Катализатор для окисления вредных газов и паров органического происхождения

 

f

ОЛ ИСА НИ Е

ИЗОБРЕТЕН Ия

К ПАТЕНТУ F469234

Союз Советских

Социалистических

Реслублин (6l) Зависимый от патснта— (51) Ч К, В Olj 11134 (22) Заявлено 01.12.7! (21) 1719271/

1960946/23-4 (32) Приоритет 01.12.70 (31) 7043189 гасударственный комитет

Совета Министров СССР

Ао делам изооретений и открытий (33) Франция

Опубликовано 30.04.75. Бюллетень ¹ 16 (53) УДК 66.09?.3 (088.8) Дата опубликования описания 25.10.75. (72) Л.в горы изобретения

Иностранцы

Христиан Беллио, Этьен Шейлан, Серж Маделен (Франция) и Иоханнес Эбинг (ФРГ) (71) Заявитель

Иностранная фирма

«Томсон ЦСФ» (Франция) (541 КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ОКИСЛЕНИЯ ВРЕДНЫХ ГАЗОВ

И ПАРОВ ОРГАНИЧЕСКОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ

Изобретсние относится к катализаторам, обеспечивающим окисиое разложение вредHblx или зловонных газов и паров органиче ского происхождения. В качестве наиболее эффективного применения таких катализаторов можно назвать разложение паров токсичных растворителей, выделяющихся при процессах покрытия лаками или эмалирования, при обработке пластических материалов, пирогенизации хозяйственных и аналогичных нечистот, а также выхлопны. газов двигателей.

Известен катализатор, например, для очистки выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания, содержащий окислы марганца и меди иа носителе. В качестве носителя взята альфа-окись алюминия, и в состав катализатора дополнительно введены окиси кобальта и серебра. Катализатор содержит 40 — 60 вес. % двуокиси марганца. Известный катализатор обладает недостаточной активностью.

Для повышения активности катализатора предложен катализатор, в состав которого введены карбонат двухвалентного марганца и (или) окись никеля, и катализатор содержит, вес. " <, двуокись марганца 50 — 85, карбоиат двухвалентного марганца — не более 30, окись меди 3- — 10, окись никеля — не более 15 и в качестве носителя нейтральную огнеупорную добавку в количестве от 20 до 50% от общего веса катализатора.

Нейтральной добавкой является цемент или огнеупорный материал на основе глины. Цемент или огнеупорный материал на основе глины, составляющий 20 — 50, предпочтительно

30% от общего веса полученной смеси. служит огнеупорным связывающим материалом, придающим компонентам этой смеси хорошую механическую сопротивляемость в условиях, определяемых различными видами конечного каталитического продукта. Цемент или огнеупорный материал на основе глины позволяет, например, получить при помощи этой смеси в холодном состоянии любые желательные геометрические формы. Для этого следует нане1з сти эту смесь на любое желаемое основание, металлическое или из огнеупорного материала, в виде ячеистого олока, пластины, решетки или полотна.

В процессе окисного разложения вредных

2р или зловонных газов и паров органического происхождения, при температурах ниже 300 С, оптимальный состав катализатора согласно изобретеншо является следующим, %:

Окись марганца 50

25 Карбонат двухвалентного марганца 30

Окись меди 10

Окись никеля 10

Цемент или огнеупорный материал па ОсНо ве глины. зр Эти окиси согласно пзобретеншо получают469234 ся путем обжига с доступом воздуха Ilptt

300 С смеси соответствующих метал(и(ческих углекислых солей или гидрокарбонатов. содержащей около 80 ) ) углекислой соли двухвалеитного мяргяиця, 10О/о гндрокярбонята меди

10О/о и!дрокярбоията никеля. В результате обжига искоторое количество остаточной углекислой соли двухвялентного марганца остается нетронутым, что дает особый физический вид двуокиси марганца в виде элементарных зерен размером до 1 мк в виде кристаллов, сохраняющих ромбоэдрическую структуру образующей у3глскислой соли закнси марганца.

В ltpottcccc окисиого разложения вредных

IIëII зловонных газов и паров органического шэоисхождения при температурах выше 300 С оптимальный состав каталитического продукта согласно изооретеишо являегся следую1Ц !111 /О. .

Окись марганца 80

Окись меди 10

Окись никеля 10

ЦсмеlIT или огнеупорный материал на ос Ioвс гл ииы.

Эти окиси согласно изобретеншо получают H иутсм рсякции обжига с доступом воздуха ири 600 С смеси соответствующих металличе

СКИХ УГЛСКИС IIIX CO Oil I! It!)IPOI BPt30IIBTOB, COдержащей около 80О/о углекислой соли двухвалептного >марганца, 10 О/о гидрокарбонатя меди и 10 /о гидрокарбоната никеля. Этя тем иерятуря обжига обеспечивает полное преобразование углскислых солей (карбонатов) и гltjpot(alp()oil<)ToB смеси B активные окислы в

encl BBc конечного каталитического продукта.

