Катализатор для окисления монооксида углерода

 

Изобретение может быть использовано для обезвреживания выхлопных газов автомобилей , технологических выбросов в разных производствах Цель изобретения - повышение активности катализатора. Для этого используют состав, мас.% оксид меди 2-2,5; оксид кобальта 1-2; оксид хрома 3-5; оксид марганца 2,5-4; оксид сурьмы 1-2;у-А120з-остальное. В этом случае конверсия СО достигается при более высоких скоростях (45000 ч . против 27000 ч ). что позволяет снизить в 1,7 раза время контакта и уменьшить загрузку катализатора в реакционное пространство. 4 табл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4745366/04 (22) 08.08.89 (46) 23.10.91. Бюл. М 39 (71) Институт неорганической и физической химии АН АЗССР (72) Ф.М.Али-Заде, Н.М.Марданова, .

П.M.Ñîðãèí, P.M.Tàëûøèícêèé, А.А.Меджидов и P.Ã.Ðèçàåâ (53) 66.097.3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 986482. кл. А 01 J 23/84, 1981.

Патент США ЬЬ 3929681, кл. В 01 J 23/86, опублик. 1977.

Изобретение относится к катализаторам для очистки гаэовоздушных смесей от токсичных примесей и, в частности, для окисления монооксида углерода как наиболее токсичной примеси выхлопных газов автомобилей; технологических выбросов нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности.

Целью изобретения является повышение активности катализатора за счет дополнительного содержания в нем оксида сурьмы при определенном соотношении компонентов.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Используют катализатор состава, мас. 7ь:

СиО 2,0

С0304 1,0

Сг03 3,0

Мп02 3,0

Sb203 1,0

„„5U 1685509 А1 (я)5 В 01 J 23/88, В 01 D 53/36 (54) КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ОКИСЛЕНИЯ МОНООКСИДА УГЛЕРОДА (57) Изобретение может быть использовано для обезвреживания выхлопных газов автомобилей, технологических выбросов в разных производствах, Цель изобретения— повышение активности катализатора. Для этого используют состав, мас, ф,: оксид меди 2-2,5; оксид кобальта 1-2; оксид хрома

3-5; оксид марганца 2,5-4; оксид сурьмы

1-2; у-А!203-остальное. В этом случае конверсия СО достигается при более высоких скоростях (45000 ч, против 27000 ч ), что . позволяет снизить в 1,7 раза время контакта и уменьшить загрузку катализатора в реакционное пространство. 4 табл.

+AlzO3 Остальное (расчет на 5 г катализатора). у-Оксид алюминия предварительно активируют: пропитывают раствором соляной кислоты (рН 2) в течение 1 ч с последующей сушкой при 150 С в течение 2 ч. Приготавливают раствор активных компонентов, исходя из 0,212 г CuClz 2Н20, 0,15 г CoClz 6HzO, 0,078 г SbCl3, 0.42 г MnClz 4Н20 и 0,306 г Сг(ИО3)2 9Н20. Полученной смесью при рН 1,8 пропитывают активированный у-AI203 массой 4,5 г при

40-60 С в течение 1 ч с последующей сушкой при 120 С в течение 2 ч и прокаливанием при 200 С (1 ч), при 350 С (4 ч).

Газовоздушную смесь состава, 7,:

СО 2

Oz 2

С4Н1о 1000 ppm

С02 18

Nz Остальное

При температурах 155, 160, 165, 250 С конверсия СО соответственно 50,5; 95;

100; 100%, конверсия бутана 0 6,2; 15,8;

55,7%.

