Катализатор для очистки газов от окислов азота

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<1>956005 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 04. 01. 80 (21) 2895490/23-04 с присоединением заявки Мо (23) Приоритет

Опубликовано 07D982. Бюллетень ¹ 33

Дата опубликования описания 070982

Р1 М К з

В 01 J 25/00

//С 10 К 3/02

Государственный комитет

СССР но делам изобре1ений и открытий (53) УДК 66.097.

° 3 (088. 8) Д.В. Сокольский, Г.К, Алексеева, Л.М., Ластовка, С.X. Кашаубаева, Л.И. Корнеев, B.Â.,родионов, Г.А. Полякова, В.С. Зуев, Г.А. СкМ>рцов, Б.Д. Жигайло, В.И. Половченко и Г. А. Батарев (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ОЧИСТКИ ГАЗОВ ОТ ОКИСЛОВ

АЗОТА

Изобретение относится к области высокотемпературной каталитической очистки газов, в частности к разработке металлических катализаторов для очистки газов от окислов азота и окиси углерода, и может быть использовано для каталитической очистки выхлопного газа автотранспорта или газообразных выбросов азотнотукового производства (при 350700 С).

Известны катализатору, содержащие алюминий и металлы V-VIII групп IV периода, преимущественно медь, хром и никель в виде сплавов, поверхность которых разрыхлена путем частичного удаления алюминия (1)

Катализаторы проявляют высокую активность при 300 С (81% превращения ) в реакции восстановления окиси азота большим избытком окиси углерода (20% по объему ).

Недостатком их является снижение активности после работы при

600-700 С. Низкая температура их приготовления — 200оС, свидетельствует о том, что они не предназначены для работы при температурах выше 500 С, т.е. в тех условиях, когда неизбежны необратимые измене-. ния структуры и состава поверхности (спекания) и снижение активности.

Ближайшим к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является катализатор для очистки газов от окислов азота на основе выщелоченного никель- или кобальтжелезоалюминиевого сплава (23.

10 Известный катализатор предназначен для очистки выхлопных газов автомобилей при 600-900оС. Катализатор содержит один из металлов — никель, кобальт, железо, хром, медь, серебро, молибден, вольфрам или их комбинации в сплаве с алюминием, удаляемым с поверхности щелочью или кислотой.

Сплав содержит 50% алюминия и 50% никеля или сумма металлов составляет

50 вес.% при весовом соотношении металлов между собой:

Реней Ni/Fe 90/10

Ni/Cu 60/40

Ni/Cu/Fe 60/30/10

Ni/Fe/Cr 70/10/20

Ni/Cu/Ag 90/8/2

М1/Cu/W 75/22/3

Ni/Fe/Ìî/W 88/8/2/2

Недостатками известного катализатора являются недостаточно высокие активность и термостабильность.

956005

Т а б л и t а 1

Катализатор

Время работы

tlP H

7000С, ч и при температуре, С

600 550

450

700

500

400 о

Ni-AI-Ге (40-55-5) 100 90 61

100 100 80

100 100 100

19 О

41 20

100 !00 (известный) N i -А2- Fe-T i (33-55-5-71

Гак, при очистке газовой смеси, содержащей 1% NO и 1,2% СО в аргоне, I в присутствии известного катализатора на основе выщелоченного никельжелеэоалюминиевого сплава за 6 ч работы при 600 С достигается 100%-ная степень очистки от окислов азота, при 550 С - 80Ъ-ная при 500 С

41%-ная, при 450ОС вЂ” 20%-ная степень

) очистки.

Целью изобретения является повышение активности и термостабильности катализатора.

Для достижения цели предложен катализатор для очистки газов от окислов азота на основе выщелоченного никель- или кобальтжелезоалюминиевого сплава, дополнительно содержащего титан при следующем соотношении компонентов в исходном сплаве, вес.Ъ:

Викель 33-48 или кобальт 5 — 30 железо 2 — 38

Титан 3-15

Алюминий Остальное

Отличительными признаками изобретения являются дополнительное содержание титана в исходном сплаве и соотношение компонентов.

Катализатор по сравнению с извест ным обладает повышенной активностью и термостабильностью. Так, при очистке газовой смеси, содержащей

1Ъ N0 и 1,2% CO в аргоне, в присутст вии предлагаемого катализатора на основе выщелоченного никельжелеэотитаналюминиевого сплава за 6 ч работы достигается 100%-ная степень очистки от окислов азота при температурах от 600 до 450 С включительно.

Предлагаемый катализатор может быть приготовлен различными способами: сплавлением в индукционной печи, спеканием иэ расплавленных порошков сплава, спеканием дробленных сплавов нужного ..-.остава и другими, в зависимости от условий произ— водства и с целью придать катализатору необходимую форму (гранулы, лен— та, пластина, блоки и пр.).

Пример 1. Для приготовления катализатора 55 г алюминия, 33 г нп— келя, 7 г титана и 5 г железа сплавляют в индукционной печи. Сплав схлаждают и дробят на гранулы 2-5::.м.

Гранулы обрабатывают 5%-ным раствором

10 KOH для удаления 10Ъ алюминия и стмывают дистиллированной водой. За— тем катализатор сушат на воздухе при 250"С 3 ч и прокаливают при 500 C в течение 3 ч.

Пример 2. Для приготовления катализатора 47 г алюминия, 48 г никеля, 3 г титана и 2 г железа сплавляют в индукционной печи. Сплав охлаждают и дробят на гранулы 2 †мм. Гранулы обрабатывают 5%-ным раствором

KOH для удаления 10% алюминия и отмывают дистиллированной водой. Затем катализатор сушат на воздухе при

250 С 3 ч и прокаливают при 500"C в течение 3 ч.

