Способ получения катализатора для сжигания топлива

 

Использование: в приготовлении катализаторов для сжигания топлива в каталитических нагревателях. Сущность: в качестве активного железосодержащего компонента используют шламовые железооксидные отходы гальванического производства, в качестве связующего - смесь природных материалов, содержащих в своем составе оксид алюминия - глину, каолин, а также упрочняющие добавки - тремолит или волластонит, тальк и порообразующую добавку - активный уголь. Смесь измельчают до получения однородной массы, добавляют воду и индустриальное масло и формуют в заготовки требуемой формы, например, методом прессования, затем сушат и прокаливают. 1 табл.

Изобретение относится к области каталитического сжигания топлива, а именно к сжиганию газообразного углеводородного топлива в каталитических нагревателях.

Известны разнообразные по составу катализаторы сотовой структуры для сжигания топлив, в том числе железооксидные катализаторы, которые получают высокотемпературным твердофазным синтезом соответствующих оксидов. Этот способ принимается в качестве прототипа. Согласно ему используемые для твердофазного синтеза оксиды получают осаждением из водных растворов соответствующих солей с последующими фильтрованием, сушкой, прокаливанием. Полученные оксиды металлов (или смешанные оксиды со структурой шпинели, перовскита), например, MgAl₂O₄ и NiAl₂O₄ или Al₂O₃ и Fe₂O₃, или LaAlO₃ и LaCrO₃, измельчают, смешивают, например, в шаровой мельнице до размера частиц 10-20 мкм. Порошковую смесь затем формуют (прессуют) в заготовки требуемой формы и спекают при температуре не ниже 1000^оС. Известный способ предусматривает также вариант приготовления катализатора, когда измельченную смесь активных компонентов и связующего в виде водной взвеси наносят на временную (выгорающую) форму, например бумажную, и затем спекают при высокой температуре.

Способ [1] является сложным, трудоемким и включает использование специально приготовленных реактивов солей соответствующих металлов.

Цель изобретения упрощение способа получения железооксидного катализатора путем твердофазного синтеза дешевых природных и утилизируемых оксидных материалов.

Для этого в качестве активного железосодержащего компонента используют шламовые железооксидные отходы гальванического производства, в качестве связующего смесь природных материалов, содержащих оксид алюминия: глину, каолин. Оксид железа уже при невысоких температурах (порядка 350^оС) вступает во взаимодействие с оксидом алюминия с образованием твердых растворов, проявляющих высокую активность в процессах глубокого окисления углеводородов. Кроме того, использование шламов для приготовления катализаторов попутно решает вопрос их эффективной утилизации.

Отличительными от прототипа признаками являются: введение в состав катализатора железосодержащих гальваношламов в качестве каталитически активных оксидов металлов; введение в состав катализатора природных материалов, содержащих оксид алюминия: глину, каолин, упрочняющих и пластифицирующих добавок: талька, тремолита или волластонита, порообразующей добавки активного угля.

Состав гальваношлама, мас.

Fe₂O₃ 40 ZnO 9 NiO 10 Примеси оксидов марганца, ванадия, титана и др. Остальное.

Оценку каталитической активности катализаторов проводили на лабораторном стенде, имитирующем работу каталитического нагревателя. Расходы пропан-бутановой смеси и воздуха составляли 20 и 575 л/ч соответственно. Через пробоотборник, установленный на высоту 5 мм над поверхностью нагревателя, продукты окисления подавали на хроматограф "Газохром", с помощью которого определяли содержание СО в отходящих газах. В таблице приведены результаты испытаний.

П р и м е р 1. Гальваношлам, огнеупорную глину, каолин, тальк, уголь, волластонит из мельчали на щековой дробилке, а затем дисковой мельнице до размера частиц 50 мкм. Измельченные порошки загружали в смеситель в следующих количествах, мас.ч. гальваношлам 150, глина огнеупорная 150, каолин 50, тальк 50, древесный уголь марки БАУ-Б 8, волластонит 10 и добавляли 150 мас.ч. воды. Далее в смеситель добавляли индустриальное масло марки И-20-А в количестве 10 мас. ч. Смешение проводили в течение 1 ч. На специальной пресс-оснастке производили формование сотовых керамических плиток размером 80х72х11 мм с каналами диаметром 1 мм в количестве 30 шт./см² (живое сечение 0,2). Затем керамические плитки помещали в сушильную камеру с температурой 255^оС. Через 5 ч провяленные плитки сушили при 120^оС в течение 15 ч и затем прокаливали в муфельной печи при 850^оС в течение 4 ч.

