Катализатор для окисления оксида углерода и способ его получения Советский патент 1989 года по МПК B01J23/10 B01J23/04 B01J37/04 

1

Изобретение относится к катализаторам окисления оксида углерода и способам его получения и может быть использовано в области обезвреживания выхлопны.х газов автомобилей и выбросных газов промышленных предприятий.

Целью изобретения является повышение активности и удельной поверхности катализатора за счет содержания в качестве ак- тивируюшей добавки, добавки, дополнительно включаюшей окись бора, при определенном составе катализатора, а также за счет способа получения катализатора, предусматривающего введение борной кислоты на стадии осаждения солей и обработку раствр- , ром шелочи и промывку.

Пример I. . Катализатор формулы ij.-jCui) 3.5/1/(i.2,sfii).o.TO,i оксидного состава, мас.% La-.O, 39,6; SrO 25,1; -МпО-г 14,8; СиО 13,5; Л/оО:, 6,2;/ЗаО.ч 0,8 получают следуюнхим образом. Последо ательно смен ивают 2 М растворы азотнокислых солей в следуюпхихколичества.х, мл: La(NO-,)-A 7,5; Sr(NO:,, 7.5; Mn(NO,; 5,25; Си(МОл).2 5,25; Al(O,., 3,75. В полученный раствор при нагревании (до (Ю°С) и перемешивании вносят 0,0927 г H.RO-.n 10,9 г двуза мешенного лимоннокислого аммония (60% от навески кристаллогидратов азотнокислых солей). После их растворения раствор выпаривают на водяной бане до смолоподобного состояния, сушат при 70°С и разлагают при . Полученную гомогенную CMCCI ок- СИД9В металлов тщательно перетирают, T;i6.-ie-- тируют, дробят на зерна раз.мером 1-2 .мм, прокаливают на воздухе при 750°С 12 ч, после чего обрабатывают 200 мл 1%-ного раствора шелочи и промывают водой. Активность готового катализатора определяют в проточной установке в те.мператур4 О О5 --1

00 4

ном интервале 100-250°С при объемной скорости газового потока 10000 , содержащего, об.%: оксид углерода 1,5, кислород 13,0, кислород 13,0, азот - остальное. Анализ выходящего из установки газа проводят хроматографически. Удельная поверхность данного катализатора составляет 22,0 , а 100%-ная степень превращения СО имеет место при 105°С Л/:В 1:0,08.

Пример 2. Катализатор формулы /.a(),5S/-(),5Mno,35Cuo,,29fio..oi03оксидного состава, мас.%: Lu iO,39,4;

SrO 25,1; СиО 13,5; МпО-, 14,6; 7,2; йаОз 0,2 получаютаналогично

примеру 1. Смешивают 2 М растворы азотнокислых солей в следующих количествах, мл: La(yV03b 7,5; 5г(Л/Оз)2 7,5; Mn(NO,)z 5,25; Си(МОзЪ 5,25; Л/(Л/Оз)з 4,35; добавляют 0,0185 г ЯзВОз и 10,9 г двуза- мещенного лимоннокислого аммония. Последующие операции аналогичны примеру 1. Для данного катализатора температура 100% степени превращения СО составляет 113°С; удельная поверхность 12,8 м /г. Л/:В 1:0,01. Пример

... J. Катализатор

Lfld Г)5Г(| :МПп ззСИо згИ/О OlBo,)

f Г С .

состава, мас.%: М«0. 15 В-,0, 5,0 меру 1.

формулы оксидного

ГаЛз SrO 25,6; CwO 13,8; Л/аОз0,3;

получают аналогично при- Смешивают 2 М растворы

ачотнокислых солей в количествах, мл: La(/VO;,b 7,5; 5/(Л/Оз)2 7,5; Мп(, 5,25; Си(Л/Оз)2 5,25; /(jV03)3 0,15, добавляют 0,5377 г ЯзВОз и 10,9 г двузамещенного лимоннокислого аммония. Последующие операции аналогичны примеру 1. Для данного катализатора температура 100%-ной степени превращения СО составляет 127°С, удельная поверхность 16,2 MVr. .

Пример 4. Катализатор формулы Loi) Sr,, г.Мпп зяСып з5Во,зОзоксидного

сост ава, мас.%: La,0, 40,3; SrO 25,6; Мп02 15,1- СиО 13,8; В20з 5,2 получают аналогично примеру 1. Смешивают 2 М растворы азотнокислых солей в количествах, мл: Ьа(Л/Оз)з 7,5; Sr(NOz) i 7,5; Mn( 5,25; С«(/УОз)2 5,25, добавляют 0,5562 г ЯзВОз и 10,9 г двузамещенного лимоннокислого аммония. Последующие операции аналогичны примеру 1. Для полученного катализатора температура реакции 100%-ной степени превращения СО составляет 135°С, удельная поверхность 6,0 . Пример 5. Катализатор формулы La Srn яМпн 45СЫ(| .i.-H/i) osBo обОз оксидного со става, мас.%: lazO, 37,6; SrO 23,9: Мп02 18,0; СиО 16,5; А1,Ол2,8;

В20з 0,8 получают аналогично примеру I. Смешивают 2 М растворы азотнокислых солей в количествах, мл: /,а(.А/ОзЬ 75. Sr(OзЬ 7,5; Mn(NO:,)t 6,75 Сц(Л/Оз)2 6,75; Л/(Л/Оз)з 0,75, добавляют 0,0927 г ЯзВОз и 10,9 г двуза-мещенного лимоннокислого аммония. Последующие опе20

рации аналогичны примеру 1. Температура реакции 100%-ной степени превращения СО составляет 129°С, удельная поверхность 13,1 . ,4.

