Катализатор для сжигания газовых выбросов в нестационарном режиме Советский патент 1993 года по МПК B01J23/86 B01D53/36 

Изобретение относится к катализаторам, используемым в промышленности для сжигания с целью обезвреживания и утилизации газовых смесей с низким и переменным содержанием примесей нестационарным методом.

Целью изобретения является увеличение механической прочности и термостабильности за счет содержания в качестве хромита металла хромита меди и/или магния, в качестве носителя - глины или шликера керамического производства, предварительно прокаленных при определенном соотношении компонентов.

Пример 1. Катализатор состава 11,7 мас.% хромита Mgi.xCuxCr204 (), шликерный носитель состав, % 64 7 SiOz; 24,2 AlaOa; 1.2 РеаОз: 1.0 СаО; 1,8 МдО; 7 (Na2O+K20) - остальное, готовят следующим образом.

А. Приготовление носителя. Масса из лиликера влажностью 10% после пластифи кации обладает хорошей пластичностью. Массу формуют на шнек-прессе или плунжерном прессе в виде колец. Диаметр 12 мм, толщина стенки 3 мм. Носитель провяливают на воздухе, затем сушат при 4 ч. Прокалка при 500°С 2 ч. Влагоемкость прокаленного носителя 0.2 мл/г, механическая прочность Ра (раздавливанием, на торец) 90,5 кг/см, Р (по образующей) 5,6 кг/см.

Б. Приготовление катализатора. Наве- ску 57,9 г носителя пропитывают 20 мин в избытке раствора бихромата магния, кон- центраций раствора 0,60 г МдСг204/мл, ко- личество раствора 150 мл. Затем образец высушивают под ИК-лампой при 110°С до остаточной влажности5 мас.% и прокаливают в муфельной печи при 4 ч. Получен- ный катализатор имеет прочность на раздавливание Р по образующей 28,7 кг/см , Р на торец 158.8 кг/см. Скорость окисления бутана при , при 400°С 11,8 .

П Р и м е Р 2. Катализатор состава 8,7 мас.% хромита Mgi-xCuxCnzO (), 91,3 мас.% носителя. Катализатор готовят на носителе состава аналогичного примеру 1, но с геометрическими размерами кольца - диаметр 8 мм, толщина стенки 2 мм. Носитель готовят аналогично примеру 1. Катализатор готовят пропиткой носителя по влагоемко- сти раствором бихромата меди. Концентрация раствора 0,56 г СиСг204/мл. Затем бразец сушат под ИК-лампой и прокаливают в муфельной печи при 4 ч. Основные характеристики образца приведены в абл.1.

Примерз. Катализатор состава 10,3 ас.% хромита Mgi-xCuxCrzO/i (,5), 90.7

мас.% носителя, гоотовят аналогично примеру 1. носитель отличается размерами. Пропитывают носитель смесью растворов бихроматов меди и магния, концентрация

5 раствора 0,57 г хромита/мл.

П Р и м е Р 4. Аналогичен примеру 3. отличается концентрацией активного компонента и размерами колец носителя. Пример 5. Аналогичен примеру 1. но

10 катализатор готовят пропиткой 59,5 г колец носителя по влагоемкости раствором бихромата магния, концентрация раствора 0,60 г МдСг204/мл, содержание хромита магния 6,4 мас.%.

5 П Р и м е Р 6. Аналогичен примеру 3, отличается размером колец носителя.

П Р и м е Р 7. Аналогичен примеру 1, иллюстрирует запредельное минимальное значение концентрации активного компо- 20 нента.

П Р и м е Р 8. Прототип - образец катализатора ИКТ-12-8.

П Р и м е Р 9. Катализатор состава 14,7 мас.% хромита Mgi.xCuxCr204 (,5), 85,3 мас.% носителя из прокаленной глины состав, %: 63,5 SiO2: 24,5 1,5 Ре2Оз 1 5 СаО: 2,0 МдО; 7,0 (Na20+R2O) готовят аналогично описанию в примере 1 основного текста пропиткой носителя из прокаленной

30 природной глины (температура прокалки 550 С, 2 ч) смесью растворов бихроматов меди и магния. Получают катализатор с размером колец 5x2 мм. Каталитическая актив- ность W - скорость реакции полного

5 окисления бутана при XC4Hio 60%, 300°С 2,15 10 см C4Hio/M с. Механическая прочность на раздавливание по образующей 45,4 кг/см. на торец 340,3 кг/см . Примерю. Катализатор состава 7,5

0 мас.% хромита меди СиСг204; 91,5 мас.% носителя (состав, %: 75 SIO2: 24 А120з; 1 МдО) готовят аналогично примеру 9. Получают катализатор с активностью ,33 х X 10 см СдНю/м с, т.е. меньшей, чем у

5 катализатора в примере 9.

