Каталитический способ очистки газовых выбросов от монооксида углерода Советский патент 1993 года по МПК B01D53/36 B01J23/78 

Изобретение.относится к каталитическому способу окисления монооксида углерода в различных газовых выбросах кислородом воздуха.

Отличительным признаком настоящего изобретения является включение гетерогенного катализатора состава, %: УаОз 13,3 - 20,1; ВаО 45,4-48,4; СиО остальное до 100, в электрическую цепь. Указанные пределы варьирования состава катализатора по выбранным оксидам позволяют получить катализаторы, обладающие электропроводностью.

Совокупность признаков предлагаемого способа обеспечивает решение поставленной задачи, позволяя существенно снизить температуру полного окисления СО f. о СОа без использования каких-либо внеш- н их нагревательных элементов,

Предлагаемый способ позволяет, например, получить 100%-ную конверсию СО вС02при95-130°С,чтона50-250°Сниже, чем в прототипе.

Катализаторы готовили по криохимиче- ской методике, обеспечивающей содержание (мас.%) в них оксидов иттрия - в пределах 13,3 - 20,1; оксида бария - 45,4 - 48,4, оксида меди - 34,5 - 45,8, с последующим их термолизом в муфельное печи в воздухе при 85 - 870°С. Из полученных порошков спрессовывали образцы катализаторов в виде колец с внешним диаметром 9 мм, внутренним - 5 мм и высотой 5 мм.

Полученные керамические образцы катализаторов имели электрическое сопротивление порядка 0,2 - 100 Ом и удельную поверхность - 0,5 - 1,0 м /г.

00 CJ Ю N

со

со

Пример 1. Окисление СО кислородом воздуха проводили в проточной системе при варьировании объемной скорости подачи и содержания СО в реакционной смеси.

На образцы катализаторов при этом подавали постоянный или переменный ток, варьируя либо напряжение (для переменного тока), либо ток (для постоянного тока).

В реактор помещали катализатор соста- ва, мас.%: У20з 16,2; ВаО 47,8; СиО 36,2, полученный по криохимической методике и имеющий начальное сопротивление 0,3 Ом. Катализатор был включен в электрическую цепь постоянного тока с напряжением 12 В. Величину тока варьировали от 1,0 до 7,1 А. Объемная скорость подачи реакционной смеси (20 об.% СО в воздухе) составляла 2400 ч . Температура на катализаторе при этом изменялась от 25 до 170°С, а конвер- . сия СО - от 0 до 100% соответственно.

Пример 2, Методика проведения каталитического эксперимента аналогична описанной в примере 1.

Катализатор состава, мас.%: У20з 15,5; ВаО 48,4; СиО 36,1, полученный по криохимической методике и имеющий начальное сопротивление 0,15 Ом, был включен в электрическую цепь постоянного тока с напряжением 15 В. Величину тока варьировали от 1,7 до 3,2 А. Объемная скорость подачи реакционной смеси, содержащей 20 об.% СО составляла 1000 . Температура при этом изменялась от 42 до .105°С, а конверсия СО от 2 до 100% соответственно;

Пример 3. Методика проведения каталитического эксперимента аналогична описанной в примере 1.

Катализатор состава, мас,%: УаОз 13,3; ВаО 45,9; СиО 40,8, полученный по криохимической методике и имеющий начальное сопротивление 72 Ом, был включен в электрическую цепь переменного тока. Напряжение в цепи варьировали от 10 до 220 В. Объемная скорость подачи реакционной смеси (15 об.% СО в воздухе) составляла 13000 . Изменение температуры на катализаторе было в пределах 20 - 120°С, а конверсии СО - от 0 до 90%.

Пример 4. Методика проведения каталитического эксперимента аналогична описанной в примере 1.

Катализатор состава, мас.%: УаОз 16,7; ВаО 45,5; СиО 37,8, полученный по криохимической методике и имеющий начальное сопротивление 0,8 Ом, был включен в электрическую цепь постоянного тока с напряжением 12В. Ток варьировали от 1,3 до 4 А. Объемная скорость подачи реакционной смеси (17 об.% СО и воздухе) составляла 3000 . Температура катализатора при

этом изменялась от 30 до 130°С, а конверсия СО - от 2 до 100% соответственно.

