Способ получения катализатора на основе ceo2-snо2 на стеклотканном носителе



Способ получения катализатора на основе ceo2-snо2 на стеклотканном носителе
Способ получения катализатора на основе ceo2-snо2 на стеклотканном носителе

Владельцы патента RU 2554943:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ, НИ ТГУ) (RU)

Изобретение относится к способу получения катализатора на основе CeO2-SnО2 на стеклотканном носителе. Данный способ включает подготовку носителя путем термической обработки при 500°С, нанесение спиртового пленкообразующего раствора методом вытягивания со скоростью 100 мм/мин, сушку при 60°С 1 ч и отжиг при 750°С 4 ч. При этом пленкообразующий раствор наносится на стеклотканный носитель методом пропитки с последующей сушкой при 60°С 1 ч и отжигом при 600-750°С 1 ч. Полученный в виде полотна катализатор на выходе обрезается согласно форме реактора и упаковывается слоями под углом 20-30°, формируя структуру сот, при следующем соотношении компонентов в пленкообразующем растворе, мас.%: Сe(NO3)3·6H2O - от 6,0 до 12,0, SnCl4·5H2O - от 16,6 до 22,3, С6Н4OHCOOH - от 9,1 до 10,0, 96%-ный по массе С2Н5OH - остальное. Предлагаемый способ позволяет получать катализаторы, характеризующиеся высокой проницаемостью потока газовой смеси. 2 ил., 4 пр.

 

Изобретение относится к способу получения катализаторов на основе системы оксидов CeO2-SnО2 для использования при очистке промышленных газовых выбросов и выбросов автотранспорта от углеводородов. К основным недостаткам способов получения катализаторов относят сложность технологии их приготовления, высокие температуры синтеза, которые приводят к спеканию агломератов и уменьшению объема и размера пор и не позволяют получать катализаторы с развитой активной поверхностью. Перечисленные недостатки снижают каталитическую активность катализаторов. Предлагаемые способы получения также требуют использование большого количества каталитически активного материала при подготовке катализаторов как в виде таблеток, так и в виде гранул. Повышение каталитической активности достигается путем подготовки катализатора на стеклотканном носителе с использованием пленкообразующего раствора.

Известен способ получения термически стабильного катализатора полного окисления углеводородов и моноокиси углерода (Патент РФ № 2404854, B01J 23/00, 37/03, 37/04, опубл. 27.11.2010 г. [1]), включающий получение катализатора общей формулы MeO·xSnO2 (где Me=Zn2+, Cu2+, Mn2+, Co2+, Ni2+, Pb2+, Cd2+, x=1-5) или Me2O3·xSnO2 (где Me2=Fe3+, Ce3+, La3+, Cr3+, x=2-10) внесением в α-Sn(OH)4 легкоразлагаемых солей металлов (нитраты, ацетаты) или совместным соосаждением раствора, содержащего SnCl4 и соль металла (нитраты, хлориды, ацетаты, сульфаты), раствором аммиака или щелочи с последующей термической обработкой. Полученный катализатор работает при низкой температуре, что позволяет ему быть термически стабильным. Недостатком известного катализатора является получение его в дисперсном состоянии, что в дальнейшем требует его таблетирование или гранулирование, а использование катализаторов в таких видах способствует увеличению времени каталитического процесса.

