Способ приготовления микроволокнистого катализатора

Изобретение относится к области химической промышленности, к новым способам синтеза катализаторов, которые могут использоваться, в частности, для глубокого окисления (дожигания) СО, органических и галогенорганических соединений, окисления сероводорода и диоксида серы, восстановления оксидов азота и для многих других каталитических реакций. Изобретение может найти применение в процессах производства ценных химических продуктов и полупродуктов, а также при переработке и утилизации разнообразных газообразных и жидких отходов. Описан способ приготовления микроволокнистого катализатора в форме структурированных полотен из нитей, скрученных из микроволокон носителя с нанесенным активным компонентом, включающий стадии предварительной обработки нитей, изготовления тканных или плетенных полотен из нитей, пропитки предшественниками активных компонентов, их сушки и термообработки. Приготовление катализатора осуществляют в две стадии, при этом на первой стадии производят предварительную обработку нитей, пропитку нитей предшественниками активных компонентов, их сушку и термообработку, а на второй стадии из полученных нитей производят изготовление структурированных полотен. Технический результат - высокое равномерное распределение активного компонента по поверхности катализатора. 4 з.п. ф-лы, 4 пр.

 

Изобретение относится к области химической промышленности, к новым способам синтеза катализаторов, которые могут использоваться, в частности, для глубокого окисления (дожигания) СО, органических и галогенорганических соединений, окисления сероводорода и диоксида серы, восстановления оксидов азота и для многих других каталитических реакций. Изобретение может найти применение в процессах производства ценных химических продуктов и полупродуктов, а также при переработке и утилизации разнообразных газообразных и жидких отходов.

Микроволокнистые катализаторы используют в качестве носителя микроволокна, состоящего из различных материалов (стекла, минералов, металлов, полимеров, углерода, хлопка и пр.), обычно размером от 1-2 до 20-30 мкм. Для практического использования такие микроволокна структурируются в виде полотен или тканей, состоящих из нитей, скрученных из микроволокон. Катализаторы на таких носителях отличаются высокой эффективностью внешнего и внутреннего массообмена и в этой связи представляют большой практический интерес.

Известен способ получения катализатора на основе высокосиликатных микроволокон (РФ №2160156, B01J 21/08, B01J 23/38, B01J 23/70, B01J 37/02, 10.12.2000), включающий стадии предварительной обработки высокосиликатной стеклоткани, ее пропитки раствором веществ, содержащих активные компоненты, а также последующей сушки и термической обработки.

Этот способ позволяет получать катализаторы с широким спектром различных активных компонентов и промоторов. Недостатком такого способа является то, что при пропитке микроволокнистой ткани раствор активного компонента аккумулируется преимущественно в зонах перекрещивания нитей, соответственно, в итоге возникает неоднородность распределения активного компонента в катализаторе. Эта неоднородность усугубляется тем, что в условиях практического применения зоны перекрещивания нитей наименее доступны для реагентов. Дополнительным недостатком является недостаточная производственная гибкость технологии, связанная с тем, что возможность производства тканных микроволокнистых катализаторов различных форм и размеров ограничена геометрией производящихся микроволокнистых тканей, используемых в качестве носителей.

Изобретение решает задачу разработки эффективного способа приготовления микроволокнистого катализатора.

Технический результат - высокое равномерное распределение активного компонента по поверхности катализатора, а также возможность производства катализатора с гибкой вариацией его форм и размеров.

