Способ получения катализатора для очистки выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания

 

ВВтен 5 ) ч

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскик

Социалистических . республик о>780879

К АВТОЖЖ МУ СВИ ВТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) заявлено 31.10.78 (21) 2680808/23-04 (51)М. Кл.з

В 01 Ю 23/V2 с присоединением эа NSKH М

Государственный коинтет

СССР но делам нзобретеннй н отнрытнй (23) Приоритет (53) УДК 66.097..3(088.8) Опубликовано2311ЯО. Бюллетень Йо 43

Дата опубликования описания 25.1 180

Л. Т. Цикоза, Д. В. Тарасова, В. В. Поповский, Л. С. Якушкина, А. С. Тихова и В. И. Косинцев (72) Авторы изобретения. Ордена Трудового Красно1о Знамени институт катализа (71) Заявители Сибирского отделения AH СССР и Специальное конструкторскотехнологкческое бюро катализаторов (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРА ДЛЯ ОЧИСТКИ

ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ ДВИГАТЕЛЕЯ ВНУТРЕННЕГО

СГОРАНИЯ

-Изобретение относится к способам . . получения медноокксного каталиэаторат активного в процессах глубокого окисления выхлопных газов двигателей внут реннего сгорания.

Известно, что некоторые окислы металлов iM периода и сложные окисные систевна на их основе катапиэируют реакции глубокого окисления, что позволяет испольэовать их при дожигании органических веществ к окиси углерода в отходящих газах.

В промаапенностк в процессах дожигания используются как нанесенные, так к массивные медноокксйые катали- 1э заторы Щ

Известен также катализатор ИК-121, представляющий собой окись меди, нанесенную на .$ -Al>0>.

Этот катализатор имеет механичес- 20 кую прочность 65 icr/ñì íà торец и

25 кг/сна по образующей (2

Однако использование но4ителя, улучшая механические свойства катализатора, приводит к снижению его 25 каталитической активности.

Известен также способ получения катализатора глубокого окислениЯ выхлопных газов, представляющего собой массивную окись меди, термическим 30

2 разложением солей или гидроокиси ме- ди 31

Недостатком этого катализатора явЛяются низкие значения удельной поверхности и механической прочности.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения окиси меди осаждением из раствора азотнокислой меди раствором едкого натра до конечного рН 10-11 при 60-90оС с пос ледующими стадиями фильтрации осадка, его промывкой, отжимом, пластификацией, формованием, высушиванием и прокаливанием.

По этому способу получают катализатор с удельной поверхностью

24 м2/г и прочностью 38 кг/см на торец и 11 gr/см по образующей. Упрочнение медноокисного катализатора достигается соосаждением окиси меди с добавками катионов Fe+ в количестве 1-5 мол.В, считая íà Fe<0>. Это сопровождается увеличением механической прочности и удельной поверхности образцов. Хотя примеси ионов

Fe ñíèæàþò активность единицы поверхности катализатора, активность на единицу веса катализатора по сравнению с чистой СиО практичес« ки не изменяется Г41.

780879

Однако при"-"п6лучении укрупненных партий железомедноокисного катализатора выявляется недостаток - плохая фильтруемость по сравнению с чистой СиО, что при большом объеме промывным вод (100 л/1 кг каталйзатора), обеспечивающЕм нужную частоту пРодукта (содержание ионов йа+ . не более 0,01 вес.%), создает определенные технологические трудности . (Увеличение длительности промывки). . Цель изобретения - получение катализатора с повыаенной активностью и механической прочностью.

Указанная цель достигается тем

У что в способе получения- катализатора ,цля очистки выхлопных газов осаждени- 1$ ем окиси меди из раствора азотнокислой меди раствором едкого натра до конечного рН 10-11 при 60-90"С с последующей фильтрацией осадка,:его промывкой, отжимом, пластификацией, фор- Щ мованием, высушиванием и прокаливанием, осадок проьывают до остаточного содержания натрия 0,019-0,13 вес ° %.

Содержание в катализаторе ионов натрия в количестве 0,019-0,13 вес.% поэв воляет получить катализатор с удевес р$ льной йоверхностью 54-63 м /г и механической прочностью 60-70 кг/смена трец и 30-40 кг/см по образующей. Не2 см на тосмотря на снижение активности

2 отнесенной к 1 м поверхности, активность отнесенная к 1 г катализатора, превышает активность катализатора пол—

r У чаемого по известному способу.

Для достижения содержания ионов натрия в количестве 0,019-0,13 вес.% 35 количество промывных вод сокращают до 10-20 л/кг катализатора.

