Катализатор для обезвреживания моторныхотходящих газов
<щ 844038
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 21.05.76 (21) 2359545/23-04 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет — (32) 23.05.75 (31) 30061 (33) ЧССР (43) Опубликовано 07.07.81. Бюллетень № 25 (45) Дата опубликования описания 07.07.81 (51) М, Кл.з
В 01J 23/72
В 01 J 23/74//
//С 10К 3/02
Государственный комитет
СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 66.097.3 (088.8) (72) Авторы изобретения т
Иностранцы
Димитер Руссев Механджиев, Борис Божанов Пиперттв и Георги Мануилов Близнаков |; (НРБ)
Иностранное предприятие
«ЕЦНПК по химиа и химикотехнически проблеми (НРБ) (71) Заявитель (54) КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ МОТОРНЫХ
ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ
4 — 8
2 — 4
Остальное
Изобретение относится к катализатору для обезвреживания моторных отходящих газов, особенно для моторов, работающих на дизельном топливе и бензине, а также моторов с газовой рабочей смесью.
Известен катализатор для очистки отходящих газов двигателей внутреннего сгорания, содержащий 1 вес. ч. окиси кобальта и 3 — 35 вес. ч. окиси меди f1). Этот катализатор позволяет достигнуть степени очи- 10 стки от окиси углерода на 60 — 67 об. % и на 70 об. % от углеводородов лишь при
500 С и объемной скорости 10000 ч — .
Ближайшим к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту 15 является катализатор для обезвреживания моторных отходящих газов, включающий окиси кобальта и меди на носителе — окиси алюминия (2). Известный катализатор содержит 05 — 25 вес. % окиси меди и 05 — 20
10 вес. окисей кобальта и ванадия, или серебра.
Известный катализатор имеет недостаточно высокие активность и устойчивость при работе с серусодержащим газом. Сте- 25 пень очистки выхлопного газа двигателей внутреннего сгорания в присутствии известного катализатора при 400 С составляет
57 — 88%. Также степень очистки отходящего газа при объемной скорости 5200 или 30
11600 ч — после пятидесятого часа работы снижается на 61 об. % для окиси углерода и на 43 об. % для углеводородов, т. е. известный катализатор является чувствительным к контактным ядам, содержащимся в отходящих газах, например двуокиси серы, двуокиси углерода и парам воды.
С целью повышения активности катализатора и устойчивости его при работе с серусодержащим газом предложен катализатор, содержащий окиси кобальта и меди на носителе — окиси алюминия в следующем соотношении, вес. %:
Окись кобальта
Окись меди
Носитель при этом 90 — 96 вес. % окислов указанных металлов находятся в виде меднокобальтовой шпинели.
Отличительным признаком изобретения является указанное соотношение компонентов и содержание 90 — 96 вес. % окислов меди и кобальта в виде меднокобальтовой шпинели.
Катализатор согласно изобретению обладает повышенной активностью и устойчивостью при работе с серусодержащим газом по сравнению с известным катализатором. Так, степень очистки выхлопного
844038
Степень полного окисления, у, для температур, С
400
300
200
Тип модельной смеси
ПБ
СО
ПБ
СО
ПБ
СО
100
100
100
100
25
100
100
100
100
25
100
100
100
100
100
80 — 100
80 — 100
0 — 25
100
0 — 25 газа в присутствии предлагаемого катализатора достигает 100 /0 уже при 300 С.
Кроме того, степень очистки не снижается и при 120 ч работы при объемной скорости
36000 ч —, т. е. катализатор согласно изобретению мало чувствителен и контактным ядам, содержащимся в отходящих газах, например двуокиси серы, двуокиси углерода и парам воды.
Катализатор получают следующим обра- 10 зом. На носитель, состоящий из гамма-окиси алюминия, наносят 4 — 8 вес. кобальта и 2 — 4 вес. 0/0 меди при соотношении
2: 1. Кобальт и медь наносят в виде растворимых солей, которые разлагаются до 15 окислов Соз04 и СиО, в то-время как 90—
96 вес. 0/0 из них образуют меднокобальтовую шпинель (CuCo 04). Для этого гаммаокись алюминия в виде экструдированных маленьких цилиндров длиной 5 — 10 мм и 20 диаметром 3 — 5 мм или в виде шариков диаметром 2 — 5 мм заливают раствором солей кобальта и меди. Соотношение между раствором и количеством сухого носителя составляет 5: 1. Раствор солей кобальта и меди является раствором нитратов.
Смесь нагревают до температуры кипения и кипятят в течение 1,5 ч, Затем фильтруют и высушивают при 105 С. Сухой катализатор нагревают 3 ч в атмосфере воз- 30 духа при 550 С.
Пример 1. 10 г носителя — гамма-окиси алюминия заливают 50 мл раствора нитрата меди и кобальта. Смесь нагреваютдо температуры кипения, кипятят в течение 35
1,5 ч, затем фильтруют и сушат при 105 C.
