Катализатор окисления монооксида углерода
Изобретение относится к очистке газов, содержащих в своем составе монооксид углерода. В качестве катализатора окисления монооксида углерода применяют прокаленный марганцовистый кек, который получают на стадии очистки растворов соли кобальта от примеси марганца в технологии гидрометаллургического производства гидроксида кобальта (III). Технический результат - использование отходов и промышленных продуктов гидрометаллургического производства. 1 табл.
Изобретение относится к очистке газов от экологически опасных составляющих и может быть использовано для очистки выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания, для обезвреживания отходящих газов промышленных предприятий, ТЭЦ, асфальтобетонных заводов и других технологических производств и агрегатов, содержащих в своем составе монооксид углерода.
Известны медь-марганцевые и цинк-медь-хромовые катализаторы на цементной основе [Кузнецов И.Е., Шмат К.И., Кузнецов С.И. Оборудование для санитарной очистки газов. Киев. "Техника", 1989, С. 236]. Недостатками катализатора являются относительно высокая стоимость и сложность изготовления. Наиболее близким техническим решением является катализатор очистки отработанного газа, содержащего монооксид углерода, представляющий собой смесь оксида или оксидов марганца и оксида или оксидов свинца [SU 450388, 30.11.74, В 01 J 23/34]. Недостатком катализатора является необходимость его изготовления, затраты на материалы и производство. Задачей изобретения является использование отходов и промпродуктов гидрометаллургического производства гидроксида кобальта (III) в качестве катализатора окисления монооксида углерода. Технический результат, который может быть достигнут при осуществлении изобретения, заключается в высокой степени очистки отработанных газов от экологически опасных составляющих с одновременной экономичностью процесса. Этот технический результат достигается тем, что в известном катализаторе окисления монооксида углерода, включающем диоксид марганца, в качестве катализатора окисления монооксида углерода применяют прокаленный марганцовистый кек, полученный на стадии очистки растворов соли кобальта от примеси марганца в технологии гидрометаллургического получения гидроксида кобальта (III). Сущность каталитического воздействия прокаленного марганцовистого кека заключается в том, что в результате химических и фазовых превращений, происходящих в кеке, образуются соединения, обладающие эффективным каталитическим действием в процессе окисления монооксида углерода. Примеры практического применения. В качестве катализатора использовали марганцовистый кек, полученный на стадии очистки растворов соли кобальта от примеси марганца в технологии гидрометаллургического получения гидроксида кобальта (III) ОАО "ГМК "Норильский никель". Для очистки растворов, у которых содержание кобальта значительно превышает содержание марганца, применяют хлорный метод, при котором возможно избирательное окисление марганца из кобальтовых растворов хлором по реакции: MnSO4+Cl2+2H2O= MnO2+H2SO4+2HCl (1) При содержании кобальта в растворе, в 50-100 раз превышающем концентрацию марганца, имеют место реакции: CoSO4+Cl2+6H2O= 2Co(OH3)+2H2SO4+2HCl (2) Co(OH)3+MnSO4+H2SO4=2CoSO4+MnO2+4H2O (3) Для производственных растворов кобальта с содержанием 0,3-0,6 г/дм3 марганца осаждение МnO2, образующегося по реакциям 1 и 3, осуществляют при рН 1,5-2,5, при этом образуется марганцовистый кек с весовым отношением кобальта к марганцу Со:Мn
(2,5
3,0):1. В производственных условиях при небольшом содержании примеси марганца его осаждают гипохлоритом натрия или калия из раствора, подогретого до 50-60oС и подкисленного до 10-15 г/дм3 H2SO4 при концентрации активного хлора 30-40 г/дм3, и отношением хлора к щелочи (3-5):1. Расход гипохлорита устанавливают из расчета 4 кг хлора на 1 кг марганца. Осаждение ведут из разбавленных растворов. Весьма активным окислителем марганца также является газообразный хлор, очистку которым ведут при воздушном перемешивании раствора и подаче в реактор соды. Первый марганцевый кек с отношением Со:Мn=(410):1 после фильтрации и отмывки от кобальта обрабатывают раствором, содержащим 25-30 г/дм3 H2SO4, при подогреве его паром до 50-60oС в присутствии сернистого ангидрида. Из полученного раствора снова осаждают марганец и получают вторичный марганцевый кек с отношением Со:Мn=(21):1. Раствор от фильтрации второго кека содержит значительное количество кобальта и никеля и его возвращают в голову процесса, т.е. на очистку от железа. Второй марганцевый кек растворяют и из раствора щелочью осаждают гидраты монооксидов металлов. Осаждение гидроксида (II) проводят с помощью раствора едкой щелочи (60-80 г/дм3 NaOH), в конце осаждения рН составляет 7,5. После осаждения гидроксида (II) получается раствор, содержащий до 1 г/дм3 Со и 2-7 г/дм3 Мn. Такой раствор поступает на сорбционную очистку от Со и Мn, после чего сбрасывается в канализацию. Кек гидроксидов (II) с отношением кобальта к марганцу 5:1 растворяют и направляют в начало процесса. Таким образом, процесс осаждения является многостадийным и осуществляется с большими потерями кобальта при осаждении. Это связано также и с тем, что активный хлор в растворе окисляет, наряду с марганцем, также и кобальт, что приводит в данных условиях к существенному осаждению и соосаждению последнего. По данным рентгенофазового анализа используемый в качестве катализатора марганцовистый кек содержал, мас.