Минеральный клей

 

Изобретение относится к химии, а именно к составу клея, предназначенного для склеивания кассет разного диаметра из отдельных блочных катализаторов сотовой структуры на керамических носителях. Задача, решаемая изобретением - разработка состава клея, обладающего высокой термической стойкостью и устойчивостью к воздействиям агрессивных сред, водяного пара и высокого давления. Это достигается тем, что минеральный клей содержит молотое кремнеземное волокно 15-35%, продукт терморазложения гиббсита, или оксида алюминия, или гидроксида алюминия 15-35% и алюмохромфосфатная связка остальное.

Изобретение относится к составу клея, устойчивого к действиям высокой температуры, агрессивных сред, высокого давления водяного пара и предназначенного для склеивания кассет разного диаметра из отдельных блочных катализаторов на керамических носителях сотовой структуры.

Известен минеральный клей, содержащий алюмохромфосфатное связующее и огнеупорный наполнитель в качестве синтетического кордиеритового шамота и диоксида титана в следующем соотношении, мас. [1] Синтетический кордиеритовый шамот 45-48 Диоксид титана 10-12 Алюмохромфосфатное связующее Остальное Наиболее близким к изобретению является минеральный клей, содержащий алюмохромфосфатное связующее, полученное из ортофосфорной кислоты, гидрата окиси алюминия, хромового ангидрида, сульфата натрия и формалина, и кремнезем, оксид алюминия и гидроксид алюминия [2] Недостатком этих клеев является невысокая стойкость к термическим ударным нагрузкам.

Задача изобретения разработка состава клея для блочных катализаторов на керамических носителях сотовой структуры, обладающего помимо высокой термической стойкости, устойчивостью к воздействиям агрессивных сред, водяного пара и высокого давления.

Это достигается тем, что минеральный клей, включающий кремнезем, кислородсодержащее соединение алюминия и алюмохромфосфатную связку, содержит в качестве кремнезема молотое кремнеземное волокно, и в качестве кислородсодержащего соединения алюминия продукт терморазложения гиббсита, или оксида алюминия, или гидроксида алюминия при следующем соотношении, компонентов, мас.

Молотое кремнеземное волокно 15-35 Указанное кислородсодержащее соединение алюминия 35-15 Алюмохромфосфатная связка Остальное Порошкообразный кремнезем получают путем размола кремнеземных волокон или плиты в шаровой мельнице с футеровкой и фарфоровыми шарами в течение 4 ч до размера частиц не более 50 мкм.

Вяжущие свойства клея образуются за счет химического взаимодействия составляющих АХФС (H₂CrO₄ и H₃PO₄) с поверхностью минеральных частиц наполнителя, в результате чего образуются алюмофосфаты и силикофосфаты.

Высокая термостойкость клея (до 1200^oC) объясняется аморфным, гелеобразным состоянием данных соединений, которые при нагревании постепенно твердеют, а также их термопластичностью вследствие образования эвтектических смесей с низкой температурой плавления в системах: Al₂O₃-P₂O₅ и SiO₂-P₂O₅.

Пример 1. 35% размолотых кремнеземных волокон и 13% порошкообразного продукта терморазложения гиббсита (ПТ) перемешивают в сухом состоянии. В смесь сухих компонентов вводят 52% алюмохромфосфатного связующего с концентрацией не менее 50% Массу перемешивают до однородного состояния и шпателем наносят на склеиваемые поверхности блочных катализаторов. Подготовленную каталитическую кассету необходимого размера прокаливают при 300^oC в течение 1 ч в муфельной печи.

Пример 2. 25% размолотых кремнеземных волокон и 25% порошкообразного ПТ перемешивают в сухом состоянии. В смесь сухих компонентов вводят 50% АХФС с концентрацией не менее 50% Массу перемешивают до однородного состояния и шпателем наносят на склеиваемые поверхности блочных катализаторов. Приготовленную необходимого размера каталитическую кассету прокаливают в муфельной печи при 300^oC в течение 1 ч.

Пример 3. 15% размолотых кремнеземных волокон и 35% порошкообразного ПТ перемешивают в сухом состоянии. В смесь сухих компонентов вводят 50% АХФС с концентрацией не менее 50% Массу перемешивают до однородного состояния и шпателем наносят на склеиваемые поверхности блочных катализаторов. Приготовленную каталитическую кассету прокаливают в муфельной печи при 300^oC в течение 1 ч.

Пример 4. 23% размолотых кремнеземных волокон и 27% порошкообразного оксида алюминия смешивают в сухом состоянии. В смесь сухих компонентов вводят 50% АХФС с концентрацией не менее 50% Массу перемешивают до однородного состояния и шпателем наносят на склеиваемые поверхности блочных катализаторов. Подготовленную каталитическую кассету необходимого размера прокаливают в муфельной печи при 300^oC в течение 1 ч.

Прочность склеивания каталитической кассеты определяли несколькими способами.

1. Склеенные образцы обрабатывали насыщенным водяным паром в автоклаве при P=6 атм и T=250^oC в течение 3 ч.

2. Каталитические кассеты испытывали в воздухонагревательных установках при двухстадийном сжигании природного газа при 400-900 ^oC и нагрузке по природному газу от 40 до 80 м³/ч, продолжительность испытаний 2570 ч.

3. Каталитические кассеты испытывали в экспериментальных установках для очистки геотермального пара от H₂S (температура до 164^oC, давление до 6,9 атм, верхняя граница концентрации сероводорода составляла до 18% общая продолжительность испытаний до 65 ч).

Проведенные испытания показали высокую степень прочности предлагаемого клея.

Формула изобретения

Минеральный клей, включающий кремнезем, кислородсодержащее соединение алюминия и алюмохромфосфатную связку, отличающийся тем, что он содержит в качестве кремнезема молотое кремнеземное волокно, а в качестве кислородсодержащего соединения алюминия продукт терморазложения гиббсита или оксид алюминия или гидроксидалюминия при следующем соотношении компонентов, мас.

Молотое кремнеземное волокно 15 35
Указанное кислородсодержащее соединение алюминия 15 35
Алюмохромфосфатная связка Остальноеи