Катализатор для очистки выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания и газообразных выбросов промышленных предприятий

Катализатор для очистки выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания и газообразных выбросов промышленных предприятий Полезная модель относится к области катализа, а более конкретно - к катализаторам на блочном керамическом носителе сотовой структуры для очистки выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания (ДВС) и отходящих газов промышленных предприятий. Предлагаемой полезной моделью решается задача повышения каталитической активности устройства и его устойчивости к воздействию промышленных каталитических ядов, а также снижения себестоимости его изготовления за счет использования оксидов редкоземельных металлов. Поставленная задача решается тем, что в катализаторе для очистки выхлопных газов ДВС и газообразных выбросов промышленных предприятий, состоящем из инертного керамического блочного носителя сотовой структуры, поверхность которого имеет покрытие из модифицированного оксида алюминия с активной фазой из одного или нескольких металлов, активная фаза содержит оксиды редкоземельных металлов, такие как рентгенаморфный диоксид титана, диоксид церия, триоксид европия и оксид лантана. При этом удельная поверхность покрытия составляет 100-150 м²/г.

Полезная модель относится к области катализа, а более конкретно - к катализаторам на блочном керамическом или металлическом носителе сотовой структуры для очистки выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания (ДВС) и отходящих газов промышленных предприятий.

Известны катализаторы на носителях сотовой структуры с многочисленными отверстиями по ходу движения газового потока («Каталитическое окисление аммиака». Караваев М.М. и др. М., 1986). Исходная удельная поверхность таких блочных носителей составляет 0,1 -0,65 м²/г, а катализаторы на их основе имеют низкую каталитическую активность.

Для увеличения исходной удельной поверхности металлических и керамических блочных носителей широко используется нанесение промежуточной подложки на базе оксида алюминия с высокой удельной поверхностью, на которую впоследствии осаждают один или несколько металлов платиновой группы (платина, палладий, родий) как активные компоненты, а в качестве термостабилизирующей добавки в состав катализатора вводят оксиды церия.

Известен катализатор, состоящий из блочного металлического носителя, поверхность которого имеет промежуточное покрытие из модифицированого оксида алюминия с нанесенной на него активной частью, состоящей из благородных металлов платиновой группы. При этом катализатор обладает следующими характеристиками:

(патент RU 2169614 С1, B01J 37/025, 2001).

Данный катализатор наиболее близок по совокупности существенных признаков к заявляемому и является его ближайшим аналогом (прототипом).

Недостатком указанного катализатора является его высокая себестоимость в связи с тем, что его активная фаза содержит благородные металлы платиновой группы. Кроме этого, он имеет недостаточную каталитическую активность при пониженных температурах и неустойчив

к воздействию промышленных каталитических ядов, таких как сернистые соединения и соединения, содержащие свинец.

Предлагаемой полезной моделью решается задача повышения каталитической активности устройства и его устойчивости к воздействию промышленных каталитических ядов, а также снижения себестоимости его изготовления за счет использования оксидов редкоземельных металлов.

Поставленная задача решается тем, что в катализаторе для очистки выхлопных газов ДВС и газообразных выбросов промышленных предприятий, состоящем из инертного сотового блочного носителя, поверхность которого имеет покрытие из модифицированного оксида алюминия с активной фазой из одного или нескольких металлов, активная фаза содержит оксиды редкоземельных металлов, такие как рентгенаморфный диоксид титана, диоксид церия, оксид европия и оксид лантана, При этом удельная поверхность покрытия составляет 100-150 м ²/г.

Отличительными признаками заявляемой полезной модели являются наличие в активной фазе катализатора оксидов редкоземельных металлов и выполнение удельной поверхности покрытия равной 100-150 м²/г.

Благодаря наличию этих признаков в конструкции заявляемого катализатора, повысилась его каталитическая активность при жестких термодинамических условиях и устойчивость к воздействию промышленных каталитических ядов за счет особых свойств оксидов редкоземельных металлов, а также снизилась себестоимость его изготовления.

Предлагаемый катализатор для очистки выхлопных газов ДВС и газообразных выбросов промышленных предприятий иллюстрируется представленным чертежом,

Катализатор состоит из керамического блочного носителя 1 с отверстиями 2 в виде сот. Поверхность носителя имеет покрытие 3 из активной окиси алюминия с активной фазой 4 из оксидов редкоземельных металлов 6 следующих количествах, %:

фрактальная активная фаза

Использование в составе активной фазы неблагородных или редкоземельных металлов существенно снижает себестоимость

катализатора в сравнении с прототипом, активная фаза которого содержит благородные металлы платиновой группы.

Состав компонентов активной фазы и их соотношение повышает каталитическую активность катализатора и его устойчивость к воздействию промышленных каталитических ядов.

Катализатор работает следующим образом.

В реактор сухой каталитической очистки, имеющий входной и выходной патрубки, загружается кассета, собранная из катализатора на блочных керамических носителях сотовой структуры. Через входной патрубок в реактор подается подогретая до температуры 170°С газовая смесь, содержащая монооксид углерода и оксиды азота. На поверхности катализатора осуществляется следующая химическая реакция:

СО+NO=CO₂+N₂

В результате, через выходной патрубок реактора выходит газовая смесь, состоящая из углекислого газа, азота и паров воды, так как в качестве разбавителя исходной смеси применяется очищенный атмосферный воздух.

Изготовление катализатора.

Инертный сотовый носитель предварительно прожаривают при температуре 80-100°С. На его поверхность наносится промежуточное покрытие из водно-спиртовой суспензии азотнокислого алюминия, азотнокислого калия и азотнокислого церия с одновременным нанесением активной фазы, при этом нанесение промежуточного покрытия и активной фазы осуществляются из суспензии, содержащей также рентгенаморфный диоксид титана, после чего катализатор высушивается и прокаливается.

Полученный таким путем катализатор был испытан на лабораторной проточной установке в заводских условиях. Испытания подтвердили одновременное протекание окислительно-восстановительных реакций.

1. Катализатор для очистки выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания и газообразных выбросов промышленных предприятий, состоящий из инертного сотового блочного носителя, поверхность которого имеет покрытие из модифицированного оксида алюминия с активной фазой из одного или нескольких металлов, отличающийся тем, что активная фаза носителя содержит оксиды редкоземельных металлов, такие как рентгенаморфный диоксид титана, диоксид церия, триоксид европия и оксид лантана, при этом удельная поверхность покрытия составляет 100-150 м²/г.

2. Катализатор по п.1, отличающийся тем, что он содержит оксиды металлов в следующих количествах, %:

Al2O3	3-7
CeO 2	0,5-1,0
рентгенаморфний TiO2	1-3
триоксид европия Eu2O3	0,5-1
оксид лантана LaO	0,5-1
фрактальная активная фаза
в перерасчете на редкоземельные металлы	1-2
носитель	остальное до 100

6594