Способ приготовления катализатора для окисления монооксида углерода

 

Изобретение касается каталитической химии, в частности способа приготовления катализатора для окисления монооксида углерода . Цель - повышение активности и термостабильности катализатора. Для этого используют бентонитовую глину, которую вначале обрабатывают раствором хромовой кислоты с концентрацией 5-15 г/л по металлу , сушат, формуют в гранулы и прокаливают при 450-500°С. Затем пропитывают раствором перманганата калия, сушат и далее пропитывают аммиачно-карбонатным раствором меди с концентрацией 120-150 г/л по металлу, сушат и прокаливают при 350-450°С. Степень конверсии монсоксида углерода в присутствии катализатора, полученного настоящим способом, при 250 и 350°С составляет 0.99 и 1,00 (против 0.94 и 0.91 в известном случае соответственно), термостабильность катализатора составляет 101-105 2% (против 96,8%). 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з В 01 J 37/02. 23/86

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4847545/04 (22) 09.07.90 (46) 23.04.92. Бюл. ¹ 15 (71) Ивановский химико-технологический институт (72) Л.Н.Морозов, Е.М.Савин, T,È.Êóëåsà, В.В.Костров, P,Х.Хайретдинов и Л.В.Акимова (53) 66.097,3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 212994, кл. В 01 J 23/22, 1969.

Авторское свидетельство СССР

N 882590, кл. В 01 J 21/08, 1980.

Авторское свидетельство СССР № 952318, кл. В 01 J 37/16, 1981.

Патент Японии

¹ 58-10135, кл. В 01 J 23/24. опублик. 1983.

Авторское свидетельство СССР

N- 217389, кл. В 01 J 23/44. 1967.

Авторское свидетельство СССР

N 1121032. кл. В 01 J 23/86. 1982.

Изобретение относится к,приготовлению катализаторов, например нанесенных катализаторов для окисления монооксида углерода, которые. могут быть использованы для очистки отходящих газов производств химической, нефтехимической и металлургической промышленности от монооксида углерода и других углеводородов, Известен способ получения катализатора для окисления окиси углерода в воздухе путем смешения азотнокислых солей меди и церия с последующим упариванием; про!

Ж 1727879 А1 (54) СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРА ДЛЯ ОКИСЛЕНИЯ МОНООКСИДА

УГЛЕРОДА (57) Изобретение касается каталитической химии, в частности способа приготовления катализатора для окисления монооксида углерода. Цепь — повышение активности и термостабильности катализатора. Для этого используют бентонитовую глину, которую вначале обрабатывают раствором хромовой кислоты с концентрацией 5-15 г/л по металлу„сушат, формуют в гранулы и прокалиаают при 450-500 С. Затем пропитывают раствором перманганата калия, сушат и далее пропитывают аммиачно-карбонатным раствором меди с концентрацией 120-150 г/л по металлу. сушат и прокаливают при Б

350-450 С. Степень конверсии монсоксида углерода в присутствии катализатора, полученного настоящим способом, при 250 и

350"С составляет 0,99 и 1,00 (против 0.94 и

0.91 в известном случае соответственно), Б термостабильность катализатора составляет 101-105.2 Р (против 96,8 g). 1 табл.

vàëèààHèåì нитратов и смешением полученной массы с оксидом алюминия.

Недостатком способа является дефицитность соединений церия и выделение токсичных оксидов азота при термообработке нитратных солей.

Известен способ получения катализатора для очистки газовоздушных смесей GT окиси углерода путем пропитки силикагеля марки KCK раствором аммиаката меди в течение 40 сут с последующей промывкой раствс:ром аммиака, затем водой и сушкой. .l

1727879

Недостатком способа является длительная пропитка носителя аммиакатом меди, необходимость операции промывки пропитанного носителя, недостаточная активность катализатора — при 250 С степень конверсии СО составляет 72-75 ; через 300 ч работы при 275 С степень конверсии СО снижается с 95 о 90 .

Известен способ получения катализатора для очистки отходящих газов, который заключается в пропитке оксида алюминия аммиачно-карбонатным раствором меди, сушкой, прокаливанием и дополнительной обработке восстановительной газовой смесью.

Недостатком способа является необходимость дополнительной обработки восстановительной газовой смесью.

Известен способ приготовления катализатора для очистки отходящих газов, содержащий диоксид марганца. заключающийся в том, что диоксид марганца смешивают с оксидом меди и силикатом кальция в качестве связующего с последующей термо; обработкой, Недостатком катализатора является недостаточная активность — рабочий температурный интервал активности находится на уровне 500 С, Известен способ получения палладийрутениевых катализаторов для очистки газовоэдушных смесей от окиси углерода путем пропитки носителя из окиси алюминия, силикагеля или бентонитовой глины растворами солей палладия и рутения с последующей термообработкой, Недостатком способа приготовления катализатора является недостаточная активность — при 300 С степень окисления СО составляет 92,5, а также дефицитность и дороговизна палладий и рутениевых солей.

Известен способ приготовления катализатора для очистки газов от окиси углерода. Способ приготовления катализатора заключается в пропитке носителя из lilBMoта водными растворами азотнокислых солей меди, марганца и хрома, сушке при

100-120 С в течение 3 ч и прокаливанием при 500-550 С в течение 3 ч на воздухе.

