Способ получения катализатора для очистки газовых выбросов от органических примесей

 

А1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

И9) (I II

ЮЯЕС8Н}ЗНмЯ

ПАТЕНТНО Тайн.ЕСН... ,„

ЬИБЛ!!СТЕ1.;А

ГОСУДАРСТНЕННЬ1Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (46) 15.01.92. Бюл, Р 2 (21) 4123277/04 (22) 25.09.86 (7I) Дзержинский филиал Государственного научно-исследовательского института по. промышленной и санитарной очистке газов (72) А.С.Дряхлов, Б.Е.Улыбин, Л.П.Финогеев и В.И.Кисаров (53) 66.097.3(088.8) (56) Патент США М 4318888, кл. В 01 D 53/36, 1982.

Allinglam Xnd Finish, 1964, 16, 9 195, с.35-38.

Авторское свидетельство СССР ,У 1170676, кл. В 01 3 37/00, 1984 (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ KATAJ513ATGPA .

ДЛЯ. ОЧИСТКИ ГАЗОВЬИ ВЬ1БРОСОВ ОТ ОРГАНИЧЕСКИХ ПРИМЕСЕЙ (57) Изобретение относится к каталитической химии, в частности к получению катализатора для очистки газовых выбросов от органических примесей. Цель — получение катализатора с повышенной активностью при совместном окислении органических примесей. Изобретение относится к способам получения катализаторов для сайитар" ,иой очистки газовых выбросов от pasличных органических соединений в присутствии горючих аэрозолей, i частности для одновременного дожигания растворителей и аэрозолей лака в производстве эмалированных проводов, Целью изобретения является повы шение активности катализатора при (51) 5 В 01 3 23/44, 37/00

В 01 D 53/36 и горючих аэрозолей лака, с повышенным сроком службы и пониженной Металлоемкостью. Получение каталы4атЬра ведут в присутствии аэрозольной пыли путем нанесения палладия из электролита на металлический носитель в виде набора гофрированных лент. Носитель используют с шевронным располо— жекием гофр под углом (+20) - (+ 75) и осаждение на него палладия из раствора проводят методом переменкой полярности при режимах работы на первой фазе: температура электролита 3035 С; плотность тока.I О-l,2 A/äè, полный период 10 с; катодный период

1 с; анодный период 9 с и на второй g фазе. плотность тока 2,0-2,5 А/дм, катодный период 9 с, анодный период

1 с. Палладирование целесообразно осуществлять из водно"o раствора электролита следующего состава, г/л: двуВ е хлористой палладий в г.ересчете на металл 1,5-1,8; двузамещенкый фоафорнокислый аммокий 10-16; двузамещеиный фосфорнокислый натрий 50-601 вода до 1 л. 1 з.п. ф-лы, 2 табл. совместном окислении органических примесей и горючих аэрозолей, повышение срока службы и снижение металлоемкости sa счет использования носителя с шевронным расположением гофр под углом + 20 - -75 и осаждения на него палладия методом переменной полярности при определенных режимах работы из электролита определеннова состава.

3 149606

Il p и м е р l. В„ элсктролизер емкостью 1,5 л заливают 1 л палладирующего раствора следующего состава, г/л: двухлористый палладий в пересчете на металл 1,5; двузамещенный фосфорнокислый аммоний 10; двуэамещенный фосфорнокислый натрий 50; дистиллированная вода до 1 л.

В электролизер опускают дна элек- 10 трода из палладиеной фольги являю-.

0 2 щейся анодом площадью 1 дм, и пла-. стинки иэ стали IX18HIOT также пло; щадью i дм, являющейся катодом.

Режим работы на первой фазе про- 15 цесса

Температура, С 30

Плотность тока, А/дм 1,1

Полный период

Катодный период с 1

Анодньй период, с 9

Время выдержки,мин 10

Режим работы на второй фазе проO 25 цесса

Плотность тока, А/дм 2,0

Катодный период,с 9

Анодный период, с 1

Время выдержки, мин 20

При такой обработке на пластине из стали IХ18НIОТ высаживается палладий в количестве 0,1 мас.Ж в виде металла серебристо-матового цвета. 35

Пример 2. В тот же электролиэер заливают 1 л палладирующего раст-. вора следующего состава rjh:дву хлористый палладий B пересчете на металл, 1,65; двузамещенный фосфор" нокислый аммоний 12; двуэамещенный фосфорнокислый натрий 55; дистиллированная вода до 1 л.

