Способ приготовления катализатора для очистки газов от двуокиси серы Советский патент 1984 года по МПК B01J37/00 B01J23/86 

со

00

со 4 Изобретение относится к способам приготовления катализаторов для очистки газов от двуокиси серы. Известен способ приготовления катализатора для очистки газов от двуокиси серы путем смешения порошка красного железоокисного пигмента в сс -модификации, окисей хрома, калия, кремния с водой, гранулирования при давлении 200 кг/см, сушки при 120°С в течение 2-4 ч и прокаливания при 450°С в течение 4-5 ч 1. Катализатор обладает высокой прочностью (до 50 кг/см) и относительно высокой активностью (89% при 580°С, объемной скорости 400 ч и начальном содержании двуокиси серы 0,3% объема). Однако, необходимо отметить, что при более высоких исходных концентрациях двуокиси серы порядка 79% объема активность катализатора, полученного известным способом, значительно снижается. Наиболее близким к предлагаемому является способ приготовления катализатора для очистки газов от двуокиси серы путем многократной пропитки носителя на основе окисной формы окиси алюминия -7 растворами нитратов железа и хрома с последуюшей сушкой и прокаливанием при 200°С. Согласно известному способу катализаторы готовятся следуюшим образом: носитель V -AljOs, средний размер гранул 1,0-1,5 мм, объем 30 см , вес 16,83 г., промывают водой при 100°С в течение 2ч, подсушивают при 150°С до устранения слипания гранул, охлаждают до 30°С и пропитывают азотнокислым железохромовым раствором, подогревают до 50°С. Берут смесь 15 %-ного водного раствора Fe(NO3)3 и 15%-ного водного раствора Cr(NO3)3, отношения в растворе FejOj: , считая на прокаленную смесь,9:1, подсушивают до устранения слипания гранул и прокаливают при 200°С до постоянного веса и далее пропитывают вновь. Чело циклов (пропитывание, подсушка и прокаливание) зависят от размера гранул носите.тя. Для гранул среднего размера 1,0 - 1,5 мм число таких циклов 10-12. Количество раствора, июущего на 10 пропиток - 141 мл, на 12166 мл, активный компонент по отношению к весу катализатора составляет при 10 пропитках 31,7% (7,8 г); а при 12 - 35,6% (9,245 г) 2. Однако известному способу присущи недостаточно высокая активность катализатора, многократность пропитывания, высушивания, прокаливания. Так, степень очистки при исходной концентрации (двуокиси серы) 7об.% в присутствии катализатора, приготовленного этим способом, составляет при 550°С, - 27,4%, а при 650°С 37,4%. Цель изобретения - получение катализатора с повышенной активностью. Для достижения поставленной цели согласно способу приготовления катализатора для очистки газов от двуокиси серы путем обработки носителя на основе окисной формы алюминия, в качестве которого используют свежеосажденную гид)оокись алюминия, перед пропиткой ее обрабатывают О, Ь 0,5%-ным водным раствором поливинилацетата малеиновой кислоты при перемешивании с последующей пропиткой растворами нитратов железа и хрома, сушкой и прокаливанием при 650-655°С. Отличительными признаками настоящего изобретения являются использование в качестве носителя свежеосажденной гидроокиси алюминия, обработка ее 0,1-0,5%-ным водным раствором поливинилацетата малеиновой кислоты при перемешивании, проведение прока;;ивания при указанной выше температуре. Способ согласно изобретению по сравнению с известным позволяет получить катализатор с повышенной активностью. Так, степень очистки газа от двуокиси серы в присутствии катализатора, полученного предлагаемым способом, составляет при 550°С 47,7%, а при 650°С - 56,8%. Способ осуществляют следующим образом. 0,1-0,5%-ный водный раствор поливинилацетата малеиновой кислоты добавляют к свежеосажденной гидроокиси алюминия, производя интенсивное перемешивание. В полученный состав вводят хром и железо из смешанных азотнокислых растворов. Затем его интенсивно перемешивают до образования однородной массы, которую выдерживают на воздухе до приобретения им тестообразного вида, формуют, высушивают 5 ч при 110-120°С и прокаливают 6 ч при 650-655° С. В предлагаемом способе используют поливинилацетат малеиновой кислоты, который получают следующим образом. В круглодонную колбу емкостью 1500 мл, снабженную механической мешалкой, наливают 25,8 г мономера винилацетата и 11,6 г малеиновой кислоты, ведут разбавление водой до объема 500 мл, после чего добавляют 2 мл перекиси водорода. Полученная смесь при интенсивном перемешивании подогревается до 80-90°С. Перемешивание необходимо продолжать до тех пор, пока продукт не приобретет маслообразного состояния. Полученный таким образом сополимер винилацетата малеиновой кислоты имеет молекулярную массу 41000, хорошо растворим в воде. Температура прокалки катализатора, приготовленного по предлагаемому способу, составляет 650-655°С, т.е. предел изменения температуры в муфельной печи составляет ±Б°С. Экспериментальные данные показывают, что до 700°С катализатор сохраняет

свою активность, а выше происходит снижение активности за счет спекания поверхности катализатора. Удельная поверхность катализатора, прокаленного при 650±5°С, составляет 180 , а прокаленного при 750°С - ПО .

Проведены дополнительные эксперименты по приготовлению катализатора с полимером с молекулярной массой 70000 и 100000, при этом полученные катализаторы практически по активности друг от друга не отличаются, хотя имеется небольшая разница в удельной поверхности, т.е. при использовании сополимера с молекулярной массой 70000 удельная поверхность 176 , а при 100000 - 190 .

