Катализатор для глубокого окисления углеводородов и кислородсодержащих соединений отходящих газов промышленных производств Советский патент 1989 года по МПК B01J23/86 B01D53/86 B01D53/72 

Изобретение относится к катализаторам, применяемым для очистки отходяш,их газов иромьппленных производств от органических соединений путем глубокого окисления

Целью изобретения является повышение активности и стабильности катализатора за счет дополнительного содержания оксида циркония и содержания в качестве носителя технического глинозема и активной гидроокиси алюминия при определенном соотношении компонентов.

Пример 1. 26,5 г технического глинозема, 23,73 г гидроокиси алюминия (ГОА); 0,05 г оксида циркония и 0,71 г углекислого кобальта в сухом виде высыпают в ступку и тщательно растирают до однородной массы. Затем добавляют 33 мл водного раствора, содержащего 12,5 г хромового ангидридами образующуюся пасту тщательно

растирают до эластичного состояния. Иасту формуют в «червяк диаметром 3 мм, сушат в течение 6 ч при 115 С и прокаливают при 550°С в течение 6 ч. «Червяк дробят на гранулы 3X4 мм. Состав полученного катализатора приведен в табл. 1.

Полученный катализатор испытывают в нроцесс е глубокого окисления модельных газовоздушных смесей, содержащих н-бу- тан, бензин, метилакрилат в концентрациях 0,05-0,08 об.°/о, при 300-400°С и объемной скорости подачи газовозду1нной смеси 20000 ч- .

Данные по испытанию катализатора приведены в табл. 1.

Примеры 2-13. Катализаторы приготавливают по примеру 1 с указанным в табл. 1 соотношением компонентов.

о:

05

00

СП

Анализ приведенных в табл. 1 нримеров в предлагаемых и запредельных значениях компонентов катализатора показывает, что оптимальным содержанием компонентов катализатора является следующее, мас.%: 5 оксид хрома 14-19, оксид кобальта 0,1 - 1,0, оксид циркония 0,1 -1,0; отношение глинозем: активная ГОА 1:1-3:1. При этих значениях степень глубокого окисления н-бу- тана при начальной температуре окисления .„ 300°С колеблется в пределах 73,6-82,1%. При повышении начальной температуры до 350°С при всех прочих равных условиях конверсия н-бутана составляет 94,2-98,4%. Бензин подвергается глубокому окислению

лишь при То 450°С. Увеличение содержания технического глинозема в носителе до 80% (глинозем: ГОА 4:1, пример 12), нецелесообразно, так как показатели процесса не улучшаются, а механическая прочность резко уменьшается.

В табл. 2 представлены данные сравнительных испытаний предлагаемого и известного катализаторов на химическую активность и стабильность.

Таким образом, предлагаемый катализатор обеспечивает очистку низкоконцентрированных промышленных газовых выбросов от углеводородов и кислородсодержащих соединений при начальной температуре 300при начальной температуре 300°С на 90- 15 350°С (объемная скорость газового потока

20000 , высококонцентрированных - при

20

25

95,7%, а метилакрилат практически нацело.

Увеличение содержания оксида хрома в катализаторе до 24% (пример 6) приводит к улучшению показателей глубокого окисления (по сравнению с предлагаемыми значениями оксида хрома) лишь в области низких начальных температур. При температурах эксплуатации катализатора (350- 375°С) конверсия н-бутана не увеличивается. Следовательно, увеличение содержания оксида хрома в катализаторе экономически нецелесообразно.

Уменьшение содержания оксида хрома до 9% приводит к ухудшению результатов (пример 7). При снижении содержания оксида кобальта до 0,05% (пример 14) также зо наблюдается снижение конверсии н-бутана и в области низких и высоких температур.

Увеличение содержания оксида кобальта до 5% (пример 8) экономически нецелесообразно, так как не приводит к улучшению показателей. Снижение содержания оксида циркония до 0,05% (пример 10) приводит к снижению степени глубокого окисления н-бутана по сравнению с примером i при Т 300°С на 10% абс., а при Т 350°С - на 3,4%. Увеличение содержания оксида циркония до 3,0% не улучшает показателей по сравнению с примером 3.

Уменьшение отношения технического глинозема к ГОА в носителе катализатора до 0,5:1 приводит к резкому снижению сте- д пени глубокого окисления н-бутана. Так 100%-ная конверсия н-бутана достигается

160-170°С. Замена в носителе катализатора на 2/3 дорогостоящей активной окиси алюминия на доступный и дешевый глинозем, а также наличие в составе катализатора малого количества дефицитного кобальта (0,1 - 1,0%) позволило получить не- дорогостояший, но эффективный катализатор глубокого окисления органических соединений. Предлагаемый катализатор по сравнению с известным механически более прочен и стабилен. Устойчивую работу со степенью глубокого окисления органических веществ, равной 99-100%, катализатор обеспечивает в течение 2200 ч.

