Катализатор для конверсии окиси углерода

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социал истическнк

Республик о»695695

{51}М. Кл.

В 01 Х 23/Об

В 01 Ю 23/34

В 01 1 23/70

В 01 Х 37/02

С 01 В 31/18

С 07 В 3/00 (53) УДК 66.097 .3 (088.8) (6f) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 11.0477(21) 2471153/23-04 с присоединением заявки М

Государственный квинтет

СССР но делан нэобретеннй н открытнй (23) Приоритет

Опубликовано 0511.79. Бюллетень Йо 41

Дата опубликования описания 05.11.79 (72) Авторы

Ермоленко, В.П.Щукин, A À.Ìîðoçoâà, Н.Н.Пономарева, ИЗОбрЭТЭНИЛ Ю. М. Кобзев и В. А. Обрубов

Институт общей и неорганической химии AH белорусской CCP и Тольяттинский политехнический институт (7 ) ) Заявители (54) КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ КОНВЕРСИИ ОКИСИ УГЛЕРОДА

Данное изобретение относится к ка тализаторам для конверсии окиси углерода в СОв.

Известны катализаторы à конвер сии окиси углерода, которые представляют,собой смесь окислов металлов, в частности Си, Zn Ni С,.взятых в разном соотношении, например от 10 до 20% СиО; от 20 до 40% ZnO; от 35 до 70% ГеаОа и до 5% С 04 (1).

Недостатком этих катализаторов является высокая температура процесса конверсии (200-400оС) и высокий насыпной вес .

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является катализатор, который содержит в качестве носителя карбониэованные углеродные волокна с сильно развитой удельной поверхностью, а в качестве активного компонента металл или его соеди,нение из группы Pd, Ru, Rh или Pt в количестве 0,05-2% (в пересчете на металл) . Такой катализатор имеет более равномерное распределение актив ного компонента на большей поверхности, что способствует повькаению его каталитической активности и более медленному старению. Кроме того, низкая плотность волокон обеспечивает низкий насыпной вес катализатора. Недостатком известного катализатора является использование в качестве активного компонента дорогостоящих и малодоступных металлов(2)

Целью данного.,изОбретения является удешевление катализатора за счет использования в качестве активного компонента неплатиновых металлов и упрощение способа приготовления ка.тализатора.

Поставленная цель достигается тем, что катализатор согласно данному изобретению содержит в качестве активного компонента. металл или его окисел, или бинарную смесь металлов, или окислов иэ группы Со, Си Сг, Ni и Мп на карбонизованном волокнистом материале при следующем соотношении ингридиентов, вес.%:

Активный .компонент (в пересчете на металл) 3-25

Носитель Остальное

Способ приготовления катализатора заключается во введении активного компонента пропнткой предварительно карбониэованного носителя 0,1-1,0 М раствором соли металла, например, 695695

Т б л и ц а 1

Г

М опы-1 С р та (СОг,мин

0,1М 5 10

СО (ИО )

0-75 0

150 25

200 100

750 20

0,5 М 39 10

СО(Ю ) 720 38

0-50

75

100

100

170

700 60

1N 40 .10

Со (ЫО )

100

100 нитрата, сульфата или хлорида,-или бинарным раствором этих солей с последующей сушкой и активацией катализатора водяным паром при 600-800"С, Отличительным признаком катализатора является использование в качестве 5 активного компонента металлов или их

Окислов, или бинарной смеси металлов, ;йЛИ окислов из группы Со, Cu Ni, Са или Мп в укаэанном выше соотношении

:инГридиентов катализатора. Катали- ) G

:aaiîð согласно данному изобретению не содержит дорогих и труднодоступных металлов платиновой группы.

Пример 1. 100 г углеродного нетканого материала, карбонизованно го до 800 С, пропитывают водным pacò- 1 вором Co(NOg)g в течение 10 мин, затем сушат образец при температуре

80-100 С и активируют водяным паром о при температуре 700-750 С. Полученкатализатор содержит в своем сос--20 таве 25 вес.Ъ активной каталитической добавки (СО) и 75 вес.Ъ пористого углеродного волокнистого материала с развитой удельной поверхностью„

Пористую структуру полученного про- " 25 дукта определяют статическим методом сОрбционных весов по сорбции паров бензола. Данные исследования адсорбционно-структурных свойств показыва-П р и и е р 2. Активированный углеродный материал готовят, как описано в примере 1, но в рьируют количество добавленной соли кобальта и носи1(уель, как показано в табл. 2. Данные 65 ют, что голученный продукт являетсяя однородномик ропорис тым с предельным адсорбционньы объемом микропор (W = 0,278 см /г ) и характеристической энергией адсорбции (Е

6070 кал/моль) .

Испытание активности катализатора по отношению к окиси углерода проводят в этом и остальньм примерах на установке проточного типа по следующей методике. Полученный образец в количестве 1,5-2 г помещают в реактор диаметром 14 мм с высотой слоя активированного нетканого материала

80 мм, после чего пропускают модельную смесьг содержащую 0,56 вес. - C0, 20% кислорода и 79Ъ азота, со скоростью 3 л/ч. Анализ смеси на содержание СО и СОв до и после реактора проводят хроматографическим методом, Температуру опытов варьируют в интервале 18-180 С.

Концентрация пропитывающего раствора (Cp), привес карбонизованного материала после пропитки (ЛРг,), время пропитки (), темепарутра активирования (Тд), степень обгара (Рг,), содержание металла в конечном продукте (С ) и степень превращения СО (г(. при разных температурах опы;та. (Таи) приведены -в табл, 1. о каталитической активности конечно. го продукта по отношению к окиси угл ерода приведены в табл . 2 (обозначения те же, что и в табл. 1).