Задача решается тем, что при производстве микроволокнистого катализатора в форме структурированных полотен из нитей, скрученных из микроволокон носителя с нанесенным активным компонентом, включающем стадии предварительной обработки носителя, изготовления тканных или плетенных полотен из нитей, пропитки предшественниками активных компонентов, их сушки и термообработки, согласно изобретению производство катализатора осуществляют в две стадии, при этом на первой стадии производства производят предварительную обработку нитей, пропитку нитей предшественниками активных компонентов, их сушку и термообработку, а на второй стадии из полученных нитей производят изготовление структурированных полотен. При этом стадия предварительной обработки нитей может включать промывку и обжиг нитей, а также нанесение на нити слоя вторичного носителя с развитой внутренней поверхностью, например слоя диоксида кремния, оксида алюминия, диоксида титана или активированного углерода. В качестве активных компонентов в таких катализаторах могут быть использованы благородные металлы, такие как платина, палладий, золото, серебро и др., и/или оксиды переходных металлов, например никель, железо, медь, хром, ванадий, кобальт, редкоземельные металлы и др.

Для производства катализатора в качестве носителя могут использоваться нити толщиной от 0.1 до 5 мм, скрученные из стеклянных, минеральных, углеродных или полимерных волокон диаметром от 1 до 30 мкм.

Нанесение предшественников активного компонента на нити позволяет обеспечить однородное нанесение активного компонента по всей длине нити. Соответственно, из произведенных нитей далее производятся структурированные полотна и ткани с равномерным распределением активного компонента по их поверхности, без аккумуляции активного компонента в зоне пересечения нитей. Кроме того, в этом случае возможно изготовление катализатора заданных геометрических форм и размеров, в частности, прямоугольных полос или листов заданной ширины. Для производства каталитических тканей из каталитических нитей могут использоваться стандартные ткацкие станки.

С помощью предложенного способа можно наносить разнообразные активные компоненты на гибкие микроволокнистые носители, что расширяет возможности создания принципиально новых каталитических систем с улучшенными инженерными свойствами для различных практических применений.

Сущность изобретения иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1.

Для приготовления катализатора используется носитель, представляющий собой нити диаметром 1 мм, выполненные из стекловолокон с высоким (более 96 мас. %) содержанием SiO2. Нанесение активного компонента производят путем пропитки нити водным раствором, содержащим ацетат палладия. Перед пропиткой нить прокаливают при температуре 600°С в течение 20 мин для удаления органического замасливателя. После пропитки нить высушивают в воздухе при температуре 90°С в течение 10 мин, затем подвергают термообработке при 450°С в течение 30 мин. Содержание палладия в готовом катализаторе составляет 0.07-0.1 мас. %. Из полученной нити с помощью ткацкого станка производят ткань сатиновой структуры шириной 16 см.

Полученный катализатор в реакции глубокого окисления пропана при температуре 400°С и времени контакта 0,25 с демонстрирует степень превращения пропана 48%.

Аналогичный катализатор, приготовленный аналогичным образом, но путем пропитки готовой стеклоткани шириной 80 см с последующей ее резкой на полосы шириной 16 см, в этих условиях демонстрирует конверсию пропана 41%, кроме того, он механически нестабилен на краях полос и может постепенно разрушаться при эксплуатации.

Пример 2.

Аналогичен примеру 1, но перед нанесением активного компонента на нити наносят дополнительный внешний слой вторичного носителя с развитой внутренней поверхностью, а в качестве активного компонента используют хромит меди. Для этого после предварительного прокаливания нить пропитывают по влагоемкости водным раствором силиказоля, высушивают и прокаливают при 400°С в течение 30 мин. В результате удельная поверхность нити возрастает с 1 м2/г до 30 м2/г. Полученную нить пропитывают водным раствором бихромата меди, высушивают и прокаливают при 400°С в течение 1 ч. Полученный катализатор содержит около 2.5 мас. % хромита меди в пересчете на металлическую медь. Из полученной нити с помощью ткацкого станка производят ткань сатиновой структуры шириной 10 см.

Полученный катализатор в реакции глубокого окисления этилбензола в воздухе при температуре 400°С и времени контакта 0,15 с демонстрирует степень превращения этилбензола 56%.

