СПОСОБ ОЧИСТКИ ГАЗОВ ОТ МОНООКСИДА УГЛЕРОДА И ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ Российский патент 1997 года по МПК B01D53/62 B01J23/44 B01J32/00 

Изобретение относится к способу очистки газовых выбросов, содержащих монооксид углерода и органические соединения и может быть использовано для обезвреживания отходящих газов в химической, нефтехимической, машиностроительной и других отраслях промышленности.

Известен способ очистки разовых выбросов промышленных производств путем пропускания газового потока через слой катализатора для окисления на нем CO и органических соединений. Катализатор состоит из нескольких слоев, для верхнего слоя используется оксидный медно-марганцевый катализатор, для нижнего
катализатор, содержащий по крайней мере один из благородных металлов (платину или палладий) или их смесь, нанесенных на оксид алюминия. Между слоями катализатора может быть слой инертного носителя /1/.

Недостатком способа очистки является необходимость предварительного удаления части органических соединений из газового потока путем обработки его в скруббере, что приводит к образованию сточных вод.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является способ очистки газов путем дожигания CO и органических соединений на катализаторе, содержащем 0,2 0,3 мас. палладия на носителе, в качестве которого используется кристаллический α Al₂O₃, включающий 0,2 20 мас. промотора спекания, выбранного из группы оксидов кремния, титана, циркония, марганца, кальция, магния, хрома и меди. Способ приготовления катализатора заключается в прокаливании сформованной смеси оксида алюминия с промотором при 1100 1500^oC с последующим нанесением на носитель соли палладия /2/.

Недостатком известного способа очистки является недостаточно высокая степень превращения органических соединений, особенно при повышенных объемных скоростях газов, а также большие затраты энергии на спекание промотора с оксидом алюминия при 1100 1500^oC.

Целью изобретения является повышение степени очистки.

Поставленная цель достигается тем, что процесс очистки ведут на палладиевом катализаторе, носителем которого служит смесь твердого раствора оксидов титана, ниобия и тантала, соответствующего эмпирической формуле Ti(Nb_x • Ta_0,06x)O_(2+2,5x), где x 0,0015 0,07, оксидов лантана, церия или их смеси и сульфата кальция при следующем соотношении компонентов: твердый раствор оксидов титана, ниобия и тантала 30 65 мас. оксиды лантана, церия или их смесь 10 20 мас. сульфат кальция остальное.

Отличительным признаком способа очистки газов является использование катализатора, носителем которого служит смесь твердого раствора оксидов титана, ниобия и тантала, оксидов лантана, церия или их смеси и сульфата кальция при указанном соотношении компонентов.

Разработанный способ очистки газов позволяет повысить степень очистки промышленных газов от оксида углерода и органических соединений за счет высокой активности катализатора. Повышение активности и термостабильности катализатора достигается за счет использования носителя, содержащего твердый раствор оксидов титана, ниобия и тантала и оксиды редкоземельных элементов.

На синтезированном катализаторе при совместном содержании в газовой смеси оксида углерода и органических соединений при 500^oC степень очистки от метанола и акрилонитрила. Наиболее трудно окисляемых органических соединений этой смеси, достигает 86,1 и 96,5% соответственно, на катализаторе по прототипу соответственно 78,3 и 82,9% При 700^oC на предлагаемом катализаторе газ полностью очищается от оксида углерода, пропилена, акрилонитрила и метилакрилата и на 96,8% от метанола, в тех же условиях на катализаторе по прототипу очистка от оксида углерода и органических соединений составляет 92,3 96,8% от метанола 87,4% Прогрев предлагаемого катализатора в условиях окисления в течение 4 часов при 700^oC не снижает его активность.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. В 500 мл воды растворяют 34 г смеси дисульфаттитанила аммония, пентансульфатниобила аммония и пентасульфаттанталила аммония в массовом соотношении 91,2 7,6 1,2. К раствору солей прибавляют водный раствор аммиака до достижения pH 7-8. Выпавший осадок гидроксидов металлов отфильтровывают и обрабатывают водной суспензией 4,4 г Ca(OH)₂. В пульпу при перемешивании прибавляют 3 г карбоната церия. Полученную смесь отфильтровывают, сушат 2 ч. при 110 130^oC, прокаливают 4 ч. при 450^oC и таблетируют. Таблетки носителя пропитывают солянокислым раствором PdCl₂ из расчета 0,2 мас. палладия на массу носителя. После пропитки носитель сушат, прокаливают и восстанавливают в токе водорода при 350^oC. Получают катализатор, содержащий 0,2 мас. палладия, нанесенного на носитель, мас. 45 твердого раствора Ti(Nb_0,039•Ta_0,002)O_2,1, 15 CeO₂ и 40 CaSO₄.

