Способ получения низкотемпературного катализатора окисления оксида углерода

 

Изобретение относится к очистке газов от вредных примесей и может быть использовано, в частности, для очистки газовых смесей от оксида углерода в системах коллективной и индивидуальной защиты органов дыхания, а также для других индустриальных и природоохранительных целей. Низкотемпературный катализатор окисления оксида углерода получают смешением диоксида марганца и оксида меди со связующим - бентонитовой глиной. Формуют гранулы, сушат, дробят и подвергают термообработке в два этапа: вначале обычным воздухом, затем осушенным воздухом при 250 - 290^oC. Полученный катализатор значительно превосходит известные в окислении оксида углерода при температуре ниже 0^oC с одновременным сохранением на высоком уровне активности при 20^oC. 1 табл.

Изобретение относится к очистке газов от вредных примесей и может быть использовано, в частности, для очистки газовых смесей от оксида углерода в системах коллективной и индивидуальной защиты органов дыхания и выбросах промышленных предприятий, для очистки выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания, а также для других индустриальных и природоохранных целей.

Известен способ получения катализатора окисления оксида углерода, включающий смешение диоксида марганца и оксида меди со связующим - бентонитовой глиной в количестве 5 - 20 мас.% в виде водной суспензии, формование гранул, сушку, дробление и термообработку в кипящем слое при соотношении объема гранул катализатора к объему подаваемого газа 1:(3000 - 15000) [1].

Недостатком известного способа является низкая каталитическая активность полученного катализатора в окислении оксида углерода при температуре ниже 0^oC.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и количеству совпадающих признаков является способ получения низкотемпературного катализатора окисления оксида углерода, включающий смешение диоксида марганца и оксида меди со связующим - бентонитовой глиной, формование гранул, сушку, дробление и термообработку, которую проводят в кипящем слое в два этапа: вначале обычным воздухом, затем воздухом, осушенным до 10 - 100 рр [2].

Недостатком указанного способа является низкая каталитическая активность полученного катализатора в окислении оксида углерода при температуре выше 0^oC.

Целью изобретения является повышение каталитической активности катализатора в окислении оксида углерода при температуре выше 0^oC.

Поставленная цель достигается предложенным способом, включающим смешение диоксида марганца и оксида меди со связующим - бентонитовой глиной, формование гранул, сушку, дробление и термообработку, осуществляемую в два этапа: вначале обычным воздухом, затем осушенным воздухом при 250 - 290 ^oC.

Отличие предложенного способа от известного заключается в том, что термообработку осушенным воздухом проводят при 250 - 290^oC.

Способ осуществляется следующим образом.

Смешивают диоксид марганца и оксид меди со связующим - бентонитовой глиной. Полученную пасту формуют на шнек-грануляторе. Сформованные гранулы сушат, дробят, отсеивают фракцию 1 - 3 мм и проводят термообработку в два этапа: вначале обычным воздухом, затем осушенным воздухом при 250 - 290^oC.

Пример 1. Берут 1,5 кг пасты диоксида марганца с влажностью 50% и 0,4 кг пасты оксида меди с влажностью 60%, загружают в смеситель, добавляют 3 л воды и перемешивают в течение 1 ч. В начале перемешивания добавляют 0,1 кг связующего - бентонитовой глины. После окончания перемешивания суспензию фильтруют, выгружают в лопастной смеситель с паровой рубашкой и ведут процесс пластификации пасты в течение 10 мин до влажности 30%. На шнек-грануляторе формуют гранулы, сушат их при 70^oC в течение 6 ч. Высушенные гранулы дробят, отсеивают фракцию 1 - 3 мм и проводят термообработку в кипящем слое в два этапа: вначале обычным воздухом, затем осушенным воздухом при 250^oC. Полученный катализатор имеет следующий состав, мас.: диоксид марганца 68%; оксид меди 15%, связующее - бентонитовая глина, примеси остальное. Каталитическая активность в окислении оксида углерода составила 4,07 ммоль/г при -10^oC и 1041 ммоль/г при 20^oC.

Пример 2. Ведение процесса, как в примере 1, за исключением температуры термообработки, которая составила 270^oC. Каталитическая активность в окислении оксида углерода составила 4,01 ммоль/г при -10^oC и 1,33 ммоль/г при 20^oC.

Пример 3. Ведение процесса, как в примере 1, за исключением температуры термообработки, которая составила 290^oC. Каталитическая активность в окислении оксида углерода составила 4,12 ммоль/г при -10^oC и 1,29 ммоль при 20^oС.

Результаты исследования влияния температуры термообработки на каталитическую активность в окислении оксида углерода приведены в таблице.

Каталитическую активность (A) рассчитывали по формуле где v - удельная скорость газовоздушного потока, 0,32 л/мин см²; τ - время появления за слоем катализатора оксида углерода с концентрацией 0,1C_о; C_о - исходная концентрация оксида углерода, 6,2 мг/л; s - сечение слоя катализатора, 3,14 см²; m - навеска катализатора, 7,8 г; M - молекулярная масса оксида углерода, 28 г/моль.

Как следует из данных, приведенных в таблице, наибольшая каталитическая активность катализатора в окислении оксида углерода при температуре выше 0^oC наблюдается в случае проведения термообработки при 250 - 290^oC. Снижение температуры термообработки менее 250^oC или ее увеличение более 290^oC приводит к заметному уменьшению каталитической активности при температуре выше 0^oC. При снижении температуры термообработки менее 250^oC каталитическая активность при температуре ниже 0^oC также понижается, однако при увеличении температуры термообработки более 290^oC явно выраженной тенденции к уменьшению каталитической активности при температуре ниже 0^oC не наблюдается.

Сущность предложенного способа заключается в следующем.

Повышение каталитической активности катализатора в окислении оксида углерода при температуре выше 0^oC при проведении термообработки при 250 - 290^oC обусловлено, вероятно, следующими причинами. Известно, что вода является каталитическим ядом для оксидно-марганцевых систем в реакции окисления оксида углерода, и поэтому при проведении термообработки при температуре ниже 250^oC происходит лишь частичная дегидратация активных центров, что приводит к снижению окислительного потенциала катализатора и уменьшению каталитической активности в окислении оксида углерода. С другой стороны, при проведении термообработки при температуре выше 290^oC, возможно, начинается процесс структурной перестройки активных центров катализатора, результатом которой является их частичная дезактивация и как следствие этого уменьшение каталитической активности в окислении оксида углерода.

Таким образом, предложенный способ позволяет получить катализатор, значительно превосходящий известные в окислении оксида углерода при температуре выше 0^oC.

Из изложенного следует, что каждый из признаков предлагаемой совокупности в большей или меньшей степени влияет на достижение поставленной цели; на повышение каталитической активности катализатора в окислении оксида углерода при температуре выше 0^oC, а вся совокупность является достаточной для характеристики предлагаемого технического решения.

Формула изобретения

Способ получения низкотемпературного катализатора окисления оксида углерода, включающий смешение диоксида марганца и оксида меди со связующим - бентонитовой глиной, формование гранул, сушку, дробление и термообработку, осуществляемую в два этапа - вначале обычным воздухом, затем осушенным воздухом, отличающийся тем, что термообработку осушенным воздухом ведут при 250 - 290^oC.

РИСУНКИ

Рисунок 1