Катализатор окисления оксида углерода

 

Изобретение относится к очистке газов от экологически опасных составляющих. Катализатор окисления оксида углерода включает каталитически активные оксиды и металлы, находящиеся в составе бракованных микроканальных пластин, содержащих оксиды кремния, свинца, бора, бария, мышьяка, алюминия, кальция, висмута, магния, натрия, калия, с нанесенным на поверхность пластин монослоем металлов. Изобретение позволяет повысить степень очистки отработанных газов с одновременной экономичностью процесса и снизить себестоимость изготовления микроканальных пластин. 2 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 оксид углерода.

Известен катализатор для очистки отработанного газа, содержащего оксид углерода, представляющий собой смесь оксида или оксидов марганца и оксида или оксидов свинца [SU 450388, 30.11.74, В 01 J 23/34].

Недостатками катализатора являются относительно высокая стоимость и сложность изготовления.

Наиболее близким техническим решением являются 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].

Недостатком катализатора является необходимость его изготовления, затраты на материалы и производство.

Задачей изобретения является использование отходов производства микроканальных пластин (МКЦ), используемых в электронной технике для усиления электронных потоков, в качестве недорогого и эффективного катализатора окисления оксида 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 оксида углерода, включающем каталитически активные оксиды и металлы, используют бракованные микроканальные пластины, содержащие оксиды кремния, свинца, бора, бария, мышьяка, алюминия, кальция, висмута, магния, натрия, калия, с нанесенным на поверхность пластин монослоем металлов.

Сущность каталитического воздействия МКП заключается в том, что в процессе образования МКП происходят химические и структурные превращения, приводящие к образованию соединений, обладающих эффективным каталитическим действием в процессе окисления оксида углерода.

Примеры практического применения.

В качестве катализатора использовали бракованные МКП.

Для получения МКП используют материалы, химический состав которых представлен в табл. 1. Производство МКП включает вытягивание тонких нитей из указанных в табл. 1 нагретых материалов в определенном их сочетании, травлении в соляной кислоте, нагревании в водороде при повышенной температуре, поверхностном напылении порошка одного или нескольких металлов (в данном примере - хрома).

Для генерации оксида 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 NaOН, через брызгоуловитель со стеклянными шарами и собирали в резиновой камере, откуда газовая смесь проходила через U-образную стеклянную трубку диаметром 15 мм с катализатором, которая помещалась в песчаную баню с электроподогревом. Газовую смесь контролировали на содержание оксида углерода газоанализатором марки АФА - 121 на входе в U-образную трубку (до катализатора) и на выходе из нее (после катализатора). Контроль температуры в песчаной бане (температура внешняя), катализатора и выходящего из трубки очищенного газа осуществляли с помощью ртутного термометра.

МКП массой 0,48 г помещали в U-образную трубку, через которую пропускали очищаемый газ. 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 МКП и малой скорости газового потока унос катализатора незначителен и контролировался фильтром, заполненным стекловатой.

В табл. 2 даны результаты очистки газа от оксида углерода для различных условий работы катализатора.

Пример 1 (табл. 2, опыт 1).

Из данных табл. 2 следует, что при температурах катализатора 80^oС и газа 22^oС за время 6 с удаляется 55% СО.

Пример 2 (табл. 2, опыт 2).

Из данных табл. 2 следует, что при температурах катализатора 100^oС и газа 24^oС за время 6 с удаляется 65% СО.

Пример 3 (табл. 2, опыт 3).

Из данных табл. 2 следует, что при температурах катализатора 150^oС и газа 27^oС за время 6 с удаляется 74% СО.

Пример 4 (табл. 2, опыт 4).

Из данных табл. 2 следует, что при температурах катализатора 200^oС и газа 30^oС за время 6 с удаляется 83% СО.

Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что даже при температуре катализатора меньше 100^oС степень очистки газа от СО превышает 50%, с повышением температуры катализатора степень очистки газа от СО возрастает и при температуре 250^oС достигает 90-97% при скорости газового потока 0,35-0,50 дм³/мин, при этом масса катализатора незначительна.

По сравнению с прототипом использование отбракованных микроканальных пластин (брак составляет более 50%), в качестве недорогого и эффективного катализатора окисления оксида углерода не требует дополнительных расходов на его изготовление. При высоком браке в производстве МКП использование непригодной продукции не по целевому назначению, а в качестве катализатора окисления снижает себестоимость изготовления МКП.

Формула изобретения

Катализатор окисления оксида углерода, включающий каталитически активные оксиды и металлы, отличающийся тем, что в качестве катализатора используют бракованные микроканальные пластины, содержащие оксиды кремния, свинца, бора, бария, мышьяка, алюминия, кальция, висмута, магния, натрия, калия, с нанесенным на поверхность пластин монослоем металлов.

РИСУНКИ

Рисунок 1