Существенное уменьшение количества прсйаавных вод (в 4-"5 раз по сравнению с известным способом) наряду с 4Q " ."лу» чйей фйльтруемостью осадка сокращает длительность стадий фильтрации и про>йвки, не ухудшая. механические и каталитические свойства катализа тора. Дальнейшее сокращение объема про вных вод приводит к ухудшению 4$. свойств катализатора вследствие одновременного снижения удельной каталйтической активности и величины удельной поверхности.

55

Пример 1. В реактор, снабженный мешалкой и регулируемым электрообогревом,заливают 250 мл 10%-ного раствора едкого натра, нагревают до

75 С, затем при перемешивании приливают 250 мп раствора азотнокислой меди с концентрацией 100 г CuO/ë до конечного РН 10. Осадок фильтруют, промывают 2,5 л воДы, отжимают на прессе, пластифицируют в месйльной машине в течение 15 мин, формуют на 60 шнеке с диаметром фильеры 4 ММ, сУшат на воздухе до воздушно-сухого-состояния, а затем в сушильном шкафу при о . 1»10 С в течение сут, прокаливают втоке воздуха при 500 С в течение 2 ч 65 при объемной скорости воздуха 2000 ч .

Содержание Na+ 0,008 вес.%.

П р и м, е р 2. Анализатор готовят аналогично примеру 1. Отличие состоит в том, что используют раствор смесй нитратов меди и железа, взятых в соотношении 98.,5 мол.% С00 и15мол мол. % Ге20 . Содержание йа

=0,008 вес.%

Пример 3. Отличие от примера

1 состоит в том, что осадок пюо>ывают 1,25 л воды. Содержание Nа

0,010 вес.%.

П, и м ,р м е р 4. Отличие от примера

1 состо оит в том, что осадок промавают О, 5 л воды. Содержание Na 0,019 вес.%.

Пример 5. Отличие от примера 1 состоит в том, что осадок проьывают 0,25 л воды. Содержание ka

0,085 вес.%.

Пример 6. Отличие от примера 1 состоит в roM, что осадок про-. живают 0,2 л воды. Содержание йа+

0,13 вес.%.

Пример 7. Отличие от примера 1 состоит в том, что осадок промывают 0,125 л воды . Содержание йа+

0,40 вес.%.

Пример 8 ° Отличие от примера 1 состоит в том, что осадок проьывают 0,10 л водь>. Содержание йа+

0,68 вес.%.

Пример 9. Отличие от примера

4 состоит в том, что температураосаждения 60оС.

Пример 10, Отличие от примера 4 состоит в том, что температура осаждения 90 C.

Пример 11. Отличие от примера

4 состоит в том, что рН осаждения равно 11.

Физико-химические свойства получены по.примерам 1-11 образцов, а также катализаторов (медноокисных и железомедноокисных), полученных по известному способу, и проьышленн6го катализатора ИК-12-1 представлены в табл. 1, а результ»агы испытаний их каталитической акт»йвкости представлены в табл. 2.

Образцы испытывают в модютьной реакции окисленйя метана в проточноциркуляциониой установке при атмосферном давлении. Активность характеризуется темйературой достижения заданной степени превращения метана и константой скорости при 4000C, рассчитанной по уравнению первого порядка относительно метана. Концентрация метана в кислороде составляет

1 об.%, скорость потока газовой, смеси 10 л/ч, навеска катализатора 1 г.

Реакцию окисления СО проводят в проточно-цнркуляционной установке при концентрации СО в кислороде 1 об.%, скорости потока газа 10 л/ч навеске .

t катализатора 1 г. Активность образцов характеризуется температурой достижения эа, анной степени превращения СО.

780879

I6

Х 44!

Ейб

vga, г» н !»

О» а со «»

«4 Ch с с с с

CV СЧ СЧ 4»Ъ а ф а

СЧ О СЪ

° с ь

4«Ъ 4«Ъ

4»Ъ

4ч а с с

4 4 СЧ

aCl

4Ч с о

1 1

Э

4 g OI

4НЙ

ОЪ O

° 1 М с ° с

СЧ 4«!

4«Ъ

«Ф с ь а ф а о с с °

4"Ъ Ю «!

