Катализатор-сорбент для очистки отходящих газов от винилхлорида и способ его приготовления

 

Изобретение касается каталитической химии ,в частности, получения катализаторов для удаления хлористого винила из газовых выбросов. Цель - увеличение сорбционной емкости и повышение активности катализатора. Процесс ведут соосаждением активных компонентов при PH 6,5 - 7,0 из водного раствора, содержащего нитраты меди, хрома и кобальта, причем последний берут в соотношении, необходимом для получения в готовом катализаторе равных количеств хромитов кобальта и меди. Затем осадок прокаливают в среде аргона при 425 - 450°С в течение 10 ч. Полученный катализатор содержит, мас.%: хромит меди 50

хромит кобальта 50. Динамическая сорбционная емкость нового катализатора в 90 раз выше, чем у меднохромового контакта и в 6,3 - 6,6 раза выше, чем у медькобальтхромовых контактов, полученных механическим смешением или нанесением на γ = AL<SB POS="POST">2</SB>O<SB POS="POST">3</SB> равных количеств хромитов меди и кобальта. Кроме того, 100%-ное окисление винилхлорида на новом катализаторе достигается при 230°С против 275 - 310°С для известных контактов. 2 с.п.ф-лы, 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1493305

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (! ) ГОСУДАРСТВЕККЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЩРЬГГИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4294195/31-04 (22) 06.08.87 (46) 15,07.89. Бюл. N- 26 (71) Институт физической химии им.Л.В,Писаржевского (72) В.М.Власенко, О.Г,Черницкий, В.Л.Чернобривец и Л.В,Фещенко (53) 66.097 ° 3 (088.8) (56) Власенко В.М. и др. Изучение условий приготовления и физико-химических и каталитических свойств хромитов некоторых металлов. В сб.:

Катализ и катализаторы, 1969, вып, 5, с.96-108.

Авторское свидетельство СССР

Р 1191107, кл. В 01 J 23/86, 1985.

Авторское свидетельство СССР

1п 609235, кл. В 01 J 23/86, 1974.

Авторское свидетельство СССР

Р 971448, кл. В 01 D 53/36, 1982. (54) КАТАЛИЗАТОР-СОРБЕНТ ДЛЯ ОЧИСТКИ

ОТХОДЯЦИХ ГАЗОВ ОТ ВИНИЛХЛОРИДА И

СПОСОБ ЕГО ПРИГОТОВЛЕНИЯ (57) Изобретение касается каталитической химии, в частности получения катализаторов для удаления хлористоИзобретение относится к катализу, преимущественно к катализаторам и способам получения катализаторов, используемых для процессов очистки отходящих газов от хлорорганических углеводородов путем их глубокого окисления до нетоксичных и легкоулавливаемык продуктов, и, в частности, может быть применено для удаления хлористого винила из газовых выбро(51)4 В 01 J 23/86 В 01 D 53/36 го винила из газовых выбросов. Цель— увеличение сорбционной емкости и повьппение активности катализатора, Процесс ведут соосаждением активных компонентов при рН 6,5-7,0 из водного раствора, содержащего нитраты меди, хрома и кобальта, причем последний берут в соотношении, необходимом для получения в готовом катализаторе равных количеств хромитов кобальта и меди. Затем осадок прокаливают в среде аргона при 425-450 С в течение

10 ч. Полученный катализатор содержит, мас.Х: хромит меди 50; хромит кобальта 50. Динамическая сорбционная емкость нового катализатора в

90 раэ вьппе, чем у медно-хромового контакта и в 6,3-6,6 раза вьппе, чем у медькобальтхромовых контактов, полученных механическим смешением или нанесением на у-А1 О 3 равных количеств хромитов меди и кобальта, Кроме того, 1007.-ное окисление винилхлорида на новом катализаторе достигается при 230 С против 275-310 С для известных контактов. 2 с.п. ф-лы, 2 табл. сов на предприятиях по производству и переработке поливинилхлорида.

Целью изобретения является увеличение сорбционной емкости и повьппение активности катализатора за счет массового соотношения ингредиентов, а- также упрощение технологии и полу чение катализатора с повышенной активностью за счет использования раствора, содержащего нитрат кобальта, и

1493305

55 проведения соосаждения и прокаливания при определенных условиях.

Пример. Для приготовления

100 г медькобальтхромового катализатора, содержащего равные количества хромитов меди и кобальта, в 730 мл дистиллированной воды растворяют

348,8 r азотнокислого хрома (Сг(МОэ)з 9Н О), 52, 1 r аэотнокислой меди (Сп(ИОз) ЗН О) и 64, 1 r азотнокислого кобальта (Со(ИОэ)

" 6НпО), соотношение Cu:Со:Cr = 1:

:1:4. К полученному раствору, подогретому до 60-80 С, при тщательном перемешивании добавляют 8Х-ный раствор аммиака и доводят рН среды до значений, равных 6,5-7,0, Выбор рН среды связан с условиями полноты выпадения в осадок ионов меди, кобальта и хрома при одновременном их присутствии в растворе. Образовавшемуся в процессе соосаждения осадку дают отстояться в течение 6 ч. Затем осадок отфильтровывают, промывают дистиллированной водой, сушат при 100120 С и прокаливают в чистом азоте о при 425-450"С в течение 10 ч. Прокаленную активную массу охлаждают, растирают в порошок и прессуют в таблетки 5<5 мм.

