Катализатор для очистки технологических газов от кислорода

 

Сущность изобретения: катализатор для очистки технологических газов от кислорода содержит оксид никеля или оксид меди - 10-50%, оксид графита - остальное. 1 табл. ел С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4948696/04 (22) 25.06.91 (46) 30.03,93, Бюл, N.. 12 (71) Новосковский филиал Государственного научно-исследовательского и проектного института азотной промышленности и продуктов органического синтеза (72) Г.И.Тительман, С.В. Караманенко, Ю.Н.Новиков, Э.В.Горожанкин и Е.З.Голосман (73) Государственное предприятие научноинженерного центра плазмохимических технологий "Плазматех" (56) Авторское свидетельство СССР

N 297388, кл. В 01 J 11/32, 1971.

Катализатор никельхромовый, ОСТ 603-314-71, Госрегистрация, 1972, N 34.

Авторское свидетельство СССР

М 1174067, кл. В 01 D 53/36, 1985.

Изобретение относится к катализаторам для очистки газов от примеси кислорода и может найти применение в области каталитической очистки различных технологических газов — инертных, водорода, энда- и экэогенераторных, защитных атмосфер на предприятиях химической, металлургической, машиностроительной, приборостроительной и др. отраслях промышленности.

Целью изобретения является повышение активности катализатора.

Кроме того, целью изобретения является снижение насыпной плотности катализатора и концентрации активного компонента на единицу объема катализатора, Укаэанная цель достигается тем, что катализатор для очистки технологических газов от кислорода, включающий оксид активного металла на носителе, содержит в

Ф

„„ рЦ „„1806ОО5 А3 (si)s B 01 J21/18, 23/72, 23/74 (54) КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ОЧИСТКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ГАЗОВ ОТ КИСЛОРОДА (57) Сущность изобретения: катализатор для очистки технологических газов от кислорода содержит оксид никеля или оксид меди—

10-50;4, оксид графита — остальное. 1 табл, качестве активного металла оксид никеля или оксид меди и в качестве носителя— оксид графита при следующем соотношении компонентов, мас., : оксид никеля или оксид меди — 10,0 — 50,0, оксид графита— остальное.

Отличительными признаками настоящего изобретения является использование в качестве носителя оксида графита, в качестве активного металла только одного оксида активного металла никеля или меди, новое соотношение компонентов в катали. заторе.

Оксид графита (ОГ) имеет оптимальную структуру, которая обеспечивает равномерное распределение активного металла и достуггность активных центров к реагентам, что, в свою очередь, достигается эа счет распределения по функциональным груп1806005 пам носителя аммиакатов металла и внедрения их в межслоевое пространство носителя. Зто приводит к практически полному участию активного металла в реакции гидрирования кислорода. Доступность активных центров позволяет не только количественно уменьшить содержание активного металла в единице объема катализатора, но и использовать только один из активных металлов Ni или Си. Одновременное использование никеля и меди нецелесообразно, так как не приводит к образованию никельмедного сплава на оксиде графита, Новый состав катализатора в сравне.нии с известным обладает более высокой активностью в процессе гидрирования кислорода,достигающей 1,,49 — 5,00r Oz: ч. "КТ

f0,08-0,09гО2 .ч- КТ у прототипа), низкой насыпной плотностью; составляющей 60120 г/л (1100-.1300 г/л у прототипа), меньшим содержанием активного металла на единицу объема катализатора — 4-60 г/л (375 г/л у прототипа).

Активность катализатора в реакции гидрирования кислорода определяют в проточной системе на стационарном слое катализатора. 8 реактор загружают образец катализатора. Подают водород с обьемной скоростью 1000-200 ч, линейно поднимают температуру до значения, соответствующего максимальному выделению воды (продукта реакции восстановления метал. лов), и осуществляют иэотермическую выдержку при температуре, соответствующей максимальному выделению воды до прекращения ее выделения. Реактор охлаждают до комнатной температуры, подают в него ре-. акционную газовую смесь, содержащую 0,4 об.-% 02, 4,0 об.% Нг, остальное Ar u Ng.

У}инейно поднимают температуру до значения, соответствующего 100 -ной степени конверсии кислорода при объемной скорости. 7500 ч . Температуру устанавливают

250 С.и варьируют объемную скорость реакционной газовой смеси таким образом, чтобы она обеспечивала 50%-ную степень конверсии кислорода. Рассчитывают активность катализатора по количеству перерабатываемого им кислорода с единицы его обьема (1 смэ) или массы (1г) в единицу времени (ч).

