Катализатор для восстановления оксидов азота водородом

 

Изобретение касается каталитической химии, в частности катализатора для восстановления оксидов азота водородом, что может быть использовано для очистки газов промышленных предприятий. Цель - повышение селективности и активности катализатора. Для этого используют состав, включающий, мас.%: оксид меди или цинка, или стронция 0,5-5

белая сажа 0,4-2,1 и оксид железа до 100. В этом случае степень восстановления оксидов азота достигает 100% при температуре 280-370°С против 99% при 306°С. 4 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1616691 А (S1); В 01 J 23/80 В 01 Р 53/36

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ из оксида железа и белой сажи н течение 3 ч, затем выпаривают на песочной бане, 11олученную шихту прокаливают в муфельной печи при 550 С в течение 4 ч, после чего формуют гранулы и 5%-ном растворе азотной кислоты.

Полученные гранулы провяливают на воздухе, просушивают в сушильном шкафу при 120 С, затем прокалннают н муфельной печи при 500 С. Приготовленный катализатор исследуют на ак.тивность в процессе восстановления оксидон азота водородом.

В условиях примера 1 приготавливают составы катализатора, содержащего оксиды железа, оксиды меди и белую сажу согласно изобретению. Результаты исследования сведены в табл.2.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4679774/31 04 (22) 01.03.89 (46) 30.12.90. Бюл. М-" 48 (71) Харьковский политехнический инI ститут им,В.И.Ленина (72) В.И.Атрошенко, В.С.)!!уранская . н Г .Н.Иихалиева (53) 66.097.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

К 906936, кл. С 01 В 2!/20, В 01 J 23/74, 1980.

Отчет о НИР Г.Р. — 760745 .7, инн. !! 591930, 1977, АзЦефтехим. им. M.Азизбекова.

Изобретение относится к катализаторам для процесса восстановления оксидов азота водородом и может быть использовано при обезвреживании отходящих газон промышленных предприятий.

Целью изобретения является повышение. селективности и активности катализатора за счет дополнительного содержания белой саки и оксида меди или цинка, или стронция при определенном соотношении компонентов.

Пример 1. Для приготовления

1 кг катализатора, содержащего

3 мас.% оксида меди, 2 мас.% белой сажи и 95 мас.% оксида железа, берут

91,117 r азотнокислой меди, 20 r белой сажи и 950 г оксида железа. Соль азотнокиспой меди растворяют в воде, пропитывают этим раствором контакт

2 (54) КАТАЛИЗАТОР ДЧЯ ВОССТА1!ОВЛЕНИЯ

ОКСИЩОВ АЗОТА ВО!1ОРОДОМ (57) Изобретение касается каталитической химии, в частности катализатора для восстановления оксидов азота водородом, что может быть использовано для очистки газов промышленных предприятий. Цель — повышение селективности и активности катализатора„ Для этого используют состан, включающий, мас.%й оксид меди ILIIH цинка, или стронция 0,5-5; белая сажа 0,4 — 2,1 и оксид железа до 100, В этом случае степень носстанопления оксидов азота достигает !00% ири 280370 С против 99% при 30(> С. 4 табл.

1616691

Предварительно выявлено влияние добавки белой сажи на активность катализатора, для чего были приготовлены образцы с содержанием белой сажи от 0,4 до 2,1Х.

В табл,1 сведены результаты экспериментальных данных при соотношеи Н/Ю 14, Иэ приведенных в табл,1 данных видно, что увеличение добавки белой сажи от 1 до 2,1 мас.Х изменяет степенЬ восстановления NO> незначительно, поэтому последующие образцы катализаторов готовят с содержанием белой сажи 2Х а содержание оксидов металлов в качестве активных добавок меняют от 0 5 до 5 мас.%.

Данные экспериментальных исследований сведены в табл,2, из которой видно, что оптимальное количество добавки зависит от конкретных условий осуществления процесса. При одинаковых условиях проведения процесса увеличение добавки меди и цинка приводит к увеличению степени очистки газовой смеси при пониженных температурах, в то время как добавка оксида стронция при этих же температурах приводит к снижению активности, связанному с агломерацией частиц катэ!лизатора Но при повышении температуры процесса до 280-370оС на всех катализаторах достигнута 100%-ная степень очистки. !

В работе на кислородсодержащем газе (3,2 мас.%) процесс восстановления оксидов азота осложняется протеканием побочных реакций, в частности образования воды, что сопряжено сдополнительным расходом водорода и смещением процесса в область повышения температуры в результате выделения большого количества тепла.

В табл.3 приведены экспериментальные данные, полученные на медьсодержащем катализаторе при объемном соотношении Н2/Nox=á, концентрации ок,сидов азота — 0,6 мас.%. (Активность катализатора при содержании кислорода в газовой смеси, 3„2 мас.%)

Как видно из табл.3, влияние паров воды при 450-470ОС оказывает незначительное действие и катализатор работает довольно активно, степень восстановления NO при 470 С составо ляет 99, 5%.