П р и м е р 2. Гальваношлам, огнеупорную глину, каолин, тальк, уголь, волластонит измельчали на щековой дробилке, а затем дисковой мельнице до размера частиц 50 мкм. Измельченные порошки загружали в смеситель в следующих количествах, мас. ч. гальваношлам 75, глина огнеупоpная 180, каолин 60, тальк 60, древесный уголь марки БАУ-Б 6, волластонит 30 и добавляли 140 мас. ч. воды. Далее в смеситель добавляли индустриальное масло марки И-20-А в количестве 10 мас.ч. Смешение проводили в течение 1 ч. На специальной пресс-оснастке производили формование сотовых керамических плиток размером 80х72х11 мм с каналами диаметром 1 мм в количестве 30 шт./см² (живое сечение 0,2). Затем керамические плитки помещали в сушильную камеру с температурой 255^оС. Через 5 ч провяленные плитки сушили при 120^оС в течение 15 ч и затем прокаливали в муфельной печи при 900^оС в течение 4 ч.

П р и м е р 3. Гавальношлам, огнеупорную глину, каолин, тальк, уголь, волластонит измельчали на щековой дробилке, а затем дисковой мельнице до размера частиц 50 мкм. Измельченные порошки загружали в смеситель в следующих количествах, мас.ч. гальваношлам 300, глина огнеупорная 100, каолин 20, тальк 50, древесный уголь марки БАУ-Б 11, волластонит 8 и добавляли 170 мас. ч. воды. Далее в смеситель добавляли индустриальное масло марки И-20-А в количестве 12 мас.ч. Смешение проводили в течение 1 ч. На специальной пресс-оснастке производили формование сотовых керамических плиток размером 80х72х11 мм с каналами диаметром 1 мм в количестве 30 шт./см² (живое сечение 0,2). Затем керамические плитки помещали в сушильную камеру с температурой 255^оС. Через 5 ч провяленные плитки сушили при 120^оС в течение 15 ч и затем прокаливали в муфельной печи при 800^оС в течение 4 ч.

П р и м е р 4. Гальваношлам, огнеупорную глину, каолин, тальк, уголь, тремоллит измельчали на щековой дробилке, а затем дисковой мельнице до размера частиц 50 мкм. Измельченные порошки загружали в смеситель в следующих количествах, мас. ч. гальваношлам 100, глина огнеупорная 170, каолин 50, тальк 40, древесный уголь марки БАУ-Б 5, тремолит 15 и добавляли 120 мас.ч. воды. Далее в смеситель добавляли индустриальное масло марки И-20-А в количестве 8 мас.ч. Смешение проводили в течение 1 ч. На специальной пресс-оснастке производили формование сотовых керамических плиток размером 80х72х11 мм с каналами диаметром 1 м в количестве 30 шт./см² (живое сечение 0,2). Затем керамические плитки помещали в сушильную камеру с температурой 255^оС. Через 5 ч провяленные плитки сушили при 120^оС в течение 15 ч и затем прокаливали в муфельной печи при 800^оС в течение 4 ч.

П р и м е р 5. Гавальношлам, огнеупорную глину, каолин, тальк, уголь, тремоллит измельчали на щековой дробилке, а затем дисковой мельнице до размера частиц 50 мкм. Измельченные порошки загружали в смеситель в следующих количествах, мас.ч. гальваношлам 200, глина огнеупорная 120, каолин 50, тальк 50, древесный уголь марки БАУ-Б 10, тремолит 20 и добавляли 160 мас.ч. воды. Далее в смеситель добавляли индустриальное масло марки И-20-А в количестве 10 мас. ч. Смешение проводили в течение 1 ч. На специальной пресс-оснастке производили формование сотовых керамических плиток размером 80х72х11 мм с каналами диаметром 1 мм в количестве 30 шт./см² (живое сечение 0,2). Затем керамические плитки помещали в сушильную камеру с температурой 255^оС. Через 5 ч провяленные плитки сушили при 120^оС в течение 15 ч и затем прокаливали в муфельной печи при 900^оС в течение 4 ч.

Как видно из представленных примеров, полученные по предлагаемому способу катализаторы при сохранении высокой механической прочности имеют высокую активность в процессе сжигания топлив, что выражается небольшим содержанием в отходящих газах СО.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРА ДЛЯ СЖИГАНИЯ ТОПЛИВА, содержащего оксиды железа и алюминия, включающий смешение каталитически активных оксидов металлов с неорганическими связующими материалами, измельчение с получением однородной смеси, формирование в заготовки требуемой формы и прокаливание, отличающийся тем, что в качестве каталитически активных компонентов используют шламовые железосодержащие отходы гальванического производства, а в качестве связующего смесь природных материалов, содержащих оксид алюминия: глину, каолин, а также неорганические добавки тальк, волластонит или тремолит и дополнительно вводят в массу на стадии смешения порообразующую добавку древесный уголь.

РИСУНКИ

Рисунок 1