В электролизер опускают два электрода из палладиеной фольги пло-, 45 щадью 1 дм, являющейся анодом, и

2 пластинки из стали IXI8H10T также площадью 1 дм, являющейся катодом.

Режим работы на первой фазе процесса

Плотность тока, 2

1,15

Полный период,с l0

Катодный период,с

Анодный период,с 9 55

Температура, С 32

Время выдержки,мпн II

Режим работы на второй фазе процесса:

4

Плотность тока, Лlдм 2,3

Катодный период,с 9

Анодный период,с 1

Время ньдержки,мин 30

В результате такой обработки на пластине из стали IX18HIOT высаживается палладий н количестве 0,2 мас.X в гиде металла серебристо-матового цвета.

Пример 3. В тот же электролизер заливают, I л раствора следующего состава, г/л: двухлористый палладий в перес1ете на металл 1,.8;двузамещенный фосфорнокислый аммоний 15; двузамещенный фосфорнокислый натрий

60; дистиллированная вода - до 1 л.

В раствор помещают такие же, как указано в примере 1, два электрода.

Режим работы на первой фазе процесса

Плотность тока, А/дм I 20

Полный, период,с 10

Катодный период,с 1

Анодный период,с .9

Температура процесса, С

О 35

Время выдеряжи,мин 12

Режим работы на в то рой фаз е процесса .

Плотность тока, А/дм 2,5

Катодный период,с 9

Анодный период, с 1

Время выдержки,мин 30

В результате такой обработки на пластине из стали марки IX18Í10Ò высаживается палладий н количестве

0,25 мас.7 в виде металла. серебристоматового Цвета.

Образцы по примерам 1-3 испытынают в реакции окисления и-ксилола в проточной циркуляционной системе. Сопоставление активностей образцов катализатора,приготовленных по примерам

1-3 .(масса образца катализатора 1 r) дано в табл.l.

Как видно, активность образцов практически одинакова. Поэтому палладий на стандартные металлические гоф" риронанные ленты наносят в минимальном количестве, т.е. 0,1 мас.Х, Пример ч, В электролизер емкостью 3,0 л заливают палладирующий раствор-в количестве 2,5 л состава, укаэанного в примере 1. В электролиsey опускают дна электрода из палла-.

1496067 диевой фольги и гофрированной ленты иэ стали IXI8Н10T с шенроиным расположением rn@p и снободным сечением каждой по 1,94 дм . Размеры свобод2 ного сечения электродов обусловлены стандартными размерами металлических матов (6,05Х0,32 дм ), из набора которых состоит промышленный каталитический блок. Направляющая гофр рас-10 положена под углом + 20

I38

1-10-

231

Э,О ° 1О

Нанесение палладия н виде металла серебристо-матоного цвета осущест вляют так, как указано в примере I.

Пример 5. По примеру 4, только направляющая гофр расположена под углом 30 .

Пример 6. По примеру 4, только направляющая гофр расположена под углом + 60

Пример 7. По примеру 4, только направляющая гофр расположена под углом + 75

Пример 8. На гофрированную,25 .ленту с прямыми каналами трапецеидальной формы указанных выше размеров наносят палладий в ниде палладиевой черни, как указано н известном способе. ЭО

Из полученных по примерам 4-8 гофрированных пластин собирают стандартные каталитические блоки, состоящие из двух или трех металлических матов.

Характеристики каталитических матов и блоков следующие:

Длина мата,м 0,605 Ширина мата,м 0,300

Высота мата, и Ор032 40

Число шевронных гофр на длину мата, шт.