%: МnООН 20,72; СоООН 46,53; Мn(ОН)2 2,81; Со(ОН)2 6,14; МnО 4,60; СоО 6,39; (Со, Мn) O(ОН) 12,81. По данным рентгенофазового анализа прокаленный при 250oС в течение 30 мин марганцовистый кек содержал, мас.%: МnООН 14,31; СоООН 56,62; Мn(ОН)2 4,11; Со(ОН)2 6,09; МnО 4,26; СоО 6,70; (Со, Мn) O(ОН)7,91. Очистку газовой фазы от монооксида углерода осуществляли методом "идеального вытеснения". Для генерации монооксида углерода использовали печь, в которой сжигали древесно-стружечный материал при неполном сгорании топлива. Из печи полученную газовую смесь пропускали через поглотительную склянку с концентрированной серной кислотой, затем через склянку-поглотитель с 10%-ным водным раствором NaOH, через брызгоуловитель со стеклянными шарами и собирали в резиновой камере, откуда газовая смесь проходила через шесть последовательно соединенных U-образных стеклянных трубок диаметром 15 мм с катализатором, которые помещались в песчаную баню с электроподогревом. Газовую смесь контролировали на содержание монооксида углерода на входе в U-образные трубки (до катализатора) и на выходе из них (после катализатора) газоанализатором марки АФА-121. Контроль температуры в песчаной бане, катализатора и выходящего из трубок очищенного газа осуществляли с помощью ртутного термометра. Порошок марганцовистого кека, прокаленного при 250oС в течение 30 мин, массой 2 г помещали в каждую из шести последовательно соединенных между собой U-образных трубок с возможностью контроля содержания СО в газовом потоке, проходящем через каждую из трубок. Скорость газа регулировали таким образом, чтобы газ и порошок создавали "кипящий слой" в одном из колен трубки и таким образом создавали максимально возможный контакт между поверхностью катализатора и очищаемым газом. Благодаря высокой плотности порошка и малой скорости газового потока унос катализатора незначителен и контролировался фильтром, заполненным стекловатой. В таблице даны результаты очистки газовой фазы от монооксида углерода методом "идеального вытеснения". Скорость газового потока 0,35-0,50 дм3/мин, температура газа 50-70oС. Из данных таблицы следует, что в интервале температур 75-250oС степень очистки газа от СО превышает 50%, с повышением температуры катализатора степень очистки газа от СО возрастает и при температуре 175-250oС достигает 90-99%. По данным рентгенофазового анализа использованный в качестве катализатора марганцовистый кек содержал, мас.%: Со3O4 53,19; (Co, Mn)(CoMn)2O4 36,70; МnООН 10,11. Данный фазовый состав свидетельствует о том, что в процессе работы возрастает эффективность использования марганцовистого кека как катализатора окисления. По сравнению с прототипом использование прокаленного марганцовистого кека в качестве недорогого и эффективного катализатора окисления монооксида углерода не требует дополнительных расходов на его изготовление. При необходимости марганцовистый кек легко прессуется в таблетки.Формула изобретения
Применение прокаленного марганцовистого кека, полученного на стадии очистки растворов соли кобальта от примеси марганца в технологии гидрометаллургического производства гидроксида кобальта (III), в качестве катализатора окисления монооксида углерода.РИСУНКИ
Рисунок 1
Похожие патенты:
Изобретение относится к технологии приготовления катализаторов, используемых для химических превращений в газовой фазе, и может быть использовано для конверсии оксида углерода водяным паром
Изобретение относится к способам очистки отходящих газов от углеводородов и может найти применение в нефтеперерабатывающей, нефтехимической и других отраслях промышленности
Способ получения 1,4-бутиндиола // 2150460
Изобретение относится к химической технологии, точнее к усовершенствованному способу получения катализатора и синтеза 1,4-бутиндиола из ацетилена и формальдегида
Изобретение относится к катализаторам окисления, в частности к катализатору для окислительного аммонолиза этиленненасыщенных соединений на основе окислов металлов, способу его получения и способу окислительного аммонолиза аммонолиза этиленненасыщенных соединений
Изобретение относится к составам катализаторов, предназначенных для окисления молекулярного азота его кислородными соединениями
Изобретение относится к области очистки газов от вредных примесей и может быть использовано для приготовления катализатора, применяемого для очистки газовых смесей от оксида углерода в системах коллективной и индивидуальной защиты органов дыхания и выбросах промышленных предприятий, для очистки выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания, а также для других индустриальных и природоохранных целей
