хромита никеля сс>ставляет 14,1.

Способ приготовления катализ атора для сжигания углеводородов на ос— нове хромита кобальта или никеля путем пропитки носителя раствором, содержащим соединения кобальта или никеля и хрома, с последующей сушк и и прокаливанием, о т л и ч а ю щ и йс я тем,, что, с целью упрсщения технологии, B качестве раствора исполь— зуют бихромат кобальта или никеля.

Источники информации, принятые во внимание при экспертиз»

1. Авторское свидетельство CCC

Р 334996 кл. В 01 1 37/02, 1972

2. Поповский В.В. и др. Исследог а—

1 ние каталитических свойств хромито»

Кинетика и катализ, М 9 (6), 129 1, 1968 (прототип) .