П Р и м е Р 11. Катализатор состава 8,2 мас.% хромита меди СиСггО ; 91,8 мас.% носителя (состав, %: 64 5Ю2: 35 AlaOa; 1 MgO) гоговят аналогично примеру 9, пол0 учают катализатор с механической прочностью на раздавливание по образующей после прокалки при 24,2 кг/см, после прокалки при 900°С 16,2 кг/см, т.е. характеризующийся меньшей термоста5 бильностью, чем катализатор в примере 9.

Каталитическую активность приготовленных катализаторов определяют лроточ- но-циркуляционным методом в отношении реакции полного окисления бутана. За меру активности принимают значение скорости

реакции W при степени превращения бутана X 60%.

Условия испытаний катализаторов; температура 300 и 400°G, состав исходной смеси 0,5 об.% C-jHio, воздух остальное.

Механическую прочность катализаторов определяют на приборе МП-9С. Величину прочности (кг/см) определяют для приложения разрушающего усилия по образующей и на торец испытуемой гранулы.

Термическую стабильность образцов катализаторов проверяют по изменению механической прочности после прокалки в муфельной печи при 900°С в течение 2 ч.

Катализатор, приготовленный нанесе- нием активного компонента - хромита меди или хромита магния, или смешанного хромита меди и магния - на шликерный носитель, обладает высокой каталитической активностью и механической прочностью. Это наблюдается на носителе из колец различного диаметра и с различной толщиной стенки (см. табл. 1). Увеличение содержания активного компонента от 6.4 до 15,2 мас.% повышает активность и механиче- скую прочность. Уменьшение содержания активного компонента - до менее 6,4 мас.% (пример 7) снижает активность и механическую прочность. Увеличение содержания активного компонента до более 15,2 мас.% ограничено растворимостью хромового ангидрида в воде и влагоемкостью носителя.

Предлагаемый катализатор обладает высокой термической стабильностью. Его

механическая прочность при прокалке на воздухе при 900°С возрастает (см. табл. 2). тогда как воздействие высоких температур приводит к снижению механической прочности образцов катализатора иКТ-12-8 (см. табл. 2).

В табл. 1 (примеры 1-7) приведены данные по каталитической активности и механической прочности катализаторов предлагаемого состава и прототипа (пример 8).

Катализатор согласно изобретению по сравнению с известным катализатором ИКТ-12-8 обладает повышенной механической прочностью и термостабильностью и может работать в условиях аппарата для нестационарногоо метода сжигания или обезвреживания газовых выбросов, поскольку имеет форму колец, что существенно снижает гидравлическое сопротивление слоя. Носитель для катализатора изготавливают из доступного и недорогого сырья - шликера керамического производства или природной глины.

(56) Алхазов Т.Г. и др. Глубокое каталитическое окисление органических веществ. М.: Химия, 1985, с. 65.

Мулина Т.В. и др. Способ приготовления алюмомеднохромового катализатора и его свойства .- Тезисы докладов Всесоюзного совещания. Научные основы приготовления катализаторов. Новосибирск. 1983,0. 107.

Изобретение относится к каталитической химик в частности к катализатору для сжигания газо- вьм выбросов в нестационарном режиме. С целые увеличения меха Ф1ческой лро «1ости и термостабильности катализатфа, он в качестве yipomna металла содержит хромит меди и/или магния формулы Mg Си Сг О . где X О 1, и качестве носителей - глину или шт«ер керамического лроиз- водства. лредварительно прокалежые при 500-550°С, лри следующем соотношении комло- нентов, мас%: xpoiWT металла -152, носитель - остальное. Получежый катализатор обладает высокой термичеосой стабильностью (при 900° С 38.3 прот«« 14.3w/CM известного катализатора). 2 таба

Таблица 1

Формула изобретения КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ СЖИГАНИЯ ГА- ,ЗОВЫХ ВЫБРОСОВ В НЕСТАЦИОНАРНОМ РЕЖИМЕ, содержащий хромит Металла на носителе, отличающийся тем, что, с целью увеличения механической прочности и термостабильности катализатора, он в качестве хромита металла содержит xpoмиt меди и/или магния следующей общей формулы:

Таблица 2

Mgi-x CuxCra 04, где X 0-1,

в качестве носителя глину или шликер керамического производства, предварительно прокаленные при 500 - 550-С при следующем соотношении компонентов мас.%:

Хромит металла64-152

Остальное