Способ приготовления катализатора для дожигания окиси углерода в отходящих газах

 

CoIo3 Советских

Социалистических т еслублнк

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ТИЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 211279 (2I) 2879712/23-04 с присоединением заявки Нов (23) Приоритет—

ОпублинОвано 30.0881. бюллетень й9 32

Дате опубликования описания ЭОО 181 («)858915 (51)М. Кл З

В 01 Х . 37/02

В 01 21/04

В 01 7 23/84

Госуяаретвенкый «оивтет

СССР яо делам язобретениЯ я открытя Й! (53) УДК 88.097.. 3 (088. 8) (72) Авторы изобретения

4 ъ: —, Р.А.Газаров, Г.A.Ãoðäeåâà, И.Д. Колли н В. И. Сйицый

Московский ордена Ленина, ордена Трудового Красного Знамени и ордена Октябрьской Революции государственный университет

М.В. Ломоносова (71) Заявитель

{54) СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРА ДЛЯ ДОЖИГАНИЯ

ОКИСИ УГЛЕРОДА В ОТХОДЯЩИХ ГАЗАХ

Изобретение относится к способам приготовления .катализаторов для дожигания окиси углерода в отходящих газ ах промжуиВ нных произ водств и выхлопных газах двигателей внутреннего сгорания.

Известен способ приготовления ката.лизатора для дожигания окиси углерода в отходящих газах путем пропитки пористого носителя водными раствором соли (нитратами или сульфатами) меди и хрома с последукщей термообработкой для разложения этой соли до окисла. Полученный таким способом катализатор проявляет достатдчно высокую активность в реакции окисления окиси углерода, при температуре 400 С обеспечивая 70%-ную конверсию окиси углерода при содержании активного окисла в катализаторе до

80 вес. % 1). однако катализатор, полученный нз вест ным способом, характеризуется высокой чувствительностью к составу .жходящих газов, в частности, к присутствию в них соединений серы. Наличие сернистых соединений (SO> SO>) йриводит к быстрому отравлению окисных катализаторов вследствие образо;вания малоактивных сульфатов; каталиэатор деэактивнруется и уже через непродолжительное время работы практически выходит из строя. для получения катализаторов дожигания окиси углерода, отличающихся достаточно хорошей работоспособностью и долговечностью, используют промотированные системы, где в качестве каталитически активного компонента помимо окислов металлов выступают палладий,:платина, и другие благородные металлы, добавляемые в сравнительно небольших количествах.

Наиболее близок к предлагаемому по технической сущности и достигаемо» му эффекту способ приготовления катализатора для до мигания окиси углерода в отходящих газах путем пропитки окиси алюминия сначала водньве раствором соли никеля с последукщей сушкой при 1504С, затем пропитки раствором соли .палладия с последукщей сушкой при 150 С н прокаливанием прн 8004С.. Полученный по известкому способу катализатор содержит 5

30 вес.Ъ Н! 0 и 0,01 — 0,1 вес.Ъ Pd и обеспечивает 9ОФ-нув конверсию CO при 250-406 С, при этом .90%-ная конверсия СО достигается при 2504С для

858915 катализатора с максимальным содержанием палладия 0,1 вес.iI (21.

Однако и в случае таких смешанных катализаторов промотирование, связанное с игпользонанием дорогостоящих благородных металлов в качестве активирующих добавок, не снимает в ко5 нечном счете проблем, связанных с долговечностью и стойкостью катали- затора к изменениям состава отходящих газов.

Цель изобретения — упрощение тех- ® нологии и получение катализатора с повышенной активностью.

Для достижения поставленной цели в способе приготовления катализатора для дожигания .окиси углерода в 35 отходящих газах путей пропитки окиси алюминия водным раствором никельсодержащего компонента с последующей сушкой в качестве никельсодержащего компонента используют никель-(!I)- 3)

-вольфрамосиликат калия

QfS i N i Ч „Î 9(Н 0))Н О.

Предлагаемый способ позволяет по сравнению с известным способом значительно упростить технологию 25 за счет исключения стадии повторной пропитки и сушки, а также стадии прокаливания и получить катализатор, обладающий повышенной активностью.

Так 9ОЪ-ная степень окисления окиси углерода на катализаторе, полученном @ предлагаемым способом, достигаетСЯ при 287-290 С. Кроме того, следует отметить, что катализатор,. получен- !! ный предлагаемым способом является инертным н присутствию в реакционной газовой смеси таких компонентов как $0 и галогвны (CI

Сернистый ангидрид является причи ной,.быстрого отравления окисных катализаторов вследствие достаточно 40 легкого взаимодействия окислов металлов переходной группы с $0 с образованием малоактивных сульФатов, а галогены уже при сравнительно низких температурах деэактивируют катализато- 4 ры на основе благородных металлов в результате образования соответствующих галсгенидов платины и палладия. Полученный предлагаемым способом катализатор не содержит благородного металла, содержание же активного компонента s нем на 2-3 йорядка ниже, чем в известном катализатореe

Используемый кремневольфрамовый гетерополикомплекс относится к

55 классу 12-.гетерополисоединений неорганических комплексов общей формулы Н„:(ЭМ Q„JH О, где Э вЂ” центральный комплексообраэователь (8,SI,Р и т.д.), М вЂ” металл, обычно У и У1 g) побочных групп (Mo,W,V). Особенностhl0 строения гетерополисоединений

12-ro ряда является наличие следующих основных структурных элементов: центрального тетраэдра 304 и дненадцати октаэдрон М(. ЦентрЬльный тетРаэдР ЭО4 с атомом Si(B,P) в центре недеформиронан, в то время как в каждом октаэдре МО6 атомы Ч(Ио,Ч) размещены в центре деформированной октаэдрической группы из шести атомов кислорода, расположенных в ее вершинах.. Двенадцать октаадров М06 распределены н 4-х группах по тетраэдрической симметрии; каждая группа, таким образом, состоит из трех деформированных октаэдров МО . Анион кремневольфрамовой кислоты, исходя из такой структуры, имеет Формулу (s i (из 0«)„).

