Катализатор для окисления окиси углерода Советский патент 1984 года по МПК B01D53/94 B01D53/62 B01D53/86 B01J23/10 B01J23/75 

СО

00 Од

Изобретение относится к катализаторам для окисления окиси углерода, Как наиболее токсичной примеси выхло ных газов автомобилей и отходящих газов промышленных предприятий.

Наиболее эффективньми катализаторами для окисления окиси углерода являются катализаторы ла основе благородных металлов 1 J.

Однако в силу дефицитности и высокой стоимости благородных металлов катализаторы на их основе используются ли&ш в особых случаях - в нейтра,лизаторах автотранспорта, работающего в карьерах и шахтах.

Известна серия оксидных катализаторов перовскитовой структуры для окисления окиси углерода общей формулы ,СоОз,где ,02-0,1, содержащих СеО и при следующем соотнощении компонентов, вес.%: Се02 1-50, Coj04 0,5-23; {Остальное С 23.Однако данные катализаторы характеризуются недостаточной активностью.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является катализатор C3 для окисления окиси углерода, включающий снещанный оксид перовскитовой структуры, соответствующий змпирической формуле.

,

где А - щелочноземельный металл В - переходный металл, например кобальт, платина, палладий, РОДИЙ; ,1-0,5.

Однако известный катализатор харатеризуется недостаточной активностью Так, известный катализатор, состав которого cooTBetcTByeT эмпирической формуле

. ,

позволяет достигнуть 50%-ной степени превращения СО при , 100%-ной при 235°С.

Цель изобретения - повышение актиности катализатора.

Указанная цель достигается тем, что катализатор для окисления окиси углерода, включающий смешанный оксид перовскитовой структуры

где А - щелочноземельный металл; В - переходный металл |f п - 0,1-0,5,

содержащий в качестве переходного металла бинарную смесь никеля и кобальта и состав катализатора соответствует следующей эмпирической формул

( ) 0, где У 0,1-0,95,

А и п - значения, указанные вьш1е

Предлагаемый катализатор по сравнению с известным обладает повьппенно активностью. Так, предлагаемьш катализатор, состав которого, например, соответствует эмпирической формуле

Sro,( Од 9)03, позволяет достигнуть 50%-ной степени превращения СО при 195°С, 100%-ной при .

Катализатор готовят следующим образом.

Смешивают в необходимых пропорциях водные растворы азотнокислых соЛей щелочноземельного металла (Сэ, Sr, Ва), лантана, никеля и кобальта с раствором трехзамещенного лимоннокислого аммония. Мольное отношение трехзамещенного лимоннокислого аммония к сумме азотнокислых солей составляет 0,6-0,8. Сложный раствор выпаривают, сушат под лампой накаливания до разложения азотнокислых солей металлов. Полученную оксидную смесь металлов измельчают, таблетируют, дробят до размера зерен 1-2 мм и прокаливают на воздухе в температурном интервале 700-1000°С (лучше при в течение 10-12 ч.

Пример 1. Катализатор эмпирической формулы Bajj2Lap g()02 состава, мас.%: Вао 12,8, ,7; NiO 6,2i Co-jO 27,3 готовят следующим образом.

