Катализатор для глубокого окисления углеводородов и кислородсодержащих соединений отходящих газов промышленных производств

 

Изобретение касается каталитической .химии, в частности катализатора для глубокого окисления углеводородов и кислородсодержащи.х соединений отходящих газов промышленны.х производств. Цель - повышение активности и стабильности катализатора . В состав последнего входят, мас.%: оксид хрома 14-19; оксид кобальта 0,1 - 1; оксид циркония 0.1 - 1 и носитель смесь технического глинозема и активной А1гОз при соотношении (1-3); - остальное. Этот катализатор обеспечивает устойчивую работу по глубокому окислению органических вешеств (до 99 ) в течение 2200 ч против 1500 ч в известном случае (с кремнеземным носителем). 2 табл. to (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4293207/23-04 (22 ) 03. 08. 87 (46) 23.03.89. Бюл. № 11 (72) М. И. Мясоедов, В. А. Левин,Н. А. Комаровский, А. Л. Цайлингольд, Г. П. Катюряева, Э. А. Шмулевич, Н. И. Ененко, Т. А. Меньшикова, И. П. Гольберг, Г. Н. Грунин, В. П. Беспалов, В. Ф. Мельников и В. П. Кичигин (53) 66.097.3 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР № 929212, кл. В 01 J 23/86, опублик. 1982.

Авторское свидетельство СССР № 760933, кл. В 01 J 23/86, опублик. 1980.!

Изобретение относится к катализаторам, применяемым для очистки отходящих газов промышленных производств от органических соединений путем глубокого окисления

Целью изобретения является повышение активности и стабильности катализатора за счет дополнительного содержания оксида циркония и содержания в качестве носителя технического глинозема и активной гидроокиси алюминия при определенном соотношении компонентов.

Пример 1. 26,5 г технического глинозема, 23,73 г гидроокиси ал юм и н ия (ГОА):

0,05 г оксида циркония и 0,71 г углекислого кобальта в сухом виде высыпают в ступку и тщательно растирают до однородной массы. Затем добавляют 33 мл водного раствора, содержа шего 12,5 г хромового ангидрида,и образующуюся пасту тгцательно

„„SU„„1466785 А1 (gg 4 В 01 J 23 86 В 01 D 53 36 (54) КАТАЛ ИЗАТОР ДЛЯ ГЛУБОКОГО

ОКИСЛЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ И КИСЛОРОДСОДЕРЖАЩИХ СОЕДИНЕНИЙ

ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРОИЗВОДСТВ (57) Изобретение касается каталитической химии, в частности катализатора для глубокого окисления углеводородов и кислородсодержагцих соединений отходягцих газов промышленных производств. Цель повышение активности и стабильности катализатора. В состав последнего входят. мас. /p. оксид хрома 14 — 19; оксид кобальта 0,1 — 1; оксид циркония 0.1 — 1 и носитель (смесь технического глинозема и активной А1,0, при соотношении (1 — 3):1j остальное. Этот катализатор обеспечивает устойчивую работу по глубокому окисле1шю органических веществ (до 99 — 100 ;p) в течение 2200 ч против 1500 ч в известном случае (с кремнеземным носителем). 2 табл.

2 растирают до эластичного состояния. Пасту формуют в «червяк» диаметром 3 мм, суц|ат в течение 6 ч при 115 С и прокаливают при 550 С в течение 6 ч. «Червяк» дробят на гранулы ЗХ4 мм. Состав полученного катализатора приведен в табл. 1, Полученный катализатор HcllhlThlBBIQT в процессе глубокого окисления модельныi газовоздушных смесей, содержаших н-бутан, бензин, метилакрилат в концентрациях

0,05 — 0,08 об.%, при 300 — 400 С и объемной скорости подачи газовоздушной смеси 20000 ч- .

Данные по испытанию катализатора приведены в табл. .

Прилеры 2=18. Катализаторы приготавливают по примеру 1 с указанным в табл. 1 соотношением компонентов.

1466785

Анализ приведенных в табл. 1 примеров в предлагаемых и запредельных значениях компонентов катализатора показывает, что оптимальным содержанием компонентов катализатора является следующее, мас. /p. оксид хрома 14 — 19, оксид кобальта 0,1—

1,0, оксид циркония 0,1 — 1,0; отношение глинозем: активная ГОА 1".1 — 3:1. При этих значениях степень глубокого окисления н-бутана при начальной температуре окисления

300 С колеблется в пределах 73,6 — 82,1 /о.

При повышении начальной температуры до

350 С при всех прочих равных условиях конверсия н-бутана составляет 94,2 — 98,4о/о.

Бензин подвергается глубокому окислению при начальной температуре 300 С на 90—

95,7 /о, а метилакрилат практически нацело.

Увеличение содержания оксида хрома в катализаторе до 24 /о (пример 6) приводит к улучшению показателей глубокого окисления (no сравнению с предлагаемыми значениями оксида хрома) лишь в области низких начальных температур. При температурах эксплуатации катализатора (350—

375 С) конверсия н-бутана не увеличивается. Следовательно, увеличение содержания оксида хрома в катализаторе экономически нецелесообразно.

Уменьшение содержания оксида хрома до 9 /о приводит к ухудшению результатов (пример 7) . При снижении содержания оксида кобальта до 0,05 /о (пример 14) также наблюдается снижение конверсии н-бутана и в области низких и высоких температур.

