Катализатор для окисления оксида азота (п)

 

И. Н. Опейник и Л. В. Музыченко, 1

i °

Харьковский .ордена Ленина политехнический инст ута:им. В. И. Ленина

) (71) Заявитель (54) КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ОКИСЛЕНИЯ ОКСИДА

АЗОТА (11) Изобретение относится к производству катализаторов и может найти применение в производстве азотной кислоты как по сушествуюшим схемам, так и в технологии азотной кислоты по способу ииэкотемпературной плазмы.

Катализатор также может найти приме. нение для очистки воздушного бассейна от оксидов азота (выбросы теплоэлектроцентралей, очистка дымовых газов).

Известен катализатор для окисления оксида азота {11), содержащий оконцы . марганца и хрома при следующем соотношении 1:0,5.- 1 и 9: 1 (1) .

Катализатор активен только при низ. ких объемных скоростях газового потока (2500- 10000 ч "), содержании паров воды до 2,6 обЛ и избытке кислорода

СМО СО 16). Степень окисления при 300 — 82%.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является катализатор для окисления оксида азота (11) на основе

2 оксидов кобальта или железа, или никеля и марганца при следующем соотноШении

«омпонентов, вес.%:

Оксид кобальта или оксид железа> или оксид никеля 5 - 50

Оксид марганца (1У) 50-95 $2).

О пако этот катализатор проявляет активность только при низких обьемных скоростях газового потока (не более 7500 ч-") и при избытке кислорода (для состава газовой смеси, об.%а Й0-0,4З;

О - 2,01 и азот - остальное) степень окисления оксида азота, составляет 84% при времени контактирования О, 125 сек.

Катализатор не активен при высоких объемных скоростях газового потока значи тельном содержании паров воды (16-18%) и высокой концентрации оксида азота (6-8Ъ).

Цель изобретения - обеспечение ста« бильной активности катализатора при окислении концентрированного нитрозного гкза повышенной влажности.

3 9101

Цель достигается тем, что катализатор для окисления оксида азота (П) на основе. оксидов кобальта и. марганца, дополнительно содержйт оксид фосфора

{У) при следующем содержании компонентов, вес.%:

Оксид марганца {ХУ) . 5--7

Оксид фосфора (У) 5 - 8

Оксид кобальта (Ш) Остальное

Катализатор макет работать при высо-30 ких обьемных скоростях 15000-35000 ч повышенной влажности нитрозного газа

17-1&об.%, высокой концентрации оксида азота в газовой смеси до 8 об,.% и при отсутствии избытка кислорода.. З

Катализатор в течение 3 месяцев проявил стабильную активность при окислении оксида азота {П) под давлением 5 атм и температуре 300©С.

Катализатор испытывали в лаборатор- 20 ных условиях на установке проточного типа цри концентрации, об.%: оксид азота 2-2,35, кислород 4,5 с объемной скоростью газового потока 1500018000 1" ири содержании паров воды 25

3-5 об.%. Получена степень окисления, близкая к равновесному значению (59,8%), реакция ускорилась в 112 раз по сравнению с гомогенным окислением. Были проведены также опытно-промышленные З0 испытания на модельной установке. Через слои катализатора пропускали нитрозный гаэ промышленного состава - концентрация оксида азота 7-8 об.%, кислорода 3,65 об.%, паров воды 17-18 об.%, З остальное - инерты. Объемная, скорость газового потока 14500-3400 ч, объем катализатора 2,2 л. Степень окисления

50-52%; реакция ускорилась В 20 раз.

Проведенные физико-химические исследо- g0 вания после трех месяцев работы катализатора показатели, что фазовый и структурный состав катализатора не изменился., Пример l. Для приготовления

1 ax катализатора следующего состава,%:

Со О .85, МиО 7, O - 8 берут

82 4 Ийотнокислого кобальта 2982,6 г> азоч нокислого марганца 231,1 г, растворяют, в дистиллированной воде, сливают растворы и выпаривают на песочной бане, после чего прокаливают в течение 6 ч при 500 С.

После прокаливания катализатор формуют, добавляя 93,3 мл фосфорнбй кйслоты с

$ 1,579 г/см . После этого катали 3 затор сушат при 120 С в течение 6 ч, затем прокаливают при температуре 320340 и исследуют в процессе окисления окиси азота. Объем катализатора составляет 16 см Результаты лабораторных испытании приведены в табл. 1.

Пример 2. Для приготовления

1 кг катализатора состава, %: Со Π— 87, Я О - 6, Р О - - 7 берут азотнокислого кобальта 3053,1 г, азотнокислого марганца 198,1 r и готовят катализатор аналогично примеру 1, но при формовке добавляют 81,6 мл КРОА. Катализатор

{16 см ) испытывают в-.лабораторных

-М условиях при обьемной скорости 1500 ч .

Пример 3. Для приготовления

1 кг катализатора состава, %: Со Π—

90, МИО - 5, Р О - 5 берут азотно-кислого кобальта 3158 r, марганца азот нокислого 165,1 г и готовят катализатор аналогично примеру 1, но при формовке добавляют 58,3 мл Н, РСф Готовый катализатор объемом 16 см испытывали в процессе окисления оксида азота. Результаты испытаний приведены в табл 3.

При более высокой температуре исследование активности катализатора не проводили, так как начинается возгонка фосфора, Исследования, проведенные в лабора» тории в течение 180 ч, позволили устаповить стабильную работу с одновременным ускорением реакции каталитического окисления при .320 — 350. в 87-112 .3 раэ по сравнению с гомогенным окислением.

Таблица

2,0

150

200

250

300

350

2,2

2,12

1,95

1,92

4,5

4,5

4,5

4,5

12,1

18,0

21,59

34,76

47,94

910182

Т аблица 2

С % Степень

0й окисления, %

Температура, С С о, об.%

150

1,87

13,50

28,ЗС

317 1

200

2,30

4,5

2,25

250

4,5

2,20, 300

38,0

4,5

350

2,28

4 5

53,2

Таблица 3

150

2,35, 4,5

200

2,28

2,12

4,5

27,47

250

4,5

32,2

2,23

300

4,5

47,34

52, 17

320

2,1

4,5

4,5

350

2,37

59,8

: 5-7

5-8

Остальное.

Оксид марганца (ХУ)

Оксид фосфора (У)

Оксид кобальта (Ш) Составитель Т. Белослюдова

Редактор Е. Хейфиц Техред А. Бабинец, . Корректор М. Коста

Заказ 941/3 Тираж 577 Подписное

ВНИИПИ 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 формула изобретения

Катализатор для окисления оксида азота (II) на основе оксидов кобальта и марганца, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью обеспечения стабильной активности катализатора при окислении концентрированного нитрозного газа повышенной влажности, катализатор дополнительно содержит оксид фосфора (У) при следуюшем содержании компонентов, вес.%:

3S Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Японии М 51-5837, кл. С 01 В 21/36, опублик. 1976. ао )

2. Патент Великобритании l4 1387779; кл. С 1 А, оцублик. 1975 (прототип).