Способ очистки газовых выбросов от оксидов азота

 

Использование: для очистки от газовых выбросов двигателей внутреннего сгорания и промышленных предприятий. Сущность изобретения: смесь газов, содержащих NO_x, CO и O₂ пропускают через слой нагретого катализатора из углеродистого материала. В качестве последнего используют горную породу шунгит фракции 0,63 -1,50 мм или более мелкие частицы этой породы, гранулированные со связующим из бентонита.

Изобретение относится к области очистки газов от оксидов азота путем их восстановления монооксидом углерода и может быть использовано для обезвреживания газовых выбросов (двигателей внутреннего сгорания, промышленных предприятий и т.д.).

Известен способ превращения оксидов азота в элементарный азот, включающий пропускание смеси газов через углеродные волокна. Каталитическим эффектом в реакции восстановления оксидов азота обладает углеродное волокно на носителе. Носителем служат оксид алюминия, оксид кремния, оксид титана, карбид кремния, карборунд, оксид циркония, алунд, их смеси и т.д. В углеродное волокно включаются восстановленные металлы (железо, никель или кобальт). Превращение оксидов азота происходит при 450-750^оС.

Недостатки такого способа сложная технология приготовления катализатора и дорогостоящие методики синтеза.

Цель изобретения упрощение технологии приготовления и удешевление катализатора и способа очистки.

Эта цель достигается применением в качестве катализатора для восстановления оксидов азота монооксидом углерода дробленной шунгитовой породы, предпочтительно фракция 0,63-1,50 мм, либо мелкодисперсного шунгитсодержащего порошка гранулированного со связующим, например, бентонитом.

Сущность изобретения заключается в следующем: шунгит элементарный некристаллический углерод с метастабильной структурной, промежуточный продукт между аморфным углеродом и графитом. Термостоек. Шунгитовая порода, например, Бакырчикского месторождения, содержит 20% углерода, 59,5% SiO₂, а также Аl₂O₃, оксиды железа, TiO₂ и др.

Сумма оксидов кальция, магния, калия, натрия около 9% Структура шунгитовых пород характеризуется высокой дисперсностью зерен силикатных минералов (средний размер менее 1 мкм). Это приводит к образованию развитой контактной поверхности. Примесными элементами шунгитовой породы являются медь, марганец, цинк, никель и др. Их содержание колеблется от 0,05 до 0,5% Технология способа заключается в следующем. Газовая смесь, содержащая оксиды азота, монооксид углерода и кислород, пропускается через нагретый катализатор, изготовленный либо из дробленной шунгитовой породы, либо из гранулированного со связующим мелкодисперсного шунгитсодержащего порошка.

П р и м е р 1. Природный шунгит (шунгитовая порода) измельчался. Отсеивалась фракция 0,63-1,5 мм. Предварительно отмытый дистиллированной водой образец сушился при 100^оС, затем выдерживался 6 ч при 550^оС. Объем катализатора 1 см³. Испытания проводили в трубчатом реакторе интегрального типа с оптимизированными слоями катализатора. Содержание NO₂ в смеси 1,5-2,0% СО 8-9% остальное воздух. Скорость подачи газов 970 ч^-1. Температура реакции изменялась от 300 до 450^оС. Продукты реакции анализировались хроматографом "Цвет-500". Ввод пробы осуществлялся краном-дозатором непосредственно из газовой линии реактора. Разделение газов происходило на колонках с цеолитом в потоке газа-носителя гелия. Колонка с сорбентом активировалась на воздухе при 400^оС 4 ч, в атмосфере оксидов азота при комнатной температуре 2 ч, затем выдерживалась при 50^оС в токе гелия 2 ч.

С повышением температуры реакции от 300 до 450^оС степень восстановления NO₂ в N₂ увеличивается от 67 до 96,5% Соотношение СО/NO₂ в смеси равно 4,5. Это приближает исследуемую смесь к соотношению вредных веществ в газовых выбросах автотранспорта. Каталитическое окисление избыточного СО при 450^оС в присутствии шунгита не наблюдалось.

П р и м е р 2. В условиях примера 1 газовая смесь содержит 5,6% NO₂ и 3,2% СО. При 450^оС на восстановление NO₂ расходуется весь оксид углерода (II). Степень восстановления NO₂ 57% Активность катализатора не меняется в течение 50 ч работы реактора.

П р и м е р 3. Фракцию природного шунгита менее 63 мкм смешивали в соотношении 1: 2 с бентонитом, например. Таганского месторождения Казахстана. Тщательно перемешивали глину тонкого помола и мелкодисперсную фракцию шунгита увлажнением до 25-30% (формовочная влажность) и продавливали через фильеры с диаметром отверстий 5 мм. Отформованные стержни сушили при 100^оС 3-4 ч, затем нарезали гранулы, окатывали и прокаливали (термообрабатывали) при 550^оС 6 ч на воздухе. Из гранул получали частицы диаметром 0,6-1,5 мм и испытывали их каталитическую активность в условиях примера 1. Степень восстановления NO₂ до N₂ при 300^оС равнялась 75% а при 450^оС 99,0%

Формула изобретения

СПОСОБ ОЧИСТКИ ГАЗОВЫХ ВЫБРОСОВ ОТ ОКСИДОВ АЗОТА восстановлением их монооксидом углерода в присутствии кислорода, включающий пропускание газовых выбросов через слой нагретого катализатора из углеродистого материала, отличающийся тем, что в качестве катализатора из углеродистого материала используют горную породу шунгит фракции 0,63 1,50 мм или более мелкие частицы этой породы, гранулированные со связующим из бентонита.