15 видно, что катализатор проявляет .высокую активность в интервале темпе20

П р и м "е р 2. Для приготовления

1 кг катализатора, содержащего Змас Х оксида цинка, 2 мас.% белой сажи,и

95 мас.% оксида железа берут 69,8 г. азотнокислого цинка, 20. г белой сажи и 950 r оксида железа. Готовят катализатор в условиях примера 1, Точно так приготовлены другие составы дан-. ного катализатора. Исследование образцов катализатора проводят в тех же условиях, что и медьсодержащего катализатора. Результаты исследования сведены в табл.2, из которой ратур 320-370 С в зависимости от содержания вводимой добавки. увеличение добавки сверх 5Х нецелесообразно, так как процесс смещается в обпасть повышения температур, что приводит к дополнительным затратам энергии на его проведение.

Пример 3. Для приготовления

1 кг катализатора, содержащего Змас.Х оксида стронция, 2 мас.Х белой сажи и 95 мас.% оксида железа берут 61,2 г азотнокислого стронция, 20 г белой сажи и 950 r оксида железа. Готовят катализатор в. условиях примера 1..Точно так приготовлены другие составы данного катализатора. Результаты его исследования приведены в табл.2, из которой видно, что этот катализатор активно работает при 350-370 С. о

В табл.4 приведены сравнительные данные по активности прототипа и предлагаемого катализатора. Для удобства сравнения содержание вводимой добавки выражено в мольных долях, Кроме того, в табл.4 приведены оптимальные составы предлагаемого катализатора.

Исследование вышеперечисленных образцов катализатора на основе оксида железа + белая сажа проведены на газовой смеси с содержанием 0,6% NO< соотношении Н /NO„ =1,4 при объемной скорости газового потока 15000 ч

Как видно из данных табл.4, предлагаемый катализатор активнее прототипа, работает при более высоких.обьемных скоростях газового потока и осуществляет полную очистку от оксиЮ дов азота. формула изобретения

Катализатор для.восстановления оксидов азота водородом, включающий ок5 сид aeaesa, отличающийся тем, что, с целью повыпения селективности и активности катализатора он

Э дополнительно содержит белую сажу и оксид меди или цинка, нли стронция при следукицем соотношении компонентов, MacoX:

1616691

Окснд меди или цинка, или стронция

Белая сажа

Окснд железа

0,5-5,0

0,4-2 1

Остальное

Таблица !

0,4

0,5

1,0

2,0

2,1

8 0

14,2

21,5

22,4

22,5

12,5

19,3

24,8

26,7

26,9

31,0

36,7

47,8 48,3

48,58

87,3

98 0

100

Т а б л и ц а 2

Содержание масоХ

38 ° 7

47,8

57,6

58,5

58,.1

99,0

95,0 98,9 100

81,7 90,! 98,7 100

82,0 90,4 98,85 100

24,7

32,0

48,9

49,9

50,7

12,6

21,5

43,0

43,7

43,6

95,6 99,8 100

89,0 100

75,0 100

64,3 97,7 98,3 100

43,4

43,6

50 1

38,8

38 ° 8

4l 1

45,8

33,0

40,76

45,3

77,3 85 0 !00

62,7 73,0 88,3 100

56,3 65,5 79,9 100

47,0 — 78,6 99,7

28 8 29 l 38 ° 3

3l 0 32,8 43,5

12,7 17,6 .29 0

10,3 16,! 22,8.

Оксид меди

0,5

1 0

3,0

4,5

5,0

Оксид цинка

0,5

1,0

3,0

5,0

Оксид стронция

0,5 .1 0

3,0

5,0

Содержание Степень очистки от КО, Х, при белой сажи, температуре, С мас.У. !

50 !80 230 280 о

Степень восстановления NO,X, при температуре, С

I50 200 250 280 300 320 350 370

1616691

Таблица 3

Катализатор

Оксид меди

3 мас.Х

Белая сажа

2 мас.%

Оксида желе за 95 мас.%

Таблица 4

Предлагаемы еи катали

Состав тикал ь тематура

С бьем"

as ско сть, sI мол.до мас е

l. Оксид неди

0,25 25

Окснд хрома

0,125 12,5

Оксид кобальта

0,25 25

Оксид келеэа. 0,375 37 5

10000 306 99

5,0 15000 370

0,05

100

10000 400 97

+2X бесе

1 00 !

3. Окснд

0,005

0,01

OiO3

0,05 стронция в контакте

0,5 15000 350

370

3,0 -и- 370

5О 370

Составитель В.Тепляков

Редактор М.Бандура Техред М.Дидык Корректор 3.Лончакова

Заказ 4083 Тираж 420 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Ужгород, ул. Гагарина, 101

2 Оксид

0,3

Оксид

0,15

Оксид

0,4

Оксид

0,15

Меди

30 хроиа

l5

40 келеза

Степень восстановления, %, при температуре

180 230 280 330 380 430 450 470

Ф Э > ) 35э3 48 ° 8 73,4 80,? 88,2 93,7 98,9 99,5

1.0ксид меди в контакте +2X белой саин (б.с)

0,005 0,5 15000 280 99

0,01 1,0 15000 280 100

0,03 3„0 15000 320 100

О, 045 4,5 15000 350 100 .

0,05 5„0 15000 350 100

2. Оксид цинка в контакте +2X б.с, 0,005 0,5 15000 350 100

0,01 1,0 -"- 320 100

0,03 3,0 "И- 320 100