Пример 5. Методика проведения каталитических экспериментов аналогична

описанной в примере 1.

Катализатор состава, мас.%: У20з 15,5; ВаО 48,4; СиО 36,1, полученный по криохимической методике и имеющий начальное сопротивление 8,2 Ом, был включен в цепь

0 постоянного тока с напряжением 12 В. Ток на катализаторе был 2,5 А. Через 10 мин катализатор нагрелся до 110°С. Объемную скорость подачи реакционной смеси (20 об.% СО в воздухе) варьировали от 1300

5 до 7800 ч . Конверсия СО при этом изменялась от 100 до 92% соответственно.

Пример 6. Методика проведения каталитических экспериментов, аналогична описанной в примере 1.

0Катализатор состава, мас.%: У20з 20,1;

ВаО 45,4; СиО 34,5, полученный по криохимической методике и имеющий начальное сопротивление 0,15 Ом, был включен в цепь постоянного тока с напряжением 12 В, Ток

5 на катализаторе варьировали от 0,8 до 4,1 А. Объемная скорость подачи реакционной смеси (7,5 об.% СО в воздухе) составляла 1400 ч. Температура катализатора при этом изменялась отЗО до 150°С, а конверсия

0 СО от 1,5 до 100%.

Пример 7. Для сопоставления эффективности способов каталитического дожигания СО кислородом воздуха по предлагаемой методике и традиционной,

5 включающей обогрев катализатора и реакционной смеси внешней электрической печью, были проведены следующие эксперименты.

Катализатор состава, мас.%: У20з 16,2;

0 ВаО 47,6; СиО 36,2, полученный по криохимической методике и имеющий начальное сопротивление 0,8 Ом, был-использован в процессе дожигания СО кислородом воздуха. В одной и той же проточной установке

5 его нагревали либо внешней электрической печью, либо за счет его включения в качестве проводника в электрическую цепь переменного тока. Объемная скорость подачи реакционной смеси (20 об.% СО в воздухе)

0 была одинакова и составляла 5800 ч , Конверсия СО и температуры, при которых достигались соответствующие конверсии при различных способах нагрева катализатора, . представлены в табл. 1.

5 Представленные в примерах результаты (особенно наглядно в примере 7) показывают, что предлагаемый способ каталитического дожигания СО кислородом воздуха при использовании смешанного оксидного катализатора, обязательно включенного в электрическую цепь, позволяет существенно снизит рабочую температуру в реакторе. Температура полного окисления СО кислородом воздуха в таком случае снижается на 50 - 250°С по сравнению с прототипом и рабочий интервал температур эквивалентен таковому для катализаторов, содержащих благородные металлы.

Реализация предлагаемого способа дожигания монооксида углерода понижает тоимость процесса за счет исключения из состава катализаторов благородных металлов, снижения температуры реакции и упрощения каталитических установок за счет исключения из них схем соответствующих теплонагревающих элементов. При этом обеспечивается положительное решение ряда экологических проблем, связанных с

охраной окружающей среды: уничтожение вредных компонентов газовых выбросов ряда химических производств, тепловых электростанций и двигателей внутреннего сгорания.

Формула изобретения Каталитический способ очистки газовых выбросов от монооксида углерода путем его дожигания кислородом воздуха на катализаторе, содержащем оксиды иттрия, бария и меди, отличающийся тем, что используют катализатор, имеющий состав, мас.%:

Y2 03 -13,1 -20.1; ВаО -45,4-48,4; СиО -остальноедо 100%, включенный в электрическую цепь.

Изобретение относится к каталитическому способу дожигания СО кислородом воздуха в отходящих газах химических производств, теплоэлектростанций и двигателях внутреннего сгорания. В качестве гетерогенного катализатора используют многокомпонентную оксидную систему, содержащую оксиды: иттрия - 13,3 - 20,1; бария - 45,4 - 48,4 и меди - остальное до 100 мас.%, включенную в электрическую цепь. При этом катализатор выполняет функцию как собственно гетерогенного контакта, так и тепловыделяющего элемента. Способ каталитического дожигания СО до С02 позволяет понизить температуру реакции до 90 - 130 град. С. 1 табл.