Катализатор для очистки газовых выбросов от вредных примесей

 

ОП NCAHNE

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскйх

Социалистических

Республик (ii >959820

К АВТОР(;КОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 07.05.80 (21) 2936483/23-04 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М.К .

В 01 J 23/74//

С 07 В 3/00

Гееударстаенимй кемитет

СССР

Опубликовано 23.09.82. Бюллетень №35 (53) УДК 66.097..3 (088.8) ао делам изебретеннй н етнрмтий

Дата опубликования описания 28.09.82

Т. Г. Старостина, П. Г. Цырульников, В. В. П поттский- . и О. Н. Коваленко (72) Авторы изобретения

) т

Ордена Трудового Красного Знамени институт атализа .

Сибирского отделения АН СССР (71) Заявитель (54) КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ОЧИСТКИ ГАЗОВЫХ ВЫБРОСОВ

ОТ ВРЕДНЫХ ПРИМЕСЕЙ

Изобретение относится к катализаторам глубокого окисления, предпочтительно для процессов дожигания СО и вредных органических примесей в отходящих газах промышленных предприятий.

Известен катализатор для очистки газовых выбросов от вредных примесей, содержащий закись-окись кобальта (СО О ) в количестве 13 — 25 вес. % на mepAoM носителе, — магнийалюминиевой шпинели (1). о

К недостаткам этого катализатора следует отнести довольно высокое содержание дефицитного кобальта, что существенно затрудняет применение этих катализаторов в промыйленных масштабах.

Наиболее близким по технической сущнбсти и достигаемому эффекту к предлагаемому является катализатор для очистки газовых выбросов от вредных примесей, содержащий соединение кобальта (окись кобальта в количестве 0,5 — 15 вес. % на носителе) и окись алюминия (2) .

К недостаткам известного катализатора следует отнести недостаточную активность.

Так, 50%-ная степень превращения, например, окиси углерода на известном ката,с

2 лизаторе, содержащем 1;43 вес. % окиси кобальта, достигается при 266 С, а содержащем 15 0 вес. % окиси кобальта при 150 C.

Цель изобретения — повышение активности катализатора.

Для достижения поставленной цели известный катализатор для очистки газовых выбросов от вредных примесей содержит в качестве соединения кобальта кобальтникелевую шпинель и дополнительно окись никеля при следующем соотношении компонентов, вес. %:

Кобальтникелевая шпинель 2,9 — 7,2

Окись никеля 9,0 — 19,4

Окись алюминия Остальное

Отличительными признаками изобрете= ния являются содержание в качестве соединения кобальта кобальтникелевой шпинели, дополнительное содержание окиси никеля и соотношение компонентов.

Предлагаемый катализатор по сравнению с известным обладает повышенной активностью. Так, 50%-ная степень пре вра щения, например, окиси углерода на предлагаемом катализаторе, содержащем 3,0 вес. % ко959820

1О

15 бальтникелевой шпинели, 9 вес. о/е окиси никеля на осики алюминия,, достигается при 117 С.

Предлагаемый катализатор готовят путем приготовления растворов азотнокислых солей кобальта и никеля, взятых в весовом соотношении Co:N1,,ðàâíoì от 1:8 до

1:3,0, пропитки полученным раствором окиси алюминия, с последующей сушкой при

110+10 С в течение часа и прокаливанием при 400 С в течение 5 ч на воздухе.

Пример 1. 24,75 r Co(NO ) 6 Н О и 99 r

Ni (ХО),6Н О растворяют йри 70 + 10 С в 15 мл дистиллированной воды. Полученным раствором пропитывают при 70+

10 С шариковую 6 -окись алюминия с диаметром гранул 2 — 3 мм, dy. = 60 — 80 м /г.

Время пропитки 20 мин. Сушку проводят при 110 -10 С в течение 1 ч, после чего катализатор прокаливают при 400 С 5 ч на воздухе. Катализатор содержит 5,0 вес. кобальтникелевой шпинели, 18.5 вес. о/о окиси никеля, окись алюминия — остальное.

Соотношение Co Ni 1:4. Данные по активности приведены в табл, 1 и 2.

