Способ получения катализатора для очистки отходящего газа Советский патент 1993 года по МПК B01J37/02 B01J23/84 

Изобретение относится к области очистки воздуха от вредных органических примесей, в частности к способам получения катализатора, который применяется в процессах глубокого окисления вредных органических примесей и окислоа азота, присутствующих в отходящих газах.

Целью изобретения является упрощение технологии, повышение производитель- ности процесса за счет сокращения времени получения катализатора.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения катализатора для очистки отходящих газов, включающем приготовление волокнистого носителя из тугоплавких окислов и нанесение на него окисла металла-катализатора, окисел металла-катализатора наносят одновременно с приготовлением волокнистого носителя, при этом предварительно материал носителя формируют в виде струи расплава, окисел металла-катализатора готовят в виде тонкодисперсного порошка или смеси порошков окислов, или солей металла-катализатора, а нанесение окисла металла-катализатора производят путем вдувания в струю расплава тонкодисперсного порошка окисла или соли металла-катализатора.

Цель достигается и при использовании в качестве тугоплавкого окисла металла для носителя окиси циркония или ее смеси с окисью алюминия.

Упрощение технологии и повышение производительности при одновременном формировании волокнистого носителя из струи и нанесении окисла (или соли) металла-катализатора в виде порошка обеспечивается ввиду того, что при контакте порошка с раскаленными (только что отвердевшими) волокнами носителя, практически, мгновен00

ю ел со

о

О)

но происходит формирование пленки катализатора.

Технология способа состоит в следующем.

Шихту для производства волокнистого носителя перемешивают и плавят в печи при температуре 2000-2200°С. Выпуск расплава из печи осуществляют в виде непрерывной струи с температурой 1950-2000°С.

Раздув струи расплава производят эжекцией в струю потока вместе с транспортирующим газом, например, перегретым паром, движущимся со скоростью 600-700 м/с, тонкодисперсного порошка окислов или солей металла-катализатора.

Струя при этом расщепляется на отдельные волокна, которые при контакте с порошком покрываются его пленкой, с частичным внедрением в них порошка, охлаждаясь, затвердевают и далее складируются.

Дозировку порошков в поток транспортирующего агента осуществляют в количестве, необходимом для изготовления активного катализатора, предпочтительно в 5 мас.% от веса получаемого волокнистого носителя.

Закрепление частиц тонкодисперсного катализатора на поверхности носителя происходит за счет их механического внедрения в расплав волокон и последующего охлаждения. Тонкодисперсный порошок катализатора выполняет и роль замасливате- ля, т.е препятствует слипанию волокон и, таким образом, отпадает необходимость в применении замасливателя.

Незафиксированные на поверхности волокнистого носителя частицы порошка катализатора улавливаются и возвращаются в технологический цикл.

Предложенное техническое решение позволяет получать окисные нанесенные катализаторы на волокнистом носителе, которые применяются в виде рулонов или ваты. Катализаторы устойчивы при температуре 800-1000°С и позволяют очищать газы от вредных примесей на 98-99%.

Способ обеспечивает получение катализаторов одностадийно, что значительно само по себе сокращает время производства, а также упрощает технологический процесс, позволяя исключить дорогостоящее оборудование для пропитки, просушки и прокалки.

Патентно-информационный поиск показал, что отличительные признаки являются новыми и нигде ранее с. таким же замыслом не использовались, что позволяет квалифицировать предложенное техническое решение как соответствующее критерию неочеаидность

Пример 1. Исходное сырье для получения носителя: глинозем марки ТО с содержанием оксида алюминия 99,0%, кварцевый песок (или концентрат с содержанием оксида кремния не менее 97,5%) - в отношении 1:1 с добавкой 5 мас.% оксида хрома, циркония или других окислов тугоплавких металлов.

Сырье плавили при температуре 20002200°С. Струи расплава раздували эжекти- руемым потоком перегретого пара с транспортируемым им тонкодисперсным порошком окиси меди навеской в количестве 3 вес.% к весу получаемого волокнистого

5 материала.

Данные по производственному циклу времени получения, а также по каталитической активности полученного катализатора приведены в табл. 1.

0 П р и м е р 2. Аналогичен примеру 1, но навеску тонкодисперсного порошка окиси меди вводили в количестве 4 вес.% к весу получаемого носителя. Данные по активности полученного катализатора приведены в

5 таблице.

Примеры Зи4. Аналогичны примерам 1 и 2, но в поток вносили навеску тонкодисперсного порошка соли метаванадата аммония и смеси солей метаванадата аммо0 ния с карбонатом меди, соответственно.

Пример 5. Аналогичен примеру 1, но тонкодисперсный порошок карбоната меди с потоком перегретого пара вдували в струю хромсодержащего муллита.

5 Данные по активности полученных катализаторов приведены в табл. 2.

Каталитическую активность полученных образцов определяли в динамической проточной установке в отношении реакции пол0 ного окисления фенола и оксида углерода кислородом воздуха. Для испытаний брали 5 мл катализатора, исходная концентрация фенола, оксида углерода и оксида азота 5 мг/л, объемная скорость реакционной сме5 си составляла 5000 . Температура ЮО-% степени превращения веществ на полученных катализаторах приведена в табл. 1. Для сравнения приведены данные по каталитической активности образца медноокисного

0 катализатора на волокнистом носителе, полученном методом пропитки и прокапки. В табл. 2 приведена активность катализаторов, нанесенных на волокнистый носитель, полученный из окиси циркония (пример 7) и

5 ее смеси с окисью алюминия в отношении 1:1 (пример 8).

Из таблиц видно, что катализаторы, полученные в одну стадию, требуют на получение 1 кг, в сравнении с прототипом в 25 раз меньше времени. Причем полученные описанным способом катализаторы не уступают по актизности катализатору, полученному согласно прототипу методом пропитки в четыре стадии (прокалка, пропитка, просушка, прокалка). Способ также позволяет пол- учать катализаторы, активные в реакции восстановления окислов азота и катализаторы на волокнах окиси циркония и ее смеси с окисью алюминия.

Получение окисных нанесенных катали- заторов по предложенному способу возможно на существующих производствах по изготовлению волокнистых теплоизолирующих материалов, без дополнительного их реконструирования и переоборудования, что обеспечивает и экономию затрат. Формула изобретения 1.Способ получения катализатора для очистки отходящего газа, включающий приготовление волокнистого носителя из туго-

плавких окислов металлов и нанесение на него каталитически активного окисла металла, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологии, повышения производительности процесса за счет сокращения времени получения катализатора, каталитически активный окисел металла наносят одновременно с приготовлением волокнистого носителя, при этом предварительно носитель формируют в виде струи расплава, окисел металла готовят в виде тонкодисперсного порошка или смеси порошков окислов или солей металла и нанесение осуществляют путем вдувания в струю расплава носителя порошка каталитически активного окисла или соли металла. 2.Способ по п,1, отличающийся тем. что в качестве тугоплавкого окисла металла используют окись циркония или ее смесь с окисью алюминия.

Таблица 1

Способ получения катализатора для очистки отходящего газа путем нанесения каталитически активного окисла одновременно с приготовлением волокнистого носителя, при этом предварительно носитель формируют в виде струи расплава, окисел металла готовят в виде тонкодисперсного порошка или смеси порошков окислов, или солей металла и нанесение каталитически активного окисла металла производят путем вдувания в струю расплава носителя порошка каталитически активного окисла или соли металла. Для носителя катализатора используются тугоплавкие окислы металла (окиси алюминия, циркония, кремния) или их смеси. 1 з.п.ф-лы, 2 табл.

Таблица 2