Катализатор для очистки газа от окислов азота

 

1 11 564877

Союз Советских

Социалистических

Республик (б1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 03.11.75 (21) 2185406/04 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.07.77. Бюллетень № 26

Дата опубликования описания 18.08.77 (51) М. K. В 011 23/72

В 01J 23/74//

//С 01В 21/20

Государственный комитет

Совета, Министров СССР по дедам,;изобретений и открытий (53) УДК 66.097.3 (088.8) 172) Авторы изобретения

1О. В. Князев, С. Б. Марчук, В. М. Власенко, А. Ф. Клименко и A. С. Плыгунов

Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50- - етия

Великой Октябрьской социалистической революции (71) Заявитель (54) КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ОЧИСТКИ ГАЗА ОТ ОКИСЛОВ

АЗОТА

Изобретение относится к катализаторам для очистки от окислов азота отходящих промышленных газов, широко используемых во многих отраслях промышленности, в частности в химической промышленности в производстве серной и азотной кислот.

Известен катализатор для очистки газа от окислов азота, содержащий (вес, %) 2 — 15

Со Од, 50 — 70 СиО, остальное — Аl(ОН) з. Восстановление окиси азота проводят при 480—

510 С, степень восстановления 78 — 90% (1).

Известен катализатор, состоящий из окислов цинка, хрома, меди с добавками окислов марганца, алюминия, двуокиси титана. Восстановитель — водород. Степень очистки 99% при 300 С и объемной скорости 30000 ч — (2).

Ближайшим решением поставленной задачи по технической сущности и достигаемому эффекту является катализатор для очистки отходящих газов производства азотной кислоты, представляющий собой шпинель, содержащую окись меди и хрома, при молярном соотношении их 1: 2,5 — 1: 10 (3). Катализатор не отравляется парами азотной кислоты и обладает высокой избирательностью в интервале температур 90 — 275 С. Недостатком известного катализатора является понижение его активности с увеличением объемной скорости очистки и неустойчивость катализатора к воздействиям серной кислоты. Например, если при объемной скорости 1500 ч и температуре 270 С на известном катализаторе СпСг 04.Сг Оз с молярным соотношением Сп: Cr, равным 1: 4, достигается 100%-ная степень очистки газа от окислов азота, то с увеличением объемной скорости до 20000 ч — степень очистки снижается до 95%.

С целью повышения активности и устойчи10 вости катализатора к воздействию серной кислоты предлагают катализатор, представляющий собой шпинель, содержащую окись меди и дополнительно окись железа при молярном -оотношении окиси ",åäè к окиси железа

15 1:2 — 1:20.

Предлагаемый катализатор для очистки газа от окислов азота позволяет проводить очистку газа при 160 — 300 С и объемных скоростях 5000 — 40000 ч — со степенью очистки

20 97 — 100%.

Катализатор шппнельного типа CuFeq04

FcqOз готовят нз 3 н. водчых растворов азотнокислых солей железа и меди методом совместного осаждения карбопатом натрия. Об25 разовавшийся оса„îê про.м.ы:вают до отсутствия в промывнь х водах 00HDB XO) (по дпфенпламину), высушиваю1 прп 150 С и прокалпвают в токе азота прп 330 С в течение 5 ч, а затем прессуют в цилиндрические

30 та блеткп.

Пример 1. Катализатор CuFeq04 РегОз при молярном соотношении Cu: Fe, равном

1: 2.

Для приготовления такого катализатора берут 3 н. растворы азотокислой меди, железа и углекислого натрия в объемном соотношении Сп(NOs)2 . .Fe(NOs)s . .Na2COs, равном

1: 3:4. Осаждение ведут при рН 6 и 80 С.

Степень очистки на данном катализаторе при объемной скорости 15000 ч-

160 С 98 /о

240 С 99,7 "/о

300 С 100 0/о

Пример 2. Катализатор CuFe>04 Fe>03 при молярном соотношении Cu: Fe, равном

1: 5.

Для приготовления такого катализатора берут 3 н. растворы азотной меди, железа и углекислого натрия в объемном соотношении

Cu(N0s)2 . .F(NO>)s. Na2CO>, равном 1: 7,5:

: 8,5. Осаждение ведут при рН 6 и 80 С, Степень очистки на данном катализаторе при объемной скорости 10000 ч — .

1 60 С 97,9 о/

240 С 99,5 /о

300 С 1000

Пример 3. Катализатор CuFe204 ). е20з при молярном соотношении Cu: Fe, равном

1: 20.