Каталитическую активность полученного катализатора определяют в проточном стеклянном реакторе с внутренним диаметром 16 мм, в который помещают 6 смз образца. Через реактор при разных температурах пропускают со скоростью 15 л/ч газовоздушную смесь, содержащую 72542 мг/м (2,6 об,X) хлористого винила, Выходящий иэ реактора газ подвергают анализу. Винилхлорид и диоксид углерода определяют хроматографическим методом. Хлористый водород и хлор улавливают в ловушках с раствором

Йодистого калия и путем титрования определяют их содержание. Полученные результаты приведены в табл. 1.

В табл. 1 показана активность медькобальтхромовых катализаторов реакции глубокого окисления винилхлорида. (Объемная скорость

2500 час, состав реакционной смеси — 2,6 об.7 хлористого винила в воздуке).

Сопоставление представленных данных свидетельствует о том, что полное превращение хлористого винила на катализаторе, согласно изобретению, 5

35 и образце, имеющем тот же химический состав, но приготовленном путем механического смешения равных количеств хромитов меди и кобальта, достигаето ся при 230 С, в то время как на известном нанесенном катализаторе в тех же условиях при 310 С, а на известном меднохромовом каталиэаторе— при 275 r.

Динамическую сорбционную емкость предложенного и известных медькобальтхромовых катализаторов-сорбентов определяют на кинетической установке в проточном реакторе (пример).

Перед началом измерений катализатор тренируют в потоке воздуха в течение двух часов при 300 С с последующим охлаждением до заданной температуры.

Через реактор, загруженный 7,44 r (6 см ) катализатора, при 60 С пропускают со скоростью 6 л/ч газовоэдушную смесь с содержанием винилхлорида 279 мг/м (0,01 об,X). При прохождении газа через слой катализатора регистрируют время проскока хлорвинила, определяемое с момента пуска газовоздушной смеси до момента появления С Н >С1 на выходе иэ реактора.

По данным измерений определяют сорбционную емкость катализатора за время защитного действия слоя катализатора. Полученные результаты приведены в табл, 2.

В табл. 2 показана динамическая сорбционная емкость медькобальтхромовых катализаторов по винилхлориду при 60 С, концентрация С Н Cl

279 мг/м .

В случае низких концентраций удаляемой примеси процесс очистки целесообразно проводить в сорбционнокаталитическом режиме, который заключается в поглощении катализатором удаляемого вещества при 20-100 С и превращении этого вещества в нетоксичные продукты при кратковременном повьппении температуры до 250-300 С. о

Полученные результаты свидетельствуют о том, что в одинаковых условиях динамическая сорбционная емкость по винилхлориду катализатора, согласно изобретению, в 90 раэ вьппе известного медно-хромового контакта и в 6,3-6,6 раза выше медькобальтхромовых контактов, полученных путем механического смешения или нанесения на поверхность у-А1 0 равных количеств хромитов меди и кобальта, 5 1493

Таким образом, экспериментально показано, что использование указанИых ингредиентов в равных соотношениях и условий их совместного соосаждения приводит к.получению медько5 бальтхромового катализатора, обладающего повышенной активностью в реакции глубокого окисления хлористого винила, при этом его сорбционная

t0 емкость по этому токсичному веществу такова, что позволяет эффективно его использовать в сорбционно-каталитическом режиме очистки отходящих газов от винилхлорида. 15

Таблица 1 емпе- Степень атура! врадени о л»» °

Т пре

P н)

С ьепу.i, X

Катализатор

L»

185 35

200 80

215, 99

230 t00

245 t 00

260 fDO

275 100

185 63

200 87

215 99

2ЭО 100

245 100

260 100, 275 1ОО, Недькобальткромовый К8 тализатор, . приготовлен. ный согласно изобретению

245

100

525

Известный, 185 меднокромовый 200 катализатор . 2t5

24$

275

21

51

73

94

98

100

Формула изобретения

1. Катализатор-сорбент для очистки отходящих газов от винилхлорида, включающий хромит меди и хромит кобальта, отличающийся тем, что, с целью увеличения сорбционной емкости и повышения активности каНедькобальтхромовый катализатор, приготовленный путем меланического смененив равнык количеств

«ромитов меди и кобальта

Известный нанесенный ка» талнзатор, содержащий

10-302 Си СтеОе

10-302 СостзОе зА! зО з остальное

305 6 тализатора, он содержит ингредиенты в следующем соотношении, мас.X:

Хромит меди 50

Хромит кобальта 50 2. Способ приготовления катализатора-сорбента для очистки отходящих газов от винилхлорида путем соосаждения активных компонентов иэ раствора, содержащего нитраты меди и хрома, сушки и прокаливания осадка, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологии и получе- ния катализатора с повышенной активностью, используют раствор, содержащий дополнительно нитрат кобальта, взятый в соотношении, необходимом для получения в готовом катализаторе равных количеств хромитов кобальта и меди, соосаждение ведут при рН 6,57,0 и прокаливание осуществляют в среде инертного газа при 425-450 С в течение 1О ч.

1493305 таблица 2

Емкость

ПО С Н С1, МГ/Г

Время

Катализатор проскока, ч

Медькобальтхромовый 50Х CuCr Î и

50 р CoCr<0<

Медькобальтхромовый (механическое смешение иэ хромитов меди и кобальта)

Известный, нанесенный на у-А1 0з

Известный, меднохромовый катализатор

4,5

0,68

2,5

2,6

0,71

0 05

Составитель В.Теплякова

Редактор М.Бандура Техред М.Дидык

Корректор Э.Лончакова

Заказ 3918/10 Тира к 486 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.уагород, ул. Гагарина, 101