Способ приготовления катализатора для очистки выхлопных газов Советский патент 1979 года по МПК B01D53/94 B01J21/04 B01J23/10 B01J37/02 

(54) СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРА ДЛЯ ОЧИСТКИ ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ рита с содержанием щелочи 0,001 0,2 вес,%, смешение носителя с графитом,- (формование прессованием выжиг графита при 550-750°С и прокаливание в течение 10-20 ч при 1.000-1250 0, нанеселие активного компонента пропиткой, проведение сушки при 130-150 С и последующего дополнительного нагрева при 450-550С. Предлагаемым способом получают катализатор с повышенной .активностью (степень превращения СО 50 и 90% достигается при 160-240 и 270-350С соответственно, степень окисления н-гексана 50% - при 505 - 570°С). В приведенных примерах используют катализаторы на носителе (цилиндрики диаметром 3 мм и длиной 3 Окисление проводят при температ ре и давлении 760 мм рт.ст., подавая 17 , газовой смеси содержащей 3 об.% кислорода, 2 об СО, 1000 ррт Н-гексана, 2,5 об.% водяного пара и остальное - азот. После окисления определяют оста точное содержание СО и н гексана и вычисляют степень превращения СО и степень окисления н-гексана. Полагая, что окисление СО на предлагаемом катализаторе - реакция первого порядка, определяет ко танту скорости реакции по формуле К-- - г1 где Сд - исходная концентрация СО C-g - конечная концентрация СО и - степень превращения СО. После пересчета на соответствую щую температуру (см, пример 2) и давление 1 атм получают время пребывания в реакторе. Активность катализатора характе ризуют температурой, при которой достигаются определенные степень п вращения (обычно 50 и 90%) СО и степень окисления н-гексана. Полученные результаты даны в табл.1. Таким образом, константа скорости реакции при использовании предлагаемого катализатора, содер жащего 4 вес.% ц. степени пр ращения СО 50% (,291 Ч) значи тельно выше константы скорости ре ции при-использовании известного катали,затора, состоящего на 100% из-окиси церия CeOg (,002 ) Поскольку концентрация активно компонента в катализаторах, взятых для сравнения, различна, опре деляют константу скорости реакции для катализаторов, содержащих 0,1 0,343 и 0,514 моль/л CeOg. Для эт го вычисляют кажущуюся энергию ак вации по формуле: (Л. -1 VT, Tj где К - константа скорости реакции при температуре Т ; Kg - константа скорости реакции при температуре При содержании церия 2,4 и 6 вес.% кажущаяся энергия активации составляет 8476, 8705 и 11910 кал/моль, а кон.станта скорости реакции при 170С 3,658, 5,291 и 7,577 ч соответственно. Строят зависимость константы скорости реакции при 170с от молярной концентрации CeOg и экстраполируют на концентрацию 0,06 моль/л,, получая константу скорости реакции, равную Л.1 ч . При использовании известного катализатора, состоящего на 100% из СеО и содержащего 0,06 моль/л СеО, константа скорости реакции при равна 0,002 . Таким образ.ом, константы скорости реакции при использовании предлагаемого и известного катализаторов отличаются примерно в 500 раз, Пример 1. Нитрат церия Се (МОз)з . бНгО сушат в течение 3 ч при 20СГ°С вплоть до начала расположения нитрата, формуют прессованк&л при 500-800°С в течение 10 ч в токе воздуха. Сте.пень превращения СО 50 и 90% достигается при 430 и 540, а степень окисления н-гексана 50 и 90% при 560 и 660°С dboTветственно. Пример 2, cf-Окись алюминия (окись алюминия С фирмы Дегусса) , содержащую 0,1 вес.% окиси натрия, суспендируют в воде, полученную вязкотекучую кашицу, сушат, добавляют 3 вес.% графита, перемалывают, таблетируют (цилиндрики диаметром 3 мм и длиной 3 мм), для выжига графита нагревают 2 ч до 650-с и прокаливают 20 ч при . 92,7 г носителя пропитывают 28,0 мл раствора, содержащего 18,3 г нитрата церия Се(НО), (коли- чество раствора нитрата церия соответствует водопоглощающей способности носителя), сушат 64 ч при 140°С, нагревают 3 ч при 250С и затем при и прокаливают 10 ч при 800°С. Полученный катализатор содержит 6 вес.% церия. Для получения катализатора, содержащего 4 или 2 вес.% церия, 95,1 или 97,6 г носителя пропитывают 28.,7 или 29,5 мл раствора, содержащего 12,3 или 6,1 г Ce(NOg) . соответственно. При использовании катализатора, содержащего 2,4 или 6 вес.% церия, степень превращения СО 50 и 90% достигается при 190, 170 или 160°С и 270, 240 или 205°С, а степень окисления,, н-гексана 50% при 565, 540 или 505°С соответственно. Пример 3. сГ-Окись алюминия, содержащую 0,01 вес.