Аналогичный катализатор, приготовленный аналогичным образом, но путем пропитки готовой стеклоткани шириной 80 см с последующей ее резкой на полосы шириной 10 см, в этих условиях демонстрирует конверсию этилбензола 48%, кроме того, он механически нестабилен на краях полос и может постепенно разрушаться при эксплуатации.

Пример 3.

Аналогичен примеру 2, но в качестве активного компонента используют оксид железа. Для этого после нанесения вторичного носителя полученную нить пропитывают водным раствором, содержащим нитрат железа, высушивают и прокаливают при 400°С в течение 1 ч. Полученный катализатор содержит около 1,9 мас. % оксида железа в пересчете на металлическое железо. Из полученной нити с помощью ткацкого станка производят ткань сатиновой структуры шириной 8 см.

Полученный катализатор в реакции селективного окисления сероводорода в серу при температуре 250°С и времени контакта 1 с демонстрирует степень превращения сероводорода 84% при селективности окисления в серу 80%.

Аналогичный катализатор, приготовленный аналогичным образом, но путем пропитки готовой стеклоткани шириной 80 см с последующей ее резкой на полосы шириной 8 см, в этих условиях демонстрирует конверсию сероводорода 80% при селективности окисления в серу 75%, кроме того, он механически нестабилен на краях полос и может постепенно разрушаться при эксплуатации.

Пример 4.

Для приготовления катализатора используется носитель, представляющий собой базальтовые нити диаметром 0,5 мм. Исходную нить пропитывают по влагоемкости водным раствором силиказоля, высушивают и прокаливают при 400°С в течение 30 мин. Нанесение активного компонента производят путем пропитки полученной нити водным раствором, содержащим нитрат никеля. После пропитки нить высушивают в воздухе при температуре 90°С в течение 10 мин, затем подвергают термообработке при 450°С в течение 30 мин. Содержание оксида никеля в готовом катализаторе составляет 2,0 мас. % в пересчете на металлический никель. Из полученной нити с помощью ткацкого станка производят ткань сатиновой структуры шириной 20 см.

Полученную ткань зауглероживают при протекании реакции каталитического разложения углеводородов в среде легких парафинов при температуре 450°С в течение 5 ч. Удельная поверхность полученного материала составляет ~100 м2/г, выход нановолокнистого углерода 65 г на 1 г никеля.

Аналогичный материал, приготовленный аналогичным образом, но путем пропитки готовой стеклоткани шириной 80 см с последующей ее резкой на полосы шириной 20 см, в этих условиях демонстрирует удельную поверхность ~80 м2/г и выход углерода 55 г на 1 г никеля.

1. Способ приготовления микроволокнистого катализатора в форме структурированных полотен из нитей, скрученных из микроволокон носителя с нанесенным активным компонентом, включающий предварительную обработку нитей, изготовление тканных или плетенных полотен из нитей, пропитку предшественниками активных компонентов, их сушку и термообработку, отличающийся тем, что приготовление катализатора осуществляют в две стадии, при этом на первой стадии производят предварительную обработку нитей, пропитку нитей предшественниками активных компонентов, их сушку и термообработку, а на второй стадии из полученных нитей производят изготовление структурированных полотен.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на стадии предварительной обработки нитей можно производить промывку и обжиг нитей.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что на стадии предварительной обработки нитей можно дополнительно наносить на нити слой вторичного носителя с развитой внутренней поверхностью, например диоксид кремния, оксид алюминия, диоксид титана или активированный углерод.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве активного компонента используют благородные металлы, например платину, палладий, золото, серебро, и/или оксиды переходных металлов, например, никель железо, медь, хром, ванадий, кобальт, редкоземельные металлы.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для производства катализатора в качестве носителя используют нити толщиной от 0.1 до 5 мм, скрученные из стеклянных, минеральных, углеродных или полимерных волокон диаметром от 1 до 30 мкм.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области химии, а именно к катализаторам, предназначенным для процесса гидроизомеризации н-алканов, а также прямогонных и гидроочищенных дизельных фракций, и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности.

