Катализатор глубокого окисления

Изобретение относится к катализатору глубокого окисления CO и органических веществ. Данный катализатор содержит в качестве активного компонента оксиды переходных металлов или их смеси, нанесенные на оксидный носитель. При этом в качестве оксидного носителя он содержит гранулы пропанта, состоящего из кварца и силикатов магния, или его модификаций. Предлагаемый катализатор обладает высокой активностью и высокой механической прочностью. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 15 пр.

 

Изобретение относится к области разработки катализаторов глубокого окисления СО и органических веществ.

Известен катализатор сжигания топлива (SU 1216862, B01J 23/26, 23.12.1991), представляющий собой оксид алюминия, содержащий хромит магния и оксид алюминия следующего состава: хромит магния 10-26 мас. %, оксид алюминия 74-90%. Данный катализатор обладает повышенной термостабильностью и износоустойчивостью, однако в некоторых технологических процессах с повышенными экологическими требованиями активности данного катализатора недостаточно для полного исключения эмиссии оксида углерода [Закономерности глубокого каталитического окисления некоторых классов органических соединений и развитие научных основ каталитического сжигания топлива в каталитических генераторах тепла: Дис. докт. хим. наук: 02.00.15 / Исмагилов З.Р. Ин-т катализа им. Г.К. Борескова СО РАН. - Новосибирск, 1988. - 502 с.].

Известен катализатор для сжигания топлива (SU 1295566, B01J 23/86, 18.06.1985), представляющий собой оксид алюминия, содержащий одновременно хромит меди-магния общей формулы: Mg1-xCuxCr2O4, где х=0.08-0.40. Данный катализатор обладает повышенной термостабильностью, износоустойчивостью и активностью в окислении органических веществ и СО. В качестве носителя для данного катализатора используются сферические гранулы оксида алюминия, полученные по сложной многостадийной технологии методом углеводородно-аммиачного формования. В связи с этим возникает проблема высокой стоимости носителя и, соответственно, катализатора на его основе.

Наиболее близким к заявленному по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения катализатора сжигания топлива (RU 2496579, B01J 37/10, 27.10.2013). Гранулы мартеновского шлака подвергают обработке парами воды при температуре максимального выделения водорода с последующим нанесением на поверхность шлака компонентов катализатора полного окисления, содержащих оксиды переходных металлов или их смеси. Катализатор обладает высокой механической прочностью и высокой активностью в реакции окисления органических веществ и СО. Однако из-за низкой удельной поверхности носителя активный компонент находится в основном на внешней поверхности. При длительной эксплуатации в режиме кипящего слоя происходит снижение каталитической активности за счет истирания активности активного компонента на поверхности частиц.

Задача, решаемая настоящим изобретением, состоит в разработке высокопрочного катализатора, не уступающего по своей активности известным катализаторам глубокого окисления веществ на основе оксидов переходных металлов.

Задача решается катализатором глубокого окисления, полученным методом пропитки солями переходных металлов оксидного носителя с последующей сушкой и прокалкой. В качестве оксидного носителя используют гранулы пропанта (или проппанта), состоящего из кварца и силикатов магния, или его модификаций. Пропант является сложным композитом, состоящим из кварца SiO2 и силикатов магния (энстатита MgSiO3 и форстерита Mg2SiO4), содержащим 48-55 мас. % SiO2, 28-32% MgO, с удельной поверхностью не менее 10 м2/г. Механическая прочность на раздавливание катализатора составляет не менее 48 МПа.

В качестве активного компонента он содержит CuCr2O4 и/или CuO, и/или Co3O4 в количестве 3-6 мас. %.

Технический результат заключается в высокой активности и высокой механической прочности заявляемых катализаторов глубокого окисления по сравнению с катализаторами, указанными в прототипе.

Сущность изобретения иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1 (прототип).

Гранулы дробленого мартеновского шлака с размером частиц 2-3 мм обрабатывают при температуре 700°C парами воды до прекращения интенсивного выделения водорода. Затем гранулы охлаждают. Полученный носитель с удельной поверхностью 0.1 м2/г пропитывают водным 30% раствором бихромата меди, высушивают при 110°C в течение 2 ч и прокаливают при температуре 700°C в течение 2 ч. Содержание активного компонента CuCr2O4 3 мас. %.

