Каталитический способ очистки газовых выбросов от монооксида углерода

 

Изобретение относится к каталитическому способу дожигания СО кислородом воздуха в отходящих газах химических производств , теплоэлектростанций и двигателях внутреннего сгорания. В качестве гетерогенного катализатора используют многокомпонентную оксидную систему, содержащую оксиды: иттрия - 13,3 - 20,1; бария - 45,4 - 48,4 и меди - остальное до 100 мас.%, включенную в электрическую цепь. При этом катализатор выполняет функцию как собственно гетерогенного контакта , так и тепловыделяющего элемента. Способ каталитического дожигания СО до С02 позволяет понизить температуру реакции до 90 - 130 град. С. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (1) 5030153/04 (2) 02.03.92 (6) 30.08.93, Бюл. N.32 (6) В. В. Беренцвейг и В, П. Шабатин (6) Попова Н. М. Катализаторы очистки вых опных газов автотранспорта. Алма-Ата. вука, Каз. ССР, 1987 г.

Матрос Ю. Ш„Носков С. А, Обезврежив ание газовых выбросов промышленных роизводств // Успехи химии. 1990, т. 59, . в. 10, с. 1700.

Алачев В. П. Автомобильный транспорт охрана окружающей среды. Кишинев.

19.88, Istvan Halasz, Alan Brenner, Mordecai

helef, К. Y, Simon Ng. Journal of Catalysis, 1 990, К 126, р. 109 — 114. (прототип). ! ! !

Изобретение. относится к каталитичекому способу окисления монооксида угерода в различных газовых выбросах ислородом воздуха.

Отличительным признаком настоящего зобретения является включение гетерогеного катализатора состава, %: У203 13,3

0,1; ВаО 45,4 — 48,4; СиО остальное до 100; электрическую цепь. Указанные предлы варьирования состава катализатора о выбранным оксидам позволяют получить атализаторы, обладающие электропроводтью.

Совокупность признаков предлагаемоспособа обеспечивает решение поставнной задачи, позволяя существенно. зить температуру полного окисления СО

С02 без использования каких-либо внешнагревательных элементов, „„ЯЦ„„1837948 АЗ (si)s В 01 D 53/36, В 01 J 23/78 (54) КАТАЛИТИЧЕСКИЙ СПОСОБ ОЧИСТКИ ГАЗОВЫХ ВЫБРОСОВ ОТ МОНООКСИДА УГЛЕРОДА (57) Изобретение относится к каталитическому способу дожигания СО кислородом воздуха в отходящих газах химических производств, теплоэлектростанций и двигателях внутреннего сгорания, В качестве гетерогенного катализатора используют многокомпонентную оксидную систему, содержащую оксиды: иттрия — 13,3 — 20,1; бария — 45,4 — 48,4 и меди — остальное до

100 мас.%, включенную в электрическую цепь. При этом катализатор выполняет функцию как собственно гетерогенного контакта, так и тепловыделяющего элемента.

Способ каталитического дожигания СО до

СО2 позволяет понизить температуру реакции до 90 — 130 град. С. 1 табл.

Предлагаемый способ позволяет, например, получить 100%-ную конверсию СО в С02 при 95 — 130 С, что на 50 — 250 С ниже, чем в прототипе.

Катализаторы готовили по криохимической методике, обеспечивающей содержание (мас,%) B них оксидов иттрия — в пределах 13,3 — 20,1; оксида бария — 45,4—

48,4, оксида меди — 34,5 — 45.8, с последующим их термолизом в муфельное печи в воздухе при 85 — 870 С. Из полученных порошков спрессовывали образцы катализаторов в виде колец с внешним диаметром 9 мм, внутренним — 5 мм и высотой 5 мм.

Полученные керамические образцы катализаторов имели электрическое сопротивление порядка 0,2 — 100 Ом и удельную поверхность — 0,5 — 1,0 м /r.

1837948

Пример 1, Окисление СО кислородом воздуха проводили в проточной системе при варьировании объемной скорости подачи и содержания СО в реакционной смеси, На образцы катализаторов при этом подавали постоянный или переменный ток, варьируя либо напряжение (для переменного тока), либо ток (для постоянного тока).

B реактор помещали катализатор состава, мас,%: У20з 16,2; ВаО 47,8, CvO 36,2, полученный по криохимической методике и имеющий начальное сопротивление 0,3 Ом.

Катализатор был включен в электрическую цепь постоянного тока с напряжением 12 В.

Величину тока варьировали от 1,0 до 7,1 А, Обьемная скорость подачи реакционнои смеси (20 об.% CQ в воздухе) составляла

2400 ч . Температура на катализаторе при этом изменялась от 25 до 170 С, а конверсия СΠ— от 0 до 100% соответственно.

Пример 2, Методика проведения каталитического эксперимента аналогична описанной в примере 1.