Сухой катализатор прокаливают на воздухе при 550 С 3 ч. Получают катализатор следующего элементарного состава, вес. /0. меди 3,9, кобальта 7,8, алюминия 44,6 и 40 кислорода 43,7. Катализатор содержит (вес. /0): 15,1 меднокобальтовой шпинели
СиСо О4, 84,3 окиси алюминия и 0,6 окиси меди и кобальта, т. е. 96 вес. окислов меди и кобальта находятся в виде медно- 45 кобальтовой шпинели.
П р им е р 2. 10 г гамма-окиси алюминия заливают 50 мл раствора нитрата меди и кобальта. Смесь нагревают до температуры кипения и кипятят 1,5 ч. Затем смесь 50 фильтруют и сушат при 105 С. Сухой катализатор нрокаливают на воздухе при
550 С в течение 3 ч. Получают катализатор следующего элементарного состава, вес. /0. меди 2,7, кобальта 5,4, алюминия 47,2 и кислорода 44,7. Катализатор содержит (вес. /0): 10,4 мсднокобальтовой шпинели, 89,2 окиси алюминия и 0,4 окиси меди и кобальта, т. е. 94 вес. % окислов меди и кобальта находятся в виде меднокобальтовой шпннели.
Пример 3. 660 г гамма-окиси алюминия заливают 3 л раствора нитрата меди и кобальта. Смесь нагревают до температуры кипения, кипятят 1,5 ч. Затем смесь фильтруют и сушат при 105 . Сухой катализатор прокаливают на воздухе при 550 С в течение 3 ч. Получается катализатор следующего элементарного состава, вес. .. меди 2,0, кобальта 4,0, алюминия 48,7 и кислорода 45,3. Катализатор содержит (вес. ): 7,7 СиСо О<, 92 окиси алюминия и 0,3 окисей меди и кобальта.
Активность катализатора испытывают на к атал итической установке в интервале температур 150 — 600 С при объемной скорости 36000 ч с четырьмя типами модельных газовых смесей. Состав модельных газовых смесей, /0.
Тип 1 — азот 78 — 82, кислород 14 — 17, окись углерода 4 и пропан-бутан (ПБ)
0,5;
Тип 2 — азот 66 — 70, кислород 14 — 17, окись углерода 4, пропан-бутан 0,5 и пары воды 12;
Тип 3 — азот 61, кислород 13, окись углерода 3, пропан-бутан 0,4, пары воды 12 и двуокись углерода 9;
Тип 4 — азот 58 — 61, кислород 15 — 16, окись углерода 4, пропан-бутан 0,5, пары воды 12 и двуокись серы 0,03 — 0,1.
Катализатор обладает хорошей каталитической активностью по отношению к полному окислению окиси углерода и пропанабутана, как в случае газовой смеси типа 1, так и в случае трех других модельных газовых смесей, которые содержат типичные контактные яды — двуокись серы, двуокись углерода и пары воды.
В таблице указана степень полного окисления (O ) для трех температур.
844038
Формула изобретения
Составитель В. Теплякова
Техред А. Камышникова
Корректоры: Л. Орлова и Е. Осипова
Редактор Е. Хорина
Заказ 1886/19 Изд. Ка 487 Тираж 581 Подписное
НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, 5К-35, Раушская наб., д. 4/5
Типография, пр. Сапунова, 2
Катализатор был испытан на отходящих газах дизельных моторов двух типов, а именно «WAMO 3DN» и «Перкинс 4203», которые были смонтированы на двух стандартных моторах. Испытание продолжалось соответственно в течение 240 и 60 ч нормальной работы мотокаров. Отходящие газы анализировали на содержание СО: у первого мотора при холостом пробеге и у второго мотора — при холостом пробеге и при максимальных оборотах. При холостом пробеге концентрация СО перед катализатором 0,83 — 0,25/о, а после него — 0,14 .
При максимальных оборотах измеренные значения соответствуют: перед катализатором — 0,28/о и после него — 0,10/о СО.
Испытание катализатора проводили также с бензиновым мотором на испытательной станине при содержании в бензине свинца 0,44 г/л. Несмотря на то, что соединения свинца являются сильными каталитическими ядами, катализатор показал положительное действие при продолжительности работы 120 ч. При холостом пробеге содержание СО перед реактором последую1цего сгорания с катализатором
4,5 — 7,9 /о, а после него 1,8 — 4,9 /о. Содержание углерода лежит в интервале (мин — ) перед катализатором 2740 †100, после него — 1180 — 6300.
Катализатор для обезвреживания моторных отходящих газов, включающий окиси кобальта и меди на носителе — окиси алюминия, отличающийся тем, что, с
1р целью повышения активности катализатора и устойчивости при работе с серусодержащим газом, катализатор содержит компоненты в следующем соотношении, вес. /о..
Окись кобальта 4 — 8
15 Окись меди 2 — 4
Носитель остальное при этом 90 — 96 вес. /о окислов указанных металлов находятся в виде меднокобальтовой шпинели.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Патент СШЛ И 3398101, кл. 252 — 466, опублик. 1968.
2. Патент США № 3447893, кл. 23 — 2, опублик. 1969 (прототип).
