Способ получения катализатора - сорбента на основе хромсодержащих соединений для очистки газовых смесей от хлорорганических веществ Советский патент 1992 года по МПК B01J37/02 B01J23/86 

Изобретение относится к области катализа, в частности к способам получения катализаторов-сорбентов для очистки отходящих газов от хлорсодержащих углеводородов, и может быть использовано для приготовления катализаторов, применяемых на предприятиях по производству и переработке хлорорганических веществ.

Известен способ приготовления катализатора-сорбента для очистки газовых смесей от винилхлорида в сорбционно-ка- талитическом режиме, заключающийся в совместном осаждении аммиаком гидрооксидов меди, кобальта и хрома из водного раствора из -азотнокислых солей, сушке и прокаливании осадка в среде инертного газа при температуре 425-450°С.

Существенным недостатком этого способа является образование промывных вод,

загрязненных ионами меди, кобальта и хрома. Кроме того, при -.ермической обработке соосажденной массы выделяются токсичные окислы азота, попадание которых в атмосферу воздуха недопустимо.

Известен также способ получения катализатора путем пропитки носителя раствором активного вещества с последующей термообработки. Этот способ является экологически более чистым.

Однако получаемый при этом катализатор непригоден для сорбционно-каталити- ческой очистки газов вследствие низкой сорбционной емкости по реагирующим веществам. Так, например, меднохромовый катализатор для глубокой очистки газовоздушных смесей от винилхлорида при температуре 60°С адсорбирует всего 0,05 мг винилхлорида нач1 г катализатора,

2

00 00

ел ел

Наиболее близок по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому способу метод получения алюмохрбмового катализатора, используемого в способе очистки от хлорорганиче- ских веществ. Катализатор готовят путем пропитки водным раствором оксида хрома (VOy-оксида алюминия, предварительно обработанного соляной кислотой. Обработку носителя осуществляют 0,1-0,5 об.% раствором соляной кислоты при комнатной температуре в течение 2-4 ч с последующей прокалкой при температуре 220°С, Данный способ позволяет получать контакты, пригодные для сорбционно-каталитической очистки газов от хлорорганических веществ.

Однако сорбционная емкость таких катализаторов по хлорорганическим веществам все же недостаточно высока (8,4 мг/г по винилхлориду).

Цель изобретения - создание способа получения катализатора, обладающего повышенной сорбционной емкостью по хлорорганическим веществам, способного эффективно работать в сорбционно-кзтали- тическом режиме очистки.

Поставленная цель достигается тем, что носитель у- , используемый для приготовления катализатора, перед нанесением активной массы подвергают обработке раствором одной из следующих кислот: щавелевой, уксусной или азотной. Кислотную обработку проводят при 50-100°С, а затем после фильтрации и сушки у - АГгОз подвергают его термической обработке в воздухе при 220°С. бксиднохромовый катализатор, приготовленный на основе обработанного таким образом Носителя, существенно увеличивает свою сорбционную емкость по ви- нилхлориду. Так, оксиднохромовый катализатор, состоящий из 40 мас,% СгаОз и 60 мас.% у- AtaOa, в случае обработки носителя соляной кислотой при комнатной температуре имеет сорбционную емкость по винилхлориду при температуре 60°С, равную 8,4 мг/r, в то время как катализатор того же состава, носитель которого подвергнут обработке при кипячении щавелевой кислотой, имеет сорбционную емкость 11,5 мг/г (5,0 об.% раствор).

Пример 1. Приготовление катализатора. Для приготовления 100 г оксиднохро- мового катализатора, содержащего 40 мас.% оксида хрома (III), берут 52,4 г оксида хрома (VI) и растворяют в 42 см дистиллированной воды. Полученным раствором пропитывают 60 г у- АДОэ, обработанного кислотой. Пропитанный носитель после сушки при 110°С подвергают термической обработке в инертной среде при температуре 425-450°С в течение 10ч,

Обработку кислотами у- осуществляют следующим образом. Носитель в виде

гранул неправильной формы помещают в стакан, заливают пятикратным по объему 2; 3,5; 5.0:6,5 или 8,0 об.% раствором щавелевой, уксусной или азотной кислот, подвергают кипячению в течение 2 ч, а затем

отфильтровывают и подвергают термической обработке в атмосфере воздуха при 200-225°С

Пример 2. Очистка газовой смеси. В проточный оеактор диаметром 16 мм помещяют 6 см оксиднохромового катализатора, содержащего 40 мас.% оксида хрома (III) на обработанном щавелевой, уксусной или азотной кислотами у -оксиде алюминия. Через реактор, нагретый до 60°С, пропускают 6 л/ч гаэовоздушной смеси, содержащей 279 мг/м винилхлорида или 288 мг/м3этилхлорида, до насыщения катализатора, регистрируя время защитного действия контакта. Затем температуру поднимают до 350°С и выдерживают при этой температуре в течение 2 ч. Данные, характеризующие конкретные условия проведения опытов по определению величины сорбционной емкости контактов по хлорорганическим веществам, приведены в табл.1.