Тякис кятялитичсскис продукты способству10Т экономичному окисиому разложению таки: токси !lit>17 и зловонных органических промышленных отходов, кяк цикличиыс и гетероцик:IIl>i!lI lc отходы, Itÿïðtlìcð ииридии и его гомологи. It;«I)»t»rep мстилпирролидои, ссри! стыс г >Tcpolllll(личиыс продукты, находящиеся в ка !(Ствс 110стОянно Ilp)!(. x T T133 Ioщl!х ир1!мcсс!1 l3

1э;lств013;1х, II 3 Jlp Ill(lcp кр>сзол ы, кс илсио:1 ы, мстилнзобутилацетон, яцстят бутиля. яцетяты этилгликоля и т. д.

Эффективность этого разложсtltltt можс г быть констатирована по меньшей мере тремя сиосооями. Первый состоит в исчезиовсиии заияхя оорабатываемых паров. Это средство являстся черезвычайно эффсктивш.1м, поскольку тякис всщества, как известно, имеюг llcBI>IHocи3(!1!!«1 ляпах, даже если их содержание в газах достигаст несколько миллHOlitiûх долей ия куои 1сский метр.

Второй способ состоит в количественной оценке возможных остаточных количеств эти., вещсств прн помощи трубки Драгера. При помощи этого способа осуществляется визуальный контроль эффективности реакции с помощью окрашенных реактивов.

Някo;tet!Ä TpCTII!I CIIOC05 COCTOIIT B vpo)itaTOграфин газовой фазы, осуществляемой ия обрабатываемом газе до и после его прохождения чсрез катализатор.

40)

0 ) 60

1>. ) Газ с содержанием ксиленола 6 г/м (обычное содержание печных газов), получением ксиленола 6 г/мз (обычное содержание печных газов), полученный распылением воздуха в ксиленоле при обычной температуре и подвергнутый ооработке каталитического окисления на катал1изаторе, получен)ном согласно примерам 1 и 2, но лишенным никеля, теряет ксиленол, начиная с 220 С, тогда как при том же катализаторе, но содержащем никель. эта температура снижается до 180 С.

11одобиые опыты, приведенные с таким же примерно содержанием гшридина и метилпнрролидона, привели к совершенно таким же результатам.

II р и м ер 1. Смешивают насыщенные водиыс растворы:

МпС12 4Н2О 949

СпС1 2Н20 41

Х1С1г 6НО 194 и выливают эту смесь в насыщенный раствор (МН))НСОз — 951 г или с избытком 5()/э бикарбоната аммония. OH осаждает смесь гидрокарбонатов марганца, меди и никеля, К ней добавляют 400 г цемента или огнеупорного материала на базе глины, превращая ее в более или менее густую пасту, в зависимости от требований к форме, которая будет придана конечному катялитическому продукту. Легко текущая паста облегчает пропитывание ячеистых или Iloлотнообразных несущих материалов.

Средняя консистенция позволяет наносить пасту на металлические или огнеупорные носители, имеющие грорму пластинки, решетки или стержня, с которыми она легко сцепляется.

Густая паста позволяет отливать или выдавливать из нее любые желаемые геометрические формы: диски, кирпичи, гранулы, палочки, кольца. После соединения с цементом или огнеупорным материалом на основе глины отформованную таким образом смесь с несущим осноьянием нли без него подвергают обжигу в вснтилируемой сушильной камере или печи при температуре 300 С, для постепенного осущестьления на месте реакций следующего тиия, превращающих в окислы поддерживаемые цсмс1ггом карбонаты:

СО)Мп+ — О,— МпО +СО;

СО:Сп, Сп(ОН) --2СпО+СО+Н О

СОЗЕ!> Х1(ОН) +2 —,- Π— X 10+Х102+

+ С О:> + Н «î nО

Этя операция обжига с доступным воздухом:

СО;)Мп+ — Π— )-МпО,+ СО2 достигает около 60,(! по отношению к введенному. количеству марганца.

Полученный таким образом катализатор содержит, о/о . .окись марганца 55, карбонат двухвалентного марганца 30, окись меди 5, окись никеля 10, прочно удерживаемых на ме469234

1О

Г11)сдмcT изооpcTсllия

5О

)ь В Теплякова

Г. Дворина

1,оррскыр Л, Гальхова

Р,:дик о. Л. l ераснмова

;) каз 4255

Изд. ¹ 1414

Ц111111П11 Гос)дарсгв2ппо1о по дела M и:об.)1ос и в и, Ж-35, P

Тираж 782 Поппи«по комитета Совета )1инисгров СССР ретений и открытий аушская иаб., д. 4/5 3., гп . костромского управления издательств, полиграфии и книжной торговли

«тс цсчснгом 11ли огнеу)1орн11м материалом иа основе глины. Каталитический продукт, который сохраняет неприкосновенной свою форму, полученную перед отжигом, приобретает очень пористуlo структуру, являющуюся результатом выхода во врсмя обжига углекислого газа и готовую к установке на пути потока, подлежащего p Içëoæcl! Iïo гязя или паря органического 1!po!lcxo>I<депия для осуществления катализа при пх окислении.