Пример 5, Катализатор состава, мас.%:

СиО 23

Сов 04 2,0

СгОз 3 5

10 Мп02 2,5

ЯЬ20з 1,5 у -AI20a Остальное готовят по аналогии с примером 1. Исследуют газовоздушную смесь состава, %;

СО 2

02 2,5

С4Н1о 1100 ppm

СО2 20

N2 Остальное

При температурах 145, 165, 175, 220 и

250 С конверсия СО 55, 98, 100, 100 и 100% соответственно, а конверсия бутана при этих же температурах 3,5; 8,8; 14,0; 26,3;

50,5%

Пример 6. Катализатор состава, мас %

СиО 24

Соз04 l,25

СгОз 4,75

Мп02 375 зо ЗЬ20з l,65 у-А!20з Остальное готовят по аналогии с примером 1. Используют газовоздушную смесь состава, :

С0 25

С4Н1о 1000 p pm

СОг 20 чг Остальное

При температурах 135, 140, 190 и 220 С конверсия CO 25,3; 100; 100 и 100, конверсия бутана 3,0; 15,1; 31,4; 57,2%.

Далее приведены дополнительные примеры со значениями содержания активных компонентов в катализаторе, отличными от предлагаемых при условии сохранения соотношения между активными компонентами, соответствующего составу катализатора в примере 1.

Пример 7, Готовят оксидный катализатор состава, мас.%:

СиО 1,1

Соз04 0,75

СгОз 2,0

Мп02 1,37

ЯЬ20з 0,63

55 у-А120а Остальное

Используют газовоздушную смесь состава, %:

СО

15

3,5

3 1685509 при объемной скорости 45000 ч прбпускают черзез слой катализатора объемом

2,5 см . При температурах 40, 50, 65 и

85 С достигается конверсия СО 48, 100, 100, 100% соответственно, конверсия бутана 17,3; 28,3; 38,9; 69,5%, Приведенные в примере 1 и последующих примерах в соответствии с формулой изобретения результаты даны в табл. 1-4 и

Сопоставлены с прототипом.

Пример 2. Катализатор состава, мас %

СиО 22

Соз04 1,5

СгОз 4,0

Мп02 2,75

ЯЬ20з 1,40

g-Al20a Остальное готовят по аналогии с примером 1, Используют газовоздушную смесь состава, %:

СО 3,5

О 3

С4Н1о 800 ppm

С02 15

Йг Остальное

При температурах 40, 50, 150ОС конвер. сия СО составляет 95, 100, 100% соответственно, конверсия бутана 1,2; 32;80%.

Пример 3, Катализатор состава, мас,%:

СиО 25

Соз04 2,0

СгОз 45

МпОг 2 5

-ЯЬ20э 1,35 у-Al20a Остальное готовят по аналогии: примером 1. Используют газовоздушную смесь состава, %:

СО 3

Ог 2,5

С4Н1о 700 ppm

С02 15

N2 Остальное

При температурах 70, 80, 90 С конверсия СО 8,9; 97; 100%, конверсия бутана 0„

35; 57%.

Пример 4, Катализатор состава, мас.%:

СиО 25

Соз04 2,0

СгОз 5,0

МпОг 4,0

ЯЬ20з 2,0 у -AI20a Остальное готовят аналогично примеру 1. Исследуют газовоздушную смесь состава, %:

С0 4

С2 3,5

С4Н1о 700 рргп

СОг 15

N2 Остальное

1685509

СаН1о 800 ppm

СОг 15 йг Остальное

При температурах 50, 60, 180 С достигается конверсия СО 83, 90, 98 соответственно, конверсия бутана 0; 22; 51 (,, Пример 8. Готовят оксидный катализатор состава, мас. $:

СиО 33

Соз04 2,25

СгОз 6,0

МпО2 4,13

$Ь20з 2,1 у-А!гОз Остальное

Используют газовоэдушную смесь состава, приведенного в примере 7. При температурах 50, 60, 180 С достигается конверсия СО 86, 95 и 100 соответственно, конверсия бутана 0,5; 26,3; 62 :

Количества используемых соединений и ингредиентный состав катализаторов по примерам 1-8 указаны в табл. 1.

