Катализатор для восстановления оксидов азота аммиаком Советский патент 1991 года по МПК B01J23/84 B01D53/56 

Изобретение относится к катализаторам очистки газов от оксидов азота и может быть использовано для защиты атмосферы от загрязнения оксидами азота, получающимися в процессах нитрования органических соединений, травления металлов, получения азотной кислоты.

Целью изобретения является повышение активности катализатора за счет содержания в качестве металлокомплекса биядерного координационного комплекса определенной общей формулы при определенном содержании компонентов.

Следующие примеры иллюстрируют изобретение.

Пример 1. А. 0,5 л гранулированного оксида алюминия заливают 0,5 мас.%-ным раствором желтой кровяной соли К4Ре(СМ)б (или 0,45 мас.%-ным раствором красной кровяной соли и выдерживают 4 ч при комнатной температуре.

Б. Декантируют раствор, а пропитанный оксид алюминия сушат 8 ч при 80-90°С в сушильном шкафу.

В. Высушенный, пропитанный оксид алюминия обрабатывают насыщенным раствором соли d-переходного металла в степени окисления, равном двум, в течение 24 ч (например, FeSO, Ре(МОз}2, Со(МОз)2, CoS04 -7Н20).

Г. Промывают водой до полного удаления аниона соли и высушивают при 80-90°С до постоянной массы. Количественный состав полученного катализатора, мас.%:

(CN)6Fe 5

95

Д. Катализатор (если процесс очистки предполагается проводить при температурах выше 200°С) подвергают термообработке в среде аммиака при 180-200°С в течение 2 ч.

Пример 2. А. 0,5 л гранулированного оксида алюминия заливают 5 мас,%-ным раствором желтой кровяной соли (или

сл

с

о

00

сл ел о

4,5 мае.%-иым раствором красной кровяной соли) и выдерживают 4 ч при комнатной температуре,

Б и В. Операции проводят по примеру 1.

Г. Промывают водой до полного удале- ния аниона соли и высушивают при 80-90°С до постоянной массы. Количественный состав полученного катализатора, мас.%:

(CN)6Fe 13

А120з87

Д. Операции проводят по примеру 1.

Пример 3. А. О,Е л гранулированного оксида алюминия заливают 20 мае.%-ным раствором желтой кровяной соли (или 18 мае.%-ным раствором красной кровяной соли) и выдерживают 4 ч при комнатной температуре.

Б и В. Операции проводят по примеру 1.

Г, Промывают водой до полного удаления аниона соли и высушивают при 80-90°С до постоянной массы. Количественный состав полученного катализатора, мас.%:

(CN)

А 20з74

Д. Операции проводят по примеру I.

Доля активного комплекса практически прямо пропорциональна концентрации пропиточного раствора желтой кровяной соли (или красной кроияной соли).

При содержании )бРе менее 5 масс, % активный комплекс на носителе () получается и виде островков, за счет чего снижается удельная каталитическая активность катализатора. Получить катализатор с содержанием (СМ)бРеЗ более 26 мас.% не представляется возможным из-за значительного ослабления адсорбционной силы между оксидом алюминия и последующими слоями (СМ)бРе, что выражается в осыпании части комплекса, слабо связанного с оксидом алюминия.

Испытания активности катализатора (СМ)бРе АЬ-Оз в процессе очистки газов от оксидов азота проводят раздельно для N0 и NOa в сравнении с прототипом в одинаковых условиях Исследования проводят в кинетической области, Согласно проведенным исследованиям, скорость реакции восстановления оксида азоте га- зообразным аммиаком как в присутствии предлагаемых катали заторов, так и известного определяется следующим выражением:

-Смнз.

где г- скорость реакции;

0

5 0

5

5

0

5

0

5

0

К - константа скорости реакции; Смнз концентрация аммиака. Скорость реакции восстановления диоксида азота определяется выражением

Г К С N02

где г - скорость;

К - константа скорости;

Смоа концентрация N02.

Исследования проводят при 15-400°С. Верхний температурный предел использования катализаторов определяют, исходя из термической стойкости катализаторов в агрессивной среде. Для катализаторов (СМ)бРе А120з, прошедших термообработку в среде МНз с катионами М Мп, Ni, Си, он равен 300-320°С; для Мм Ре - 375-400°С; для M Со 700-750°С.

Как видно из табл, 1 и 2, константы скорости реакции восстановления диоксида азота аммиаком на два порядка выше констант скорости восстановления оксида азота аммиаком и поэтому определяющим фактором в процессе очистки отходящих газов от оксидов азота будет являться восстановление оксида азота. Для данного процесса константы скорости восстановления оксида азота в присутствии катализаторов (СМ)бРе выше в 1,5:4,5 раза константы скорости восстановления оксида азота в присутствии известного.

Таким образом, каталитическая активность предлагаемого катализатора значительно выше, чем у известного, Кроме того, катализаторы могут работать в более широком температурном интервале (15-400°С) и с меньшим содержанием кислорода в отходящих газах,

Использование предлагаемых катализаторов позволит увеличить степень очистки отходящих газов от оксидов азота, что должно привести к улучшению состояния воздушного бассейна над городами.

Формула изобретения Катализатор для восстановления оксидов азота аммиаком, содержащий металло- комплекс на оксиде алюминия, отличающийся тем, что, с целью пов«- И ечия активности катализатора, он в качестве ме- таллокомплекса, содержит биядерный координационный комплекс общей формулы

(СМ)бРе , Ре, Со, Ni, Си, при следующем содержании компонентов, мас.%: биядерный координационный комплекс 5-26, оксид алюминия остальное.

Т а б ли ц а 1

Константы скорости восстановлений оксида азота аммиаком в присутствии металлокомплексных катализаторов

Константы скорости восстановления диоксида азота аммиаком в присутствии металлокомплексных катализаторов

Таблица 2