В использованных сополимерах с молекулярной массой 41000 и 400000 степень полимериза.ции составляет 107,32 и 261,78 соответственно. При увеличении степени полимеризации ухудшается растворимость сополимера в воде, в связи с чем использовать сополимер с молекулярной массой выше 100000 не представляется целесообразным.

Пример 1. Для приготовления 200 г образца алюможелезохромокисного катализатора берут 203,4 г свежеосажденной гидроокиси алюминия, добавляют 120 мл О,ного водного раствора поливинилацетата малеиновой кислоты, перемешивая при этом раствор на механической мешалке с винтообразной лопастью. К полученному составу прибавляют 150 мл 10%-ного водного раствора азотнокислого железа и 37 мл Г0%-ного водного раствора азотнокислого хрома. Полученный состав перемешивают до получения однородной массы, выдерживают на воздухе до тестообразного вида и пропускают через пресс-формы. Полученные цилиндры катализатора просушивают при 110120°С в течение 5 ч, затем прокаливают при 650°С в течение 6 ч.

Полученный в этих условиях катализатор отвечает следующему составу, вес.%: 30,0; 3,5, Т 66,5.

Пример 2. Берут 221,76 г свежеосажденной гидроокиси алюминия, добавляют 120 мл 0,1%-ного водного раствора поливинилацетата малеиновой кислоты, перемешивают раствор на механической мешалке. К полученному составу добавляют 120 мл 10%ного водного раствора азотнокислого железа и 37 мл 10%-ного водного раствора азотнокислого хрома. Полученный состав интенсивно перемешивают до однообразной маесы, выдерживают на воздухе до образования тестообразной массы и формуют на пресс-формах. Цилиндровидные частицы катализатора высушивают после этого при 110-120°С в течение 5 ч, прокаливают 6 ч при 650°С.

Полученный таким образом катализатор отвечает следующему составу, вес.%: FezOb 24, , 3,5, V 72,5.

Пример 3. Берут 221,76 г свежеосажденной гидроокиси алюминия, прибавляют к ней 120 мл 0,1%-ного водного раствора поливинилацетата малеиновой кислоты, проводя перемешивание на механической мешалке с винтообразной лопастью. После этого к полученному составу прибавляют 120 мл 10%-Ного водного раствора азотнокислого железа и 25 мл 10%-ного водного раствора азотнокислого хрома. Полученный состав интенсивно перемешивают до тех пор, пока он не превратится в однородную массу, после чего выдерживают на воздухе до приобретения тестообразного вида. Затем эту массу формуют на пресс-формах и полученные цилиндры катализатора высу.шивают при 110-120°С в течение 5 ч, а затем прокаливают 6 ч при 650°С.

Полученный при этом катализатор отвечает следующему составу, вес.%: FejO 24,0, CrzOj 2,5, У AljO, 72,5.

Пример 4. Для приготовления 200 г образца алюможелезохромокисного катализатора берут 203,4 г свежеосажденной гидроокиси алюминия, добавляют 40 мг 0,3%-ного водного раствора поливинилацетата малеиновой кислоты, перемешивая при этом раствор на механической мешалке с винтообразной лопастью. К полученному составу прибавляют 150 мл 10%-ного водного раствора азотнокислого железа и 37 мл 10%-ного водного раствора азотнокислого хрома. Полученный состав перемешивают до получения однородной массы, выдерживают на воздухе до тестообразного вида и пропускают через пресс-формы. Полученные цилиндры катализатора просушивают при 110-120°С в течение 5 ч, затем прокаливают при 655 С в течение 6 ч.

Полученный в этих условиях катализатор отвечает следующему составу: вес.%: FegOj 30,0, 3,5, -s AlgOj 66,5.

Пример 5. Для приготовления 200 г образца алюможелезохромокисного катализатора берут 203, 4 г свежеосажденной гидроокиси алюминия, добавляют 24 мл 0,5°/оного водного раствора пативинилацетата малеиновой кислоты, перемешивая при этом раствор на механической мешалке с винтообразной лопастью. К полученному составу прибавляют 150 мл 10%-ного водного раствора азотнокислого железа и 37 мл 10%ного раствора азотнокислого хрома. Полученный состав перемешивают до получения однородной массы, выдерживают на воздухе до тестообразного вида и пропускают через пресс-формы. Полученные цилиндры катализатора просушивают при 110-120°С в течение 5 ч, затем прокаливают при 650°С в течение 6 ч.

Полученный в этих условиях катализатор отвечает следующему составу: вес.%: FejOi 30,0, 3,5, Г 66,5. Предлагаемый28,3 29,9 37,8 41,7 24,7 27,1 20,6 24,2 Известньш 47,7 52,4 56,8 62,0 59,1 27,4 32,1 37,4 29,8 21,7

СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРА ДЛЯ ОЧИСТКИ ГАЗОВ ОТ ДВУОКИСИ СЕРЫ, включающий-пропитку носителя на основе окисной формы алюминия растворами нитратов железа и хрома с последующей сущкой и прокаливанием, отличающийся тем, что, с целью получения катализатора с повыщенной активностью, в качестве носителя используют свежеосажденную гидроокись алюминия, перед пропиткой ее обрабатывают 0,1-0,5%ным водным раствором поливинилацетата малеиновой кислоты при перемещивании и прокаливание ведут при 650-655°С.

В таблице сведены сравнительные данные испытаний катализаторов, приготовленных по известному и нредлагаемому способам. Испытания были проведены на лабораторной проточной установке при объемной скорости газа 400Р ч искусственно составленная газовая смесь содержала 79 06.% двуокиси серы, остальные - воздух.

Как следует из данных таблицы, катализатор, полученный предлагаемым способом, по сравнению с катализатором, полученным известным способом, позволяет увеличить степень очистки газа от двуокиси серь более чем в 1,5 раза.