Активность катализаторов по при— мерам 1 и 2 изу-ают в реакции восстановления окиси азота окисью углерода. В токе аргона температуру катализатора повышают до 700 С, затем в реактор подают рабочую газовую смесь (1% 0 и 1,2Ъ СО в аргоне! и выдерживают катализатор при этих условиях 3 ч, после чего определяют степени превращения (с).7 а)окиси а."-.ота, при более низких температурах 600—

300 C). Данные по активности и тсp—мостабильности настоящих катали"-аторов приведены в табл. 1. Для

40 сравнения в таблице приведены cLN:, известного Ni-АР-Fe катализатора, приготовленного аналогичным споео— бом (сплавлением). В скобках приведено содержание металлов в вес. -..

45 в сплаве в порягке перечисления.

Степень превращения N0,% (с()о) 956005

Продолжение табл. 1

Степень превращения «О, Ъ (с ио) Время работы при

700ОС, Катализатор при температуре, C (1

700 600 550 500

450 400 (пример 1) 100 100 100

100 100

Ni-AP.- Fe (48-50-2) (известный) 100 95

80 43

Ni-Л2-Fe-Ti (48-47-2 — 3) 100 100

91 63

35 (пример 2) Т а б л и и а 2

Степень превращения 0, Ъ (No) при температуре С

i о

Катализатор

550 500 450

700 600

400

Fe-AI-Co (38-57-5) (известный) 73,5 40,0 10,0

100

100

100

Fe-AI-Co-Ti (38-50-5-7) (пример 3) 100 93,0 80,0 48,0

100

100

Fe-А2-Со-Тi (38-53,5-5-3,5) (пример 4) 56

100 100

100

100

Пример 5. Для приготовления печи. Сплав охлаждают, дробят на катализатора 50 г А2, 5 г Fe, 30 r, гранулы 2-5 мм. Гранулы обрабатывают

Со, 15 г Ti сплавЛяют в индукционной 65 5Ъ-ным раствором KOH для удаления

Пример 3. Для приготовления катализатора 38,0 г железа, 50,0 г алюминия, 5 г кобальта и

7 г титана сплавляют в индукционной печи, расплав охлаждают и дробят на гранулы размером 2-5 мм. Гранулы выщелачивают 5 --ным раствором KOH до удаления 10Ъ алюминия и отмывают от щелочи дистиллированной водой.

Затем катализатор сушат при 250ОС

3 ч на воздухе и прокаливают при

500ОС в течение 3 ч.

Пример 4, Аналогично примеру 3 готовят катализатор, используя 38,0 г железа, 53,5 г алюминия, 5,0 r кобальта и 3,5 г титана. Активность и термостабильность катализаторов по примерам 3 и 4 изучают в реакции восстановления окиси азота окисью углерода. В токе аргона температуру катализатора доводят до

700 С, затем в реактор подают рабочую газовую смесь (0,6Ъ NO и 1Ъ CO

ЗО в аргоне). При этой температуре катализатор работает в течение 3 ч, затем определяют его активность в температурном интервале от 700 до

300 С. Данные об активности катали35 заторов приведены в табл. 2. Для сравнения в таблице приведена активность катализатора подобного состава, но не содержащего титана, приготовленного аналогичным способом

4О (сплавлением).

956005

Время работы при

700 С, ч

Катализатор

500

450 430

550

600

700

Со-АХ-Fe (30-65-5) (известный) 23

Со-А2-Fe-Ti (30-50-5-15) (пример 5) 100

80 78

100

100

Со-АР-Ге-Тi (20-68-5-7) (пример 6) 95 80 53

100

100

Формула изобретения

2-38

3-15

Остально»

Железо

Титан

Алюминий

45

Составитель В. Теплякова

Техред И.Гайду Корректор С. Шекмар

Редактор Н. Багирова

Заказ 6879/7 Тираж 583

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Ф

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

10% АР и отмывают от щелочи дистиллированной водой. Затем катализатор сушат на воздухе при 250 С 3, ч и прокаливают при 500 С в течение 3 ч.

Пример б. Пля приготовления катализатора 68 г АР, 5 г Fe, 20 г Со, 7 г Ti сплавляют в индукционной печи. Сплав охлаждают, дробят на гранулы 2-5 мм. Гранулы обрабатывают

5%-ным раствором КОН для удаления 10

10Ъ АР и отмывают дистиллированной водой. Затем катализатор сушат на

Катализатор для очистки газов от окислов азота на основе выщелоченного никель- или кобальтжелезоалюминиевого сплава, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения активности и термостабильности катализатора, исходный сплав дополнительно содержит титан при следующем соотношении компонентов, вес.Ъ:

Никель 33-48 или кобальт 5-30 воздухе при 250ОС 3 ч и прокаливают при 500 С в течение 3 ч.

Активность катализаторов (пример

5 и б) изучают в реакции восстановления окиси азота окисью углерода. В ,токе аргона температуру повышают до

700С С, а затем в реактор подают рабочую смесь (1% NO и 1,2 СО в аргоне1 и выдерживают в этих условиях

3-6 часов. После этого определяют степень превращения окиси азота при более низких температурах (600-400 С).

Данные по активности приведены в табл. 3.

Т а б л и ц а 3

Степень превращения NO,Ъ при t"C

Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Франции Р 2209605, кл. В 01 ) 25/00, опублик. 1974.

2. Патент Великобритании

Р 1401673, кл. Р 01 М 3/15, В 01 J 25/00, опублик, 1975 (прототип).