Способ получения катализатора для окисления органических соединений

 

ССИОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 В 01 J 37/04 23/44

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 37 9407 0/2 3-04 (22) 25.09.84 (46) 07.08. 86. Бюл. №- 29 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт охраны труда ВЦСПС в г. Свердловске (7 2) А. A. ЛЯпкин и Н. С. Чуракова (53) 66. 097. 3 (088. 8) (56) Технология катализаторов. Под ред. И. П. Иухленова. ll. Химия, 1 97 9, с. 115.

Авторское свидетельство СССР № 1028356, кл. В 01 J 37/02, 1981. (54) (57) 1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРА ДЛЯ ОКИСЛЕНИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ

СОЕДИНЕНИЙ в отходящих газах, включающий гидролиз тетраэтоксисилана раствором 10-157-ной соляной кислоты, введение активного компонента с пос„„SU„„3 248649 А 1 ледующим прокаливанием, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью упрощения технологии и снижения расхода активных компонентов, гидролиз тетра,этоксисилана и введение активного компонента осуществляют одновременно в присутствии растворителя — этилового спирта или ацетона и в присутствии огнеупорного материала,при этом количество кислоты и растворителя берут соответственно 5,5-22,0 об.Ж и 150-300 об.Х по отношению к тетраэтоксисилану.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью утилизации отходов катализаторного првизводства, в качестве активного компонента используют порошкообразный отработанный или дезактивированный катализатор.

1248649 г1О (5О

Изобретение относится к получению катализаторов для окисления органических соединений, содержащихся в отработанных газах, Цель изобретения — упрощение технологии„ снижение расхода активных компонентов, а также утилизация отходов катализаторного производства за счет одновременного проведения. гидролиза и введения активного компонента в присутствии растворите,пя и в присутствии огнеупорного материала, а также за счет использования в качестве активного компонента порошкообразного отработанного или дезактивированног0 катализатора. !

Т р JI м е р 1., 1,5 мл (100 Об.%) з траэтоксисилаиа (!. ЭОС) и 4 мл (265 об.%) .этило«ого спирта переме JJJ «лют в стакан::.. 1-2 мин,, добавляют

О, I 5 мл (! 0 О э . /) 1 0%-ной солянОЙ

J и лоты и 2 г (! 65 об. o) порошкоОб1;;!.эного отработанного катализа«:элн., :Одержаще го 0,57. Pt на алюмогеле (ЛП-56) и 20 г (1700 06,%) огнеупорного материала — керамических колеJT (5 10 мл), кольца перемешигают в течение 40 мин. Птэи этом активная и эсса «алипает на кольца и застывает. !Толучс иный катализатор переносят

« фарфоро«ую чашку с порошкообразным катализатором ЛТТ-56 и проводят обсып :.у. Полученный катализатор сушат

3--, г на воздухе и затем прокаливают н печи при 450 С в течение 6 ч.

В табл.1 приведены данные по сОставу катализатора.

Активность полученного .катализатора определяют на установке каталитического обезвреживания проточного типа. В качестве окисляемого вешества используют фенол, концентрация которого в газовоздушной смеси составляет 0,7 г/мз . Степень окисления определяют сравнеHJIEM количества образовавшегося углекислого газа после рабочего реактора и контрольного, на котором происходит полное окисление фенола.

В табл.2 приведена степень окисления фена.па на катализаторах при разных температурах при объемной скорости l0000 ч

П р им е р 2. 2,0мл ТЭОСи4мл этилового спирта перемешивают в стакане 1-2 мин„ добавляют 0,15 мл

10,-.ной НС1. и 2 г порошкообразного отработанного дезактивированного фосфористыми соединениями, катRJJIëçтора АТТ--56 и 20 г кoðунда (5 5 мм).

Далее по примеру 1.

Пр имер 3.?,5м!T30!0и

4 мл этилового спирта иереме пивают в стакане 1-- мин, добавляют 0,15 мл

10%-нои соляной кислоты, 2 г порошкообразного отработаьн ого катализатора АП-56 и ?0 г хера 1ических колец.

Перемешивают кольца в течение 40 мин.

Полученный катализатор переносят в фарфоровую чашку с порошкообразным отработанным катализатором, содержащим 20% СиО на алюмогеле (НИИОГАЗ-5Д) и проводят обсыпку. Далее по примеру 1.

Пример 4. 2 мл ТЭОС и 6 мл ацетона перемешивают в стакане 12 мин,добавляют 0,2 мл 107-ной соляной KHcë07I I. 2 I JI000JJ-"I(00 6@B3 Jработанного катал -т.затopa НИИОГАЗ-5Д и 20 г керамических колец. Перемешивают кольца в течение 40 мин. Полученный катализатор переносят в фарфоровую чашку с порошкообразным отработанным катализаторо I НИИОГАЗ-5П и проводят обсыпку. Далее по периметру 1.

Пример 5. 2 мл ТЭОС и 6 мл ацетона перемешивают н стакане 12 мин,добавляют 0,15 мл 107. †н соляной кислоты, 2 г порошкообразного

ТТпО, и 20 г корунда. Перемешивают корунд в течение 40 мин. Т(олученный катализатор переносят в фарфоровую чашку с порошком СНО и проводят обсыпку. Далее по лр::ю еру 1.

6. 2 мл ХЭОС и 5 мл

Пример этилового спирта перемешивают в .. такане 1-2 мин, добавляют 0,18 мл

107-ной соляной кис IO "M,, 2 г порошкообразного отработанного катализатора АП-56 и 20 г керамических колец.

Перемешивают кольца в т чение >G мин, Полученный катализатэр переносят B фарфоровую чашку с порошком МпО и проводят Обсыпк5 .,Талее IIQ IIpH меру 1.