Катализатор состава, мас.%: Y203 15,5;

ВаО 48,4; СиО 36,1, полученный по криохимической методике и имеющий начальное сопротивление 0,15 Ом, был включен в электрическую цепь постоянного тока с напряжением 15 В. Величину тока варьировали от

1,7 до 3,2 А. Объемная скорость подачи реакционной смеси, содержащей 20 об.% СО составляла 1000 ч, Температура при этом изменялась от 42 до 105 С, а конверсия СО от 2 до 100% соответственно;

Пример 3. Методика проведения каталитического эксперимента аналогична описанной в примере 1.

Катализатор состава, мас,%: У20з 13,3;

ВаО 45,9; СиО 40,8, полученный по криохимической методике и имеющий начальное сопротивление 72 Ом, был включен в электрическую цепь переменного тока. Напря>кение в цепи варьировали от 10 до 220 В.

Объемная скорость подачи реакционной смеси (15 об.% СО s воздухе) составляла

13000 ч, Изменение температуры на катализаторе было в пределах 20 — 120 С, а конверсии СΠ— от 0 до 90%.

Пример 4. Методика проведения каталитического эксперимента аналогична описанной в примере 1.

Катализатор состава, мас,%: У20з 16,7;

ВаО 45,5; СиО 37,8, полученный по криохимической методике и имеющий начальное сопротивление 0,8 Ом, был вкл1очен в электрическую цепь постоянного тока с напряжением 12 В. Ток варьировали от 1,3 до 4 А.

Объемная скорость подачи реакционной смеси (17 об.% СО и воздухе) составляла

3000 ч . Температура катализатора при

5

50 этом изменялась от 30 до 130 С, а конверсия СΠ— от 2 до 100% соответственно..

Пример 5. Методика проведения каталитичебких экспериментов аналогична описанной в примере 1.

Катализатор состава, мас.%: YzOa 15,5;

ВаО 48,4; СиО 36,1, полученный по криохимической методике и имеющий начальное сопротивление 8,2 Ом, был включен в цепь постоянного тока с напряжением 12 В. Ток на катализаторе был 2,5 А. Через 10 мин катализатор нагрелся до 110 С. Объемную скорость подачи реакционной смеси (20 об.% СО в воздухе) варьировали от 1300 до 7800 ч . Конверсия СО при этом изменялась от 100 до 92% соответственно, Пример 6. Методика проведения каталитических экспериментов, аналогична описанной в примере 1, Катализатор состава, мас.%: У20з 20,1;

ВаО 45,4; Си0 34,5, полученный по криохимической методике и имеющий начальное сопротивление 0,15 Ом, был включен B цепь постоянного тока с напряжением 12 В, Ток на катализаторе варьировали от 0,8 до 4,1 А.

Объемная скорость подачи реакционной смеси (7,5 об.% СО в воздухе) составляла

1400 ч, Температура катализатора при этом изменялась от 30 до 150 С. а конверсия

СО от 1,5 до 100%.

Б р и м е р 7. Для сопоставления эффективности способов каталитического дожигания СО кислородом воздуха по предлагаемой методике и традиционной, включающей обогрев катализатора и реакционной смеси внешней электрической печью, были проведены следующие эксперименты.

Катализатор состава, мас.%: У20з 16,2;

ВаО 47,6; СиО 36,2, полученный по криохимической методике и имеющий начальное сопротивление 0,8 Ом, был использован в процессе дожигания СО кислородом воздуха. В одной и той же проточной установке его нагревали либо внешней электрической печью, либо за счет его включения в качестве проводника в электрическую цепь переменногс тока. Объемная скорость подачи реакционной смеси (20 об.% СО в воздухе) была одинакова и составляла 5800 ч, Конверсия СО и температуры, при которых достигались соответствующие конверсии при различных способах нагрева катализатора, представлены в табл, 1.

Представленные в примерах результаты (особенно наглядно в примере 7) показывают, что предлагаемый способ каталитического дожигания СО кислородом воздуха при использовании смешанного оксидного катализатора, обязательно вклю1837948

СССР при

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101 ченного в электрическую цепь, позволяет существенно снизить рабочую температуру в реакторе. Температура полного окисления

CO кислородом воздуха в таком случае снижается на 50-250 С по сравнению с прото- 5 типом и рабочий интервал температур эквивалентен таковому для катализаторов, содержащих благородные металлы.

Реализация предлагаемого способа дожигания монооксида углерода понижает 10 стоимость процесса эа счет исключения иэ состава катализаторов благородных металлов, снижения температуры реакции и упрощения каталитических установок за счет исключения из них схем соответствующих 15 теплонагревающих элементов, При этом обеспечивается положительное решение ряда экологических проблем, связанных с охраной окружающей среды: уничтожение вредных компонентов газовых выбросов ряда химических производств, тепловых электростанций и двигателей внутреннего сгорания.

Формула изобретения

Каталитический способ очистки газовых выбросов от монооксида углерода путем его дожигания кислородом воздуха на катализаторе, содержащем оксиды иттрия, бария и меди, отличающийся тем, что используют катализатор, имеющий состав, мас.;(,;, У Оз — 13,1 — 20,1;

ВаΠ— 45,4 — 48,4;

Cu0 — остальное до 100, включенный в электрическую цепь.