Недостатком известного способа является недостаточная активность и термостабильность катализатора. Так, при очистке газа, содержащего 1,5 об. СО при объемной скорости потока 20000 ч на данном катализаторе степень конверсии СО составляет 90,3Q, При повышении температуры процесса оТ 260 до 320 С степень окисления монооксида углерода снижается в среднем на 4-6 отн. . При прокаливании пропитанного носителя выделяются токсич10

50 ные оксиды азота в результате разложения нитратных солей меди, марганца и хрома.

Целью изобретения является получение катализатора с повышенной активностью и термостабильностью.

Поставленная цель достигается тем, что в способе приготовления катализатора в качестве носителя используют бентонитовую глину, которую вначале обрабатывают раствором хромовой кислоты с концентрацией

5-15 г/л по металлу, сушат. формуют в rpaнулы, прокаливают при 450:500 С, затем пропитывают раствором перманганата калия, сушат, пропит:,:.вают аммиачно-карбонатным раствором меди с концентрацией меди 120-150 г/л, сушат и прокаливают при

350-450 С

Пример 1. В отдельной емкости готовят раствор хромовой кислоты, содержащий 5 г/л хрома. В этот раствор погружают глину(фракция 0,063 мм) и пропитывают при постоянном перемешивании в течение

1 ч (на 1 объем порошка глины берут 1 объем раствора), Влажную массу сушат в конвективной сушилке при 100-120 С до формовочной влажности. Массу формуют на формователе. Гранулы сушат в конвективной сушилке при 100-120 С, а затем прокаливают в муфельной печи при 450 С в течение 4 ч,.

В другой емкости готовят водный раствор перманганата калия, содержащий 20 г/л марганца. В этот раствор погружают на

1 ч гранулы глины, модифицированные хромовой кислотой, На 1 объем гранул берут 2 объема раствора перманганата калия. После пропитки гранулы отделяют от раствора и сушат в конвективной сушилке при 100120 С. постоянно перемешивая.

В третьей емкости готовят аммиачнокарбонатный раствор меди. содержащий

130 г/л меди. В этот раствор погружают на

1 ч носитель, модифицированный хромовой кислотой и перманганатом калия (на 1 объем носителя берут 2 объема раствора). После пропитки катализатор отделяют от раствора и сушат в конвективной сушилке при 100120 С, постоянно перемешивая. Затем катализатор прокаливают в муфельной печи при 400 С в течение 4 ч, Каталитические свойства катализаторов в реакции окисления монооксида угле.рода (объемная скорость 3000 ч 1) приведены в таблице, 55 Достаточно высокую активность и термостабильность показывают образцы, приготовленные по предлагаемому способу в пределах изменения предлагаемых пара-. метров. Катализаторы, приготовленные по предлагаемому способу, на газе. содержа1727879 щем 3,0 об.% СО, воздух остальное, позволяют достигать при 250"С степени окисления монооксида углерода 98-99 при обьемной скорости потока 30000 ч, Подь-1 ем температуры до 350 С не ухудшает каталитических свойств.

Выход параметров способа приготовления за предлагаемые пределы приводит к ухудшению показателей катализатора. Малая концентрация хромовой кислоты и низкая температура прокаливания после первой пропитки не обеспечивают получение прочных гранул — получается менее активный и термостабильный катализатор (опыты 3, 9). Высокие концентрации хромовой кислоты и высокая температура прокаливания способствуют спеканию пористой структуры катализатора и уменьшению каталитической активности (опыты 4, 7).

При низкой концентрации аммиачнокарбонатного раствора мало количество нанесенной меди и низка активность, а при высокой концентрации происходит ее агломерация и снижение термостабильности катализатора (опыты 5, 11).

При низкой температуре прокаливания мала степень взаимодействия нанесенной меди с модифицированной глиной и термостабильность катализатора недостаточна, а при высокой температуре слишком глубокое взаимодействие и спекание активного ком5 понента и, как результат, получается низкая активность катализатора (опыты 8, 10).

Формула изобретения

Способ приготовления катализатора

10 для окисления монооксида углерода, включающий пропитку носителя водными растворами солей хрома, марганца и меди, сушку и прокаливание. о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью получения катали15 затора с повышенной активностью и термостабильностью, в качестве носителя используют бентонитовую глину, которую вначале обрабатывают раствором хромовой кислоты с концентрацией 5-15 г/л по метал20 лу, сушат, формуют в гранулы и прокаливают при температуре 450-500 С, затем пропитывают раствором перманганата калия, сушат и далее пропитывают аммиачно-карбонатным раствором меди с

25 концентрацией 120-150 г/л по металлу, сушат и прокаливают при температуре 350450 С.

Степень конверсии

СО, д.е., при темперае, С

Термостабильность, 100.

ГХ250

Концентрация аммиачно-карбонатного раствора, г/л

Температура про калки после I I I пропитки, ОС

Температура прокал после

I пропитоС

Концентрация хроМОВОЙ КИСлоты, г/л

Опыт

350

250

Известный

W - 20000 ч.

0,91

96,8

0.94

2

4

6

9 I0

11

12

13

3

18

500.

470.

500

140

400.

420

0,99

0,99

0,95

0,96

0,99

0,98

0,97

0,99

0,97.

0,97

0..96

0,98

0,99

0,99

1,00

1,00

1,00

1,00 .

0,98

1,00

1,00

0,99

0,99

1,00

0,98

1,00

1,00

1,00

101,0

101,0

105,2 104.1

98,9

102,0

103,1

100,0

102,0

103.1

102,1

102,0

101,0

101,0