Пример 1. Катализатор готовят. иэ расчета на следующий состав, мас.%: 50

СиО и 50 ОГ.

Для приготовления катализатора смешивают нитрат меди (безводную или гидра. тированную соль) с оксидом графита в водно-аммиачной среде в количествах, соответствующих укаэанному составу и обеспечивающих образование аммиаката меди (предпочтительная концентрация водного раствора аммиака 15-20 мас. ). Затем го5 могенную массу прокаливают при температуре 250 C. . Получают катализатор, имеющий насыпную плотность 120 г/л и 60 r CuO на 1 л

КТ. Активность катализатора составляет

10 0,199 г 02 ч см КТ или 1,66г02, ч КТ в условиях процесса гидрирования кислорода в реакционной газовой смеси, содержащей, об.%; 0,4 02, 4,0 Н2, остальное Ar и Ng, при температуре 250 С. При этом 50%-ная сте15 пень конверсии кислорода обеспечивается при объемной скорости газового потока, равной 69500 ч .

Пример 2. Катализатор состава, мас. :30 СОО и 700l готовят по примеру1

20 с изменением только соотношения исходных компонентов....

Получают катализатор, имеющий на- . сыпную nfloTHocTb 80 г/л и 24 r Cu0 на 1 л

КТ, 25: Активность катализатора составляет

0,205 r 02 ч /см КТили 2,57г 02 ч /г КТ в условиях процесса, аналогичных примеру

1. При этом 50%-ная конверсия кислорода обеспечивается объемной скоростью 72000 .30 ч

Пример 3. Катализатор состава, мас.%: 15 СиО и 85 ОГ готовят по примеру 1 с изменением соотношения исходных компонентов и температуры прокаливания

35 200 С. г

Получают катализатор, имеющий насыпную плотность 95 г/л и 14 г СиО на 1 л

КТ; Активность катализатора составляет

0,180 г 02 ч /см КТ или 1,90 г 02 ч /г КТ

40 в условиях процесса, как в примере !; 50%ная конверсия кислорода достигается при обьемной скорости 63000 ч .

Пример 4. Катализатор состава, мас. : 10 СиО и 900f готовят, как в приме45 ре 3, с изменением соотношения исходных компонентов.

Получают катализатор, имеющий насыпную плотность 85 г/л и 9 r CuO на 1 л КТ.

Активность катализатора равна 0,156 г

50 О2ч /см КТили1,83 г02ч /гКТ вусловиях процесса, как в примере.1; 50%-ная конверсия кислорода обеспечивается при обьемной скорости 54500 ч ..

Пример 5. Катализатор состава, 55 мас, : 5 CUO и 95 ОГ готовят, как в примере

3, с изменением соотношения исходных компонентов, Получают катализатор, имеющий насыпную плотность 60 г/л и 4 г СиО на 1 л КТ.

1806005

Активность катализатора равна.0,054 г 02 " хч /см КТ или 0,05 r 02 ч i/r КТ в условиях процесса по примеру 1; 50 -ная конверсия кислорода достигается при объемной скорости 21000 ч 1. 5

Пример 6. Катализатор готовят из расчета на следующий состав, мас. 50

NiO и 50 ОГ.

Для приготовления катализатора смешивают нитрат никеля (безводную или гид- 10 ратированную соль) с оксидом графита в водноаммиачной среде в количествах, соответствующих указанному составу и обеспе-. чивающих образование аммиаката никеля . (предпочтительная концентрация водного 15 раствора аммиака 20-25 мас. ). Затем полученную гомогенную массу прокаливают при 350 С.

Получают катализатор, имеющий на сыпную плотность 50 г/л и 25 г й!О на 1 л 20

КТ. Активность этого контакта составляет

0,250 r Ог.ч "/см КТ или 5,00 r О ч "/r КТ в условиях процесса гидрирования кислорода по примеру 1. 50%-ная конверсия кислорода достигается при объемной скорости 25 газового потока, равной 87500 ч .

Пример 7. Катализатор состава, мас, : 20 NIO и 80 ОГ готовят, как в примере

6, с изменением соотношения исходных компонентов и температуры прокаливания 30 .200 С.

Получают катализатор, имеющий насыпную плотность 95 г/л и 19 r NIO на 1 л

KT. Активность этого образца катализато- 35 ра равна 0,261 г Ог ч 1/см KT или 2,61 г Огх кч /r КТ в условиях процесса по примеру 1.