Катализаторы, полученные по предлагаемому способу,, Обладаюг достаточно высокой активностью по сравнению с известным (табл.2). Содержание активного компонента в предлагаемом катализаторе значительно меньше. Упрощена технология приготовпения катализатора, а именно исклю ены такие энергоемкие Операции как сушка и таблетирование (прессование) катали1248649 тической массы, благодаря чему время на изготовление катализатора снижается более чем в 2 раза.

В табл..3 и 4 исследована зависимость активности катализатора от условий проведения гидролиза.

Исследования проводят аналогично примеру 1, при этом меняют концентрацию соляной кислоты от 3 до 28Х.

Полученные катализаторы подвергают прокаливанию и механическому истиранию путем перемешивания во вращающемся барабане в течение 10 мин, затем определяют активность катализаторов в реакции окисления фенола при объемной скорости 10000 ч "и 300 С. Исследование влияния количества кислоты на активность катализатора показало, что количество 10-157-ной соляной кислоты должно быть 5,522,0 об.7 по отношению к ТЭОС (табл.3).

Исследовано влияние количества растворителя на прочность и активность катализаторов. Исследования показали, что оптимальное количество растворителя, вводимого в гидролизат, составляет 150-300 об. от

ТЭОС (табл.4).

При меньших количествах растворителя корочка у катализатора проч ная, но активность катализатора ниже ввиду меньшей пористости. При больших количествах растворителя .корочка становится рыхлой и легко разрушается под механическим воздействием, вследствие чего уменьшается активность катализатора.

При получении нанесенного корочкового катализатора по известному способу, где количество кислоты, взятой на гидролиз, составляет более

50 об.X образующийся гидролизат не обладает адгезионными свойствами, поэтому нанесение его на инертный носитель невозможно, как невозможно и определить активность такого катализатора. Это подтверждается примером, выполненным по известноМу способу в сравнении с примером 4.

Пример 7 (сравнительный). К

43 r (0,21 г/моль) ТЭОС при перемешивании приливают 30 мл 10Х-ной соляной кислоты, образующийся гель отстаивают в течение 10 ч. Затем измельчают и сушат при 150 С под вакуумом

10-12 ч. Высушенный гель пропитывают раствором Cu(NO ), ° ЗН, Π— 3,9 r в

40 мл воды и снова высушивают при

100 С в течение 5 ч при перемешивании. Высушенную массу смешивают с раствором полиметилбутоксититанфосфорсилазана в 5 мл толуола. Смесь прессуют в таблетки. Полученный катализатор содержит 5,4 мас.X окиси меди.

Проведенные испытания на активность в реакции окисления этанола и фенола при 310 С и объемной скорости 10000 ч показали степень окисления этанола 577, а фенола — 21X, в то время как катализатор, полученный по предлагаемому способу (пример 4), при 310 С и объемной скорости 10000 ч показал степень превращения этанола 967, а фенола — 91X.

Пример 8 (сравнительный).

К 43 г (0,21 г/моль) ТЭОС при перемешивании приливают 30 мл 10Х-ной соляной кислоты, образовавшийся гель отстаивают в течение 10 ч. Затем измельчают и сушат при 150 С под вакуумом 10 ч. Высушенный гель в количестве 20 г пропитывают 0,021 Н, (Pt+Cl ) 6Н, 0 в 10 мл H 0 и снова подсушивают 5 ч при 80 С при перемешивании. Высушенную охлажденную массу-обрабатывают полиметилбутоксити40 танфосфорсилазаном и прессуют таблетки катализатора. Содержание платины в катализаторе составляет 0,047, что сравнимо с примером 1.

При окислении фенола с объемной скоростью 10000 ч "и 300 С степень окисления фенола составляет 277, что значительно ниже, чем предлагаемого по примеру 1 окисления (90X).

1248649

Таблица1

Состав катализатора, мас. 7.

Пример

А> Оз

СиО

МпО

0,04

0,04 О, 021

8,5

2,0

Остальное

8,5

Остальное

8,4

3,6

Остальное

3 0,04

Остальное

0,3

2,7

Осталь5,2 2,1 ное

7,2 2,6

Остальное

2 5

6 0,03

Та блица 2

Содержание активного

Степень окисления фенола, Ж, при различной температуре, С

Катализатор компонента ас. Е

300 330 360 390 420

Pt 05

100 100 100 100 100

34 55 80

43

80 87

92 95

Известный (3 5 мм)

По примеру

Еt 0,04

РЕ 0,04

Pd О, 021

Pt 0,04

Сц 2,1

Си 5,4

Nn 5,2

Си 2,1

Pt 0,03 0, 2,5!

Катализатор АП-56

Катализатор АП-56,дезактивированный фосфористыми соединениями (2 5 мм) ,Отработанный катализатор НИИОГАЗ-5Д (4 6 мм) Рс 0,5

СиО 20

Си 40

Корунд Керамические (шары) кольца

92 95 1 00 100

94 98 100 100

97 100 100 100

95 98 100 100

92 96 100 100

91 95 100 100

94 98 100 100

1248649

Таблица 3

Характеристика

Показатели

Степень окисления фенола,%

Т а блица 4

Показатели

Характеристика

Степень окисления фенола,%

Составитель В. Теплякова

Техред М.Ходанич Корректор Г. Решетник

Редактор И. Шулла

Заказ 4158/6

Тираж 527 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная,4

Количество (10-15%) соляной кислоты для гидролиза, об.% от ТЗОС

Количество растворителя (этилового спирта) в гидролизате об.%. от Т30С

3,3 4,4 5,5 11 16,5 22 24,2 27,5

78 81 92 94 93 90 85 68

50 100 150 200 300 350 400

65 88 92 94 91 86 85