Пример 9 (по прототипу). 426 r

Со(ИОз)г 6Н20 и 340 г Си(МОз)2 ЗН20 растворяют в 1000 г 50 -ного раствора

Мп(ИОз) (содержит 500 r соли) и разбавляют 200 мл НгО. Раствором пропитывают носитель у-А!гОз (800 г). Далее следует сушка (120 С, 12 ч) и прокаливание на воздухе (500 С, 2 ч).

Получают катализатор следующего состава, мас. :

CuO 74

С0304 23,4

Mn02 16,1

g-А!20з Остальное

Газовую смесь состава, :

СО 4

Oz 3,5

СаН1о 700 ppm

COz 15

М Остальное пропускают с объемной скоростью 27000 ч через полученный катализатор. При 156, 162, 164, 243 С конверсия СО соответственно 44,2; 93,6; 100; 100 . Конверсия бутана соответственно 0; 5,8; 13,6; 53,5 .

Пример 10 (по прототипу). 1050 г

СКИОз)з 9 Н20 и 220 r Си(ИОз)г ЗН20 рас,творяют в 490 г 500ф,-ного раствора

Мп(ИОф и разбавляют 450 r H20. Раствором обрабатывают носитель у-AlzOa (1000 г).

Далее следует сушка (120 С, 12 ч) и прокаливание в токе кислорода (500 С, 2 ч).

Получают катализатор состава, мас.7ь:

СиО 5,0

Мп02 8,2

СгОз 18,0

g-А!20з Остальное

Газовую смесь состава, ;

СО 3

Ор 2,5

С4Ню 1 ppm

5 Ng Остальное при объемной скорости 27000 ч пропускают через слой катализатора при 170, 180, 190, 250 С, При этом достигается конверсия

СО и С4Н ю соответственно 80, 98, 100, 100

1О и 25, 37, 45, 90 .

Пример ы 11, 12 (сравнительные).

Катализатор получен аналогично примерам

9, 10, но с использованием хлоридов вместо нитратов.

Пример ы 13-16 (сравнительные).

Катализаторы получены аналогично примерам 9, 10, но с введением оксида сурьмы.

Ингредиентный состав катализаторов и

20 результаты их испытаний представлены в табл. 2-4.

Как видно из сопоставительных данных (см. табл. 2-4), положительный эффект достигается только при введении Sb в обра25 зец, содержащий оксид хрома (см. примеры с введением сурьмы). При этом температура достижения более высокой степени превращения существенно ниже в случае использования хлоридов вместо

ЗО н ра о

Как следует из сопоставления с прототипом при идентичных составах газовоэдушной смеси аналогичные показатели по температурам и степеням превращения достигаются при более высокой объемной скорости (45000 ч против 27000 ч ) в случае использования предлагаемого катализатора.

Таким образом, за счет увеличения объемной скорости удается резко снизить

40 (- в 1,7 раза) время контакта, а следовательно, и загрузку катализатора в реакцион,ное пространство, Формула изобретения

4> Катализатор для окисления монооксида углерода, включающий оксиды меди, кобальта, хрома, марганца, нанесенные на ) оксид алюминия, отличающийся тем, что, с целью повышения активности катали50 затора, он дополнительно содержит оксид сурьмы при следующем соотношении компонентов, мас, ;

Оксид меди 2,0-2,5

Оксид кобальта 1,0-2,0

Оксид хрома 3,0-5,0

Оксид ма рга н ца 2,5-4,0

Оксид сурьмы 1,0-2,0 у -Оксид алюминия Остальное

16S5509 б

37 !!

44 d л ф 1! . ) и !

° I

И И

CO»О

СЧ»O OI о ОГО

1

О! !