Толщина ленты,м

Толщина гофрироД ванной ленты,м . 1,3:!0=

Число рядов гофрированной ленты по ширине мата,шт

Общее число шевБО ронных гофр в мате, шт Отношение длины прямой ленты к длине гофрированной, 1,235

Сечение. одного ряда гофрированной ленты размером

2 «1, 235 "О, 605 и «О, 032 и 4,78.10 м катализатора н мате (4,31 кг ) /5,81"

«10 M3)} 742 кг/мэ

Ма с са к атал итич е ского блока размером

0 605«0,30«0,067 м (4,31 2),кг

Масса каталитического блока размером

Gs605«0s30«0,098 м (4,31«3), кг 12,9

Металлические ле.рты после их обеэжиринания и нанесения палладия собирают н маты, укладывают в блок и устанавливают в производстве эмалирования проводов ПО Москабель на горизонтальных эмаль-станках. Кроме того испытывают также и аналог, т.е.блок фирмы KATEC., Результаты испытания блока с шенронным расположением гофр (БШГ) и различными углами направляющей гофр (/), блока с прямыми каналами (БПК) (прототип), à также бло-. ка фирмы КАТЕС (аналог) приведены в табл,2. Иэ табл.2 нидно, что наибольшей эффективностью н реакции дожигания растворителей и аэрозолей лака обладает блок, в котором направляющая е гофр расположена под углом - 20 .Дальнейшее уменьшение такого угла в насадке нежелательно из-за технических трудностей ее изготовления, 8,62

Объем мата размером 0,605«0,30

«0,032

Удельная поверхность одного мата

{д 78 10 (м

231/5,81 -10 1мэ)

Масса мата,кг

Объем одного ряда гофрированной ленты размером

1,235-0,605 м

«0,032 м -l --lO м

Иатинньтй объем. гофрированных лент н мате (2,39

«IO 231}

Свободный объем катализатора (5,81-0,552) 10 /

5,81 10

Масса катализатора в мате

7800 (кг/м )5 52 "

"l0 м

Насыпная масса

5,81 10 м

1900 м /

4,3!

2,39 -10 м э

5,52 10 мз

0,905 м

4,3! кг

1496067

В табл.2 приведены результаты сопоставления активности блока с шеврон.кым расположением гофр (elй 20 ) c активностью блока с-прямыми каналами, взятого по прототипу, а также блока фирмы КЛТЕС. ",. Как видно, па блоках

БШГ и БПК степень дожигания растворителей выше, чем на катализаторе фирмы KATEC. Более высокая эф@ектив- 10 ность дожигания растворителей ка отечественных блоках достигается за счет более высоких их удельных поверхностей (Я„д) по сравнению с $ д катализатора фирмы КАТЕС. Действительно, 15 величина Б УА блоков с прямыми каналами, шевронным расположением гофр и фирмы КАТЕС составляют соответственно

2800,. 2000 и 936 м /м . Как видно, Sóä блока с прямыми каналами больше 20

S блока с шеврокным расположением чА

rohp в 1,35 раза, однако их начальная эффективность в реакции дожигания растворителей практически одинакова, 25

Иеталлоемкость блока с шевронным расположением гофр в два раза ниже металлоемкости блока с прямыми каналами (прототипа).

Эффективность дожигания аэрозолей 30 лака на блоках с шевранным располоt жением гофр и фирмы КАТЕС практически одинакова (составляет 95-96%) и существенно выше эффективности,достигаемой ка блоке с прямыми какала- 35 ми (40-48,5%, см.табл.2).

Как видно иэ табл.2, степень дожигания растворителей на блоке фирмы

КАТЕС и особенно блоке с прямыми каналами существенно снижается в про- 40 цессе .их длительной работы в отличие от блока с шеврокным расположением гофр, где такого снижения практически не происходит. Такое снижение акТНВНосТН обусловлено сдиракием палладиевой черни с катализатора аэрозолями лака и нарушением равномерного покрытия активного слоя эа счет его агрегирования, Унос палладиевой черни с катализатора может достигать 50

80%. Больший эффект дезактивации блока с прямыми каналами по сравнению с блоком фирмы КАТЕС обусловлен более быстрым сдиракием палладиевой черни в первом случае. Действитель" 55 но, на блоке с прямыми каналами палладиевая чернь составляет 0,1%, а на катализаторе фирмы КАТЕС

1,SX.