Пример 2. Катализатор готовят аналогично описанному в п. 1 с той разницей, что в 300 мл воды растворяют 30 г побочного продукта переработки лопарита, содержащего смесь двойных солей сульфатов титанола, ниобила и танталила с сульфатом аммония в массовом соотношении 99,53 0,43 0,04, осадок гидроксидов металлов обрабатывают водной суспензией 6, 8 г Ca(OH)₂ и прибавляют 5 г оксида лантата, а таблетки носителя пропитывают раствором PdCl₂ из расчета 0.3 мас. палладия на массу носителя. Получают катализатор, содержащий 0,3 мас. палладия, нанесенного на носитель, мас. 30 твердого раствора Ti(Nb_0,0015•Ta_0,0001)O₂, 20 La₂O₃ и 50 CaSO₄.

Пример 3. В 800 мл воды растворяют 65 г сульфатов титанила, ниобила и танталила в массовом соотношении 78,4 20,12 1,48 соответственно, к раствору прибавляют водный раствор аммиака до достижения pH 7 8. Выпавший осадок гидроксидов металлов обрабатывают водной суспензией 6,8 г Ca(OH)₂, прибавляют 5 г эквимолярной смеси карбонатов лантана и церия, а таблетки носителя пропитывают раствором PdCl₂ из расчета 0,2 мас. палладия на массу носителя. Получают катализатор, содержащий 0,2 мас. палладия, нанесенного на носитель, мас. 65 твердого раствора Ti(Nb_0,07•Ta_0,004)O_2,2, 10 оксидов лантата и церия и 25 CaSO₄.

Пример 4. Катализатор готовят аналогично описанному в п.3 с той разницей, что растворяют 66 г смеси сульфатов титанила, ниобила и танталила в соотношении 77,5 21 1,5 соответственно, обработку осадка проводят водной суспензией 6,65 г Ca(OH)₂ и прибавляют 4,75 г смеси карбонатов лантана и церия. Получают катализатор, содержащий 0,2 мас. палладия, нанесенного на носитель, мас. 66 твердого раствора Ti(Nb_0,075•Ta_0,004)O_2,2, 9,5 оксидов лантана и церия и 24,5 CaSO₄.

Пример 5. Катализатор готовят аналогично описанному в п.2 с той разницей, что в 250 мл воды растворяют 22 г побочного продукта переработки лопаритовых концентратов с соотношением двойных солей сульфатов титанила, ниобила и танталила с сульфатом аммония 99,60 0,39 0,01 соответственно, обработку осадка гидроксидов металлов проводят водной суспензией 5,5 г Ca(OH)₂ и прибавляют 4,1 г карбоната лантана. Получают катализатор, содержащий 0,1 мас. палладия, нанесенного на носитель, мас. 29 твердого раствора Ti(Nb_0,0012•Ta_0,00008)O₂, 21,5 La₂O₃ и 49,5 CaSO₄.

Пример 6. (по прототипу). Катализатор готовили как описано в пат. СССР N648059. 9,98 г g-Al₂O₃, 0,01 г CaO и 0,01 г MgO помещали в шаровую мельницу и размалывали до получения однородной массы, добавили 0,5 частей ПВС и 2 части воды. Смесь тщательно перемешивали, экструдировали и экструдат обкатывали в гранулы, которые сушили, прокаливали при 600 - 700^oC 2 ч. затем подвергали спеканию при 600 700^oC 2 ч. затем подвергали спеканию при 1100 1200^oC в течение 60 мин. На гранулы носителя наносили палладий путем пропитки раствором PdCl₂ из расчета 0,2 мас. палладия на массу носителя.

Состав носителей для катализаторов, приготовленных по п. 1 5, приведен в табл. 1.

Использование: газоочистка в химической, нефтехимической и машиностроительной промышленности. Сущность изобретения: отходящие газы, содержащие примеси CO, пропилена, метилакрилата, метанола и акрилонитрила при температуре 200 - 700^oC пропускают через катализатор, содержащий 0,1 - 0,5 мас.% Pd. Носителем катализатора служит смесь твердого раствора на основе оксидов Ti, Nb и Ta, оксидов редкоземельных элементов (РЗЭ) и CaSO₄. Твердый раствор соответствует эмпирической формуле: Ti(Nb_x • Ta_0,06x)O_(2+2,5x), где x = 0,0015 - 0,07. Состав носителя в мас.%: твердый раствор 30 - 65, оксиды РЗЭ 10 - 20, CaSO₄ - остальное. 2 табл.

Способ очистки газов от монооксида углерода и органических веществ окислением при повышенных температурах на катализаторе, содержащем 0,1 0,5 мас. палладия на носителе, отличающийся тем, что, с целью повышения степени очистки, используют катализатор на носителе из смеси твердого раствора на основе оксидов титана, ниобия и тантала, соответствующего эмпирической формуле Ti (Nb_x • Ta _0,06x)0_2+2,5x, где x 0,0015 0,07, оксидов редкоземельных элементов и сульфата кальция при следующем соотношении компонентов носителя, мас.

Твердый раствор на основе оксидов титана, ниобия и тантала Ti (Nb_x • Ta_0,06x)0_2+2,5x 30 65
Оксиды редкоземельных элементов 10 20
Сульфат кальция Остальноее