4О 4 I ЕЪ

ОЪ Р3 N, an с с \ с

iN 4«Ъ 4«Ъ СЧ о

О

«\»! с rl а 4»

CO а an Ф

© о о Э

ОЪ а а О

О О» DÄ

D О О"

ch а р. о„

1 1 оа ц,!с

N Ch о

«3 «4

4"Ъ О

4«Ъ 4Ч

Ю Ф

О 4 »

4»Ъ

° 3 «Ф

I I

4Ч I» Ch ф о Оъ Э4 о Ф 4«Ъ 4«Ъ «Ф ф о

° Ф О о ф

° ф 4«Ъ а an, an с с с

4 4 4О 4«l

»О а I» (1

44Ъ с an 4 О

° 3 4«Ъ О aCl С С

m-Сч а

С 4О 4«I

1» О

5ссоо алоэ.

X X Ia1 4 о о ь с

О О с с о о о о с » «» о о ь с

° » » о с

° »

О СЧ с с

« » «" 4 с ! о хе

A. L I A C P х н щ о с»

54«войн цеэоеа«4 жажхвй

° У 4«Ъ а

I 1

Ф f» I c

IC 44I Ф Э

Р,ж ф 4: йЮ э еo«!eIC! I V

Опас!WЭ

Оп О,хсъэ о

Д

4Ю

° «-4

V D

Э ь !

4! О

ch а

«+ «» 4O о о о

Ь Ь о о о

«» ф

N а.» о с Ь о о ф ф о о о о с с о о

aCI с

СЪ О

° » Ф с Ь о о

1 а о

У О О о ае х

И Х 1«»» о

N СЧ

М

И о о о о о о

4Ч 4Ч о î о

СЧ

Э м и о,о йй !с

g н ох о

OI IL ое х ж ом

Э ео н э ай но о .Я«4 с

М

ОО

4Р ж

44I Э

О 1 I"» > Э л нне

cI V t а Э

e I«X

3 ж

Э ЭМ

Е» К ж ь

4» 6) Х 441

0 !« с © 444 л" ой н о о и й

4О 3Х о Йа

g мн ч ое

4О Э Э с 4 Я

o .. м

I V

ОЪ ICQ

3,о о !э

4 ъ 4"ъ » а о а D

Г l 4О an 4О aCI О с Ъ О »О а

4«Ъ 4«Ъ 4«Ъ Ю 4»Ъ 4«Ъ Ф «Э 4«Ъ 4 Ъ СФЪ о » а n с ъ lca а an » ь

° Ф 4Ч 4"Ъ С Ъ N » I» Ch С Ъ СЧ 4Ч

4«! 4«! С"Ъ . 4«Ъ С«Ъ 4«Ъ С 3 «3 4«Ъ 4"Ъ 4«Ъ С Ъ

«» 4О «» О «» С «4 4Ъ а 4Ч 4О Cla

«» 4Ч W С Ъ «Ф С Ъ «Ч «.4 СЧ 4«Ъ <"Ъ РЪ

Ъ« «» Ъ 4 СЪ Л Р 4 ф

Ц

° о

С-Ъ 3

«3 (- а

Ь %-4

4О е оо и э о !

О ае

X X н

v е с

Cl 00

4Il Ch

g ф оа

4» е н о v эо

Ф й5

Э Э

C! C

Р С4

l0 сЪ оо хх х

780879

Таблица

1оз. 94 о,оов

24

115

113

1О1

0,019

79

121

116 °

124

0,1З

130

ИК-12-1

123 -:

156

141

144

16 3

Формула изобретения

Составитель Л. Сухобок

Тех ед Ж.Кастелевич Ко екто М, Коста

Кончицкая

Тираж 809 Подписное

Вниипи Росударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Ра окая наб . . 4 5

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Способ получения"каталнэатора для 2$ очистки выхлопных r àçîý двигателей внутреннего сгорания путем осаждения окиси меди из раствора азотнокислой меди раствором .едкого натра до конечного рН 10-11 при 60-90 С с пос- 3g ледукицей фильтрацией осадка, его промывкой,, отжимом, пластификацией,. формованием, высушиванием и прокалива-нием, о т л.и ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения активности и механической прочности катализатора .;осадок промывают до остаточного"содержания натрия в катализаторе 0,019-

0,13 вес.Ф.

Источники йнформации, нринятыв во внимание при экспертизе

1; Томас Ч. Проееааяенные каталитические процесса и эффективные катализатоРые Иеу "Мир" 1973 °

2. Авторское свидетельство СССР В 256736 im. В 01 3 23/72р 1969 °

Зь Поповский В. В. Докторская диссертация. Институт катализа. Новоси-. бирск, 1974.

4. Авторское свидетельство СССР по заявке В 2386728; кл. В 01 3 23/72,"

1977 (прототип).