Формула изобретения

1. Способ получения катализатора для очистки газовых выбросов от органических примесей в присутствии аэрозольной пыли путем нанесения палладия из электролита на металли- ческии носитель в виде набора гофрированных лент, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью получения ка" талиэатора с повышенной активностью при совместном окислении органичес" ких примесей и горючих аэрозолей лака, с повышенным сроком службы и пониженной металлоемкостью, используют носитель с шевронным расположением гофр под углом (+20)-(475) и осаждение на него палладия иэ раствора проводят методом переменкой полярности при режимах работы на первой фазе:

Температура электролита, С 30-35

Плотность тока,А/дм 1,0-1,2

Полный период, с 10

Катодный период,с l

Акодный период,с 9 и иа второй фазе:

Плотность тока, А/дм

Катодкый период,с

Анодный перисд, с

2, Способ по п. l t o т и и ч а юшийся тем, что паиладирование осуществляют из водког раствора электролита следующег< состава, г/л:

2,0-2,5

Двухи ор истый налладий в пере— счете ка метали

l,5-1,8

На блоке с шеврокным расположением гофр палладий находится не в виде палладкевой черни, которая мажется и легко снимается рукой с поверхности катализатора, а в виде конфигурации с блестящей серебристого цвета поверхностью. Эта поверхность не мажется и не снимается с катализатора.

Количество палладия на блоке с шевронным расположением гофр такое же, как и на блоке с прямыми каналами.

Таким образом, катализатор, полученный по предлагаемому способу,обеспечивает более высокиепоказатели процесса обезвреживания газовых выбросов от растворителей и аэрозолей лака.

1 96067

Двузамещенный фосфорнокислый аммо ний

Двузамеценный Аос

50-60 форнокислый натрий

Дистиллированная вода

Та бли ца 1

10-16

До 1л

Концентрация

Степень превращения, Х

Температура процесса,"С образец 1, образец 2, образец

Pd 0,17 Pd 0,2X Pd 0,257 и-ксилола, г/м

93

92,5 ., 94,0

92

1,0

1,0

400

Таблица 2

Результаты испытания блоков с шевронным расположением гофр {БШГ) и сопоставления их активности с активностью блока фирмы "КАТЕС" и блока с прямыми каналами (БПК) в производстве эмалирования проводов

Хамцаитрюум принес

ДЫ К таюи торе иес

PscT рител ра тели

t2О

175 т 20 гп го н» н

«н» н .

: 99 90

» клтес . (виелог) Составитель В.Теплякова

Редактор Г.Мельникова -Техред N,Õîäàíè÷ . Корректор Л.Патай

Заказ 791 Тир ах Подписное

ВНЯВШИ Государственного комитета но изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

2

1

6

12

1 3 б

l2

3 б

6,0

5,5

4,2

5,7

4,0

6,0

6Ä.7

3е5

7,0

5,0

4,3

4,0

5,4 бе 7

4,7

597

0,10

0,15

0,12

0, l1

О, 14

0„ l0

0 15

0,16

0it0

0,15

0,16

0,11

0,14

0,17

0,13

О, 120

0,163

0,210

0,370

0,080

0,090

0,12

0,077

0,070

0,20

0,30

0 60

0„22

0,34

0,28

0,57

О, 0045

0,012

О, 022

О, 033

О, 007

0,005

0,007

0,004

0,060

0,072

0,О77

0,09l

0,0044

0,0055

0,0077

0,ОО78

98,0

97,0

95,0

93,5

98,0.

98,5

98,0

97,8 .

99,0

96,0

93,0

81,0

И,О

95,0

94,0

90,0

95,5

92 0

82,0

70,0

95 0

95,2

95,4

95,0

40,0

45,0

48,5

43т0

96,0

96,1

9S,5 .94,0