Известен способ получения катализатора для глубокого окисления углеводородов и оксида углерода (Патент РФ №2059427, B01J 23/75, 37/04, 101:32, опубл. 10.05.1996 г. [2]). Предлагаемое изобретение предусматривает использование в качестве основного компонента носителя порошкообразного алюминия. В состав шихты, используемой для получения катализатора, входит нерастворимое или малорастворимое соединение кобальта. Получаемый катализатор, представляющий собой гранулированный композит на основе оксидов Co3O4, Al2O3 и порошкообразного алюминия, характеризуется высокой скоростью окисления углеводородов. К недостаткам катализатора следует отнести длительность обработки водяным паром каталитически активного материала в формовочном устройстве под давлением и использование носителя в виде плотной массы.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу получения катализатора является способ получения каталитически активных материалов CeO2-SnO2 с применением пленкообразующего раствора [3] (Халипова О.С., Кузнецова С.А., Козик В.В., Галанов С.И. Синтез каталитически активных материалов CeO2/SnO2 с применением пленкообразующего раствора // Неорганические материалы, 2013, Т. 49, №. 7, С. 729-732). Данный способ заключается в получения катализатора на основе CeO2-SnО2 на стеклотканном носителе, включающий подготовку носителя путем термической обработки при 500°С, нанесение методом пропитки по емкости раствора Sn(NO3)2 с последующей термической обработкой 1 час при 60°С и 1 час при 500°С, нанесение методом вытягивания со скоростью 100 мм/мин пленкообразующего раствора Сe(NO3)3-С6Н4OHCOOH-С2Н5OH с последующей сушкой материала при 60°С 1 час и отжигом при 750°С 4 часа. К недостаткам данного прототипа можно отнести многостадийность и длительность в приготовлении катализатора, формирование катализатора с низким значением площади удельной поверхности. Неравномерное распределение стекловолокнистого катализатора в реакционной трубке приводить к «проскоку» реакционной смеси без контактирования с поверхностью катализатора, в результате наблюдается неполное сгорание исходной газовой смеси на получаемых катализаторах.

Цель изобретения - разработка более простого способа получения эффективного катализатора процесса дожига и полного сгорания углеводородов (метана, пропана, бутана), характеризующегося высокой газопроницаемостью.

В отличие от прототипа катализатор на основе CeO2-SnО2 на стеклотканном носителе получают нанесением методом вытягивания в одну стадию спиртового пленкообразующего раствора Сe(NO3)3-SnCl4-С6Н4OHCOOH-С2Н5OH на предварительно термически обработанный при 500 °С стеклотканный носитель с последующей сушкой при 60 °С 1 час и отжигом при 600-750 °С 1 час, полученный в виде полотна катализатор на выходе обрезается согласно форме реактора и упаковывается слоями под углом 20-30°, формируя структуру сот, при следующем соотношении компонентов в пленкообразующем растворе, масс. %:

Сe(NO3)3·6H2O от 6,0 до 12,0
SnCl4·5H2O от 16,6 до 22,3
С6Н4OHCOOH от 9,1 до 10,0
96%-ный по массе С2Н5OH остальное

Каталитические свойства катализатора исследовали на установке с проточным реактором в интервале температур 350-800°С. Объемная скорость подачи газовой смеси, содержащей 0,5 об.% CH4, 12,5 об.% O2, остальное азот, составляла 106,8 см3/мин. Анализ состава исходной и конечной реакционных смесей проводили в режиме «on-line» с помощью газового хроматографа «Хроматэк. Кристалл. 5000.1».

Применение стеклотканного, гибкого носителя позволяет формировать катализатор с высокой механической прочностью. Повышение каталитической активности достигается равномерным распределением оксидов SnO2 и CeO2 по поверхности стеклотканного носителя (рисунок 1) при использования пленкообразующего раствора. Полученный катализатор характеризуется высокой проницаемостью потока газовой смеси, что обеспечивается слоистой упаковкой его в виде сот. Наибольшей активностью в процессе каталитического дожига метана обладают катализаторы состава, масс. %: 80 SnO2, 20 СеO2и 60 SnO2, 40 СеO2, полученные отжигом при 600 °C (рисунок 2).

Изобретение иллюстрируется следующими примерами:

Пример 1.

Для приготовления катализатора необходимо приготовить спиртовый пленкообразующий раствор объемом 25 мл. Для этого необходимо в 25 мл 96%-ном по массе этиловом спирте растворить последовательно 3,1080 г С6Н4OHCOOH (9,58 масc.%), 3,9067 г Сe(NO3)3·6H2O (12,04 масc.%) и 5,4053 г SnCl4·5H2O (16,65 масc.%). После приготовления раствор должен быть выдержан при комнатной температуре в течение 3-4 суток для приобретения пленкообразующих свойств. Затем предварительно отожженный 4 часа при 500 °С стеклотканный носитель погружают в пленкообразующий раствор на несколько минут для пропитки, дают возможность стечь излишкам раствора, сушат 1 час при 60 °С и отжигают при 600 °С в течение 1 часа. Полученный в виде полотна катализатор, состава, масс.%: 60 SnO2, 40 СеO2, на выходе обрезается согласно форме реактора и упаковывается слоями под углом 20-30°, формируя структуру сот. На предложенном катализаторе обеспечивается низкое значение энергии активации процесса окисления метана 62,66 кДж/моль и высокая скорость окисления метана, которая при температуре 650°С составляет 1,51·10-5 моль/г·с.