% окиси натрия, обрабатывают,как в примере 2, но добавляя 5 вес. % графита и вьпки гая последний при . Носитель прокаливают в течение 20 ч при раз личных температурах и пропитывают 6 вес.% церия. Активность полученных катализаторов приведена в табл,2. Пример 4. Бемит АС(О)ОН, содержащий 0,03 вес.% натрия, обра батывают, как в примере 2, но вы5ки гают графит при и прокаливают при различных температурах. Пос ле пропитки катализатор содержит 6 вес, церия. Активность получ.енных катализато ров указана в табл. 3. Пример 5. 100 г полученно в примере 2 катализатора, содержаще го б вес.% церия, пропитывают 31 NU раствора, содержащего 0,5 вес.% карбоната калия. Сушат 2 ч при 140С и прокаливают 10 ч при Степень превращейия СО 50 и 90% достигается при 335 и , степень окисления н-гексана 50% при соответственно. Пример 6. Байерит (Мартифин фирмы Мартинсверк, Берг хайм) , содержащий 0,18 вес.% натрия, обрабатывгиот, как в примере 2 но выжигают графит .при и про каливают в течение 20 ч при различ ных температурах. Готовый катализа тор содержит 6 вес.% церия. Активность катализаторов .дана в табл.4. Пример 7. Как в примере 2 получают носитель, 92,7 г которого пропитывают 28,0 мл раствора, содер жащего 17,0 г сульфата церия Се (604)2 Для разложения сульфата .церия до окиси церия нагревают 3 ч до 350С 10 ч при 600°С. Определяют активнос катализатора,причем между отдельным определениями катализатор прокаливают под лспользуемой газовой смесь в течение 10 мин при 800°С. Результаты определений сведены в табл.5. Пример В. Получают катализаторы, как в примере 2, используя для пропитки растворы сплавов церия в азотной кислоте. Сплав № 1 содержит, %: 56 церия, 28 лантана, 10 неодима, 4 празеодима и 2 других редкоземельных элемен тов (РЗЭ), а сплав № 2 - 49 церия. 23 лантана; 15 неодима, 12 празеодима и 1 других РЗЭ. 92,7 г носителя пропитывают 28,0мл раствора, содержащего б г РЗЭ. Готовый катализатор содержит 6 вес.% РЗЭ. При использовании сплава W 1 степень превращения СО 50 и 90% достигается при 280 и 380°С, а степень окисления н-гексана 50% при 550°С соответственно. При использовании сплава № 2 степень превращения СО 50 и 90% достигается при 330 и 430°С, а степень окисления н-гексана 50% при 525 С соответственно. Пример 9. 207 г основного хлорида алюминия (, {Локрон фирмы Фарбверке Хёхса АГ ) растворяют в 600 мл воды, смешивают с раствором 18,3 г нитрата церия в 50 1л воды, добавляют избыток а№4иака, осадок отфильтровывают, промывают водой, сушат, добавляют 5 г графита, выжигают при 650°С и прокаливают в течение 20ч при 800°С. Степень превращения СО 50 и 90% достигается при 330 и , ,а степень окисления н-гексана. 50 и 90% при 540 и соответственно , Пример 10. Из сГ-окиси алю№1ния, содержащей 0,008 вес.% окиси натрия, формуют прессованием носитель аналогично примеру 2, вы;кигают графит при 650 С, прокаливают в течение различного времени при различных температурах и пропитывают раствором нитрата церия, содержащим 6 вес.% церия. Полученные результаты сведены в табл. 6. Пример 11. Из бёмита, соержащего 0,026 вес Л окиси натрия, ормуют прессованием подобно примеру 2 носитель, выжигают из него графит при 700С и прокаливают различное время при различных температурах.Затем пропитывают раствором нитрата церия,содержащим б вес.% церия. Результаты опытов приведены в абл. 6,

Таблица 1

Таблица4

ТаблицаЗ

Таблицаб

Окись алюминия

740

620620 730

590620 680

305560 680

330570

Бемит

540620

530610

460600

450600 11 Формула изобретения Способ приготовления катализатора для очиЛки выхлопных газов, вклю чающий нанесение активного компонента - окиси церия из водного раствора его соли на носитель - с последую щей сушкой и прокаливанием при 700900 С, отличающийся тем, что, с целью получения катализатора с повышенной активностью, в качестве носителя используют сГ-окись алюминия, или бёмит, или байерит с содержанием щелочи 0,001 - 0,2 вес,%, который смешивают с графитом, фор7муют прессованием, с последующим выжигом графита при 550-750С и прокаливанием в течение 10-20 ч при 1000-1250С, нанесение активного компонента осуществляют поопиткой и сушку ведут при 130-150 С с последующим дополнительным нагревом при 450-550С. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 3552913, кл. 23-2, 1971. 2.Авторское свидетельство СССР № 212994, МКИ В 01 J 23/72, 1970.