Способ очистки отходящих газов от альдегидов Советский патент 1992 года по МПК B01D53/34 B01J23/10 

Изобретение относится к химии и металлургии и предназначено для очистки отходящих газов от альдегидов, в частности формальдегида, выделяющихся при сушке форм и стержней на фенолальдегидных. карбамидальдегидных и других полимерных материалах, используемых в литейном производстве.

Известны способы очистки отходящих газов от альдегидов сорбцией последних жидкими или твердыми сорбентами.

Однако эти способы требуют частой смены сорбентов из-за их быстрой дезактивации и существенных трудозатрат на восстановление сорбентов и обезвреживание, альдегидов, выделяющихся в ходе этого восстановления.

Наиболее близким к предлагаемому решению является прямоточный способ очист- ки отходящих газов литейного производства от альдегидов при высоких температурах, включающий контактирование с катализатором окисления, содержащим благородный металл (платину) на пористой основе. В качестве катализатора г использовался промышленный катализатор. АП-56, содержащий 0,5 мас.% платины на оксидноалюминиевой основе. Его испыта- ния показали, что через 30-40 ч работы наблюдается резкое снижение (на 70-90% в зависимости от состава газов) активности АП-56 вследствие адсорбции ПАУ и других тяжелых углеводородов на его поверхности. Это требует проведения регенерации катализатора или его замены, что затрудняет

XJ N ел ы

со

производственный цикл литейных цехов вследствие непрерывного режима их работы.

Цель изобретения - очистка отходящих газов от полициклических ароматических углеводородов и повышение долговечности катализатора.

Поставленная цель достигается за счет того, что в способе очистки отходящих газов от альдегидов, включающем окисление на катализаторе, содержащем благородный металл на носителе, в качестве благородного металла используют серебро, дополнительно промотированное лантаноидом или оксидом лантаноида при следующем соотношении компонентов, мас.%: серебро 1,0- 4,5; лантаноид или оксид лантаноида 0,05-0,23; носитель остальное. Процесс ведут при 150 400°С, а в качестве носителя используют пемзу или оксид алюминия. Использование серебра обеспечивает повышенную стойкость катализатора к спеканию и закоксовыванию, которые снижают активность катализатора. Введение лантаноидов или их оксидов повышает окислительную активность катализатора к дожигу альдегидов и ПАУ. С целью экономии серебро наносится в количестве, необходимом для минимального покрытия поверхности носителя, а количество лантаноидов или их оксидов определяется величинами содержания ПАУ в отходящих газах, но не должно превышать 0,23% (5% от содержания серебра), так как дальнейшее увеличение содержания лантаноидов или их оксидов не приводит к снижению величин выбросов альдегидов и ПАУ.

Пример. Все испытания проводят на стенде, имитирующем работу сушила стержней, по следующему алгоритму. Образец стержневой смеси массой 100 г, содержащий 5 мас.% связующего материала, помещают в сушильную камеру стенда и сушат при 150, 200, 250, 300, 350°С. Отходящие газы периодически отбирают и анализируют на содержание формальдегида, акролеина, СО и 3,4-бензпирема. Определение СО проводят по поглощению в. области 2170- 2020 на спектрометре ИКС-29, альдегидов - хроматографмчески на хроматографе ЛХМ-8МД, 3,4-бензпирена (БП) - методом квазилинейчатой люминесцентной спектроскопии. Во всех испытаниях с катализатором масса последнего составляла 10 г. В качестве связующих материалов используют фенолформальдегидную смолу ОФ-1, крепитель КО (кубовые остатки ректификации жирных кислот) и смолу ГТФ - газогенераторная фракция возгонки горючих сланцев.

Предварительные испытания, проведенные на стенде без катализатора, показали, что максимальные выбросы альдегидов и БП происходят в течение первых 10 мин

при 250-300°С (табл. 1 и 2). Ввиду этого дальнейшие испытания проводят при 300°С для пробы, отобранной в течение первых 10 мин после начала сушки.