Из приведенных данных следует, что образцы, приготовленные с использованием у - AlaOs, обработанного щавелевой, уксусной или азотной кислотами, обладают

более высокой сорбционной емкостью, чем контакты, приготовленные на основе носителя, обработанного соляной кислотой. Это наблюдается как в условиях по прототипу (образец 16), так и в условиях заявляемого

способа (образец 17). Наиболее целесообразна обработка 3,5-6,5 об.% растворами кислот, оптимальной является концентрация 5%. В этом случае достигается максимальная сорбционная емкость катализаторов. Образцы, приготовленные с использованием носителей, обработанных 2 об.% растворами кислот, имеют более низкую сорбционную емкость, чем по прототипу. Применение 8 об.% растворов кислот

. также проводит к снижению сорбционных свойств контактов.

Показатели, характеризующие эффективность предложенного способа получения катализаторов для очистки газовых

смесей от хлорсодержащих веществ в сорб- ционно-каталитическом режиме, представлены в табл.2.

Пример 3. Для приготовления 100 г кобальтхромового катализатора, содержащего 40 мас.% хромита кобальта, берут 35,2 г оксида хрома (VI), 51,2 г азотнокислого кобальта и растворяют в 39 см3 дистиллированной воды. Полученным раствором пропитывают 60 г у -оксида алюминия, обработанного кислотой. Пропитанный носитель после сушки при 110°С подвергают термической обработке в инертной среде при температуре 425-450°С в течение 10 ч.

Обработку у- осуществляют 5 об- % растворами щавелевой, уксусной или азотной кислот при кипячении в течение 2 ч, а затем отфильтровывают и подвергают термической обработке в атмосфере воздуха при 200-225°С.

Определение величины сорбционной емкости по винилхлориду проводят в проточном реакторе диаметром 16 мм, в который помещают 6 см3 катализатора. Через реактор, нагретый до 60°С, пропускают б л газовоздушной смеси в 1 ч, содержащей 279 мг/м винилхлорида, до насыщения катализатора, регистрируя время защитного действия контакта.

Результаты проведенных экспериментов приведены в табл.3.

Из приведенных данных следует, что и на кобальтхромовых образцах, приготовленных с использованием у-оксида алюминия, обработанного 5 об.% растворами щавелевой, уксусной или азотной кислот, сорбционная емкость по винилхлориду выше по сравнению с катализатором того же состава с у- AlzOa. обработанным 0,5 об.% раствором соляной кислоты.

Пример 4. Для приготовления 100 г оксиднохромового катализатора, содержащего 40 мас,% оксида хрома (III), берут 52,4 г оксида хрома (VI) и растворяют в 40 42 см3 дистиллированной воды. Полученным раствором пропитывают 60 гу-оксида . алюминия, обработанного кислотой. Пропи- танный носитель после сушки при 100°С подвергают термической обработке в инер- 45

0

5

0

5

0

5

0 5

тной среде при температуре 425-450°С в течение 10 ч.

Обработку носителя осуществляют при температурах 50 и 75°С, варьируя продолжительность обработки. Отфильтрованный носитель подвергают термической обработке в атмосфере воздуха при 220-225°С. Определение величины сорбционной емкости по винилхлориду приготовленных образцов проводят так, как описано в примере 1.

Полученные результаты приведены в табл.4.

Из данных табл.4 видно, что катализаторы, приготовленные с использованием у- А1гОз. обработанного кислотой при температурах ниже 100°С, обладают сорбционной емкостью по винилхлориду более высокой, чем у прототипа. Причем увеличение времени обработки повышает величину сорбционной емкости.

Из приведенных данных видно, что катализаторы, приготовленные по предлагаемому способу, обладают более высокой сорбционной емкостью по хлороргзниче- ским веществам, чем контакты, полученные известным способом. На катал изаторахсор- бционно-каталитической очистки, приготовленных с использованием носителей, обработанных щавелевой, уксусной или азотной кислотами, сорбционная емкость по винилхлориду повышается почти на 25%.

Формула изобретения

Способ получения катализатора-сорбента на основе хромсодержащих соединений для очистки газовых смесей от хлорорганических веществ, включающий обработку у -оксида алюминия кислотой, пропитку его раствором активного вещества, сушку и термообработку, отличающийся тем, что, с целью получения катализатора, обладающего повышенной сорбционной емкостью по хлорорганическим веществам, в качестве кислоты используют щавелевую, уксусную или азотную и обработку осуществляют при 50-100°С.

Изобретение относится к области катализа, в- частности, к способам получения катализаторов-сорбентов на основе хромсодержащих соединений для очистки отходящих гадов от хлорсодержащих углеводородов. Цель - создание способа получения катализатора, обладающего повышенной сорбционной емкостью по хлорорганическим веществам. Его приготовление ведут путем обработки у-оксида алюминия щавелевой, уксусной или азотной кислотой при 50-100°С, пропитки его раствором активного вещества, сушки, термообработки. Предлагаемый катализатор обладает более высокой сорбционной емкостью по хлорорганическим веществам, например по винилхлориду. емкость составляет 11,5 мг/r против 8,4 мг/г в-изве- стном способе. 4 табл. 1Л С

Таблица 1

Продолжение табл. 1

Таблица 2

Таблица 3

Таблица 4