Изобретение относится к способу приготовления катализатора для глубокой гидроочистки нефтяных фракций. Способ включает пропитку алюмооксидного носителя раствором соединений металлов VIII, VI и V групп.

Изобретение относится к технологии приготовления оксидно-никелевого катализатора на инертном носителе с регулируемой толщиной поверхностного активного слоя. Способ получения оксидно-никелевого катализатора включает пропитку носителя на основе оксида алюминия раствором нитрата никеля, дальнейшую сушку при температуре 100-120°С и прокаливание при температуре 450-500°С.
Изобретение относится к сорбционной технике, в частности к получению сорбентов-катализаторов путем пропитки активного угля (АУ) растворами каталитических добавок для использования их в индивидуальных и коллективных средствах защиты органов дыхания фильтрующего типа с целью удаления токсичных химикатов (ТХ) из воздуха, а также защиты окружающей среды от промышленных выбросов.

Изобретение относится к катализатору очистки обогащенных водородом газовых смесей от оксида углерода путем селективного метанирования оксида углерода, при этом катализатор содержит кобальтцериевую оксидную систему, содержащую в своем составе хлор.

Изобретение относится к способу получения непредельных углеводородов дегидрированием соответствующих парафиновых углеводородов с использованием алюмохромовых катализаторов и может быть использовано в нефтехимической и химической промышленности.

Изобретение касается способа получения катализатора, исходя из предшественника катализатора, содержащего носитель на основе оксида алюминия, и/или диоксида кремния-оксида алюминия, и/или цеолита и содержащего по меньшей мере один элемент VIB группы и, возможно, по меньшей мере один элемент VIII группы.
Изобретение относится к способам получения катализаторов и предназначено для получения полимерсодержащего катализатора реакции Сузуки на основе наночастиц палладия, импрегнированных в матрицу сверхсшитого полистирола методом пропитки по влагоемкости (импрегнации).

Изобретение относится к способам получения катализаторов для дегидрирования парафиновых углеводородов. В соответствии с указанным способом используют алюмооксидный носитель со структурой гиббсита, дозируют раствор предшественника модификатора - оксида кремния и проводят пропитку носителя этим раствором, катализатор сушат, дозируют водные растворы предшественников активного вещества и промотора - оксида хрома и оксида калия, проводят пропитку носителя указанными растворами, сушку после каждой пропитки и прокалку носителя после пропитки активным веществом в течение 4-6 часов, перед нанесением компонентов на носитель проводят его прокалку при средней температуре 450-1000°С, затем прокаленный носитель подвергают гидротермальной обработке острым паром, подавая пар непосредственно в суспензию через барботеры внутрь автоклава, в течение 1-5 часов при соотношении воды и твердой фазы 2:1, далее продукт подвергают вторичной термической обработке и наносят активный компонент и промотор, после нанесения активного компонента и сушки носителя проводят прокалку катализатора при температуре 600-1000°С, выгруженный продукт подвергают классификации по размерам частиц с выделением требуемого распределения частиц.

Изобретение относится к области катализа и нефтепереработки, в частности к катализатору, на основе алюмофосфатного цеолита АРО-11 или силикоалюмофосфатного цеолита SAPO-11 с иерархической пористой структурой.
Изобретение относится к новым способам синтеза катализаторов, которые могут использоваться, в частности, для глубокого окисления оксида углерода, органических и галогенорганических соединений, окисления сероводорода и диоксида серы, восстановления оксидов азота и для многих других каталитических реакций.
Изобретение относится к области химии и экологии, а именно глубокому окислению органических соединений, которое может быть применено к процессам очистки и обезвреживания газообразных и жидких выбросов, для дожига вредных органических соединений, в том числе летучих, галогенсодержащих и т.п., в отходящих газах.

