Изобретение относится к производству катализаторов, в частности к приготовлению катализаторов для очистки выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания.

Известен способ приготовления катализатора для очистки выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания путем пропитки носителя-окиси алюминия водным раствором соли неодима нитратом неодима с последующей сушкой при 105-150 С и прокаливанием при 650-750 С P) .

Ближайшим решением поставленной задачи является способ приготовления катализатора для очистки выхлопных газов, включающий нанесение активного компонента вЂ” окиси церия из водного раствора его соли на носивЂ” тель с последующей сушкой и прокаливанием при 700-900 С (2).

Водные растворы аэотнокислых соаеа меди и церия смешивают, выпаривают и разлагают при 220-30.0"С до 25 удаления окислов азота, Затем окислы металлов прокаливают в течение 4 ч при 650 и 900 С.

Полученную активную массу растирают до тонкого порошка, смешивают с носителем окисью алюминия фракции 0,25 вЂ” 0,14 мм и таблетируют.

Катализатор, полученный известным способом, облацает недостаточной активностью (степень превращения

СО 50 и 903 достигается при 335 и

450 С соответственно, степень окисления н-гексана 50% вЂ” при 620 С) .

Целью изобретения является получение катализатора с повышенной активностью. Для достижения поставленной цели предлагается использовать в качестве носителя Р-окись алюминия, или бемит, или байерит с содержанием щелочи 0,001 вЂ” 0,2 вес.Ъ, смешивать его с графитом, формовать прессованием с последующим выжигом графита при 550-750 С и прокаливанием в течение 10-20 ч при 1000-1250 С, наносить на носитель пропиткой активньй компонент вЂ” окись церия иэ водного раствора его соли, сушить при 130-150 С, дополнительно нагревать при 450-550оC и прокаливать при 700-900оC..

Отличительными признаками предлагаемого способа являются использование в качестве носителя с -окиси алюминия, или бемита, или байе656477 4 рита с содержанием щелочи 0,001 (),2 вес.Ъ, смешение носителя с графитом, формонание прессованием, выжиг графита при 550-750 С и прокаливание в течение 10-20 ч при

1000-12500С, нанесение активного компонента пропиткой, проведение 5 сушки при 130-150 С и последующего дополнительного нагрева при

450-550 С.

Предлагаемым способом получают катализатор с повышенной .активно- 10 стью (степень превращения CO 50 и 90Ъ достигается при 160-240 и

270-350 С соответственно, степень окисления н-гексана 50Ъ вЂ” при

505 - 570 С) . 15

В приведенных примерах используют катализаторы на носителе (цилиндрики диаметром 3 мм и длиной Змм)

Окисление проводят при температуре О С и давлении 760 мм рт.ст., подавая 17 л/мл„, ч, газовой смеси, 20 содержащей 3 об. Ъ кислорода, 2 об. Ъ

СО, 1000 рр н-гексана, 2, 5 об.Ъ водяного пара и остальное - азот.

После окисления определяют остаточное содержание СО и н-гексана 25 и вычисляют степень превращения СО и степень окисления н-гексана.

Полагая, что окисление СО на предлагаемом катализаторе вЂ” реакция первого порядка, определяет конс- 1Q танту скорости реакции по формуле с <оо

К= вЂ” Еп вЂ” = вЂ” Еп

С t ос-и где CA - исходная концентрация СО:

С - конечная концентрация СО;

0 - степень превращения СО. о

После пересчета на соответствующую температуру (см. пример 2) и давление 1 атм получают время пребывания в реакторе °

Активность катализатора характеризуют. температурой, при которой достигаются определенные степень превращения (обычно 50 и 90Ъ) СО и степень окисления н-гексана. Полученные результаты даны в табл.1.

Таким образом, константа скорости реакции при использовании пред(слагаемого катализатора, содержащего 4 вес.Ъ церия и степени прев- 50 ращения СО 50Ъ (K=5,291 ч ) значительно выше константы скорости реак ции при использовании известного катализатора, состоящего на 100Ъ из "окиси церия СеОд (K=0,002 ч ) . 55

Поскольку концейтрацня активного компонента в катализаторах, взятых для сравнения, различна, определяют константу скорости реакции для катализаторов, содержащих 0,171, 0,343 и 0,514 моль/л СеОе. Для этого вычисляют кажущуюся энергию активации по формуле:

К Е

ОЕ - 1 вЂ” вЂ” вЂ” ) тр где К вЂ” константа скорости реакции при температуре T

К вЂ” константа скорости реакции при температуре Т, При содержании церия 2,4 и 6 вес.Ъ кажущаяся энергия активации составляет 8476, 8705 и 11910 кал/моль, а константа скорости реакции при

170 С 3,658, 5,291 и 7,577 ч соответственно.

