Катализатор для очистки газовой смеси от оксида азота Советский патент 1992 года по МПК B01D53/86 B01D53/56 B01J23/86 

зованием дефицитного и дорогого палладия,

Известен платиновый катализатор очистки газовой смеси от оксида азота восстановлением в азот водородом и метаном. Температура начала реакции на катализаторе составляет 200 и 425°С соответственно для водорода и метана.

Недостатки такого катализатора заключаются в использовании дорогой и дефицитной платины и высокой температуры начала реакции.

Известен медь - хром - кобальт - железооксидный катализатор очистки газовой смеси от оксида азота его восстановлением в азот монооксидом углерода. На катализаторе достигается 98%-ное восстановление оксида азота в азот при 381 °С и объемной скорости 12750 ч По результатам дополнительных испытаний этого катализатора при объемных скоростях 40000 и 80000 ч 99%-ное восстановление оксида азота в N2 соответственно достигается при 585 и 670°С,V

Недостатком этого катализатора является высокая температура реакции при повышенных объемных скоростях.

Известен никель-хромовый катализатор на фаянсе для очистки газовой смеси от оксида азота его восстановлением в азот монооксидом углерода. На катализаторе достигается 98%-ное восстановление оксида азота при 200°С и объемной скорости 2000 ч

Недостатком катализатора является низкая объемная скорость (2000 ч ), при которой эффективно работает катализатор.

Известен катализатор очистки газовой смеси от оксида азота эмпирической формулы СиМпхМеуСпгОп (где Me - никель или кобальт; нанесенный на AlaOs. На катализаторе достигается полная очистка газовой смеси от оксида азота при объемной скорости 39000 ч из смеси, содержащей 5-кратный избыток восстановителей при 300-320°С.

Известно, что при обезвреживании газовой смеси от оксида азота практический интерес в большей степени представляют такие условия проведения процесса, когда в смеси содержание восстановителей и оксида азота соответствует стехиометрическому соотношению, так как в этих условиях достигается одновременное удаление всех токсичных веществ (и восстановителей и оксида азота) из газовой смеси. Это положение становится очевидным из анализа следующих уравнений реакций, протекающих в смеси:

стехиометрическая смесь 2NO + 2СО N2 + 2С02:(1)

смесь с 5-кратным избытком восстановителя

2NO + 10CO N2 + 2C02 + 8CO(2)

Как следует из уравнения (1) при стехиометрической смеси оба токсичных компонента реакции (NO и СО) превращаются в нетоксичные N2 и С02.

0 При 5-кратном избытке восстановителя (уравнение 2) значительная часть восстановителя не реагирует из-за нехватки окислителя и остается в смеси.

Таким образом недостатком катализатора является большой избыток восстановителей, при котором осуществляется процесс.

Известен алюминий - медь - хром никель-оксидный катализатор очистки газовой смеси от оксида азота его восстановлением в азот монооксидом углерода при объемной скорости 10000-40000 ч На катализаторе при содержании оксидов, моль: А120з 0,645-0,74; Сг20з 0,032-0,112; N10 0,074-0,208; СиО 0,068-0,134, полная очистка стехиометрической смеси (N0 + СО) от N0 достигается в интервале температур 200285°С. По данным дополнительных испытаний катализаторов прототипа при объемной скорости 80000 ч наибольшую активность

0 в этих условиях имеет катализатор состава, моль: А120з 0,645; Сг20з 0,032; N10 0,194 и СиО 0,129, и на нем При 80000 ч полная очистка смеси от оксида азота достигается при435°С(см.табл.1).

5 Недостатками прототипа являются высокая температура реакции при высокой объемной скорости и его высокая стоимость.

Цель изобретения - расширение ассортимента высокоактивных катализаторов очистки газовой смеси от оксида азота, удешевление катализатора и снижение температуры реакции при высокой объемной скорости.

5 Поставленная цель достигается катализатором очистки газовой смеси от оксида азота его восстановлением в азот монооксидом углерода, содержащим оксиды алюминия, меди, хрома и железа при следующем

0 соотношении оксидов, моль:

А120з0,715-0,716

Ре2Оз0,077-0.107

СпгОз0,035-0,065

СиО0.142-0,143.

5 Приготовление катализатора. Смесь азотно-кислых солей алюминия, железа, хрома и меди, взятых в необходимом соотношении, нагревают при 300 - до их полного разложения и прокаливают 4 ч при

700°С. Полученную массу растирают в порошок и смешивают с раствором азотной кислоты (0,1 м/л). Из полученной пластичной массы шприцованием готовят гранулы, которые сушат на воздухе, прокаливают 2-3 ч при 300-400°С и 4 ч при 700°С.

П р и м 6 р. В лабораторной проточной установке, состоящей из стеклянного (стекло пирекс) реактора (в реактор загружают 1 мл катализатора), помещенного в кварцевую печь с намотанной нихромовой спиралью, систем дозированной подачи газовой смеси и регулирования темлературы, восстанавливают оксид азота в азот монооксидом углерода при объемной скорости 80000 ч Реакционная смесь имеет состав 1 % N0 + 1 % СО + 98% гелий. Газы анализируют на хроматографе ЛХМ-8 мд с колонками, заполненными молекулярными ситами NaX и активированным углем. Температура колонок 70°С. Газ-носитель гелий, расход 40 мл/мин.

Результаты испытаний и расход реактивов приведены в табл. 1-3.

Как следует Из табл.1, предлагаемый катализатор обеспечивает полную очистку газовой смеси от оксида азота в зависимости от состава катализатора при 380,384,400 и

Влияние состава катализатора на его активность. Объемная скорость 80000 ч

, в то. время как на прототипе при 420°С только 97% оксида азота восстанавливается в азот, а полная очистка от N0 достигается лишь при 435°С.

Предлагаемый катализатор был испытан в течение 100 ч работы. Уменьшения степени очистки газовой смеси от оксида азота в течение 100 ч работы не наблюдалось.

В табл.3 приведены данные испытания известного алюминий - никель - хром медиооксидного катализатора при объемной скорости 80000 ч

Формула изобретения Катализатор для очистки газовой смеси от оксида азота, содержащий оксиды алюминия, хрома, М(эди и металла группы железа, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения активности катализатора, он в качестве металла группы железа содержит железо при следующем молярном содержании компонентов, мас.%:

Оксид алюминия0,715-0,716

Оксид хрома0,035-0,065

Оксид меди0,142-0,143

Оксид железа0,077-0,107

Таблица 1

Продолжение табл.1

Таблица2

Изобретение касается каталитической химии, в частности катализатора для очистки газовой смеси от оксида азота. Цель - повышение активности катализатора. Для этого катализатор содержит, мас.%: оксид алюминия 0,715-0,716, оксид хрома 0,035- 0,65; оксид меди 0,142-0,143; оксид железа 0,077-0,107' 100%-ная очистка газовой смеси от оксида азота восстановлением его монооксидом углерода при объемной скорости 90000 ч в присутствии указанного катализатора достигается при 380''С (против 435°С в известном катализаторе) без снижения активности катализатора в течение 100 ч, 3 табл.. Изобретение относится к обезвреживанию газовой смеси от оксида азота его вос- стзиовлением в азот монооксидом углерода.Известен катализатор, содержащий металлы платиновой группы

Актиа« сть алюииний.никель-хрон-меднооксидиого катализатора при обгемной скорости 80000 W (смесь стехиоиетрическая)