Пример 2.

Для приготовления катализатора необходимо приготовить спиртовый пленкообразующий раствор объемом 25 мл. Для этого необходимо в 25 мл 96%-ном по массе этиловом спирте растворить последовательно 3,1080 г С6Н4OHCOOH (9,62 масc.%), 1,9545 г Сe(NO3)3·6H2O (6,05 масc.%) и 7,2067 г SnCl4·5H2O (22,31 масc.%). После приготовления раствор должен быть выдержан при комнатной температуре в течение 3-4 суток для приобретения пленкообразующих свойств. Затем предварительно отожженный 4 часа при 500 °С стеклотканный носитель погружают в пленкообразующий раствор на несколько минут для пропитки, дают возможность стечь излишкам раствора, сушат 1 час при 60 °С и отжигают при 600 °С в течение 1 часа. Полученный в виде полотна катализатор, состава, масс.%: 80 SnO2, 20 СеO2, на выходе обрезается согласно форме реактора и упаковывается слоями под углом 20-30°, формируя структуру сот. На предложенном катализаторе обеспечивается низкое значением энергии активации процесса окисления метана 64,66 кДж/моль и высокая скорость окисления метана, которая при температуре 650°С составляет 1,93·10-5 моль/г·с.

Пример 3.

Для приготовления катализатора необходимо приготовить спиртовый пленкообразующий раствор объемом 25 мл. Для этого необходимо в 25 мл 96%-ном по массе этиловом спирте растворить последовательно 3,1080 г С6Н4OHCOOH (9,58 масc.%), 3,9067 г Сe(NO3)3·6H2O (12,04 масc.%) и 5,4053 г SnCl4·5H2O (16,65 масc.%). После приготовления раствор должен быть выдержан при комнатной температуре в течение 3-4 суток для приобретения пленкообразующих свойств. Затем предварительно отожженный 4 часа при 500 °С стеклотканный носитель погружают в пленкообразующий раствор на несколько минут для пропитки, дают возможность стечь излишкам раствора, сушат 1 час при 60 °С и отжигают при 750 °С в течение 1 часа. Полученный в виде полотна катализатор, состава, масс.%: 60 SnO2, 40 СеO2, на выходе обрезается согласно форме реактора и упаковывается слоями под углом 20-30°, формируя структуру сот. На предложенном катализаторе обеспечивается значением энергии активации процесса окисления метана 80,94 кДж/моль и скорость окисления метана, которая при температуре 650°С составляет 6,55·10-6 моль/г·с.

Пример 4.

Для приготовления катализатора необходимо приготовить спиртовый пленкообразующий раствор объемом 25 мл. Для этого необходимо в 25 мл 96%-ном по массе этиловом спирте растворить последовательно 3,1080 г С6Н4OHCOOH (9,62 масc.%), 1,9545 г Сe(NO3)3·6H2O (6,05 масc.%) и 7,2067 г SnCl4·5H2O (22,31 масc.%). После приготовления раствор должен быть выдержан при комнатной температуре в течение 3-4 суток для приобретения пленкообразующих свойств. Затем предварительно отожженный 4 часа при 500 °С стеклотканный носитель погружают в пленкообразующий раствор на несколько минут для пропитки, дают возможность стечь излишкам раствора, сушат 1 час при 60 °С и отжигают при 750 °С в течение 1 часа. Полученный в виде полотна катализатор, состава, масс.%: 80 SnO2, 20 СеO2 на выходе обрезается согласно форме реактора и упаковывается слоями под углом 20-30°, формируя структуру сот. На предложенном катализаторе обеспечивается значением энергии активации процесса окисления метана 73,12 кДж/моль и высокая скорость окисления метана, которая при температуре 650 °С составляет 9,63·10-6 моль/г·с.