К 12 мл 0,5 М раствора Ba(NOj)2 приливают 12 мл 2М раствора La(NOa)-т xSHjO, затем 3 мл 2М раствора М(Шэ)2-eHjO и 12 мл 2М раствора Co(NOg)2- . К полученной смеси растворов при перемешивании приливают 16 мл 1М раствора трехзамещенного лимоннокислого аммония. Затем эту смесь растворов выпаривают на водяной бане до смолообразного состояния. Массу сушат под лампой накаливания при работающей тяге до разложения солей металлов. Смесь оксидов металлов тщательно измельчают, таблетируют и дробят до зерен 1-2 мл. Зерна катализатора нагревают на воздухе до и выдерживают при этой температуре 12 ч 310 Активность готового катализатора опре деляют в проточной установке в температурном интервале 100-250С при юо-азо с скорости 1800 чгазовой смеси, содержащей,%: окись углерода 3,2 пары воды 10,0 пары кислорода 12,3, азотостальное. Хроматографический анализ выходящих газов из установки показывает, что при температуре реакции 155°С степень превращения окиси углерода равна 50%, а при 100%. Пример 2. Катализатор эмпирической формулы Ва яLaflg()Оз . л ftл XVftt состава, мас.%: BaO 12,9; NiO 18,8; ,9 приготавливают аналогично примеру 1. К 12 мл 0,5 М раствора Ва(ЫОз)2 приливают 12 мл 2М раствора LaCNO), 9 мл 2М раствора Ni(rt05)2.6H20 и 6 мл 2М Со(НОз)2-6Н20. полученной смеси растворов при перемешивании приливают 16 мл 1 М раствора трехзамещенного лимоннокислого аммония. По следующие операции аналогичны примеру 1. Активность готового катализатора определяют, как в примере 1. Темпера тура 50%-ного превращения окиси угле рода составляет , а 100%-ного . Пример 3. Катализатор эмпирической формулы La aBan-(NirtjCcjj Oj состава, мас.%: ВаО 12,9; Ьа-О-ЗЗ, NiO 28,5; , 3,5 приготавливают аналогично примеру 1. К 12 мл 0,5 М раствора BaCNOj) приливают 12 мл 2М раствора Ni(NOj ),j-6Hj, О и t ,5 мл 2М раствора Co(NOj )2 бНаО. К полу- -. чеиному сложному раствору при перемешивании приливают 8 мл 2М раствора трехзамещенного лимоннокислого аммония. Последующие операции аналогичны примеру 1. Активность готового катализатора определяют, как в примере 1. Температура 50%-ного превращения окиси уг лерода составляет , а 100%-ного . Пример 4. Катализатор змпирической формулы LaogBap2(Nij,YCq,j)0 состава, мас.%: ЬазО 53f,9; ваО 12, NiO 2,7 Со20J 30,8 приготавливают аналогично примеру 1. К 12 мп 2М рас твора Ьа(ЫОз)збНоО приливают 12 мл 0,5 М раствора Ba(NOj).j ,13,5 мл 2М раствора Co(NOj)-бНзО и 1,5 мл 2М раствора NiCNOj) . К полученной 54,4 7 смеси растворов при перемешивании приливают 16 МП 1М раствора трехзамещенного лимоннокислого аммония. Дальнейшие операции аналогичны примеру 1. Активность готового катализатора определяют, как в примере 1. Температура 50%-ного превращения окиси углерода составляет , а 100%-ного - , Пример 5. Катализатор эмпирической формулы Ca La jCNiQjJjCoj Oj состава, мас,%: СаО2,4;La O 62,5; NiO 1,6i CojO 33,5 приготавливают аналогично примеру 1. К 2 мл 2М раствора Ca(NOj )2 приливают 18 мл 2М раствора LaCNOj) , 1 мл 2М раствора Ni(N03) и 19 мл 2М раствора Co(NOj)j . К полученной смеси растворов при перемешивании приливают 12 мл 2М раствора трехзамещенного лимоннокислого аммония. Последующие операции аналогичны примеру 1. Отличие состоит в том, что катализатор прокаливают при Активность готового катализатора определяют, как в примере 1. Температура 50%-ного превра1цения окиси углерода составляет , а 100%-ноro zcr c.:. I , . пример 6. Катализатор эмпирической формулы . состава, мас.%: Сао 14,7; 42,8; NiO 9,8; CojO 32,7 приготавливают аналогично примеру 1. К 10 мп 2М рас твора Ca(NOi)2 4Н20 приливают 10 мл 2М раствора Ьа(КОз)з; HjO, 5 мп 2М раствора NiCNOj) и 15 мп раствора CoCKOj). К попученной смеси растворов при перемешивании приливают 12 мл 2М раствора трехзамещенного лимоннокислого аммония. Последующее операции аналогичны примеру 1. Отличие состоит в том, что катализатор прокапивают при . Активность готового катализатора определяют, как в примере 1. Температура 50%-ного превращения окиси углерода составляет , а 100%-ного - 210С.в . Пример 7. Катализатор эмпирической формулы состава, мас.%: SrO 8,9; LajO 55,9-, NiO 4,9, CojO 30,3 приготавливают аналогично примеру 1. К 4 мл 2М раствора SrCNOs) приливают16. мп 2М раствора LaCNOj)}- 6Н.О, 3 мп 2М раствора Ni(N03 6H20 и 17 мп 2М раствора CoCNOjJlj- . К полученной смеси растворов при перемешивании приливают 12 мл 2м раствора трехзамещенного лимоннокислого аммония. Последующие операции аналогичны примеру 1. Отличие состоит в том, что катализатор пpoкaливaюt при . Активность готового катализатора определяют, как в примере 1. Температура 50%-нрго превращения окиси углерода составляет , 100%-ного - . Результаты испытаний образцов пре лагаемого и известного катализаторов приведены в табл. 1. Результаты оценки термической ста бильности наиболее активного катализатора эмпирической формулы Вар2LaQg( C°o,fl) j изготовленного по примеру 1, приведены в . Температуры 50 и 100%-ной ртепени превращения окиси углерода определяАктивность предлагаемого и известного катализаторов

Т а б л и ц а 1 ют после предварительного прогрева образца катализатора на воздухе при 850 925 и в течение 12 ч. Активность определяют аналогично примеру 1, Из полученньк данных видно, что с увеличением темпера туры прогрева незначительно снижается активность предлагаемого катализатора и в то же время она выше активности известного. Таким образом, используя катализатор предлагаемого состава с повышенной активностью и термической стабильностью, можно значительно интенсифицировать процесс дожига высокотоксичной примеси, окиси углерода, что особенно важно для очистки отходящих газов промышленных предприятий.

КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ОКИСЛЕНИЯ ОКИ€И УГЛЕРОДА, включающий смешанный оксид перовскитовой структуры , где А - щелочноземельный металл, В - переходный металлJ п 0,1-0,5, отличающийся тем, что, с целью увеличения активности, он содержит в качестве переходного металла бинарную смесь никеля и кобальта и состав катализатора соответствует следующей эмпирической формуле AnLa (К1|.Соу)Оз, . где У 0,t-0,93; Аил- значения, указанные выше,

ньш Sr I a gCoOj

215

235 Определение термической стабильности катализаторов

850

925

1000

1000 (прототип)

1097367

8 Таблица 2

175 189 203 350 предлагаемого и известного