СПОСОБ ОЧИСТКИ ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ ОТ МОНООКСИДА УГЛЕРОДА Российский патент 1995 года по МПК B01D53/86 B01D53/62 B01D135/20 

Изобретение относится к способам очистки отходящих газов (ОГ) с использованием катализаторов.

Известны способы очистки ОГ от монооксида углерода, включающие контактирование ОГ с катализаторами на основе металлов или сульфидов и окислов металлов (железа, меди или цинка). В качестве катализаторов применяются также композиции, состоящие из окислов металлов (CuO, MnO₂, TiO₂, NiO, Al₂O₃), либо из отходов обогащения полиметаллической руды, содержащие эти окислы.

Однако такие катализаторы и способы очистки ОГ при их использовании, имея относительно невысокую стоимость, недостаточно эффективны: степень очистки ОГ не превышает 60-70% а катализаторы требуют специальной промышленной технологии приготовления.

Известный способ очистки ОГ, принятый за прототип, основан на применении в качестве катализатора окислов NO_x, CO и SO₂ с которым контактируют ОГ, железомарганцевых конкреций. Этот известный способ очистки ОГ позволяет снизить процент содержания токсичных газов в газовом потоке при температуре 350^оС в среднем на 50% Такая степень очистки, однако, является недостаточной, особенно для высокотоксичной CO.

В основу изобретения положена техническая задача: создать способ очистки ОГ от CO, который обеспечил бы возможно более высокую степень очистки ОГ при относительно дешевой и простой технологии и использовании природного материала, не требующего специального приготовления, в качестве катализатора.

Задача решается путем реализации способа очистки ОГ от CO, включающего контактирование ОГ с катализатором, в качестве которого используют измельченные и термически обработанные ЖМК, а контактирование осуществляют посредством пропускания ОГ через катализатор со скоростью 20-100 мл/мин при температуре 400-500^оС. При этом ЖМК предварительно измельчают до фракции 0,5-1,0 мм и термически обрабатывают при температуре 400-500^оС в течение 2-4 ч.

Основное отличие предложенного способа от прототипа заключается в том, что с целью увеличения активной удельной поверхности ЖМК катализатор измельчают до фракции 0,5-1,0 мм и прогревают при температуре 400-500^оС в течение 2-4 ч, а реакцию катализа проводят при температуре 400-500^оС и скорости потока ОГ 20-100 мл/мин.

Сущность и преимущества способа заключаются в том, что экспериментально установлена высокая (близкая к 100%) каталитическая способность ЖМК к монооксиду углерода при температурах 400-500^оС и скоростях потока ОГ 20-100 мл/мин. При этом наибольшего значения каталитическая способность достигает при измельчении ЖМК катализатора до крупности 0,5-1,0 мм и его предварительном прокаливании при температуре 400-500^оС в течение 2-4 ч.

В качестве основы ЖМК катализатора использованы ЖМК Индийского и Тихого океанов, химический состав которых приведен в табл. 1.

П р и м е р 1. Измельченные до крупности 0,5-1,0 мм и прокаленные при температуре 450^оС в течение 3 ч ЖМК Индийского океана (проба I) помещались в кварцевый реактор, находящийся в трубчатой печи, через который пропускался газовый поток состава CO N₂ O₂ в соотношении 24 22 7 со скоростью 30 мл/мин. При температуре в реакторе 200-250^оС при выходе из реактора соотношение газов составило 24 21 8, т.е. практически реакция доокисления CO до CO₂ не была реализована.

П р и м е р 2. В условиях, аналогичных описанным в примере 1, температурный режим реактора стабилизировался в интервале 400±5^оС. Пропускаемая через реактор газовая смесь по примеру 1 после реагирования с ЖМК катализатором имела соотношение CO N₂ O₂ равное 2 25 4, т.е. нейтрализация СO осуществлена на 92%
П р и м е р 3. ЖМК катализатор использовался по технологии примера 1 для нейтрализации СO при температурном режиме 500±5^оС. Газовая смесь после реагирования с катализатором не содержала CO, т.е. наблюдалась полная (100%-ная) очистка ОГ от CO.

П р и м е р ы 4-6. Очистка ОГ от CO проводилась по технологии примера 1 с ЖМК катализатором из тихоокеанских конкреций (проба II) при различных температурных режимах: Пример 4 Т 300^оС Пример 5 Т 400^оС Пример 6 Т 500^оС
Степень нейтрализации СO при этих режимах приведена в табл. 2.

П р и м е р ы 7-9. ЖМК пробы II измельчались до крупности 2-4 мм, прокаливались в течение 4 часов при температуре 450^оС и использовались в качестве катализатора СO по технологии примера 1 при температурном режиме 400^оС и различных скоростях V газового потока: Пример 7 V 20 мл/мин Пример 8 V 75 мл/мин Пример 9 V 150 мл/мин
В табл. 2 приведена степень нейтрализации СO при этих режимах.

Как видно из табл. 2, степень очистки ОГ от CO предложенным способом составляет более 90% (примеры 2, 5) при температурном режиме 400^оС и достигает 100% при 500^оС (примеры 3, 6) для обеих проб ЖМК-катализатора. Степень нейтрализации СO снижается при уменьшении температуры каталитической реакции (примеры 1, 4 и прототип), а также при фракции ЖМК крупнее 0,5-1,0 мм (примеры 7-9) и скоростях газового потока вне интервала 20-100 мл/мин (примеры 7, 9).

Предлагаемый способ очистки ОГ может применяться для нейтрализации токсичных газов в продуктах сгорания ДВС и промышленных выбросах. Основной технический результат способа высокая степень очистки ОГ от CO при относительно дешевой и простой технологии и использовании природного ЖМК катализатора, не требующего специального трудоемкого приготовления.

Использование: очистка отходящих газов от СО. Сущность изобретения: отходящий газ с примесями СО пропускают через катализатор, состоящий из железомарганцевых конкреций. Скорость пропускания 20 100 мл/мин при температуре 400 500°С. Конкреции предварительно измельчают до фракции 0,5 1,0 мм и ведут термическую обработку при 400 500°С в течение 2 4 ч. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. СПОСОБ ОЧИСТКИ ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ ОТ МОНООКСИДА УГЛЕРОДА, включающий пропускание отходящих газов через катализатор на основе измельченных и термически обработанных железомарганцевых конкреций, отличающийся тем, что пропускание отходящих газов через катализатор осуществляют со скоростью 20 - 100 мл/мин при 400 500^oС. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют железомарганцевые конкреции, измельченные до фракции 0,5 1,0 мм и термически обработанные при указанной температуре в течение 2 4 ч.