Способ получения катализатора для окисления сернистого газа Советский патент 1992 года по МПК B01J37/02 B01J27/18 

Изобретение относится к способам получения катализаторов на основе активного угля, предназначенных для очистки отходящих газов ТЭЦ, предприятий цветной и черной металлургии, серно-кислотных заводов от серосодержащих соединений путем их окисления до ЗОз или элементарной серы.

Сернистый ангидрид - токсичный компонент газов, выбрасываемый в огромных количествах промышленными предприятиями в атмосферу. Основными источниками загрязнений сернистым газом являются тепловые электростанции, черная и цветная металлургия, химическая и нефтеперерабатывающая промышленность.

Известен способ получения катализатора-сорбента для очистки углеводородных газов от сернистых соединений, согласно которому катализатор получают путем пропитки активного угля раствором соли железа, гидролиз нанесенной соли газообразным аммиаком, отмывку, сушку и прокалку.

Недостатком способа является недостаточно высокая активность катализатора.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения катализатора для окисления S02 на основе активного угля.

Катализатор получают пропиткой активного угля марки СКТ-2 раствором ванадата или иодата калия. Активный уголь, предварительно высушенный при 100-110°С до остаточной влажности 2-3%. смешивают с водным раствором метаванадата калия из технического N/20s с концентрацией 15 г/л или раствором 5 г/л иодида калия. Исходное соотношение твердой и жидкой фаз составляет 1:1. Пропитку ведут в течение 24 ч при 20-25°С и периодическом перемешивании. Пропитанную массу отфильтровывают от избыточного раствора и сушат при 110- 100°С.

Недостатком способа является недостаточно высокая его активность и механическая прочность катализатора.

со

с

V4 Ы Ы

О

VI

Ы

Цель изобретения - повышение активности и механической прочности катализатора.

Поставленная цель достигается способом получения катализатора для окисления 302 на основе активного угля, а котором в качестве носителя используют активный уголь на основе технического углерода с радиусом пор 10-25 нм и поверхностью 100- 150 м2/г, карбонизованный в атмосфере двуокиси углерода.

Существенным отличием предлагаемого способа является то. что в качестве активного угля используют активный уголь с узким распределением пор на основе технического углерода, карбонизованного в атмосфере СОа со следующими параметрами пористой структуры: 5УД.100-150 м2/г, радиус пор 10-25 нм.

Заявляемые параметры пористой структуры активного угля являются оптимальными для проведения каталитического окисления S02- Разбитая поверхность мезо- пор 100-150 м2/г и радиусах 10-25 нм при геометрически однородной пористой структуре предполагает равномерное распределение каталитической добавки по поверхности носителя, что в итоге сказывается на повышении активности катализатора, где вся поверхность катализатора участвует в катализе. Снижение поверхности катализатора менее 100 м2/г приводит к снижению его активности. Увеличение по-, верхностм катализатора свыше 150 м2/г не приводит к росту его активности, а даже наоборот к некоторому его снижению, из-за неэффективности использования поверхности в глубине зерна.

Аналогичная зависимость появляется и для значений радиуса углеродного адсорбента: увеличение радиуса пор свыше 25 нм из-за уменьшения удельной поверхности приводит к снижению активности катализатора. Уменьшение радиуса менее 10 нм тоже приводит к снижению активности катализатора, но из-за неэффективности использования внутренней его поверхности.

При распределении каталитической добавки немаловажную роль играют химические свойства поверхности. Проведение карбонизации в среде двуокиси углерода способствует образованию на .поверхности угля определенных кислородсодержащих групп, которые способствуют в процессе пропитки равномерному распределению каталитической добавки по поверхности.

Способ осуществляют следующим образом.

Монодисперсную сажу 200 г ДГ-100 смешивают с мае. 20% фенолформальдегидной смолы и формуют через фильеры 0 2.5 мм. Затем карбонизуют в среде двуокиси углерода с подъемом температуры 300 град, в 1 ч до 800°С и выдержкой 1 ч при

этой температуре. После охлаждения углеродный адсорбент пропитывают раствором KJ с концентрацией 5 г/л в течение 24 ч при 20-25°С и периодическом перемешивании. Исходное соотношение твердой и жидкой

фаз составляет 1:1. Пропитанную массу отфильтровывают от избыточного раствора и высушивают при 100-110°С.

В таблице приведены условия получения катализаторов окисления S02 на основе

углеродного сорбента.

Полученные катализаторы проверяют на активность в следующих условиях: диаметр контактной трубки 20 мм: С0 0,38 об.%, СпН-° 11,0 об.%: расход газовой

смеси 800 см /мин; объем сорбента 25 см3; температура 110°С.

На чертеже приведены выходные кривые по S02 на образцах.

Как видно из данных таблицы, использование в качестве носителя катализатора активного угля на основе технического углерода (пример 1) повышает механическую прочность катализатора и повышает его активность. Если карбонизацию углеродного

адсорбента проводят не в среде СОа, а, например, в Не, то активность катализатора уменьшается {пример 2). Увеличение удельной поверхности углеродного носителя свыше 150 м2/г (пример 5) приводит к

некоторому снижению активности катализатора. Уменьшение удельной поверхности углеродного носителя менее 100 м /г приводит к снижению активности (пример 6). Аналогичная зависимость наблюдается

и при радиусах носителя, выходящих за пределы 10-25 нм, (примеры 7 и 8)-ухудшается активность образцов.

Как видно из данных таблицы, предлагаемый способ получения катализатора

окисления S02, в отличие от известного позволяет повысить механическую прочность на 25%-и увеличить активность катализатора почти в два раза.

50

Формула изобретения

Способ получения катализатора для окисления сернистого газа путем пропитки носителя на основе активного угля раство- ром ванадата или иодата калия с последую-, щей термообработкой, отличающийся тем, что, с целью получения катализатора с повышенной активностью и механической прочностью, в качестве носителя используют активный уголь на основе технического

углерода с радиусом пор 10-25 нм и удельной поверхностью 100-150 м /г. карбонизированный в атмосфере двуокиси углерода.

Изобретение касается каталитической химии, в частности способа получения катализатора для окисления сернистого газа. Для этого носитель - активный уголь на основе технического углерода с радиусом пор 10-25 нм и удельной поверхностью 100- 150 м /г, карбонизированный в атмосфере двуокиси углерода, пропитывают раствором ванадата или иодата калия с последующей термообработкой. Способ позволяет повысить механическую прочность катализатора на 25% и увеличить каталитическую активность в 2 раза. 1 ил., 1 табл..

Условия получения «агялиэаторов о несения и их некоторые свойства

180

«40

V. мин