Способ приготовления медно-хромового катализатора для очистки газов от органических веществ

 

Способ приготовления медно - хромового катализатора для очистки газов от органических веществ включает смешение оксидов металлов с алюмохромфосфатным связующим в массовом соотношении 1 : 0,5 - 1 : 4, формование и сушку катализатора. 1 табл.

Изобретение относится к способам получения медноокисных катализаторов, предназначенных для очистки отходящих газов от органических веществ и окиси углерода, и может быть использовано при создании каталитических нейтрализаторов выхлопных газов автотранспорта и технологических газов в промышленном органическом синтезе.

Известен способ приготовления медно-хромового катализатора для очистки газов от органических веществ, включающий смешение окислов меди и хрома с гидроокисью алюминия и фосфорной кислотой, при этом гидроокись алюминия берут в количестве 10-17 мас.%, а фосфорную кислоту в количестве 2-4 мас.%, в пересчете на Р₂O₅. Катализатор получают путем таблетирования полученной массы и последующего прокаливания при 400-500^оС. Полученный катализатор обладает высокой прочностью (134 кг/см²) и активностью в реакции окисления циклогексанона. Для осуществления способа можно использовать отработанный меднохромовый контакт.

Недостатком известного способа является сложность и высокая энергоемкость процесса формования катализатора (таблетирование контактной массы и ее последующее прокаливание при 400-500^оС). Высокая энергоемкость процесса обусловлена также и тем, что фосфорная кислота является высокотемпературным связующим и взаимодействует с окислами металлов (алюминия или хрома) только при высокой температуре.

Для упрощения процесса формования, снижения энергозатрат, в способе приготовления медно-хромового катализатора для очистки газов от органических веществ, включающем смешение оксидов металлов с форсфорнокислой добавкой, формование и сушку, согласно изобретению, в качестве фосфорнокислой добавки используют алюмохромфосфатное связующее, взятое в соотношении с оксидами металлов 0,5:1-4:1.

Алюмохромфосфатное связующее (АХФС) - алюмохромфосфатная связка - представляет собой водный раствор фосфорнокислых солей алюминия и хрома трехвалентного общей формулы CrAl₃(H₃PO₄)_2,2-2,4 и применяется в качестве связующего материала при производстве огнеупорных изделий в керамической, металлургической отраслях промышленности, а также в промышленности стройматериалов. При производстве АХФС с некоторыми оксидами металлов (Cu, Cr, Ni, Cd и др. ) происходит отверждение связующего, и получается контакт, обладающий высокой каталитической активностью и механической прочностью. Формование катализатора можно проводить любым способом, а том числе и таким простым, как экструзия или окатывание. Отверждение гранул происходит в течение 0,5-1,0 ч, что достаточно для проведения операции формования. Высокая прочность гранул катализатора обеспечивается даже без нагревания.

Сравнение предлагаемого способа и прототипа позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "новизна".

Анализ известных из уровня техники решений не позволил выявить признаки, являющиеся отличительными признаками заявляемого решения, т.е. оно соответствует критерию "изобретательский уровень".

В опытах использовали АХФС следующего состава, мас.ч.: Al₂O₃ 8,1; Cr₂O₃ 4,5; P₂O₅ 36. Плотность АХФС 1,72 г/см³.

П р и м е р 1. К 20 г смеси оксидов меди (50%) и хрома (50%) добавляли 30 г АХФС и тщательно перемешивали, гранулировали в тарельчатом грануляторе. Размер гранул составлял 4-6 мм. Полученные гранулы через 12 ч имели прочность на сжатие до 120 кг/см². Испытания полученного катализатора в реакции окисления фенола показали, что при 400^оС и скорости процесса 30000 ч^-1 превращение фенола до CO₂ и Н₂O происходит на 98-99%.

П р и м е р 2. 50 г прокаленного медно-хромового катализатора НТК-4 натирали в ступке до порошкообразного состояния, добавляли 100 г АХФС, тщательно перемешивали и гранулировали в тарельчатом грануляторе с размерами гранул 4-6 мм. Полученные гранулы через 12 ч имели прочность на сжатие до 130 кг/см². Степень каталитического дожигания фенола при концентрации последнего в воздухе 120 мг/м³, объемной скорости 30000 ч^-1 и температуре 400^оС составила 98%.

П р и м е р 3. 50 г прокаленного порошкообразного оксида меди помещали в фарфоровую чашку и добавляли 20 г АХФС, тщательно перемешивали и гранулировали в тарельчатом грануляторе. Полученные гранулы размером 4-6 мм через 12 ч имели прочность на сжатие 120-130 кг/см². Степень каталитического дожигания фенола в воздухе при 400^оС и объемной скорости 30000 ч^-1 составила 99%.

Дополнительно были проведены опыты по влиянию состава катализатора на его каталитическую активность и прочностные свойства. Результаты проведенных исследований приведены в таблице.

Формула изобретения

СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ МЕДНО-ХРОМОВОГО КАТАЛИЗАТОРА ДЛЯ ОЧИСТКИ ГАЗОВ ОТ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ, включающий смешение оксидов металлов с фосфорнокислой добавкой, формование и сушку, отличающийся тем, что в качестве фосфорнокислой добавки используют алюмохромфосфатное связующее, взятое в массовом соотношении с оксидами металлов 0,5 - 4,0.

РИСУНКИ

Рисунок 1