69569 5

Табл и ца 2

0,ат„, С Г, (со

Р одный риал та

Нетканый угле- 1 M родный CO(NOg) 5 40 650 33 (ПО=700 С) Углеродное

CO(N0g)g 5 14 780 36,5 10 волокно (TTO=90 0 С) 1 М

CO(NO,g 5 11 800 37,3 3,чество и тип каталитической добавки, как показано в табл.З.Данные о активности катализатора приведены в табл. 3.

Таблица 3

H 6P11

1М 20

6, 4 0-100 0

150 5

0 25

NiSOg

1 М 20

13 а 200 6,4

700 36

770 29„4 15 90 0-75

1N 20

100

Сисх, 150

200

4,70 0-50

40,6

1 М 20

4,3

Nn (ЫОз)Е

5,9

100

30,0

100,0

150

200

П р и м е ч а н и е: В качестве исходного материала взят нетканый с ТТО = 800 С. р и м е P 4 ° 100 г нетканого ма- пропитывают в 500 мл водной суспензии о

f материала, карбонизованного до 750 С, 65 приготовленной смешением 250 мл водУглеродная ткань

УУТ-2

Пример 3, Активированный углеродный нетканый материал готовят, как описано в примере 1, но варьируют коли30

25 10

19,5 50 18

75 60

100 100

0-50 0

75 9

100 32

120 48

140 100

0-50 0

75 3

125 5.

150 17

200 100

6,6

15 0

85,0

495695

Формула изобретения

Составитель Н, ефимов

Редактор М, Виноградова Техред М,Петка Корректор Я, Степ

Заказ 6640/R

Тираж 877 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д, 4/5

Филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 ной суспензии СиО (4 нес,Ъ) и 250 мл водной суспензии MnOj(6 нес.Ъ) . Пропитку осуществляют при постоянном пе. Ремешивании. Образец извлекают, сушат на воздухе и взвешивают, Привес н данном случае составил 10Ъ.Пропитку осуществляют в течение 10 мин.Актинирование пропитанного нетканого материала проводят при температуре 800 С в атмосфере углекислого газа до обга— ра 30 вес Ъ Конечный продукт имеет состав вес.Ъ:Cu-l,Nn-3, носитель — осталь ное. Каталитическая активность конеч- )О ного продукта по степени окисления

СО составляет в зависимости от температуры: 75 С-5,5Ъ| 100 С "7,3Ъ;

50 С„42Ъ. 200оС 100Ъ Пример 5, 100 г углеродных волокон, карбонизонанных при 900 С, пропитывают в 500 мл водной суспензии, полученной смешением 250 мл суспензии Сио (30 нес.Ъ) с. 250 мл суспензии NnOg. (45 вес.Ъ), ПРопитку осуществляют в течение 20 мин при постоянном перемешивании, Образец извлекают, сушат на воздухе и взвешивают. Привес составил 40Ъ. Актинирование осуществлялось при темпе— ратуре 850 С в атмосфере СО до абгара 38Ъ. Конечный продукт имеет состаэ вес. Ъ I Cu-.5, Мп-15, носитель— остальное. Каталитическая активность конечного продукта по отношению к окиси углерода составляет в зависи30 мости от температуры: 75 С-20Ъ;

100 С-20Ъ; 150 С-100Ъ.

Пример б, 50 г нетканого мао териала, карбонизонанного при 800 С, пропитывают в 40 мл водной суспензии, 6 полученной смешиванием 200 мл суспен-. зии СиО (40 вес.Ъ) с 200 мл суспензии МПО (60 нес.Ъ) . Пропитку осуществляют в течение 30 мин при постоянном пе)ремешивании, затем образец извле- 40 кают, сушат на наэдухе, взвешивают и подвергают актинированию при 900 С в атмосфере водяного пара. Принес после пропитки сос гани.1 60Ъ„степень абгара при актиниронании — 50Ъ. Састав конечного продукта (вес.Ъ): Си †.

15, Nn-25, носитель — 60. Каталитическая актиэность конечного продукта па отношению к окиси углероца составляет в зависимости от температуры

50 С-24o.; 75 С-65Ъ; 100 С-100Ъ.

Пример 7, 50 г нетканого материала, карбонизананного при 600 С пропитывают в 400 мл раствора, полученного смешением 200 мл 0,3 М раст- вора Со (ИОЪ) и 200 мп 1 М раствора

Nn (NOg)g . Образец извлекают, сушат при 100 — 110 С, в зв эшив эют и подвергают активированию водяным паром при о температуре 600 С в течение 30 мин до абгара 40 нес.Ъ, Конечный продукт имеет состав вес. Ъ: Со-5, Nn-15, носитель - остальное. Каталитическая активность конечного продукта по отношению к окиси углерода составляет н зависимости от температуры: 75<С) 5 . 100 С 40Ъ. 150оС 100Ъ

Катализатор для конверсии окиси углерода в СО, содержащий активный компонент металл или его соединение на карбонизованном волокни=том носителе, отличающийся тем, что, с целью удешенления катализатора, он содержит н качестве активнаго компонента металлы или их окиси, или бинарные смеси металлов, или их

Окислов из группы Co Cn С, N1 g

Nn при следующем соотношении ингридиентав, нес,Ъ:

Активный компонент (н пересчете на металл) 3-25

Носитель О"тальное

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент CIIP Р 3909455, кл. 252466, 1975.

2, Акцептованная заявка Франции

Р 2198893, кл, В 01 7 11/00, 1974 (прототип) .