Источники информации

1. Патент №2404854 Российская федерация, B01J 23/00, 37/03, 37/04. Способ получения термически стабильного катализатора полного окисления углеводородов и моноокиси углерода / Галанов С.И., Сидорова О.И., Мутас И.Н., Попов В.Н., Дунаевский Г.Е., Борило Л.П., Козик В.В.; патентообладатель Федеральное государственное учреждение высшего профессионального образования Томский государственный университет. Заявл. 13.07.2009, опубл. 27.11.2010. Бюл. №33.

2. Патент №2059427 Российская федерация, B01J 23/75, 37/04, 101:32. Катализатор для глубокого окисления углеводородов и оксида углерода и способ его получения / Ананьин В.Н., Беляев В.В., Садыков В.А., Тихов С.Ф.; патентообладатель Институт физико-органической химии АН Республики Беларусь и Институт катализа СО РАН. Заявл. 06.01.1993, опубл. 10.05.1996 г.

3. Халипова О.С., Кузнецова С.А., Козик В.В., Галанов С.И. Синтез каталитически активных материалов CeO2/SnO2 с применением пленкообразующего раствора //Неорганические материалы, 2013. - Т. 49, № 7. С. 729-732

Способ получения катализатора на основе CeO2-SnО2 на стеклотканном носителе, включающий подготовку носителя путем термической обработки при 500°С, нанесение спиртового пленкообразующего раствора методом вытягивания со скоростью 100 мм/мин, сушку при 60°С 1 ч и отжиг при 750°С 4 ч, отличающийся тем, что пленкообразующий раствор наносится на стеклотканный носитель методом пропитки с последующей сушкой при 60°С 1 ч и отжигом при 600-750°С 1 ч, полученный в виде полотна катализатор на выходе обрезается согласно форме реактора и упаковывается слоями под углом 20-30°, формируя структуру сот, при следующем соотношении компонентов в пленкообразующем растворе, мас.%:

Сe(NO3)3·6H2O от 6,0 до 12,0
SnCl4·5H2O от 16,6 до 22,3
С6Н4OHCOOH от 9,1 до 10,0
96%-ный по массе С2Н5OH остальное



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области селективного каталитического восстановления оксидов азота, а именно к материалу носителя для катализатора, используемого в этом процессе.

Изобретение относится к способу изготовления сотового керамического блока для каталитического нейтрализатора выхлопных газов, в соответствии с которым на керамический блок из основного материала наносят подстилающий связующий слой, содержащий силикат натрия Na2O(SiO2)n или силикат калия K2O(SiO2)n, или их смесь, поверх которого формируют, как минимум, один слой подложки для нанесения катализатора, содержащий нанодисперсную окись гидроокиси алюминия (бемит), для чего наносят на вторую заготовку слой суспензии, содержащей нанодисперсную окись гидроокиси алюминия, просушивают заготовку с нанесенным слоем суспензии, после чего прокаливают заготовку сотового керамического блока с нанесенным материалом подложки и получают таким образом сотовый керамический блок для каталитического нейтрализатора выхлопных газов.

Изобретение относится к способу приготовления оксидно-полиметаллических катализаторов, содержащих металлы платиновой группы, для окислительно-паровой конверсии углеводородов с получением оксида углерода и водорода.

Изобретение относится к извлечению металлов из потока обогащенного углеводородами и углеродсодержащими остатками с помощью зоны обработки. Способ включает следующие стадии: подачу указанного потока на первичную обработку, осуществляемую в одну или более стадий, где указанный поток обрабатывают в присутствии разжижителя в устройстве механической обработки при температуре от 80 до 180°C, предпочтительно от 100 до 160°C, и подвергают разделению на жидкую и твердую фазы, чтобы получить очищенный продукт, в основном состоящий из жидкостей, и уплотненный осадок (нефтяной кек); при необходимости, сушку отделенного уплотненного осадка, чтобы удалить из него углеводородный компонент с температурой кипения ниже температуры от 300 до 350°C; подачу уплотненного осадка, при необходимости высушенного, на вторичную термическую обработку, включающую: беспламенный пиролиз уплотненного осадка, осуществляемый при температуре от 400 до 800°C; окисление остатка пиролиза, осуществляемое в окислительной среде и при температуре от 400 до 800°C, предпочтительно от 500 до 700°C, с получением продукта, в основном состоящего из сульфидов/неорганических оксидов металлов; селективное извлечение металлических компонентов из продукта, полученного на стадии вторичной термической обработки.