Приготовление катализатора осуществ0 ляют в две стадии. На первой готовят сереб- ряный катализатор путем пропитки носителя в количестве (соответственно нумерации образцов в табл. 3) 99.07; 98,95; 97,36; 94,77; 94,25 г в 100 мл водного 10%5 ного аммиачного раствора азотнокислого серебра, содержащего соответственно нумерации образцов 1,42; 1,57; 3.94; 7,87; 8,65 г AgNOa. Пропитку проводят в течение 8 ч, после чего излишки воды удаляют продувом

0 горячего воздуха и восстанавливают аммиачный комплекс серебра воздействием паров формальдегида. На второй стадии наносят промотирующую добавку. В случае металлических лантаноидов нанесение про5 водят в водород-аргоновой плазме тлеющего разряда, содержащей 10% циклопентадиенила соответствующего лантаноида. В случае оксидов лантаноидов нанесение проводят дополнительной

0 пропиткой катализатора со слоем серебра в 100 мл водного раствора азотнокислой соли лантаноида, взятого из расчета на получение концентраций промотора, приведенных в табл. 3. После удаления избытка воды ка5 тализатор прокаливают 2 ч при 350°С, а затем 6 ч при 700°С.

Готовый катализатор устанавливают непосредственно за сушильной камерой.

Результаты испытаний п риведены в

0 табл. 3 и 4.

Из полученных результатов видно, что при концентрации серебра ниже 1,0% и лантаноида (лантана) - ниже 0,05% активность катализатора начинает падать, а при их кон5 центрациях выше 4,5 и 0,23% соответственно их активность уже не изменяется. Поэтому концентрационные диапазоны серебра и лантаноида (оксида лантаноида) следует установить равными 1,0-4,5 и 0.050 0.23°/. соответственно.

Из табл. 4 следует, что природа лантаноида (окисла лантаноида) и носителя (пемза или оксид алюминия) практически не влияет на активность катализатора.

5 Испытание срока службы катализатора проводят на примере состава 4 (табл. 3) путем установки катализатора на промышленном сушиле литейного цеха. Из результатов испытаний (по СН20, СО и БП), приведенных в табл. 5, видно, что предлагаемое решение работоспособно в течение 90-100 ч, что в три раза дольше, чем работоспособность прототипа.Дожиг БП возрос с 37% до 60-70%.

Предлагаемое техническое решение позволяет снизить по сравнению с прототипом выброс альдегидов в атмосферу рабочей зоны в 3 раза, а по сравнению с простой вентиляционной системой в 27 раз. Использование прямоточной системы для каталитического дожига позволяет применять данный способ в любой действующей вентиляционной системе без каких-либо серьезных конструктивных изменений. Кроме того, использование предлагаемого катализатора позволяет снизить величины выбросов в атмосферу СО и высокотоксичного канцерогена - 3,4-бензпирена.

Формула изобретения 1. Способ очистки отходящих газов от альдегидов, включающий окисление на катализаторе, содержащем благородный ме- 5 талл на носителе, отличающийся тем, что, с целью очистки от полициклических ароматических углеводородов и повышения долговечности, в качестве благородного металла используют серебро, дополнительно 0- промотированное лантаноидом или оксидом лантаноида при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Серебро1,0-4,5

Лантаноид или 5 оксид лантаноида 0,05-0,23

Носительостальное.

и процесс ведут при 150-400°С.

2. Способ по п.1,отличающийся тем, что в качестве носителя используют 0 пемзу или оксид алюминия.

Т а б л и ц а 1

Способ очистки газов от альдегидов. Использование: очистка газов в металлургии и химии от альдегидов, в частности, при сушке форм и стержней, от фенолальдегид- ных, мочевиноальдегидных смол и других полимерных материалов, используемых в литейном производстве. Для обеспечения очистки от полициклических ароматических углеводородов и повышения долговечности в способе очистки отходящих газов от альдегидов, включающем окисление на катализаторе, содержащем благородный металл на носителе, в качестве благородного металла используют серебро, дополнительно про- мотированное лантаноидом или его оксидом, при следующем соотношении компонентов, мас.%: серебро 1,0-4,5; лантаноид или его оксид 0,05-0,23; носитель остальное, процесс ведут при температуре 150-400°С, а в качестве носителя используют пемзу или оксид алюминия. 1 з,п. ф-лы, 5 табл. СО

) Здесь и в табл 2-5 ПДК рзмг/м равны: для формальдегида 0,2, для акролеина 0,5. для БП - 0,00015 и для СО - 4,0.

Таблица2