Активность катализатора в реакции окисления СО определяют на приборе «Хемосорб» импульсным методом по температуре 50% конверсии СО. Температура 50% конверсии составляет 280°C. Механическую прочность на раздавливание катализатора определяют на приборе МП-9С. Механическая прочность на раздавливание полученного катализатора - 32 МПа.

Пример 2.

Гранулы пропанта с удельной поверхностью 0,5 м /г и диаметром 2-3 мм, состоящего по данным РФА из кварца SiO2 и силикатов магния (энстатита MgSiO3 и форстерита Mg2SiO4), содержащего оксид кремния SiO2 55 мас. %, оксид магния MgO 32 мас. %, пропитывают раствором бихромата меди, высушивают при 110°C в течение 2 ч и прокаливают при температуре 700°C в течение 2 ч.

Содержание активного компонента CuCr2O4 - 3 мас. %. Температура 50% конверсии составляла 320°C. Механическая прочность на раздавливание полученного катализатора - 70 МПа.

Пример 3.

Гранулы пропанта диаметром 2-3 мм обрабатывают раствором КОН (мольная доля КОН в растворе составляет 40%) в течение 3 ч (при температуре, близкой к температуре кипения раствора), после охлаждения промывают дистиллированной водой до нейтрального рН и обрабатывают избытком 20% раствора азотной кислотой. Промывают дистиллированной водой до нейтрального рН, сушат при 110°C в течение 2 ч. Полученные гранулы носителя с удельной поверхностью 15 м2/г, состоящего по данным РФА из кварца SiO2 и силикатов магния (энстатита MgSiO3 и форстерита Mg2SiO4), содержащего SiO2 50 мас. %, MgO 31 мас. %, пропитывают раствором бихромата меди, сушат при 100°C в течение 3 ч и прокаливают при 600°C в течение 4 ч.

Содержание активного компонента CuCr2O4 - 6 мас. %. Температура 50% конверсии - 225°C. Механическая прочность на раздавливание полученного катализатора - 49 МПа.

Пример 4.

Аналогичен примеру 3. Мольная доля КОН в растворе составляет 30%. Удельная поверхность носителя - 10 м2/г, состоящего по данным РФА из кварца SiO2 и силикатов магния (энстатита MgSiO3 и форстерита Mg2SiO4), содержащего SiO2 49 мас. %, MgO 28 мас. %.

Содержание активного компонента CuCr2O4 - 5 мас. %. Температура 50% конверсии - 245°C. Механическая прочность на раздавливание полученного катализатора - 58 МПа.

Пример 5.

Аналогичен примеру 3. Мольная доля КОН в растворе составляет 50%. Удельная поверхность носителя - 14 м2/г, состоящего по данным РФА из кварца SiO2 и силикатов магния (энстатита MgSiO3 и форстерита Mg2SiO4), содержащего SiO2 50 мас. %, MgO 32 мас. %.

Содержание активного компонента CuCr2O4 - 6 мас. %. Температура 50% конверсии - 230°C. Механическая прочность на раздавливание полученного катализатора - 48 МПа.

Пример 6.

Аналогичен примеру 3. Концентрация азотной кислоты составляет 10%. Удельная поверхность носителя - 13 м2/г, состоящего по данным РФА из кварца SiO2 и силикатов магния (энстатита MgSiO3 и форстерита Mg2SiO4), содержащего SiO2 51 мас. %, MgO 30 мас. %.

Содержание активного компонента CuCr2O4 - 6 мас. %. Температура 50% конверсии - 230°C. Механическая прочность на раздавливание полученного катализатора - 52 МПа.

Пример 7.

Аналогичен примеру 3. Концентрация азотной кислоты составляет 30%. Удельная поверхность носителя - 14 м2/г, состоящего по данным РФА из кварца SiO2 и силикатов магния (энстатита MgSiO3 и форстерита Mg2SiO4), содержащего SiO2 52 мас. %, MgO 32 мас. %.

Содержание активного компонента CuCr2O4 - 6 мас. % Температура 50% конверсии - 225°C. Механическая прочность на раздавливание полученного катализатора - 54 МПа.