Изобретение относится к способу получения алюмооксидного катализатора. В данном способе оксид алюминия обрабатывают в гидротермальных условиях.

Изобретение относится к катализатору гидрообработки углеводородного сырья. Данный катализатор содержит аморфный носитель на основе оксида алюминия, фосфор, по меньшей мере один диалкил(C1-C4)сукцинат, уксусную кислоту и функциональную группу с гидрирующей/дегидрирующей способностью, содержащую по меньшей мере один элемент группы VIB и по меньшей мере один элемент группы VIII, выбранный из кобальта и/или никеля.

Изобретение относится к катализатору синтеза аммиака. Данный катализатор представляет собой нанесенный металлический катализатор, который нанесен на соединение майенитового типа, содержащее электроны проводимости в концентрации 1015 см-3 или более и служащее носителем для катализатора синтеза аммиака.

Изобретение относится к способу приготовления нанесенных катализаторов методом импульсного поверхностного термосинтеза активного компонента из предшественников, представляющих собой взаимодействующие при повышенной температуре окислители и восстановители, находящиеся либо в разных соединениях, либо в одном, которые наносят на носитель из их растворов, расплавов или суспензий с последующей сушкой.

Изобретение относится к области гетерогенного катализа и направлено на получение катализатора паровой конверсии углеводородов с повышенной термостойкостью и активностью с целью использования водородсодержащего газа в топливных элементах и в химическом синтезе.

Изобретение относится к способу получения катализатора на основе кристаллического алюмосиликата типа пентасил, включающему стадии: (a) обработка гидрата оксида алюминия водным содержащим кислоту средством, (b) смешивание обработанного водным содержащим кислоту средством гидрата оксида алюминия со стадии (a) с H-цеолитом со средним диаметром первичных кристаллитов от 0,01 мкм и меньше 0,1 мкм, (c) формование смеси, полученной на стадии (b), путем экструзии, и (d) кальцинирование полученной на стадии (c) смеси, причем по меньшей мере 95 об.% частиц гидрата оксида алюминия (в пересчете на средний диаметр) меньше или равно 100 мкм.

Настоящее изобретение относится к способу получения катализатора для селективного каталитического восстановления NOx в топочном газе, содержащем щелочной металл, с использованием аммиака в качестве восстанавливающего агента, причем катализатор содержит поверхность с каталитически активными центрами кислот Бренстеда или Льюиса, причем поверхность, по меньшей мере, частично покрыта покрытием, содержащим, по меньшей мере, один оксид металла, причем этот способ включает предоставление носителя, импрегнирование носителя первым водным раствором, содержащим ванадиевый компонент, сушку и прокаливание импрегнированного носителя, покрытие импрегнированного носителя второй водной суспензией, содержащей, по меньшей мере, один оксид основного металла, представляющий собой MgO, и сушку и прокаливание покрытого носителя второй раз.

Изобретение относится к области химии и химической технологии, а именно, к процессам переработки газообразного углеводородного сырья и получения технического водорода для химической, металлургической, автомобильной, авиационной и прочих отраслей промышленности, научных исследований, точного машиностроения, приборостроения, синтеза материалов для микроэлектроники, исходного сырья для водородной энергетики и питания топливных элементов и т.д.

Изобретение относится к способу изготовления сотового керамического блока для каталитического нейтрализатора выхлопных газов, в соответствии с которым на керамический блок из основного материала наносят подстилающий связующий слой, содержащий силикат натрия Na2O(SiO2)n или силикат калия K2O(SiO2)n, или их смесь, поверх которого формируют, как минимум, один слой подложки для нанесения катализатора, содержащий нанодисперсную окись гидроокиси алюминия (бемит), для чего наносят на вторую заготовку слой суспензии, содержащей нанодисперсную окись гидроокиси алюминия, просушивают заготовку с нанесенным слоем суспензии, после чего прокаливают заготовку сотового керамического блока с нанесенным материалом подложки и получают таким образом сотовый керамический блок для каталитического нейтрализатора выхлопных газов.