50 -ная конверсия кислорода обеспечи. вается при объемной скорости 91500 ч ".

Пример 8. Катализатор состава, 40 мас. : 10 NIO и 90 ОГ готовят, как в примере 7 с изменением только соотношения исходных компонентов.

Получают катализатор, имеющий насыпную плотность 90 г/л и 9 r NIO на 1 л КТ. 45.

Активность катализатора 0,134 г 02 ч i/см

КТили1,49 гОгч /г КТвусловиях процесса, как в примере 1. 50 -ная конверсия кислорода достигается при объемной скорости

47000 ч 1. 50

Пример 9. Катализатор состава, мас. : 5 NIO и 95 ОГ готовят по примеру 7 с изменением соотношения исходных ком-. понентов.

Получают катализатор, имеющий насыпную плотность 76 г/л и 4 r NIO на 1 л

КТ. Активность катализатора равна 0,048 г

Ozч /см КТ или 0,05 г Oz ч /г КТ а усло,. виях процесса по примеру 1. 50 -ная конверсия кислорода достигается при объемной скорости, равной 20500 ч

-1

Пример 10 (по прототипу). Катализатор HKO-2, содержащий, мас. : 10 СиО, 25

ЮО, 50 А120з, 12 СаСОз.2АЬОз, выпускают в соответствии с ТУ 113-03-31-49-90 и технологическим регламентом (Т прокаливания

400 С). Катализатор имеет насыпную плотность 1100 г/л, 110 г СиО и 265 г NIO на 1 л

КТ.

Катализатор исследован в условиях процесса гидрирования кислорода по примеру

1. Активность катализатора НКО-2 указанного оптимального состава равна 0,086 г Ор» хч 1/см КТ или 0,08 г Oz ч /г КТ, При этом

50%-ная конверсия кислорода достигается при объемной скорости газового потока, равной 30000 ч 1.

В таблице представлены данные по примерам, отражающие влияние состава катализатора нэ активность и другие свойства катализаторов в заданных условиях проведения процесса гидрирования кислорода.

Из данных, представленных в таблице следует, что при снижении содержания активного компонента в катализаторе (ниже минимального предела, как в примерах 5 и

9) происходит значительное снижение активности катализатора. Повышение содер.жания активного компонента в катагизэторе (выше максимального предела) нецелесообразно, т.к, активность в данном случае повышается незначительно, находясь примерно на одном достаточно высоком уровне.

Таким образом. предлагаемый катализатор, содержащий на единицу его объема значительно меньшее количество активного компонента (В 4 — 50 раз меньше), чем в известном и, кроме того, имеющий более чем в 10 раз меньшую насыпную плотность, име-. ет при этом более высокую активность — в

1,5-3 раза на единицу объема и в 40-50 раз большую на единицу массы катализатора.

Кроме того, предлагаемый катализатор позволяет проводить процесс очистки газа при более высоких объемных скоростях, обеспечивая при этом высокую степень очистки технологических газов от кислорода, Формула изобретения.Катализатор для очистки технологических газов от кислорода, включающий оксид активного металла на носителе, о т л и ч э юшийся тем, что. с целью повышения активности катализатора, он содержит в ка1806005 честве активного металла оксид никеля или оксид меди и в качестве носителя оксид графита при следующем соотношении компонентов, мас. :. оксид никеля или оксид меди оксид графита

10,0-50;0

Остальное.

Наапная плотность, r/n температура псокалива ния, ОС

Содержание в каталиэаторе активн.компон. г/л

Объемная ско рость, ч

Состав каталиэатора, мас.Ф

Активность каталиэатора - количество переработанного кислорора Т-250 С, 50а-ная конверсия а « Г1 ч-1/смд ГО2 ч-1/Г, КТ КТ

CuO .NiO ОГ

CuO NiO

24

3о

14

10

19

4 типу),10

400. 1100 .110 265 30000 О, 086 0,.08

Составитель Г.Тительман

ТЕхред М.Моргентал Корректор И.Муска

Редактор

Заказ 956 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

2

4

6

50 50

20 80

10 90

5 95

200 200

2аО

200

120 оо

63ооо

20500 о 199

0,205 . о, 180

О, 156

О, 054

0,250

0,261

0,134 о,о48

1,66

2,57

1,90

1,83

0,05

5,00

2,61

1,49

0,05