Пример 6. Катализатор формулы Lao5Sro5Mnn,4Cwo,,iBo,i03 оксидного состава, мас.%: а20з 38,3; SrO 24,3; М/г02 16,0; СиО 14,9; Л/2Оз 4,9;. В2Оз 1,6 получают аналогично примеру I. Смешивают 2 М растворы азотнокислых 0 солей в количествах, мл:/.а(Л/Оз)з

7,5; Sr(yV03)2 7,5; М«()2 6,0; Сц()2 б ,0; Al(NOx}: 1,5 добавляют 0,1854 г ЯзВОз и 10,9 г двузамещенного лимоннокислого аммония. Последующие операции аналогичны примеру 1. 100%-ная сте- пень превращения на данном катализаторе достигается при 116°С, удельная поверхность 16,5 . ,4.

Пример 7. Катализатор формулы La,, Sro .sMn,, зСыо,.з/1/о,2Вп,20з оксидного состава, мас.%: а20з 39,8; SrO 25,3; Мп02 12,7; СиО 11,6; Л/20з7,2;

3,4 получают аналогично примеру 1. Смешивают 2 Мрастворы азотнокислых солей в количествах, мл: La(NO3)3 7,5; 5г(Л/Оз)2 7,5; Мп()2 4,5; С«(/УОз)2 4,5; Л/(/УОз)з 3,0, добавляют 0,3708 г ЯзВОз и 10,9 г двузамещенного лимоннокислого аммония. Последующие операции аналогичны примеру 1. Температура реакции 100%-ной степени превращения СО 30 для данного катализатора, прокаленного при 750°С, составляет 120°С, удельная поверхность 15,9 .

Пример 8. Катализатор формулы La ,Srn 5Mno,2.5Cw,,,,25Bo,2503 оксидного состава, мас.%: Л/20;, 40,4; SrO 25,7; Мп02 10,7; СиО 9,8; Л/2Оз 9,1; В20з 4,3 получают аналогично примеру 2. Смещивают 2 М растворы азотнокислых солей в количествах, мл: La(N03)3 7,5; 5г(МОз)2 7,5; Мп(УУОз)2 3,75; Cu(NO)z 3,75; Л/(Л/Оз)з 3,75, добавляют 0,4635 г ЯзВОз и 10,9 г дву- 40 замещенного лимоннокислого аммония. Последующие операции аналогичны примеру 1- 100%-ная степень превращения СО достигается при 131°С, удельная поверхность

25

35

45

50

55

15,0 . Л/:В 1:0,4.

.Пример 9. Катализатор формулы La,, «Sr,, 2Mno зйСыо з.И/о.25Во,о50з оксидного состава , мас.%: La203 53,4; SrO 17,0; МпО. 12,4; СыО 11,3; Л/2Оз 5,2; В20з 0,7 получают ана,логично примеру 1. Смешивают 2 М растворы азотнокислых солей в количествах, мл: La(/V03)3 12,0; Sr(NO) 3,0; Mn(NO) 5,25; Си(Л/Оз)2 5,25; Л/()з 3,75, добавляют 0,0927 г ЯзВОз и 10,9 г двузамещенного лимоннокислого аммония. Последующие операции аналогичны примеру 1. 100%-ная степень превращения на данном катализаторе достигается при 123°С, удельная поверхность 15,6 . Л/:В 1:0,08.

Пример 10. Катализатор формулы Lao -iSro бМпо,з5Сио,.з5Л/о,25Во,о50з оксидного

5

состава, мас.%: LazO 32,2; SrO 30,7; МпО 2 15,6; СиО 13,9; Л/2Оз 6,8; ВзОз 0,8 получают аналогично примеру 1. Смешивают 2 М растворы азотнокислых солей в количествах, мл; La(N03)3 0,6; 5г()з 9,0; Мп(0з)г 5,25; С«(Л/Оз)з 5,25; Al(N03)3 3,75,-добавляют 0,0927 г ЯзВОз и 10,9 г двузамещенного лимоннокислого аммония. Последующие операции аналогичны примеру 1. 100%-ная степень превращения на данном катализаторе достигается при 119°С, удельная поверхность 17,9 . Л/;В 1:0,08.

