Катализатор для очистки воздуха от фосфина Советский патент 1985 года по МПК B01D53/86 B01J27/08 

:д

9) VI

О JD

Изббретение относится к области очистки газов, например воздуха, от фосфина с применением нанесенных металлокомплексных катализаторов, в присутствии которых токсичное вещество окисляется до фосфорной кислоты.

Известен катализатор для очистки газов от фосфина, содержащий, мас.% CuC.U 1,7-2,0; НС1 14,0-17,0; 20,0-25,0; Nal 4,5 .10-э-5-10-з ; 11,0 остальное до 100 1.

Недостатком данного катализатора является относительно низкая активность. .

Наиболее близким к изобретению п технической сущности и достигаемому эффекту является катализатор для очистки воздуха от фосфина, содержащий хлорид меди, носитель - инфузорную землю и воду, при следующем соотношении компонентов, мас.%: хлорид меди 12,0-18,0, инфузорная земля (низ) 60-70, вода - остальное 2.

Недостатком известного катализатора является относительно низкая активность, так при очистке.тке воздуха от фосфина в присутствии известного катализатора при объемной скорости 3300-3500 степень очистки составляет 40 об.%.

Цель изобретения - повышение актиности катализатора.

Поставленная цель достигается тем, что катализатор для очистки воздуха от фосфина, содержащий хлорид меди, носитель и воду, дополнительно содержит бромид калия, а в качестве носителя - углеродный носитель, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Хлорид меди 10,0-23,0

Бромид калия 0,5-10,0

Вода2,0-5,0

Углеродный

носительОстальное

В качестве углеродного носителя катализатор содержит активированный уголь или углеродный волокнистый материал,

Предлагаемьй катализатор по сравнению с известным обладает повьпиенно активностью.

При очистке воздуха от фосфина в присутствии предлагаемого катализатора при объемной скорости 33003500 ч степень очистки составляет 100 об.%.

Использование катализаторов с содержан ем компонентов меньше или больше указанных в формуле нецелесообразно, так как уменьшение их содержания приводит к убыванию объемной скорости очистки и сокращерпда времен стабильной работы. При содержании хлорида меди и бромида калия больше указанных показатели практически не изменяются, что связано с особенностми формирования активного катализатора.

Катализатор для очистки воздуха о фосфина готовят пропиткой углеродног носителя - активированного угля или углеродного волокнистого материала раствором, содержащим определенное количество хлорида меди и бромида калия. Полученную массу сушат при 60-100 до содержания воды в ней не превышающего 5 мас.%.

Катализатор испытан в лабораторны условиях.

Пример 1.5г Катализатора, содержащего, мас.%: CuCij10,0; КВг 0,5; HjO 2,0; активированный уголь марки АРВ - остальное, Цомеп1ают в проточный реактор вертикального типа Через реактор пропускают газовоздушную смесь, содержащую 0,12% фосфина. Начальную и конечную концентрацию фосфина определяют аналитически. Степень очистки воздуха от фосфина составляет 100% при объемной скорост 3100 . Катализатор сохраняет стабильность в течение 50 ч. После подсушки в воздушной среде активность катализатора восстанавливается.

Пример 2. Условия те же, что и в примере 1. Берут 5 г катализатора, .содержащего, мас.%: CuClj15,0; КВг 5,0; 3,0; активированный уголь марки АРВ - остальное. Степень очистки воздуха от фосфина составляет 100% при максимальной объемной скорости газовоздушной смеси 3300 . Катализатор сохраняет стабильность в течение 55 ч и восстанавливает ее после подсушки в воздушной среде.