Изобретение относится к каталитическим материалам, обладающим высокой активностью в различных химических реакциях, а также длительным сроком службы. Каталитические материалы состоят из особых гибридных сочетаний неорганических/полимерных соединений, содержащих наночастицы металлов, и могут легко использоваться повторно с пренебрежимо малым выщелачиванием катализаторов.

Изобретение относится к катализатору, способу его получения и к способу гидрообработки потоков исходного сырья. Катализатор содержит волокнистую подложку с кремнийсодержащими волокнами и цеолитом.

Изобретение относится к области каталитической химии и может быть использовано при очистке промышленных газовых выбросов и выбросов автотранспорта от углеводородов.

Изобретение относится к производству катализаторов для жидкофазного окисления серосодержащих соединений. Заявлен способ приготовления гетерогенного фталоцианинового катализатора для окисления серосодержащих соединений путем активации нетканого лавсана микроволновым излучением с частотой 2450 МГц мощностью 500-2000 Вт в течение 3-15 минут, обработки активированного материала в растворе тетра-4-[(4'-карбокси)фенилсульфанил]фталоцианина кобальта при концентрации 0,2-0,6 г/л в течение 2-4 часов и последующей выдержки материала в растворе гидроксида натрия при pH 8,0-8,5 в течение 40-80 минут.

Изобретение относится к способам изготовления катализаторов на подложке из стекловолокон и базальтовых волокон, может быть использовано для изготовления катализаторов очистки газовых выбросов различных производств, содержащих углеводороды, оксид углерода, оксиды азота.
Изобретение относится к области приготовления сорбентов и носителей для нанесенных катализаторов и может быть использовано для приготовления катализаторов для различных каталитических процессов.
Изобретение относится к области химии, а именно к технологии производства ценного полупродукта - метилхлорида, который является перспективным сырьем для производства этилена и других легких олефинов.
Изобретение относится к области химической промышленности, к каталитическим системам, которые могут использоваться, в частности, в реакциях окисления хлористого водорода в молекулярный хлор, оксихлорирования метана, для парциального окисления низших парафинов (C1-C4) до спиртов и альдегидов (оксигенатов).
Изобретение предназначено для фильтрования. Способ изготовления катализированного тканевого фильтра включает стадии a) обеспечения подложки тканевого фильтра, b) обеспечения водной жидкости для пропитки, содержащей водный гидрозоль одного или более соединений-предшественников металлического катализатора, распределенных на наночастицах носителя из оксида металла, диспергирующее средство, содержащее один или более первичных аминов, и поверхностно-активное вещество; c) пропитки подложки тканевого фильтра жидкостью для пропитки и d) сушки и термической активации пропитанной подложки тканевого фильтра при температуре ниже 300°C для превращения одного или более металлических соединений предшественника катализатора в их каталитически активную форму. Технический результат: обеспечение оптимальной каталитической эффективности. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 2 пр.

Изобретение относится к области химической промышленности, к новым способам синтеза катализаторов, которые могут использоваться, в частности, для глубокого окисления СО, органических и галогенорганических соединений, окисления сероводорода и диоксида серы, восстановления оксидов азота и для многих других каталитических реакций. Изобретение может найти применение в процессах производства ценных химических продуктов и полупродуктов, а также при переработке и утилизации разнообразных газообразных и жидких отходов. Описан способ приготовления микроволокнистого катализатора в форме структурированных полотен из нитей, скрученных из микроволокон носителя с нанесенным активным компонентом, включающий стадии предварительной обработки нитей, изготовления тканных или плетенных полотен из нитей, пропитки предшественниками активных компонентов, их сушки и термообработки. Приготовление катализатора осуществляют в две стадии, при этом на первой стадии производят предварительную обработку нитей, пропитку нитей предшественниками активных компонентов, их сушку и термообработку, а на второй стадии из полученных нитей производят изготовление структурированных полотен. Технический результат - высокое равномерное распределение активного компонента по поверхности катализатора. 4 з.п. ф-лы, 4 пр.

Наверх