L о о

-т О.О

О сЧ н

Ю ч л

o N N u)

О О) л И

OI О) О) со

С 4

СЧONС41

ca) uC c4

СО ОЪ 0» Е>

»

0 оо

СО .Ф

Ь"Ъ

Н

CO со

Ф со о 1

M CO

И ЪО

»Г\

Ыф

1 О

Х 0

»Г\ ul л СЧ г» сО сч — - аМ

ОЪ О

Ол ИО

ul r c l

ОЪЛС) О .г

Ф

О б»»

О

М!!

»о о " I

-ЮГ) !

1, ИО,О, с 4 л сч 1.-О-с,. !

- !

c4» с) О \

1 I сч

A со

43 tt

Х,о!!

Д1!

С 4

0 Ъ

D с

СЧ О СЧ

c4 ulN

Р» I О

Я X ф Itl

OO O

С44-N

O И

Х ltl

) 0

Э О

Р 34

0 О I

03 О

О !

Г

О

Х

О

Ю

О о

О сч сч

M ГЧ

Л ОЪ

c ъ I

Ю

1 с: !!!, СЧ и о с \

С ) сч

Г Ъ N

N с Ъ

0, 0

X ф

Г ф.Ф

) t

OO О

tXt

44

1 О

I со 1!

1

I

1 сг» О)

С4

С \

С 3 с"3 ф

С 4 )О

В

Х.

С) Э ф

О

М М ! N С 4

О »»О О

ЛсЧ О) »3С0 сч O) М>

:) Н

О I

I

3.

I с Ъ

««

4.> !

td о

E

td I

Л ФГО

О » 00 и) t3 ф сч О

t о г4 О

u3 to

Ю D

0 MÌ

- -г

0 ta I

ОХ! о

О. > ф а

E

cd

О» с 4

N д 3В э )ОΠ—.!.

Х 33>1":1 и щ О",, I

0 .1 Х3 С I

«й 3 Q

al

al сй

Р

О

О

Х I

0.1 н

dl

%1 « о, х х х

О с4 3 и W I! и !

О»О О

ЮлО

>0»О (» !

O» l СЧ 4 »4

1

tI3

ld

Х

0 а с

Х

О

43

Й

О с

Q I

I

I

I

I

1

1

I

I

I

1

I

1 .! с

al

cd

Н

О с

О

Э!О

О I «О

Л Cl

0 I Q

l С.Ф !

0 Е !

3 1«3 !

0 I л 3

Х I О I

О I а

0) 1

01,ЧОМУ

a3 л et i

I СЪХ !

О I 0IO !

Э О 1

Х I

1",Ct!

0 I О Х !

)й I ON

I О !

О

О

ОЪ

Ф

О \ со

О I

Х

Ц

td

X а3 0

ОЛG с»счг

Я

Д о

1 I

Ч N ОЪ и сб

И ЪИ

О 1

Э Cd I

ХХа

0 O 4l 3 с е

aI й) а Э

Э Е

Х

0 О, Х

О а с

Х

О Ю

) 1

О

0 о с с х

М О И

4!

E I

Х 1 !

I

1

1

I

I

I

1

I

1--4

1»

Н

Х 3 а

ai "К сс а

О \

ОО с>Оu)г ОО

M Ф N ОЪ) M Ф Nu!) M СЧ N .Ф N

D И

О Ф МОИ

ЮГ4ИО>с>

СЧ 04 С 4 N С 4 сч N О \ ОЪ с) I

СЧ С 4 N СЧ С 4 С4 С4

СО лосс

0» С 4 С ) СГ

О Ю

О О - G

DQO -О

СО М М Л ОЪ 3 М С4 толсъле о о

QQQQQQOD !!

1!!

I .

Q O Î 0. à — И â€” "- 13

И-ОМСЧОИЛ 1, I

ФО 7 Ф Ф.О.Ф»й !

I

ОЪ 4) )О С \ M Г4 !

МЛ Ф ОСО0).О !

Оъ о л и О сч . >O

° !

