СПОСОБ ГИДРОФОБИЗАЦИИ КАТАЛИЗАТОРА ДЛЯ ОКИСЛЕНИЯ ВОДОРОДА Советский патент 1995 года по МПК B01J37/02 B01J23/42 

Изобретение относится к области получения гетерогенных катализаторов и может быть использовано в системах жизнеобеспечения человека, в атомной промышленности для удаления следовых количеств водорода в условиях повышенной влажности среды.

Целью изобретения является получение катализатора с повышенной активностью при относительной влажности среды, превышающей 70% за счет изменения среды контактирования, введения дополнительного гидрофобизатора и условий гидрофобизации.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

П р и м е р 1. 100 г катализатора ПК-25 (Pd/Al₂O₃, ТУ 38.102178-86) помещают в стеклянную ампулу, присоединяют к вакуумной установке. Ампулу нагревают в песчаной бане до 575-580 К при одновременном вакуумировании до остаточного давления 10^-3 мм рт.ст. после чего охлаждают до комнатной температуры и добавляют 25 г тетрафторэтилена (ТФЭ). Систему выдерживают при комнатной температуре 5 ч, охлаждают до температуры жидкого азота со скоростью 5 град/мин и облучают источником γ-облучения дозой 3 Мрад. Ампулу размораживают до комнатной температуры, следя за ходом прививочной полимеризации с помощью ртутного манометра и после выработки манометра ампулу вакуумируют до постоянного давления 10^-3 мм рт.ст. Добавляют 100 мм рт.ст. гексафторпропилена (ГФП) и выдерживают 5-6 ч. После этого удаляют избыток ГФП, ампулу нагревают до 610-620 К со скоростью 0,5-1,0 град/мин, выдерживают 15-20 мин при этой температуре и охлаждают со скоростью 0,5-1,0 град/мин до комнатной температуры.

П р и м е р 2. Процесс ведут как в примере 1, но добавляют 3 г ТФЭ, систему выдерживают 4,5 ч, охлаждают до температуры жидкого азота со скоростью 7 град/мин, облучают дозой 0,5 Мрад.

П р и м е р 3. Процесс ведут, как в примере 1, но добавляют 12 г ТФЭ, охлаждают до температуры жидкого азота со скоростью 6 град/мин, облучают дозой 1,5 Мрад.

П р и м е р 4. Процесс ведут, как в примере 1, но добавляют 18 г ТФЭ облучают дозой 2,5 Мрад.

П р и м е р 5. Процесс ведут, как в примере 1, но добавляют 4 г ТФЭ, облучают дозой 1,0 Мрад.

П р и м е р 6. Процесс ведут, как в примере 1, но в качестве катализатора используют Pt/Al₂O₃ и добавляют 5 г ТФЭ, облучают дозой 1,0 Мрад.

Катализаторы, полученные по примерам 1-6, были использованы для проведения процесса каталитического окисления молекулярного водорода до воды при относительной влажности реакционной среды выше 70% и умеренных температурах.

Результаты представлены в табл.1 и 2.

Равномерность распределения полимерного покрытия на поверхности носителя катализатора определяют по данным ртутной порометрии, определяя распределение объема пор по эффективным радиусам исходного пористого носителя катализатора и получаемого катализатора в примерах 1-6. Дифференциальная программа исходного носителя катализатора и носителя полученных катализаторов по примерам 1-6 практически совпадают.

Таким образом, модифицированный гетерогенный катализатор, полученный по предлагаемому способу, может быть использован для окисления следовых количеств молекулярного водорода до воды в замкнутых объектах при влажности окружающей среды выше 70% и умеренных температурах.

В прототипе скорость расхода газовой смеси не превышает 3 л/ч. Это связано с тем, что при большем расходе возникают сложности с поддержанием необходимой температуры (≈80^оС) в реакционном слое.

В предложенном способе эффективность процесса практически не зависит от скорости расхода газовой смеси и температуры.

Необходимо также отметить, что объемные концентрации водорода в известном и предположенном способах различаются на два порядка. При объемной концентрации водорода 3 об. и конверсии 95% проскок водорода составляет 0,15 об. В предложенном способе при содержании водорода 0,09 об. и конверсии 97,8% проскок водорода составляет всего 0,002 об.

Изобретение касается каталитической химии, в частности гидрофобизации катализатора для окисления водорода. Цель повышение активности катализатора при относительной влажности среды выше 70% Для этого катализатор подвергают вакуумной термообработке при 575 580 К с последующим контактированием в вакууме сначала с тетрафторэтиленом (гидрофобизатором) 4,5 5 ч, замораживанием до температуры жидкого азота со скоростью 5 7°К/мин, γ облучением с дозой 0,5 3 Мрад, размораживанием при комнатной температуре с удалением непрореагировавшего тетрафторэтилена, затем контактируют с гексафторпропиленом в течение 5 6 ч, удалением его избытка, нагреванием до 610 620 К, выдерживанием 15 20 мин и охлаждением со скоростью 0,5 1°К/мин до комнатной температуры. В этом случае полученный катализатор может окислять следовые количества водорода до воды в замкнутых объектах при влажности выше 70% и умеренных температурах, в то время как в известном случае скорость расхода газовой смеси не превышает 3 л/ч с поддержанием температуры 80°С в реакционном слое. При объемной концентрации водорода 3 об. и конверсии 95% проскок водорода составляет 0,15, а в настоящем случае при содержании водорода 0,09 об. и конверсии 97,8% проскок водорода составляет 0,002 об. 2 табл.

СПОСОБ ГИДРОФОБИЗАЦИИ КАТАЛИЗАТОРА ДЛЯ ОКИСЛЕНИЯ ВОДОРОДА путем контактирования катализатора с гидрофобизатором, включающим тетрафторэтилен, при комнатной температуре с последующим удалением избытка гидрофобизатора, прокаливания и охлаждения до комнатной температуры, отличающийся тем, что, с целью получения катализатора с повышенной активностью при относительной влажности среды, превышающей 70% перед контактированием проводят термовакуумную обработку при 575-580 К, контактирование ведут в вакууме, в качестве гидрофобизатора используют тетрафторэтилен и гексафторпропилен, при этом вначале проводят контактирование с тетрафторэтиленом в течение 4,5-5,0 ч с последующим замораживанием до температуры жидкого азота со скоростью 5-7^o/мин, облучением источником γ -излучения дозой 0,5-3,0 Мрад, размораживанием до комнатной температуры и удалением непрореагировавшего тетрафторэтилена, затем проводят контактирование с гексафторпропиленом в течение 5-6 ч с последующим удалением избытка гексафторпропилена, нагреванием катализаторной массы со скоростью 0,5-1,0^o/мин до температуры 610-620 К, выдерживанием в течение 15-20 мин и охлаждением со скоростью 0,5-1,0^o/мин до комнатной температуры.