Изобретение относится к катализатору гидрообработки углеводородного сырья. Данный катализатор содержит аморфный носитель на основе оксида алюминия, фосфор, по меньшей мере один диалкил(C1-C4)сукцинат, уксусную кислоту и функциональную группу с гидрирующей/дегидрирующей способностью, содержащую по меньшей мере один элемент группы VIB и по меньшей мере один элемент группы VIII, выбранный из кобальта и/или никеля.

Изобретение относится к каталитическим химическим процессам, а именно к реакциям гидрирования непредельных углеводородов и ароматических нитросоединений. Задачей изобретения является создание палладийсодержащего катализатора гидрирования, в котором частицы палладия имеют нанометровый размер и равномерно распределены на поверхности носителя.

Предложен способ получения предшественника катализатора. Способ получения предшественника катализатора включает: получение суспензии, включающей жидкость-носитель, растворимую соль металла, частицы нерастворимой неорганической соли металла и частицы и/или одно или более тел предварительно сформованных носителей катализатора, с осаждением металла из нерастворимой соли металла на частицах носителя за счет хемосорбции, и с осаждением металла из растворимой соли металла внутри и/или на частицах носителя за счет пропитки, при этом хемосорбция и пропитка осуществляются одновременно, и металлы в нерастворимой неорганической соли металла и в растворимой соли металла являются одними и теми же, и представляют собой Со или Ni, и при этом указанный металл является активным компонентом катализатора, с образованием обработанного носителя катализатора, и удаление жидкости-носителя из суспензии с получением высушенного обработанного носителя катализатора, который или непосредственно представляет собой предшественник катализатора, или необязательно подвергается прокаливанию для получения предшественника катализатора.

Изобретение относится к катализатору синтеза аммиака. Данный катализатор представляет собой нанесенный металлический катализатор, который нанесен на соединение майенитового типа, содержащее электроны проводимости в концентрации 1015 см-3 или более и служащее носителем для катализатора синтеза аммиака.

Изобретение относится к способу приготовления нанесенных катализаторов методом импульсного поверхностного термосинтеза активного компонента из предшественников, представляющих собой взаимодействующие при повышенной температуре окислители и восстановители, находящиеся либо в разных соединениях, либо в одном, которые наносят на носитель из их растворов, расплавов или суспензий с последующей сушкой.

Изобретение относится к способу получения этанола путем восстановления уксусной кислоты, включающему пропускание газообразного потока, содержащего водород и уксусную кислоту в паровой фазе при молярном отношении водорода к уксусной кислоте, по меньшей мере, около 4:1, при температуре примерно от 225°С до 300°С над катализатором гидрогенизации, содержащим платину и олово, диспергированные на модифицированной подложке.
Группа изобретений относится к области получения биотоплив, а именно к катализаторам и процессам получения компонентов реактивных и дизельных топлив из масложирового сырья, в том числе с улучшенными низкотемпературными свойствами.

Изобретение относится к катализатору риформинга нафты. Катализатор для каталитического риформинга нафты содержит: A) благородный металл, содержащий один или более металлов, выбранных из: платины, палладия, родия, рутения, осмия и иридия; B) металл семейства лантаноидов содержащий один или более из элементов Периодической таблицы с атомными номерами 57-71; и C) подложку; причем средняя объемная плотность катализатора составляет 0,300-0,620 грамм на кубический сантиметр, атомное отношение металл семейства лантаноидов : благородный металл составляет менее чем 1,3:1, и металл семейства лантаноидов распределен в 100-микронном поверхностном слое катализатора с концентрацией, более чем в один раз, но не более чем в 1,75 раза превышающей концентрацию металла семейства лантаноидов в ядре катализатора.
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2015-07-10 2015-07-10T11:45:25
Наверх