Строят зависимость константы скорости реакции при 170 С от молярной концентрации СеО> и экстраполируют на концентрацию 0,06 моль/л, получая константу скорости реакции, равную -1 ч . При использовании из-1 вестного катализатора, состоящего на 100Ъ из СеО и содержащего

0,06 моль/л СеОд, константа скорости реакции при 170 С равна 0,002 ч

Таким образом, константы скорости реакции при использовании предлагаемо:о и известного катализаторов отличаются примерно н 500 раз.

Пример 1. Нитрат церйя

Се (МО ) . 6H O сушат н течение 3 ч при 200 С вплоть до начала расположения нитрата, формуют прессонанием при 500-800 С в 10 ч в токе воздуха. Степень превращения СО 50 и 90Ъ достигается при 430 и 540"С, а степень окисления н-гексана 50 и 90Ъ при 560 и 660 С соответственно.

Пример 2. d -Oêèñü алюминия (окись алюминия С фирмы: Дегусса ), содержащую 0,1 вес.Ъ окиси натрия, суспендируют в воде, полученную нязкотекучую кашицу сушат, добавляют 3 вес.Ъ графита, перемалывают, таблетируют (цилиндрики диаметром 3 мм и длиной 3 мм), для выжига графита нагревают 2 ч до

650 С и прокалинают 20 ч при 1100"C ..

92,7 r носителя пропитывают

28,0 мл раствора, содержащего 18,3 r нитрата церия Се(МОэ) . 6П О (количество раствора нитрата церия соответствует водопоглощающей способности носителя), сушат 64 ч при 140 С, нагревают 3 ч при 250 С и затем при

500 С и прокаливают 10 ч при 800 С.

Полученный катализатор содержит

6 вес.Ъ церия.

Для получения катализатора, содержащего 4 или 2 вес.Ъ церия, 95,1 или 97,6 r носителя пропитывают 28.,7 или 29,5 мл раствора, содержащего

12,3 или 6,1 г Се(Оз) . 6Н О соответственно.

При использовании катализатора, содержащего 2,4 или 6 вес.Ъ церия, степень превращения СО 50 и 90Ъ достигается при 190, 170 или 160 С и 270, 240 или 205С С, а степень окисления. н-гексана 50Ъ при 565, 540 или 505 С соответственно.

Пример 3. д -Окись алюминия, содержащую 0,01 вес.Ъ окиси натрия, обрабатывают,как в примере 2, 656477 но добавляя 5 вес. Ъ графита и выкигая последний при 6000 С. Носитель прокаливают в течение 20 ч при различных температурах и пропитывают б вес. Ъ церия.

Активность полученных катализаторов приведена в табл.?.

Пример 4. Бемит АО(О)ОН, содержащий 0,03 вес.Ъ натрия, обрабатывают как в примере 2, но выжигают графит при 700 С и прокаливают при различных температурах. После пропитки катализатор содержит б вес."- церия.

Активность полученных катализаторов указан в в табл. 3.

Пример 5. 100 r полученного в примере 2 катализатора, содержащего б вес.Ъ церия„ пропитывают 31 мл раствора„ содер>кащего 0,5 вес.Ъ карбоната калия. Сушат 2 ч при

140 С и прокаливают 10 ч при 800 С .

Степень превращения СО 50 и 90Ъ достигается при 335 и 450 С, с,епень окисления н-гексана 50Ъ вЂ” при

620 С соответственно.

Пример б. Байерит (Иартифин фирмы Мартинсварк, Бергхайм), содержащий 0,18 вес.: натрия, обрабатывают, как в примере 2, но выжигают графит .при 650>С и прокаливают в течение 20 ч при различвЂ” ных температурах. Готовый катализатор сОдержит б вес.Ъ церия. АктиввЂ” ность катализаторов, дана в табл.4.

Пример 7. Как в примере 2, получают носитель, 92,7 r которого пропитывают 28,0 мл раствора, содержащего 17,0 г сульфата церия

CC(БО4)ы ° 4Н О

Для разложения сульфата церия до окиси церия нагревают 3 ч до 350 С и

10 ч при 600 С. Определяют активность катализатора, причем между отдельными определениями катализатор грокаливают под используемой газовой смесью в течение 10 мин при 800 С . Результаты определений сведены в табл.5.

II p и м е Р 8. Получают катализаторы, как в примере 2, используя для пропитки растворы сплавов церия в азотной кислоте.