Пример 2. Аналогичен примеру 1, но раствором нитратов кобальта и никеля пропитывают 6 окись алюминия, прокаленную при 1000 С,3y. = 100 м /г. Катализатор содержит 6,6 вес. /О кобальтникелевой шпинели и 19,4 вес. о/0 окиси никеля, окись алюминия — остальное. Активность приведена в табл. 1 и 2, Пример 8. 24,75г CO(NO,),6Н,О и 99 г

%(ЛГОз)„6Н О растворяют в 75 мл дистиллированной воды. при комнатной температуре, полученным раствором .при комнатной температуре пропитывают шариковую 8 =

= А1 О в течение 30 мин. Катализатор сушат при 1104-10 С 1 ч, а затем прокаливают при 400 С в течение 4 ч. Катализатор содерЖит 3,0 вес. /е кобальтникелевой шпинели, 9 вес. о/о окиси никеля, окись алюминия — остальное. Активность приведена в табл. 1 и 2.

Пример 4. 24,75 r Со (N01,) 6H O и 99 r

Ni (NO ) 6H O растворяют в 40 мл ацетона. Полученным раствором пропитывают шариковую 4 А1 0,. Последующие операции проводят аналогично примеру 3. Катализатор содержит вес. о/0. кобальтникеле.вую шпинель 4,7; окись никеля 13,2; окись алюминия — остальное. Активность полу- ченного катализатора приведена в табл. 1 и 22О

25 зо

Пример 5. Аналогичен примеру 4, но раствором нитратов кобальта и никеля пропитывают шариковую1"-окись алюминия и с диаметром гранул 2 — 3 мм,ф.= 160 м /г.

Катализатор содержит 3,7 вес. о/е. кобальтникелевой шпинели и 11,3 вес. /о окиси никеля, окись алюминия — остальное. Активность приведена в табл. 2.

Пример б. 6,19 г Co(NO,)„6Í O и 49, 5 г

Ni (АО ),бН О растворяют в 10 мл воды при нагревании. Полученным раствором пропитывают шариковую 8 -окись алюминия в течение 15 — 30 мин, затем сушат и прокаливают. Катализатор содержит

2,9 вес. о/о кобальтникелевой шпинели и

17,0 вес. /о окиси никеля, окись алюминия— остальное. Соотношение Со:Ni, 1:8. Активность приведена в табл. 2.

Пример 7. 18,,57 r Со (ХО )1. 6НО и

49 г Ni(NO,)„6Í O растворяют в 10 мл воды при нагревании. Полученным раствором пропитывают шариковую окись алюминия. В остальном пример 7 аналогичен примеру 1. Катализатор содержит 7,2 вес. о/о кобальтникелевой шпинели и 11,8 вес.о/о окиси никеля, окись алюминия — остальное.

Соотношение Со:Ni 3:8. Активность приведена в табл. 1 и 2.

Каталическую активность полученных образцов определяют в отношении модельных реакций окисления СО и бутана проточно — циркуляционным методом.

Активность катализаторов в реакции окисления CO определяют по температуре достижения заданной степени превращения (табл. 1). Константы скорости при 100 С рассчитывают по уравнению реакции первого порядка относительно CO. Скорости подачи газовой смеси 10 л/ч, скорость циркуляции 800 л/ч. исходная концентрация

С01.об. /о. Навеску катализатора 1 г берут в виде фракции 0,25 — 0,5 мм. Для сравнения в табл. 1 приведены данные по активности известных кобальтовых катализаторов.

В,реакции окисления к-бутана активность определяют по скорости окисления

C Н при 400 С и текущей концентрации бутан а 0,5 об. О/ц. Скорость циркуляции

1000 л/ч, расходы газовой смеси с исходной концентрацией 1О/ц 5 — 50 л/ч. Катализаторы испытывают в виде целых гранул (табл. 2).

Результаты испытаний и активность катализаторов в реакции окисления с СО и бутаном приведены соответственно в табл. 1 и 2.

959820 1о

a s

У «1 о о ъ

О а 0

r o о

i о

Ln о о о

« сч О

Щ

=г

X с

I0

tg ! о

1 !

6)

1 т Cg Ig

I- a

Ig Cg 0

Х Y 1о

Ig

Iо

I

X 1 а с!