Для приготовления такого катализатора берут 3 н. растворы азотнокислой меди, железа и углекислого натрия в объемном соотношении Си(ИОз)г. ) е(ИОз) з ХагСОз равном

1: 30: 31.

Осаждение ведут при рН 6 и 80 С. Степень очистки на данном катализаторе при объемной скорости 5000 ч †.

160 С 97,4 /

240 С 99 5о/о

300 С 100 .

Катализаторы данного состава обладают высокой удельной поверхностью (80 — 150 мг/

/г), пористостью 0,3 — 0,5.

Предлагаемый катализатор, например

CuFe 04 5 /о Fe20s является более производительным, чем известный CuCr204 5о/о Сг203, так как позволяет вести очистку отходящих газов от окислов азота до санитарной нормы при большей объемной скорости по сравнению с прототипом. Кроме того, после четырехсотчасового пробега катализатора его свойства не меняются. При объемной скорости

28000 ч — и 300 С при одном и том же составе реагирующих компоненов, об. : (ХО)о 0,5; (NOg)о 0,5; (Нз$04)о 0,1; (МНз) о 0,5; (Оа) о 10; (Из) о 88,4, одинаковом зерне (Я 3 мм) и одинаковой весовой загрузке катализатора (10 г), степень восстановления окислов азота на описываемом катализаторе отличается от степени восстановления на известном катализаторе, что показано в табл. 1.

При объемной скорости 5000 ч — и температуре 240 C результаты приведены в табл. 2.

564877

Таблица 1

Степень восстановления окислов азота, %

Состав катализатора

5 через 400 ч после пробега в начале пробега

CuFesO4 5%Pe,Оз

0 CuCr,Oo 5% Cr,Оз

99,95

99,95

97,1

96,3

Т а блица 2

Степень восстановления окислов азота, %

Состав катализатора в начале через 400 ч пробега работы

CuFesO4 5% Fe20ç

20 CuCrsOo 5% СггОз

100

100

99,1

98,5

Ниже приведены результаты исследования катализатора для очистки газа при объемной скорости 5000 ч —, температуре 240 С и высоте загрузки катализаторов зерна (3 мм ) 10г

Состав газа до очистки, об.

Состав газа после очистки, об. %

35

Аналогично при объемной скорости

10000 ч —, температуре 200 С.

Состав газа после очистки, об. %

Состав газа до очистки, 45 об. %

Предлагаемый катализатор испытывают при различных составах газовой смеси.

Состав исходной газовой смеси, об. о/о. (iNO)p (ХО )о 0,1 — 5; (Нз504)о 01 — 0,5; (Og)p 0 — 10; (НзО)о 0,1 — 101 (НИОз)о 0)1 — 1;

60 (КНз)о 0,1 — 5,5; остальное азот.

Из приведенных в таблицах данных видно, что описываемый катализатор является активным и устойчивым к воздействию азотной и серной кислот, не снижает своей активно65 сти после 400 ч работы. (NO)o 0,5 мог)о 0,5 (NHs)o 0,5 (Нг$04)з 0 з 1 (HNO) 0,1 (H O) 10 (Иг) Остальное (НО), 10 (NO)o 1 (ЫНз)з 0,5 (Нг$0з), 0,05 (Ns)o OpTGJIhHOe (NO) 0 (ИОг)o 0 (NHs)o 0 (Нз$04)о 0 (1NOÄ)Ä 0 (НгО)о 11,8 (N,), Остальное (НгО)з 10,9 (ИО)о 0 005 (NHs)o 0 009 (Н,$О,), 0,05 (Из)o Остальное

564877

Формула изобретения

Составитель В. Теплякова

Техред М. Семенов

Корректор Л. Брахнина

Редактор Л. Новожилов

Заказ 167!,i9 Изд. No 631 Тираж 047 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открьтии

113035, Москва, 5К-35, Раушская |аб., л. 4 5

Типография, пр. Сапунова, 2

Катализатор для очистки газа от окислов азота, представляющий собой шпинель, содержащую окись меди, отличающийся тем, что, с целью повышения активности и устойчивости катализатора к воздействию серной кислоты, он дополнительно содержит окись железа при молярном соотношении окиси меди к окиси железа 1: 2 — 1: 20.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 3398101, кл. 252 †4, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР № 187736, кл. В OI J 21/00, 1966.

3. Авторское свидетельство СССР № 300059

10 кл. С ОIВ 21/20, 1969.