Увеличение содержания оксида кобальта до 5о/о (пример 8) экономически нецелесообразно, так как не приводит к улучшению показателей. Снижение содержания оксида циркония до 0,05 /о (пример 10) приводит к снижению степени глубокого окисления н-бутана по сравнению с примером при Т = 300 С на 10 /о абс., а при Т =

=350 С вЂ” на 3,4 /о. Увеличение содержания оксида циркония до 3,0о/о не улучшает показателей по сравнению с примером 3.

Уменьшение отношения технического глинозема к ГОА в носителе катализатора до 0,5:1 приводит к резкому снижению степени глубокого окисления и-бутана. Так

100о/о-ная конверсия н-бутана достигается лишь при Т, =450 С. Увеличение содержания технического глинозема в носителе до

80о/о (глинозем: ГОА = 4:1, пример 12), нецелесообразно, так как показатели процесса не улучшаются, а механическая прочность резко уменьшается.

В табл. 2 представлены данные сравнительных испытаний предлагаемого и известного катализаторов на химическую активность и стабильность.

Таким образом, предлагаемый катализатор обеспечивает очистку низкоконцентрированных промышленных газовых выбросов от углеводородов и кислородсодержащих соединений при начальной температуре 300-!

5 350 С (объемная скорость газового потока

20000 ч ), высококонцентрированных — при

160 в 170 С. Замена в носителе катализатора 1на 2/3) дорогостоящей активной окиси алюминия на доступный и дешевый глинозем, а также наличие в составе катализатора м алого количества дефицитного кобальта (О,! — 1,0о/о) позволило получить недорогостоящий, но эффективный катализатор глубокого окисления органических соединений. Предлагаемый катализатор по сравнению с известным механически более прочен и стабилен. Устойчивую работу со степенью глубокого окисления органических веществ, равной 99 — 00 /о, катализатор обеспечивает в течение 2200 ч.

Формула изобретения

Катализатор для глубокого окисления углеводородов и кислородсодержащих соединенийй отходящих газов пром ышлен Hых производств, содержащий оксид хрома, оксид кобальта и окисноалюминиевый носитель, отличающийся тем, что, с целью повышения активности и стабильности катализатора, он дополнительно содержит оксид циркония, в качестве носителя содержит технический глинозем и активную гидроокись алюминия, взятые в массовом соотношении от

1:1 до 3:1, при следующем соотношении компонентов, мас.о/p .

Оксид хрома

45 Оксид кобальта

Оксид циркония

Указанный носитель

1466785

Т а

Образец

Метилакрилат

Бутан

В слое каталиНачальная, Т, ензин затора, Т„

430

375

75,8

96,3

100

440

400

93,8 100

98,6

77,4

94,2

99,8

425

375

82,1

98,4

100

430

375

89,9 96,1

100 100

73,6

95,8

100

435

400

86,2

98,3

100

430

375

70,8

94,2

100

445

400

67,1

92,0

98,0

445

400

76,7

93,4

99,0

430

375

70,1

94,9

100

430

375

77,3

95,2

100

435

375

Состав катализатора, мас.X

Cr 0 19,0

Со О 1,0

ЕгО 0,1

Носитель 79,9

Глинозем: ГОА=1,85:1

Cr О 14,0

Со,O 0,75

ZrO 1,0

Носитель 84,25(1,85:1)

Cr O 17,0

ZrO 1,0

Носитель 81,5(1:1)

Cr О 19,00

ZrO 0,1

Носитель 79,9 (3:1)

Cr,О 14,0

ZrO 0,5

Носитель 84, 5 (1, 85: 1)

Cr O, 24, О

Со О 1,0

ZrO 0,1

Носитель 74,9(1,85:1)

Cr O 9,0

Со01 0

ZrO 1,0

Носитель 89,0(1,85:1)

Cr О, 17,0

Zr0 0,1

Носитель 77,9(1,85:1)

Cr 0з 1790

ZrOz 1 О

Носитель 81,9(1,85:1

Cr О, 19,0

СозО 1,0

ZrO 0,05

Носитель 79,95(1,85:1)

Cr, О 17,0

ZrO 3, 0

Носитель 79,0,(1,85:1) Температура, С блица 1

Степень глубокого окисления, Х

80,7 95,7 100

98,3 100

100,0

1466785

Продолжение табл. 1

1(3 4 5 6 7

Cr О, 19,0.

Соз О 1,0

Zr0 0,1

Носитель 79,9(4,0:1)

Cr, О, 17,0

СозО 1,0

ЕгОр 0,5

Носитель 81,5(0,5:1)

Cr О, 17,0

Со, О 0,05

Zr0, 0,5

Носитель 82,45 (1,85:1) 83,8

97,3

100

430

375

39,5

68,9

92,2

100

450

70,4

91,3

97,6

400

Таблица 2

Температура, С

Катализатор

Изопентан

С,Н„

Метилакричат СНа=СНСООС.1

Бензин

Б-70 в слое катализатора начальная

170

98,3

99,7

99,6 100

100 100

550

2200

180

560-580 99-100

1500 и Условия испытания катализаторов: объемная скорость 20000 ч т, концентрация горючих компонентов 0,6-0,7 об.7.

Составитель В. Теплякова

Редактор А. Ворович Техред И. Верес Корректор Э. Лончакова

Заказ 972/6 Тираж 487 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4)5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Предлагаемый, мас.Е:

Cr,О, 19,0

Zr0, 0,1

А1 ОЗ 79,9 (носитель)

Сг О, 6,0

СоО 9,0

Ее,О, 9,0

Кремнеземный носитель 76 (известный) 320

440

Продолжительность работы, ч