П р и м с р 2. Смесь гидрокарбонатов маргаиц3, меди и ш1келя получают так же, как п

«месь. описанную в примере 1.

Эту смесь высушивают и выдерживгиот в вситилируемой сушилке при температуре

300 С для осуществления реакций по типу примера 1, которые преобразуют карбонаты в окислы. Обжиг «доступом воздуха

СОвМп+ — Π— )-МпО +CO>

2 достигает примсрно 60% lio отношсиию к введенному марганцу.

ПолучеllH»li T 3 I(lf)l OOp 33031 К IT 3 I IT I I IC«liIIC соединения содержат, %: окись мяргяиця 55, карбонат двухвалептиого мяргяиця 55, окись меди 5, окись никеля 10.

Эти катялитические соединения смешиваю-, с цементом или глии1п)тым огнеупорным материалом, Вес которых составляет Около 30 и общего веса смеси, для получения. как в примере 1, более или менее густой пя«ты, в 33811симости от требований и форме, которую жсл<1тельно придать конечном ) 143T3.) IITIIческому продукту. После добавления цемента или сушки огнеупорного глинистого материала полученный каталитический продукт, обладающий хорошими механическими характеристиками, готов к использованию для окиспого разложения вреди»их или зловонных газов и 113роВ органического происхождения.

Тяк жс обнаружено, что, начиняя примерно со 180 С, путем иропускяиия через полученные кяталитические продукты. можно получит» полное сжигание таких газоооразиых органических соединений, кяк выхлопные моториыс газы и газы печей. обрабатывающих лаки и растворители, которые либо полностью ис поддаются любой обработке путем разложения, либо чувствительны лишь к катализаторам l!3 основе драгоценных металлов.

Изучение каталитических продуктов примеров 1 и 2 под микроскопом и Х-лучами показывает, что получаемая двуокись марггища в виде гранул диаметром порядка 1 мк «охраняет спектр родокрозита (сстествсшгая углекисляя соль марганца), имеющего ромбоэдричсСос г а ваге, Текре

20 о 11 в

lO скую кристаллическую структуру. Эта особая структура двуокиси марганца и большая пористость получаемого каталитического продукта обеспечивают исключительную каталитическую активность этого продукта при низких температурах. Температуры могут доходить до — 40 С для преобразования окиси углерода в

СО .

Пример. 3. Смесь гидрокарбонатов марганца, меди и никеля получают так же. как смесь, описанную в примере 1. Эту смесь подвергают тщательной сушке, затем постепенному отжпгу с доступом воздуха прн температуре около 650 С до получения около 55%-ного общего содержания двуокисей (выраженных в

МпО ), опредсляемого титрованием с помощью щавелевой кислоты.

После обжига карбонаты и гидрокарбонаты полностью преобразуются в окислы. Полученная смесь содержит около 85о о окиси марганца, 5,/„ окиси меди. 10%, окисей никеля. К этим окислам добавляется цемент или огнеупорный материал на основе глины для образования, как и в примере 1, более или менее густой паты в зависимости от требований к форме, ко1орую желательно придать окончательному кяталитическому продукту. Вес используемого цемента пли огнеупорного глинистого продукта составляет 20 — 50, предпочтительно 30!/p от общего веса смеси окислы — цемент. После доб)1влеиия цемента или сушки огнеупорного продукта ия основе глины полученный каталитичс«кий продукт имеет xopoIll) механическую «опротивляе)1о«) ь, независимо от придан1IolI ему формы. Этот каталитический продукт готов и и«пользовяишо в процессе окисного низложения врсдиых или зловонных газов Оргяиическогo прои«хождения предпочтительно

»() II Teil!le() 3Typc выше 300 С.

Катализатор для оки«лсиия вредных газов

:1 паров органического происхождения, «одержащий окислы марганца и меди HB носителе, or Iï÷àIoï(ïïñÿ тем. что. «целью повышения активности катализатор». в его состав допол-! I! ITc) ül1o введены кярбоият двухвялентного марганца и (или) окись никеля, и катализатор содержит, ве«%: двуокись марганца

50 — 85, окись мсдп 3 -1О, карбонат двухвяrIc!ITI1oro мяргяиця - — ис более 30. окись никеля — не более 15. н в качестве носителя нейтральную огнеупорную добавку в количе«тве от 20 до 50"„от оощего веса катализатор 3.