Введение в состав кремневольфрамового гетерополикомплекса никеля лриводит к тому, что атом никеля занимает положение атомов вольфрама в одном из октаэдров WQ в триаде

Q 0«, являющейся структурной единицей гетерополикомплекса, что позволяет получить структуры, активные для.. окислнтельного катализа.

Синтез никель-(II)-BOJlb(lpoMocKTLHKGта калия проводится по общей схеме, предложенной Tou me 3 g для синтеза смешанных гетерополисоединений.

К О,ОЗ М раствору никель-(!!)-вольфрамосиликата калия прибавляют NICI в виде насыщенного раствора (или сухоro порошка) н соотношении Ni; SIW<<=

1.: 11. реакционную смесь нагревают при 70-80 С 2 ч при перемешивании: величину рН раствора реакционной смеси поддерживают добавлением

НС1 (1:5) около 4,0. При выпаривании из раствора выделяют зеленые кристаллы X<6(S И I М„.,О»(Н О)W О. Катализатор для дожигания СО получают кропиткой гранул окиси алюминия марки !!!Н-2 (Ту-6-02-459-7 5) раствором соли никель-(II)-вольфрамосиликата .калия (i.oêöåíòðàöèÿ раствора

1,0-10,0 вес.ii). Гранулы выдерживают в растворе гетерополикомплекса, например 2 ч ири 70-100 С. Концентрация активного. компонента н полученном катализаторе (н пересчете íà Ni0) составляет 0.,05-0,5 нес.б. Активность катализатора определяют н реакции окисления окиси углерода СО на уста нонке проточного типа при обьемной скорости 30000 ч-" н концентрации СО н реакционной смеси 0,3 об.%. Полученные результаты приведены в таблиve. Как видно из представленных данных температура зажигания 50% степени превращения CO для катализатора, н качестве активного компонента которого .выступает смешанный никельвольфрамосиликатный гетерополикомплекс, составляет 250 С, а уже прн 260-265©С никель-(II)-вольфрамосиликат калия обеспечивает эффективную 70%-ную очистку ао СО. Кроме того

90В т.е. практически полное превращение СО достигается на вновь получен4

858915.ном катализаторе при достаточно низкой температуре 285-290 С. остижения заданной ащения СО, С

Еат ализ атор

СО 90% СО

253

261 285

287

262

251

290

266

Формула изобретения

Составитель 9. Теплякова

Редактор Л.Пчелинская ТехредА. Ач Корректор н.Синицкая

Заказ 7403/17 Тираж 567 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, E-35, Раушакая наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4, е а. . fI p и и е р 1. 1,0 г соли

g(S i N i @0 (Н 0Ц ° 14H+0 растворяют в 10 мл воды. Гранулй носителя - окиси алкминия (5r) погружают в приго-, товленный раствор и выдерживают при комнатной температуре в течение. суток. После этого полученную катализаторную массу сушат и катализатор 16 состава 84 4% AlgOy и 15,6%

Q($ i N i \ 0%9(Й йОЦ подвергают испытаниим на активность.

Пример 2. 1 0 г соли

В6(51Й1ЧН099(Нй0))-14Н О Растворяют

s 10 мл воды. Гранулы носителя - окнСпособ приготовления катализатора для дожигания окиси углерода в отхо д ящих газах, путем пропитки окиси алюминия водным раствором никель- И содержащего компонента с последующей сушкой, отличающийся

;тем, что, с целью упрощения техноло-! гии и получения катализатора с повышенной активностью, в качестве ни- 4() си алюминия (5 r) погружают в приготовленный раствор и выдерживают при 70 С 2 ч. Полученную катализаторную массу сушат и катализатор состава 84,4 % А1з09 и 15,6%

Q)S i N iM+Oy9(H O)g no ac>rain испытаниям на активность.

П р н м е р Э. 0,125 г соли

К (5 1 и I W Oy9(H <0 )) .1 4Í O растворяют в 10 мл воды. Гранулы носителя - окиси алникиния (5 г) погружают в при готовленный раствор. и выдерживают при 100 С 2 ч. Полученную катализао торную массу сушат. и подвергают катапизатор состава 97, 7 % A1 О и 2, 3%

tgS i N i 4/<<0>9(H<0) испытаниям йа активность. кельсодержащего компонента используют никель-(! 1 ) -вольфрамосиликат

КапНа ©|иi,0, (н,0)З 148<О.

Источники йнформации принятые во внимание при эксйертизе

1 ° Патент США 9 3787322, кл. 252-.455, опублик. 1974.

2. Натент США Р;3787333, кл. 252-455, опублик. 1974 (прототнп). 3 Teurne С Compt. кепд. 266, С

702 1968.