Пример п. Катализатор формулы /.ао,95го,|Л1п(),з5С «о,з5 4/п,25Вп,(15Оз оксидного состава, мас.%: /.0263 63,7; SrO 4,6; MnOz 13,3; СиО 12,1; Л/гОз5,5;

0,8 получают аналогично примеру 1. Смешивают 2 Мрастворы азотнокислых солей в количествах, мл: 1а(Л/Оз)з .13,5; 5г(МОз)2 1,5; Мп(Л Оз)2 5,25; Си(МОз)2 5,25; А1(МОз)з 3,75, добавляют 0,0927 г НзВОз и 10,9 г двузамещенного лимоннокислого аммония. Последующие операции аналогичны примеру 1. 100%-ная степень превращения на данном катализаторе

6

достигается при 133°С, удельная поверхность 17,6 MVr. Л/:В 1:0,08.

Пример 12. Катализатор формулы Lon з5гп 7Л1пп,з5Сип,,25Во,о5Оз оксидного состава, мас.%: LaoO 25,1; SrO 37,5;

МпОу , 15,6; СиО 14,3; А1-2Оя6,6;

В20з 6,8 получают аналогично примеру 1. Смешивают 2 М растворы азотнокислых солей в количествах, мл: а(Л/Оз)з 4,5; 5г{Л/Оз)2 11,5; Mn(NO,)-2

0 5,25; Си(0з)2 5,25; А1(МОз)з 3,75, добавляют 0,0927 г НзВОз и 10,9 г двузамещенного лимоннокислого аммония. Последующие операции аналогичны примеру 1. 100%-ная степень превращения на данном катализаторе достигается при 133°С, удельная поверхность 18,1 MVr. /1/:В 1:0,08. Результаты испытания образцов предлагаемого и известного катализаторов приведены в табл. 1.

0 Показатель «активность выражается температурой реакции, при которой достигается 100%-ная степень превращения СО на катализаторе, прокаленном при 750°С в течение 12 ч.

5

Изобретение касается каталитической .химии, в частности получения катализатора для окисления оксида углерода, и может быть использовано для обезвреживания выхлопных газов автомобилей и промышленных предприятий. Цель - повышение активности и удельной поверхности катализатора. Приготовление последнего ведут совместным осаждением солей лантана, стронция, меди, марганца, алюминия и борной кислоты с по- следуюшей термообработкой реакционной смеси, добавлением шелочи и промывкой водой. Получают состав катализатора, отвечающий эмпирической форму.пе: Z,ai-,X Х5л, Л;«(, „у2 Сг/п ,.,д, А/,,B|,6:i, где ..2- 0,6; ,l-0,5; ,,49; (,01 - 0,41, при (а + р)г/. Этот катализатор имеет по сравнению с известным большую у.аель- ную поверхность (до 22 м /г, против 5 м-/г) и лучшую активность. Так, 100%-ное преврашение СО на прокаленном при 750°С

1 ЗГ(,,5 МПоз5 0

2 CU( AL o,ot 3

3

4 Ьа„,, 5г„,,. Мп„ В„ Mno,i5 Cuc,is Alo,o о,д j

5Lao, Sr Нпо,,5 Си , 0

6Lao,5 5Год Мпр Си„ Al В 0

7 Lao,5Sro,5- Al ,2 О

8Lac,5Sr,,j,5 Cuo,25Alo js

9Laojg Sr Mno,j., ,zs BO,OS- 3

10Lao,4 Sro,6 . o,os Оз

11 Lao,9 5Го, Мпс,55. Си Alo,5 В 0

1 2 Lao, 5го7 Mno,js . А1(,гг з Известный L a s S Гд, s Mn о, i г Cuo, 3 5 О 3

Т а б л. и ц а 1

22,0

12,8

16,2

6,0

13,1

16,5

15,9

15,0

15,6

17,6

17,6

18,1

5,5

Сравнительная характеристика эффективности работы предлагаемого и известного катализаторов приведена в табл. 2.

Показатель «эффективность определяется степенью превпащения СО в СОу на температурном интервале, в пределах которого имеет место О-100%-ная степень превращения СО.

Таблица 2

Предлагаемый/

Как видно из полученных данных, предлагаемый катализатор активнее известного и в то же время имеет болыпую удельную поверхность.

Таким образом, используя катализатор предлагаемого состава с повышенной активностью и высокой удельной поверхностью, можно значительно интенсифицировать процесс дожига оксида углерода, что особенно важно для очистки выбросных газов промьпиленных предприятий.

Формула изобретения

углерода, содержащий стронцийзамещенный

купритоманганит лантана перовскитовои структуры, модифицированный активирую

5

щей добавкой, содержащей окись алюминия, отличающийся тем, что, с целью повышения а ктивности и удельной поверхности катализатора, он в качестве активирующей добавки содержит добавку, дополнительно включающую окись бора, при массовом соотношении. /1/:S 1:0,01 -10, и состав катализатора соответствует следующей эмпирической формуле:

0Lai -,Sr,Mnt,,,fAl BftO:i,

2 г

гдеА- 0,2-0,6;

у 0,1-0,5;

а 0,09-0,49

р 0,01-0,41, причем .

.,Sr, „С«|,,ЛЛ,В|)О;{,

0

5

У 0,1-0,5;

а 0,09-0,49;

Р 0,01-0,41, причем а + у.