Пример 8.

Аналогичен примеру 3. Вместо раствора бихромата меди используют раствор нитрата меди(II). Удельная поверхность носителя 15 м2/г, состоящего по данным РФА из кварца SiO2 и силикатов магния (энстатита MgSiO3 и форстерита Mg2SiO4), содержащего SiO2 49 мас. %, MgO 29 мас. %.

Содержание активного компонента CuO - 5 мас. % Температура 50% конверсии - 215°C. Механическая прочность на раздавливание полученного катализатора - 53 МПа.

Пример 9.

Аналогичен примеру 3. Вместо концентрированного раствора бихромата меди используют раствор нитрата кобальта. Удельная поверхность носителя - 15 м2/г, состоящего по данным РФА из кварца SiO2 и силикатов магния (энстатита MgSiO3 и форстерита Mg2SiO4), содержащего SiO2 48 мас. %, MgO 30 мас. %.

Содержание активного компонента Co3O4 - 4 мас. % Температура 50% конверсии - 230°C. Механическая прочность на раздавливание полученного катализатора - 50 МПа.

Пример 10.

Аналогичен примеру 3. Время обработки раствором КОН составляет 2 ч. Удельная поверхность носителя - 11 м2/г, состоящего по данным РФА из кварца SiO2 и силикатов магния (энстатита MgSiO3 и форстерита Mg2SiO4), содержащего SiO2 50 мас. %, MgO 29 мас. %.

Содержание активного компонента CuCr2O4 - 5 мас. % Температура 50% конверсии - 265°C. Механическая прочность на раздавливание полученного катализатора - 54 МПа.

Пример 11.

Аналогичен примеру 3. Время обработки раствором КОН составляет 4 ч. Удельная поверхность носителя - 15 м2/г, состоящего по данным РФА из кварца SiO2 и силикатов магния (энстатита MgSiO3 и форстерита Mg2SiO4), содержащего SiO2 55 мас. %, MgO 32 мас. %.

Содержание активного компонента CuCr2O4 - 6 мас. % Температура 50% конверсии - 230°C. Механическая прочность на раздавливание полученного катализатора - 50 МПа.

Пример 12.

Аналогичен примеру 3. Вместо раствора КОН используют раствор NaOH. Удельная поверхность носителя - 14 м2/г, состоящего по данным РФА из кварца SiO2 и силикатов магния (энстатита MgSiO3 и форстерита Mg2SiO4), содержащего SiO2 50 мас. %, MgO 30 мас. %.

Содержание активного компонента CuCr2O4 - 6 мас. % Температура 50% конверсии - 235°C. Механическая прочность на раздавливание полученного катализатора - 51 МПа.

Пример 13.

Аналогичен примеру 3. Вместо раствора азотной кислоты используют раствор соляной кислоты. Удельная поверхность носителя - 15 м2/г, состоящего по данным РФА из кварца SiO2 и силикатов магния (энстатита MgSiO3 и форстерита Mg2SiO4), содержащего SiO2 51 мас. %, MgO 28 мас. %.

Содержание активного компонента CuCr2O4 - 6 мас. % Температура 50% конверсии - 230°C. Механическая прочность на раздавливание полученного катализатора - 49 МПа.

Пример 14.

Аналогичен примеру 3. Вместо раствора азотной кислоты используют раствор серной кислоты. Удельная поверхность носителя - 14 м2/г, состоящего по данным РФА из кварца SiO2 и силикатов магния (энстатита MgSiO3 и форстерита Mg2SiO4), содержащего SiO2 50 мас. %, MgO 31 мас. %.

Содержание активного компонента CuCr2O4 - 6 мас. % Температура 50% конверсии - 230°C. Механическая прочность на раздавливание полученного катализатора - 52 МПа.

Пример 15.

Аналогичен примеру 3. Вместо концентрированного раствора бихромата меди используют смесь растворов нитрата кобальта и бихромата меди. Удельная поверхность носителя - 15 м2/г, состоящего по данным РФА из кварца SiO2 и силикатов магния (энстатита MgSiO3 и форстерита Mg2SiO4), содержащего SiO2 48 мас. %, MgO 30 мас. %.