Сплав Р 1 содержит, Ъ: 56 церия, 28 лантана, 10 неодима, 4 празеодима и 2 других редкоземельных элементов (РЗЭ), а сплав Р 2 вЂ” 49 церия, 23 лантана; 15 неодима, 12 празеодима и 1 других РЗЭ.

92,7 r носителя пропитывают 28,0мл раствора, содержащего 6 г РЗЭ.

Готовый катализатор содержит

6 вес. Ъ РЗЭ, При использовании сплава 9 1 степень превращения С0 50 и 90Ъ достигается при 280 и 380 С, а степень окисления н-гексана 50Ъ при 550 С соответственно.

При использовании сплава Р 2 степень превращения СО 50 и 90Ъ достивЂ” гается при 330 и 430 С, а степень окисления н-гексана 50Ъ при 525 С соответственно.

Пример 9. 207 r основного хлорида алюминия AC<(ОН) СС, ЗНО (Локрон фирмы Фарбверке Хехст

АГ ) растворяют в 600 мл воды, смешивают с раствором 18,3 r нитрата церия в 50 мл воды, добавляют избыток аммиака, осадок отфильтровывают, промывают водой, сушат, добавляют 5 г графита, выжигают при

650 С и прокаливают в течение 20 ч

25 при 800 С. Степень превращения СО

50 и 90Ъ достигается при 330 и 450 С,,а степень окисления н-гексана. 50 и 90Ъ при 540 и 520 С соответственно, 30

Пример 10. Из Р-окиси алюминия, содержащей О, 008 вес. Ъ окиси натрия, формуют прессованием носитель аналогично примеру 2, выжигают грао фит при 650 С, прокаливают в течение различного времени при различных температурах и пропитывают раствором нитрата церия, содержащим 6 вес.Ъ цеPHR

Полученные результаты сведены в табл. б.

Пример 11. Из бемита, содержащего 0,026 вес.Ъ окиси натрия, 45 формуют прессованием подобно примеру 2 носитель, выжигают из него .графит при 700 С и прокаливают различное время при различных температурах.Затем пропитывают раствором нит50 рата церия,содержащим 6 вес.Ъ церия.

Результаты опытов приведены в табл. б..656477

Таолица1

2 (0,171) 4 (0,343) 6 (0,514) Та блиц а2

450

1000

620

1050

380

260

700

560

205

1100

640.50 5

1150

270

560

670

680

1200

190

305

565

1250

240

350

570

690

Т емпе рат ура прокаливанкя

1000

420

530

600

1100

400

510

580

1200

360

450

610

280

1250

600

Т и

"с3 1,2 кг/л.

160 о

190

0,125 190

0 107 270

0,131 170

0i113 240

0,134 160

0,121 205

5, 545

21 52

5,291

20, 38

5, 173

19,03

656477

Таблиц а4

Температ прокал ив

1000

430

510

570

1100

410

530

610

1200

320

450

600

Таблиц а5

430

530

580

350

450

560

290

390

540

260

360

530

340

240

330

530

220

d" вЂ” Окись алюминия

740

620

1000

730

620

1000

680

560

12 50

680

570

12 50

Бемит

620

1000

610

1000

600

12 50

600

12 50

Номер определени

480 620

4 60 590

200 305

220 330

4 50 540

430 530

290 460

285 4 50

Таблица6

656477

Составитель В.Теплякова

Редактор Т.Шарганова Техред N.t)åòêî КорректорА. Кравченко

Заказ 1555/51 Тираж 876 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035< Москва Ж-35 Раушская наб. д.4/5

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная,4

Формула изобретения

Способ приготовления катализатора для очистки выхлопных газов, включающий нанесение активного компонента - окиси церия из водного раствора его соли на носитель вЂ” с последующей сушкой и прокаливанием при 700900 С, отличающийся тем, что, с целью получения катализатора с повышенной активностью, в качестве носителя используют Р-окись алюминия, или бемит, или байерит с содержанием щелочи 0,001 вЂ” 0,2 вес.Ъ, который смешивают с графитом, фор,муют прессованием, с последующим выжигом графита при 550-750 С и прокаливанием s течение 10-20 ч при

1000-1250 С, нанесение активного компонента осуществляют поопиткой и сушку ведут при 130-150 С с последую5 щим дополнительным нагревом при

450-550 С.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Патент США 9 3552913, 10 кл. 23-2, 1971 °

2. Авторское свидетельстйо:СССР

9 212994, МКИ В 01 У 23/72, 1970.