Катализатор для очистки газообразных выбросов от оксида углерода

 

Изобретение относится к катализаторам для очистки газообразных выбросов от токсичных примесей, в частности от оксида углерода, и может найти применение в химической, энергетической, машиностроительной, автомобилестроительной отраслях промышленности. Задачей изобретения является создание катализатора для очистки газообразных выбросов от оксида углерода, обладающего высокой активностью в широком интервале температур. Поставленная задача достигается тем, что катализатор для очистки газообразных выбросов от оксида углерода содержит следующие компоненты, мас.%: оксид хрома 41,058,0; оксид железа 25,031,0; оксид цинка 16,527,5; оксид кремния 0,30,4; оксид кобальта 0,10,2. Преимуществами предлагаемого катализатора по сравнению с прототипом являются более высокая активность, более низкая температура окисления оксида углерода при высокой объемной скорости, широкий температурный интервал, экономичность использования оксида цинка по сравнению с оксидом меди. 1 табл.

Изобретение относится к катализаторам для очистки газообразных выбросов от токсичных примесей, в частности от оксида углерода, и может найти применение в химической, энергетической, машиностроительной, автомобилестроительной отраслях промышленности.

Известен катализатор для очистки газообразных выбросов от оксида углерода, содержащий платину и палладий в количестве 0,25-0,5 вес.% на шариковом алюмосиликате (Авторское свидетельство СССР 166656, МПК В 01 J 23/40, 1965).

Недостатками известного изобретения являются содержание в качестве активной фазы дефицитных и высокостоимостных металлов группы платины и малая стабильность (отравляемость водой, аммиаком).

Известен также катализатор для очистки газообразных выбросов, содержащий окислы меди, хрома, кальция, фосфора, алюминия, тальк и графит, окись висмута или окись бария при следующем соотношении компонентов, мас.%: окись меди 27,531,0; оксид хрома 92,325,0; оксид кальция 1,61,8; оксид фосфора 16,518,4; окись висмута 0,94,0; тальк 5,87,2; графит 4,45,4; алюминий - остальное (авторское свидетельство СССР 954100, МПК B 01 J 23/78, БИ 32, 1982 г.). Максимальная активность катализатора 90% достигается при температуре 500^oС.

Недостатками известного изобретения являются термическая неустойчивость вследствие наличия наряду с хромитом меди избыточного оксида хрома и высокая спекаемость катализатора с образованием новых менее активных соединений.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является катализатор для очистки газообразных выбросов от оксида углерода, содержащий окись меди, оксиды хрома, кобальта, железа при следующем соотношении компонентов, мас.%: окись меди 1,1359,0; оксид хрома 0,2536,8; оксид кобальта 0,3636,5; оксид железа 1,178,5 (Авторское свидетельство СССР 521925, МПК В 01 J 23/86, 1976).

Недостатками известного изобретения являются недостаточно высокая активность, отравление примесями соединений серы, свинца.

Задачей заявляемого изобретения является создание катализатора для очистки газообразных выбросов от оксида углерода, обладающего высокой активностью в широком интервале температур.

Поставленная задача достигается тем, что катализатор для очистки газообразных выбросов от оксида углерода содержит следующие компоненты, мас.%: оксид хрома 41,058,0; оксид железа 25,031,0; оксид цинка 16,527,5; оксид кремния 0,30,4; оксид кобальта 0,10,2.

Введение в катализатор оксида цинка совместно с оксидом хрома увеличивает активность катализатора и устойчивость к воздействию отравляющих веществ. В качестве носителя используется недефицитный и недорогой оксид кремния.

Для лучшего понимания сущности изобретения приводится пример.

Технологический процесс приготовления катализатора очистки отходящих газов от оксида углерода включает следующие стадии: подготовку компонентов, приготовление компонентов (смешение компонентов), формование элементов катализатора, сушку катализатора, активацию катализатора.

Оксид железа (III) (ГОСТ 4173-77) - 25 г смешивают с 0,1 г оксида кобальта (II) (ГОСТ 4467-79) и 0,3 г оксида кремния (ГОСТ 9428-73), после чего эту смесь нагревают до 500-600^oС. Затем получившуюся массу охлаждают до комнатной температуры (25-30^oС) и, последовательно добавляя к ней 20 г оксидов цинка (II) (ГОСТ 10262-73) и 25 г оксида хрома (III), тщательно перемешивают смесь. Потом к получившейся композиции добавляют воду из расчета 300 мл на 1 кг получившейся смеси оксидов, добавляют в нее полиакриламид (из расчета 10 г на 1 кг получившейся смеси), выполняющий функцию временного связующего. Затем получившуюся смесь выдерживают в течение 24 часов при комнатной температуре и далее продавливают через фильеры для получения гранул (диаметром около 3-5 мм). Эти гранулы высушивают при 80-90^oС в течение 2-3 ч, после чего подвергают активации, для чего их обдувают током воздуха при температуре 500-600^oС в течение 4-5 ч (в результате чего ранее введенный в смесь полиакриламид полностью окисляется до газообразных продуктов (паров воды, азота и углекислого газа), удаляющихся вместе с потоком воздуха из подвергаемой активированию смеси оксидов). После активации продукт охлаждается до комнатной температуры.

Остальные примеры проводятся аналогично.

Активность катализатора определяется в кварцевом реакторе диаметром 18 мм и длиной 300 мм при следующих условиях: концентрация оксида углерода 3 об.%; содержание кислорода в воздухе 6 об.%; скорость газа 0,83 м/с; температура газа 200350^oС; носитель газа - воздух. Содержание оксида углерода в отходящих газах до и после реактора определяется с помощью газоанализатора марки 121-ФА.

Устойчивость к воздействию отравляющих веществ определялась по методике НАМИ, Автомобильная промышленность. 1995 г. 8, стр.33).

Физико-химические показатели заявляемого катализатора и прототипа представлены в таблице.

Как видно из таблицы, предлагаемый катализатор при следующем соотношении компонентов, мас.%: оксид хрома 41,058,0, оксид железа 25,031,0, оксид цинка 16,527,5, оксид кремния 0,30,4, оксид кобальта 0,10,2; при объемной скорости 30000 ч^-1 и температуре 350^oС позволяет получить большую степень окисления оксида углерода (98,0-99,0%) и необходимую устойчивость к воздействию отравляющих веществ (8,0-15,0%).

При использовании катализатора, выходящего из заявленного интервала, максимальная степень окисления оксида углерода составила 89,0-93,0%.

Преимуществами предлагаемого катализатора по сравнению с прототипом являются более высокая активность, более низкая температура окисления оксида углерода при высокой объемной скорости, широкий температурный интервал, экономичность использования оксида цинка по сравнению с оксидом меди.

Формула изобретения

Катализатор для очистки газообразных выбросов от оксида углерода, содержащий оксиды хрома, железа и кобальта, отличающийся тем, что он дополнительно содержит оксид цинка, оксид кремния при следующем соотношении компонентов, мас. %: Оксид хрома - 41,058,0 Оксид железа - 25,031,0 Оксид цинка - 16,527,5 Оксид кремния - 0,30,4 Оксид кобальта - 0,10,2

РИСУНКИ

Рисунок 1