Содержание активного компонента Co3O4 - 2 мас. %, CuCr2O4 - 3 мас. %. Температура 50% конверсии - 225°C. Механическая прочность на раздавливание полученного катализатора - 50 МПа.

Сравнительные характеристики катализаторов глубокого окисления на основе пропанта и его модификаций, прототипа (катализатор глубокого окисления на основе модифицированного мартеновского шлака) приведены в Таблице.

Приведенные примеры показывают, что катализаторы глубокого окисления, приготовленные на основе пропанта и его модификаций, по активности не уступают известным катализаторам глубокого окисления. При этом прочность заявляемых катализаторов более чем в 1,5 раза превышает прочность известных катализаторов глубокого окисления.

1. Катализатор глубокого окисления CO и органических веществ, содержащий в качестве активного компонента оксиды переходных металлов или их смеси, нанесенные на оксидный носитель, отличающийся тем, что в качестве оксидного носителя он содержит гранулы пропанта, состоящего из кварца и силикатов магния, или его модификаций.

2. Катализатор по п.1, отличающийся тем, что в качестве активного компонента он содержит CuCr2O4 и/или CuO, и/или Co3O4 в количестве 3-6 мас.%.

3. Катализатор по п.1, отличающийся тем, что пропант является сложным композитом, состоящим из кварца SiO2 и силикатов магния (энстатита MgSiO3 и форстерита Mg2SiO4), содержащим 48-55 мас.% SiO2, 28-32 мас.% MgO, с удельной поверхностью не менее 10 м2/г, механическая прочность на раздавливание катализатора составляет не менее 48 МПа.



 

Похожие патенты:

Изобретение может быть использовано в химической промышленности и энергетике. Устройство (1) для получения водорода, установленное в энергоблоке, включает увлажнитель (2), который снабжен технологической средой, содержащей окись углерода, предназначенный для смешивания технологической среды с паром.

Изобретение относится к области химии. Заменитель природного газа получают из свежего сырьевого синтез-газа 11 в секции 10 метанирования, содержащей но меньшей мере первый адиабатический реактор 101 и по меньшей мере дополнительный адиабатический реактор 102-104, включенные последовательно.

Изобретение относится к области получения водородсодержащего газа. .

Настоящее изобретение относится к каталитической композиции для синтеза углеродных нанотрубок. Композиция включает активный катализатор и носитель катализатора, причем активный катализатор содержит смесь железа и кобальта в любой окисленной форме, а носитель катализатора содержит вспученный вермикулит.

Изобретение относится к способу получения корочкового катализатора, включающему стадии: (i) пропитка обожженной подложки, содержащей алюминат металла, раствором, содержащим ацетат никеля, при температуре ≥40°C и сушка пропитанной подложки, (ii) обжиг сухой пропитанной подложки, чтобы образовать оксид никеля на поверхности подложки, и (iii), необязательно, повторение этапов (i) и (ii) на подложке, покрытой оксидом никеля.

Изобретение относится к нефтехимии и касается катализатора для пиролиза углеводородной смеси C1-C4, сформированного в виде пленочного покрытия в проточном трубчатом реакторе.

Изобретение относится к нефтехимии и касается катализатора для пиролиза углеводородной смеси C1-C4, сформированного в виде пленочного покрытия в проточном трубчатом реакторе.

Изобретение относится к способам изготовления оксидных композитных катализаторов на металлическом носителе-подложке, которые могут быть использованы в реакциях конверсии СО в СO2, при очистке технологических и выхлопных газов, в частности, в двигателях внутреннего сгорания.

Изобретение относится к электродной и химической промышленности и может быть использовано при изготовлении электродов, магнитных сенсоров, катализаторов. Композитный материал системы углерод-никель получают путем нанесения металлического активного компонента в виде раствора азида никеля на пористую углеродную основу, пропитки её пор на весь объём с последующим восстановлением гидразингидратом до металлического наноразмерного никеля в сильнощелочной среде при рН ≥12 и температуре 90-100°С.

Изобретение относится к способу гетерогенного каталитического разложения комплексонов и поверхностно-активных веществ в технологических растворах радиохимических производств на никель-феррицианидном катализаторе.