ООООООО«Э I

Q»гЪ Q О Q И с 4 С О

Сч СО III О О3 СЧ О» 3 с )»\имlcl lul I

ООООООQО

Сос»И ОЛО 0 ф б

ЛЮОИ» Ч-0 О

О - О

ОООООООО !

Q ul О О О CO с ) CO I исчОиОГО с 3 I

»4 с\ с Ъ М

ОООООООО!

1 счг\Оъи Ф Гг О I м»оч>-Ф и»г\ !

N С 4»4 С 4 Г4 С 4 С Ъ !

OQOQOOQO1

I .! j счм ти ог сю а а З

30! —"—

I u

Х й

Э

)»

О с

> О

D, d3

Х

Cd

О ис l

О с) !

Х !

Э

Х и I

ul Х !

Ф.Э (сч E» I

Х I

0 !

С 1

0 I

3:(!

1

1

Ю 1 сЧ !

СЧ !

I

I

О О

О О

Х О

Ю

О 3

Ю с \

О Ъ

ul N

CO

Т с Ъ с 4

Q И

Ф ОЪ

С 3

N! ! — 1

I

1 О

1 ! —

E ! I,, Х I

О 1

03 ОЕ

Х Oi I

E E I Н I

Х!< О й! I

d) I !

1 э I .о

3 Х u> ! Х ) — — 4

1 34 "44

1 O I «Ъ

I V О O сс ! 0

1 С 3»0

I 0 I О

I 03 I »4

I X I 1

1 О I » с

1 Х 1 О Х

Оi Ст

I Х I Е «

0 1 1G

I d3 I ««0t ! E О

1 C> I О О

1 Э I О

О

1 Ц

О ОХ

I О»а а 1

1 »U i ф

I Х Х а

0 аЭ

I С с» > о !,и

1 Ъ !

0 !

ОЪ

I vc4

Ю Ю„

I Х !

I 0C

;г

3 сс

1

1 О

Г Х ! с

I Е

)Сгг

I

g QC4

I х

0 г)

*44

Ю Q

3 Е «4

I - Х

1 о м

1

1

3

Ю

Г

ЧЪ !

С\ с 4

1 3

1 !

1 ! О I

I О ! О \ 3

1 ! !

I 3 !

1 !

»0.1 с 4

1 О I

I ! ! О

I и I

I с 3 1

l ! ! I

1 I

I »O

I !

1685509

Таблица

Сопоставительш-1е данные

Состав газовозС4Н10

Со превр.

Номер примера превр., %

9 (прототип) 27000

27000

27000

27000

27000

27000

27000

27000

Составитель В. Теплякова

Техред М.Моргентал

Корректор M. Максимишинец

Редактор Г. Бельская

Заказ 3552 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский, комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

10 (прототип) СΠ— 4

0,3,5

Сд Нуо 700 ppm

СО - 15

N — остальное

СО- 3.

0>-2,5

С4 H g ppm

N — остальное

СО - 4

Оу. 3,5

Со Н о 700 ppm

СΠ— 15

2.

N — остальное

СΠ— 3

Π— 2,5

Ррш

N — остальное й

СО - 4

Π— 3,5

Cq H, ppm

СΠ— 15 и

NZ — остальное

СΠ— 3

О, - 2,5

С Н вЂ” ppm

N — остальное

СΠ— 3

2,5

Са Н о ppm

N — остальное

СО - 4

0,-3,5

Со Н ц — 700 ppm

СΠ— 15

N — остальное

Объемная ско-j Температура на рость, ч входе в реактор, С

156

162

164

243

17,0

250

156

162

164

2ч3

250

156

162

164

243

250

250

156

162

164

243

44,2

93,6

100

98

100

44,0

92,0

98,0

100

78,5

96,7

99,0

100

45,0

93,0

100

100

100

42,1

90,0

95,0

99,0

5,8

13,6

53,5

37

0

6 0

13,2

56,0

39

0

5,6

14,0

54,0

28

43

42

54

0

3,6

12,0

50 0