Пример 3. Условия те же, что и в примере 1. Берут 5 г катализатора, содержащего, мас.%: CuClj 23,0; КВг 10,0; nj,0 5,0; активированный уголь марки ЛРВ - остальное Степень очистки от фосфина составляе 1OOZ при максимальной скорости газо воздуганой смеси 3400 ч . Катализатор сохраняет стабильность в течени 58ч и восстанавливает ее после под сушки в BOjnyuiiioft среде. Пример . Условия те же, ч и в примере 1. Берут 5 г катализатора, содержао(его, мас.%: CuClj, 15, КВг 5,0; HjO 3,0; активированный уголь марки АРБ - остальное. Степен очистки воздуха от фосфина составля ет 100% при максимальной объемной скорости газовоздушной смеси 3400 ч . Катализатор сохраняет ста бильность в течение 57 ч и восстанавливает ее после подсушки в возду ной среде. Пример 5. Условия те же, что и в примере 1. Берут 5 г катализатора, содержащего, мас.%: CuCl 15,0; КВг 5,0; П,,0 3,0-, активирован ный уголь марки КАЛ,иодный - осталь ное. Степень очистки воздуха от фосфина составляет 100% при максимальной объемной скорости газовоздушной смеси 3500 ч . Катализатор сохраняет стабильность в течение 59ч и восстанавливает ее после подсушки в воздушной среде. Пример 6. Условия те же, что и в примере 1. Берут 5 г катализатора, содержащего, мас.%: CuCl 15,0; КВг 5,0; 3,0; углеродный волокнистый материал (УВМ) - остальное. Степень очистки воздуха от фосфина составляет 100% при максимальной объемной скорости газовоздутаной смеси 3400 ч . Катализатор сохраняет стабильность в течение 56 ч и восстанавливает ее после подсушки в воздушной среде. В табл. 1 приведены сравнительны данные испытания известного и предл гаемого катализаторов. Данные примера 1 из табл. 1 демо стрируют резкое снижение степени очистки, времени стабильной работы известного катализатора при условии если объемная скорость подачи фосфи воздушной смеси составит 3300как для предлагаемого кат лизатора. В то время уменьшенио обт.омной скорости подачи фо.сфино-поздушмой смеси до АОО ч для предлагаемого катализатора обеспечивает увеличомие времени его стабильной работы. Обоснование качественного и количественного состава предлагаемо о катализатора подтверждается данными примеров 7-12, сведенными в табл. 2. Как следует из табл. 2 пример 7 демонстрирует зффективно.сть катализатора без применения носителя (объемная скорость в 3,5 раза меньше, стабильность достигает примерно 6 ч); пример 8 указывает на то, что без носителя и без бромида калия катализатор не обладает активностью и стабильностью его свойства улучшаются с использованием носителя (пример 9). Пример 10 показывает, что применение бромида аммония и носителя не обеспечивает достижения такой же эффективности, как при использовании бромида калия. Примеры 11 и 12 показывают, что применение составов катализатора с содержанием ингредиентов ниже и вьште указанных в формуле нецелесообразно: в первом случае резко снижается объемная скорость и стабильность; во втором случае увеличение содержания не вызывает заметного улучшения. Предлагаемый катализатор обеспечивает увеличение объемной скорости очистки в 8 раз, сохраняя стабильность в течение длительного времени. Применение такого катализатора, например в установках автономного действия, позволит улучшить условия труда обслуживающего персонала печных цехов фосфорного производства и других предприятий, отходящие газы которых содержат фосфин. Кроме того, предлагаемый катализатор может использоваться, как окислительная масса, при очистке от фосфина ацетилена и других газов, не содержащих кислород. В этом случае процесс становится цикличным, т.е. включает этапы очистки газа и регенерации окислительной массы.

Таблица 1

1. КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОЗДУХА ОТ ФОСФИНА, содержащий хлорид меди, носитель и воду, о тличающийся тем, что, с целью повышения активности, он дополнительно содержит бромид калия, а в качестве носителя - углеродный носитель при следующем соотношении компоненто13, мас.%; Хлорид меди 10,0-23,0 Бромид калия 0,5-10,0 Вода2,0-5,0 Углеродный носительОстальное 2. Катализатор по п. 1, отличающийся тем, что в качестве углеродного носителя катализатор содержит активированный уголь или 5 углеродный волокнистой материал. (Л

3300-3500 0,12

. .

3300-3500 0,12 одИзвестный

CuClj 12,0 ИНЗ 60,0 HjO - остальное

Предлагаемый CuClj 15,0 КВг 5,0

HjO 3,0

носитель - углеродные материалы - остальное

CuClj 10,0-23,0

1000 КВг 0,5-5,0 HI О - остальное

CuCli 10,0-23,0

Не проявHjO - остальное ляет активность

CuCli 10,0-23,0 800 носитель - углеродные материалы - остальное

CuCli 10,0-23,0

1500 NlU,Br 0,5-5,0 носитель - углеродные материалы - остальное

40

0,5

100

55-59

100

0,12

100

0,12

200

Таблица 2

0,12

100

6

0,12

0,12

100

15

0,12

100

25

1156729

CuCli 5,02000 KBr 0,2

Нг.0 1,0

носитель - углеродные

материалы - остальное

CuClj. 25,0. 3430 KBr 12,0

НгО 6,0

носитель - углеродные

материалы - остальиое

8 Продолжение табл. L

100

30

0,12

58

100

0,12