Ln сЧ

co Ln м л

Ln Ln

« о т

0 0

Ln

С>О

r

Э с

Э о

0+

Ln л

5;

1 Эс> I

KO

X I

I- 1 о сс

0 S

0+ о

r 1

Э I

3 1 ф 1 а ф 1

Э 1

fg а

О>

1а. a. I

Э C 1 с

Q) 1

0«0

X .0 о с

0 Э

X III

1

I

1

1

I

1

1

1

Э

0

X

0 0 0

Y

Щ

0 ф

1и

Э .г

Х, с

hC

0 LI с Э

0 g>

r ф «

S Ф

1- 10 с э

Э

r

Ф

0

1С>

0 (>

f

1

1

1

1

I

1

1

1

1

1

lg

>с>

5 >Х

Э л а

С Э

2

Iо л Э

6I с>>

ЛГ

Э

X а

С: сч м

1 I

1 I

1 Л 1

О Э 1

1 S 1

I Y X К

О >- с

I 1

1 1 I 1

X.а Э С

1 4 53

1 >g Э 1

1 Ю У IL Ц 1

0S>gCg йтфт о з« о м м м м л м сч о сп м

« « о о

СЧ С> СЧ i- Lh з= м м о сч а - з л

CV СЧ СЧ CD л м о о о

00 с1> - « — 0> со л - о О О 1 Ч:»Л

° 0,0 .С>

О О О О О

«> «> «4 «4 в сч 00 о со m - м

Ц т о о о л сч

« ° Ь « «

Ln о м . л

I сО м

z т

0 0 0 0

u o сп о л сч — к:) о сч о сч о о л о о м а

« ш о м

m л

-Г

О О О

g4 0««C

U> <Р>

О О О иъ . »> г

0 0 0 о u o

00 00 0% л сч в

CV г

О О

0С «>,С>

О !

С7> О>

З «>

О О О

0 0 0

u o o

1

1

I

1 1

1

О 1

С>О 1

М I

1

СЧ 1

Сч I

1

1 ч.> О 1 СЧ 1

1

I

-Ф I сЧ 1

1 с> !

О ь>

I

1

i I

Ю 1 е4 1

0 о

1

0"0 1 м

-Ф 1

1

1

0 I с:1 !

0> 1

I дъ 1

О 1

0> I

О I

1

I!

1

959820

Т а б л и ц а 2

Активность катализаторов в реакции окисления бутана

W Е,Н„, 10

0,53

400 С

Количество активного компонента, вес. у.

Отношение

Со:Ni

Носитель

Пример см /с

9 гСоО см /с

r катализатора

Кобал ь тникелевая шпинель

Окись никеля

Предлагаемый

18,5

5,0

1,35

35,5

19,4

6,6

2,04

53,0

3,0

9,0

1,90

103,0

121,0

4,7

3,40

13,2

Р-А1„0, с1-А1„0, С1 -А1,0

0,94

43,0

3,7

125,0

17,0

2 9

2,13

11,8

2,14

7,2

51,0

Известный

И9А1,0,, 1,61

Соз Оч NgA1<0> 23,5

9,7

Кобальтникелевая шпинель

Окись никеля

Окись алюминия

Формула изобретения

2,9 — 7,2

9,0 — 19,4

Остальное

Составитель В. Теплякова

Техред И. Верес Корректор О. Билак

Тираж 583 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор В. Лазаренко

Заказ 6826/9

Со: Ni 1:4

Со:Ni 1:4

Со:Ni 1:4

Co:Ni 1:4

Со:Ni 1:4

Со:Ni 1:8

Со:Ni 3:8

Катализатор для очистки газовых выбросов от вредных примесей, содержащий соединение кобальта и окись алюминия, отличающийся тем, что, с целью повышения активности катализатора, он содержит в ка- честве соединения кобальта кобатникелевую шпиндель и дополнительно окись никеля при следующем соотношении компонентов вес. о/о: 45 с1 -А1 О з

Я-А1,0, 8-А1„0, д" -A l О

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Великобритании ,№ 1377191, кл. В 01 J 11/46, опублик. 1974.

2. Заявка ФРГ № 2418946, кл. В 01 J 23/74, опублик. 1975 (прототип).