Формула изобретения

Катализатор для глубокого окисления углеводородов и кислородсодержащих соединений отходящих газов промышленных производств, содержащий оксид хрома, оксид кобальта и окисноалюминиевый носитель, отличающийся тем, что, с целью повы- щения активности и стабильности катализатора, он дополнительно содержит оксид циркония, в качестве носителя содержит технический глинозем и активную гидроокись алю миния, взятые Б массовом соотношении от 1:1 до 3:1, при следующем соотношении компонентов, мас.

Оксид хром а14-19

Оксид кобальта0,1 -1,0

Оксид циркония0,1-1.0.

Указанный носитель Остальное.

40

лишь при То 450°С. Увеличение содержания технического глинозема в носителе до 80% (глинозем: ГОА 4:1, пример 12), нецелесообразно, так как показатели процесса не улучшаются, а механическая прочность резко уменьшается.

В табл. 2 представлены данные сравнительных испытаний предлагаемого и известного катализаторов на химическую активность и стабильность.

Таким образом, предлагаемый катализатор обеспечивает очистку низкоконцентрированных промышленных газовых выбросов от углеводородов и кислородсодержащих соединений при начальной температуре 300

160-170°С. Замена в носителе катализатора на 2/3 дорогостоящей активной окиси алюминия на доступный и дешевый глинозем, а также наличие в составе катализатора малого количества дефицитного кобальта (0,1 - 1,0%) позволило получить не- дорогостояший, но эффективный катализатор глубокого окисления органических соединений. Предлагаемый катализатор по сравнению с известным механически более прочен и стабилен. Устойчивую работу со степенью глубокого окисления органических веществ, равной 99-100%, катализатор обеспечивает в течение 2200 ч.

Формула изобретения

Катализатор для глубокого окисления углеводородов и кислородсодержащих соединений отходящих газов промышленных производств, содержащий оксид хрома, оксид кобальта и окисноалюминиевый носитель, отличающийся тем, что, с целью повы- щения активности и стабильности катализатора, он дополнительно содержит оксид циркония, в качестве носителя содержит технический глинозем и активную гидроокись алюминия, взятые Б массовом соотношении от 1:1 до 3:1, при следующем соотношении компонентов, мас.

Оксид хром а14-19

Оксид кобальта0,1 -1,0

Оксид циркония0,1-1.0.

Указанный носитель Остальное.

Таблица 1

Изобретение касается каталитической .химии, в частности катализатора для глубокого окисления углеводородов и кисло- родсодержащи.х соединений отходящих газов промышленны.х производств. Цель - повышение активности и стабильности катализатора. В состав последнего входят, мас.%: оксид хрома 14-19; оксид кобальта 0,1 - 1; оксид циркония 0.1 - 1 и носитель смесь технического глинозема и активной А1гОз при соотношении (1-3); - остальное. Этот катализатор обеспечивает устойчивую работу по глубокому окислению органических вешеств (до 99 ) в течение 2200 ч против 1500 ч в известном случае (с кремнеземным носителем). 2 табл. to (Л

Сг2.0з 19,0 Соз 04 1 ,0

ZrO 0,1 Носитель 79,9 Глинозем: ,85:1 ,, 14,0

CojO 0,75 ZrOj 1,0

Носитель 84,25(1,85:1)

17,0 COiO 0,5 ZrOz 1,0

Носитель 81,5(1:1) 19,00 CojO 1,0

ZrOj 0,1 Носитель 79,9 (3:1)

14,0 COjO 1,0 ZrOj 0,5

Носитель 84,5(1,85:1) 24,0

CojO 1,0 ZrO 0,1

Носитель 74,9(1,85:1) 9,0 СОзО 1,0

ZrOj 1,0

Носитель 89,0(1,85:1)

17,0 5,0 ZrOi 0,1

Носитель 77,9(1,85:1)

17,0 С0з,0 0,1 ZrOi 1,0

Носитель 81,9(1,85:1 СгаОз 19,0

СОзО 1,0

ZrOi 0,05 Носитель 79,95(1,85:1)

17,0 COjO 1,0 ZrOj 3,0

Нрситель 79,0.( 1,85:1)

rzzrriiz

Продолжени 5161

I

160

170

180

530 550

99,6 100

560-580 99-100

Условия испытания катализаторов: объемная скорость 20000 ч , концентрация горючих компонентов 0,6-0,7 об.%.

iz

Продолжение табл. 1 5161 7

Таблица

100 100

98,3 99,7

2200