Изобретение относится к области очистки газов от вредных примесей и может быть использовано, в частности, для приготовления катализатора, применяемого для очистки газовых смесей от оксида углерода в системах коллективной и индивидуальной защиты органов дыхания и выбросах промышленных предприятий, для очистки выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания, а также для других индустриальных и природоохранных целей
Изобретение относится к производству катализаторов для дегидрирования алкилбензолов для получения мономеров, которые используются в производстве каучуков и пластмасс
Катализатор для окисления диоксида серы // 2111790
Изобретение относится к области катализа, в частности может быть использовано для очистки отходящих газов ТЭС от диоксида серы
Изобретение относится к катализаторам защиты окружающей среды от токсичных выбросов оксидов азота и может быть применено в энергетической, химической, металлургической и других отраслях промышленности, имеющих отходящие газы, в которых содержатся оксиды азота
Углеродно-минеральный адсорбент-катализатор // 2122893
Изобретение относится к области сорбционной техники, в частности к адсорбентам-катализаторам, обладающим повышенной прочностью и имеющим высокую ионнообменную способность и каталитическую активность, и может быть использовано для поглощения вредных веществ из водных растворов и питьевой воды, а также для удаления оксида углерода из газовоздушных потоков
Изобретение относится к области органического синтеза, а именно к получению метилированных нафтолов, в частности смеси 2-метил-1-нафтола и 2,6-диметил-1-нафтола, используемых в качестве исходного сырья для синтеза 2-метил-1,4-нафтохинона - синтетического витамина К3 (менадиона)
Катализатор для связывания оксидов серы газов регенерации процесса каталитического крекинга // 2372140
Изобретение относится к области химии и может быть использовано при очистке газов регенерации от оксидов серы в присутствии катализатора
Изобретение относится к каталитическому крекингу углеводородов. Описан способ получения легких олефинов путем каталитического крекинга углеводородов с 4-мя или более чем с 4-мя атомами углерода, имеющими точку кипения 30-200°C, в присутствии катализатора, характеризующегося тем, что 0,01-5,0 масс. % MnO3 и 1-15 масс.% P2O5 одновременно добавляют к компонентам катализатора, где компоненты катализатора содержат 1-50 масс.% цеолита, 21-70 масс.% глины и 1-40 масс.% неорганического оксида и где оба MnO2 и P2O5 вводят в (модифицируют) каждый из компонентов катализатора, таких как ZSM-5 цеолит, глина и неорганический оксид. Технический результат - увеличение выхода продукта. 9 з.п. ф-лы, 1 ил., 6 табл., 9 пр.
Изобретение касается содержащего гексаалюминат катализатора, в котором присутствует содержащая гексаалюминат фаза, включающая кобальт в количестве от 2 до 15 мол.% и по меньшей мере один другой элемент, выбранный из группы, включающей лантан, барий и стронций в количестве от 2 до 25 мол.%, а количество алюминия составляет от 70 до 90 мол.%. Помимо содержащей гексаалюминат фазы в катализаторе может присутствовать от 0 до 50 мас.% оксидной побочной фазы. Предлагаемый в изобретении способ получения катализатора, включает подготовку источника алюминия, предпочтительно оксида алюминия и/или гидроксида алюминия (бёмита), в виде диспергируемых первичных частиц размером ≤500 нм; приведение в контакт тонкодисперсного источника алюминия с плавким или растворимым кобальт содержащим соединением, и по меньшей мере с одной растворимой или плавкой солью металла, выбранного из группы, включающей барий, лантан и стронций; тщательное перемешивание источника алюминия с растворенными, или соответственно расплавленными солями металлов; сушку смеси; низкотемпературное прокаливание смеси; формование, или соответственно придание формы; высокотемпературное прокаливание смеси. Кроме того, изобретение относится к способу риформинга газа, содержащего более 70 об.% углеводородов, предпочтительно метана, и диоксида углерода, с содержащим гексаалюминат катализатором, который нагревают при контакте с подлежащим риформингу газом при температуре выше 700°С, предпочтительно выше 800°С, более предпочтительно выше 900°С, в реакторе при давлении выше 5 бар, предпочтительно выше 10 бар, более предпочтительно выше 15 бар, причем объемная скорость подачи подлежащего риформингу газа, приводимого в контакт с катализатором, находится в диапазоне от 500 до 20000 ч-1, а содержащий гексаалюминат катализатор содержит кобальт и по меньшей мере один другой металл, выбранный из группы, включающей барий, стронций и лантан. Технический результат – катализатор с низким содержанием лантана, с высокой стойкостью к коксованию и высокой каталитической активностью, использование в течение длительных промежутков времени в чрезвычайно жестких технологических условиях. 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 4 ил., 6 табл.