Изобретение относится к катализатору получения синтез-газа каталитической паро-углекислотной конверсией углеводородов, содержащему оксид никеля и оксид магния, нанесенные на пористый никель при следующем содержании компонентов, мас.%: оксид никеля - 3,5-5,1, оксид магния - 8,6-10,4, металлический пористый никель - остальное.
Изобретение относится к способу гидрирования ненасыщенных жирных кислот для получения насыщенных жирных кислот, который включает гидрирование ненасыщенных жирных кислот в присутствии водорода и никелевого катализатора на подложке, содержащего оксидную подложку, от 5 до 80% масс.

Изобретение относится к катализатору гидрирования, содержащему соединение никеля (II), восстановитель и модифицирующую добавку. При этом в качестве исходного соединения никеля (II) используют кристаллогидрат бис(ацетилацетоната) никеля (II) состава Ni(acac)2·xH2O, где x=0,01-3,0, в качестве восстановителя - триэтилалюминий, а в качестве модифицирующей добавки - кетоны, эфиры и спирты при следующем соотношении компонентов: Ni(acac)2/H2O/AlEt3/модификатор=1:0,5-3,0:1-10:1-100.

Изобретение относится к способу эффективного получения 4,5-диалкокси-2-гидроксибензойной кислоты из недорого исходного материала. Способ получения 2-бром-4,5-диалкоксибензойной кислоты, представленной нижеследующей формулой (2), где каждый из R1 и R2 представляет низшую алкильную группу, включает введение 3,4-диалкоксибензойной кислоты, представленной нижеследующей формулой (1), где R1 и R2 имеют те же значения, что определены выше, в реакцию с бромом в концентрированной соляной кислоте, где реакцию проводят при 10-45°C.

Изобретение относится к катализатору для окислительной очистки нефти и нефтяных дистиллятов от меркаптанов. Данный катализатор содержит комплекс соли меди с азотсодержащим лигандом, иммобилизованный на носителе.

Изобретение относится к способам изготовления оксидных композитных катализаторов на металлическом носителе-подложке, которые могут быть использованы в реакциях конверсии СО в СO2, при очистке технологических и выхлопных газов, в частности, в двигателях внутреннего сгорания.

Изобретение относится к способу получения трехосновных карбоновых кислот адамантанового ряда, содержащих в своих структурах карбоксильные и карбоксиметильные группы в различных сочетаниях, которые могут являться структурными блоками в синтезе биологически активных соединений и функциональных материалов с полезными прикладными свойствами.
Настоящее изобретение относится к способу получения этиленгликоля в реакторе с псевдоожиженным слоем катализатора путем приведения исходного сырья оксалата в контакт с катализатором в следующих условиях: температура реакции составляет от около 170°С до около 270°С, объемная скорость оксалата составляет от около 0,2 ч-1 до около 7 ч-1, молярное соотношение водород/сложный эфир составляет примерно 20-200:1, давление реакции составляет от около 1,5 МПа до около 10 МПа, а разница температур реакции ΔТ составляет от около 1°С до около 15°С, с получением потока, содержащего этиленгликоль.

Изобретение относится к катализатору получения синтез-газа в процессе парциального окисления метана, представляющему собой микросферический носитель с нанесенным активным компонентом на основе оксидов металлов, при этом в качестве микросферического носителя используют частицы диаметром от 50 до 160 мкм оксида алюминия и/или алюмосиликата, а в качестве активного компонента - оксид Со или Ni, или Fe, или Mn, или Cu, или Се, или смесь оксидов NiO, Co3O4 и Се2О3, при следующем соотношении компонентов, мас.%: указанный активный компонент - 2-40, оксид алюминия и/или алюмосиликат - остальное.

Изобретение относится к катализатору глубокого окисления CO и органических веществ. Данный катализатор содержит в качестве активного компонента оксиды переходных металлов или их смеси, нанесенные на оксидный носитель. При этом в качестве оксидного носителя он содержит гранулы пропанта, состоящего из кварца и силикатов магния, или его модификаций. Предлагаемый катализатор обладает высокой активностью и высокой механической прочностью. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 15 пр.

Наверх