Катализатор для очистки отходящего газа от окиси углерода Советский патент 1986 года по МПК B01J23/44 B01J21/06 C10K3/04 

Од ч Изобретение относится к области защиты окружающей среды от окиси угл рода и может быть применено в металлургической, автомобильной, химической и других отраслях промьшшенности имеющих отходящие газы, в которых содержится окись углерода. Среди известных катализаторов для очистки выбросных газов от окиси угл рода наибольшее распространение полу чили катализаторы на основе палладия содержащие добавки других металлов, окислов металловИЛИ без них. Сзоцность известных катализаторов заключается в том, что в их состав входит РЬ и в их присутствии окись углерода, содержащаяся в выходных газах, окисляется кислородом воздуха до двуокиси углерода. Ближайшим решением аналогичной за дачи по технической сущности и дости гаемому эффекту является известный катализатор для очистки отходящего газа от окиси углерода, содержащий палладий на носителе-пористом титане при следующем соотношении компонентов, мас.%: палладий 0,1-0,5, титаностальное. При очистке сухих или увлаженных газовых смесей, содержащих 27, окиси углерода и 0,1% сернистого ангидрида, высокая степень окисления окиси углерода (95-100%) достигается в присутствии известного катализатор при температурах 200-245 Си объемньт скоростях 12000, 36000 ч .. К недостаткам известного катализатора следует отнести его невысокую активность при больших содержаниях окиси углерода в отходящих газах и больших объемных скоростях газовых выбросов. Следует отметить также, что для приготовления известного катализатор используют дорогостоящий пористый титан. Цель изобретения - повышение активности катализатора, т.е. создание такого катализатора, который позволил бы очищать газовые выбросы, содержащие 2-10% окиси углерода, как в присутствии влаги, так и без нее с высокой степенью окисления окиси углерода приболее низких температурах и более высоких объемных скоростях. Цель достигается тем, что катализатор для очистки отходящего газа от окиси углерода содержит палладий на HocriteJie-нитриде кремния при следую42щем соотношении компонентов, мас.%: палладий 0,1-0,5; носитель -остальное, Отличительным признаком изобретения является содержание в катализаторе в качестве носителя нитрида кремния. Настоящий катализатор для очистки отходящего газа от окиси углерода обладает повьш1енной по сравнению с известным активностью, и для его изготовления не требуется дорогостоящий носитель. 95-100% степень окисления окиси углерода в выбросных газах достигается при 130-190 С и объемных скоростях 12000-2000 ч . Наличие влаги в отходящем газе не снижает температуру полного окисления. Носитель-нитрид кремния получается путем азотирования порошка кремния в среде азота при температуре 1600 С. Полученный порошок нитрида кремния размалывается в вибромельнице до 15 мкм, смешивается с пластификатором и прессуется в остальных прессформах при давлении 2 т/см, затем полученная заготовка спекается в засыпке из нитрида бора с добавкой кремния при 1600 С в течение двух часов. Дпя регулирования пористости образцов применяют добавку основного углекислого магния Б количестве от О до 30 мас.%. Пористость нитрида кремния 35%. Зерна или пластины пористого нитрида кремния подвергают на влагоемкость пор по воде или по спирту. Влагоемкость пористого нитрида составляет 0,3 мл/г. Соответственно готовят такое количество раствора соли палладия, чтобы он полностью поглотился пористым нитридом кремния. Нитрид кремния может содержать добавки окислов магния, алюминия, циркония,гафния, хрома или их смеси в количестве 0,5-25%, 0,5-50% карбида кремния, а также добавки других тугоплавких соединений, совместимых с нитридом кремния при температуре спекания. Пример 1. Приготовленные зерна нитрида кремния пропитывают раствором азотнокислого палладия из расчетана 100 г нитрида кремния на 100 г нитрида кремния 0,1 г палладия. Раствор готовят следующим образом. ерут 30 мл дистиллированной воды ли 30 мл этилового спирта (гидролизого и в них растворяют 0,21 г азотокислого палладия. Раствор подкисяют азотной кислотой до нормальноси 0,05. Затем зерна катализатора высушивают при , кипятят в 20% растворе гидрата гидразина в течение 10 мин, сушат при 100 С. Кипячение в гидрате гидрозина можно заменить про кладкой в течение 3-4 ч при температуре 400-450°С. При работе с катализатором, содер жащим 0,1 мас.% палладия, имеет следующие характеристики : при содержании в отходящем газе 2% окиси углерода полное превращение окиси углеро да достигается при температуре и объемной скорости газового потока 12000 , - при 36000 ч , 175°С - при 72000 , при содержании 10% окиси углерода в отходящем газе полное превращение окиси углеро да достигается при 180 С и .объемных скоростях газового потока 12000 и 36000 , 190°С - при 72000 . Пример 2. Приготовленные зерна нитрида кремния пропитывают раствором азотнокислого палладия из расчета на 100 г нитрида кремния 0,3 г палладия. Раствор готовят следующим образом Берут 30 мл дистиллированной воды или 30 мл этилового спирта (гидролиз ного) и в них растворяют 0,63 г азот нокислого палладия. Раствор подкисляют азотной кислотой до нормальност 0,05. Затем зерна катализатора высушивают при , кипятят в 20% раст вора гидрата гидразина в течение ,10 мин, сушат при 100°С. Кипячение в гидрате гидразина можно заменить прокладкой в течение 3-4 ч при 400450°С. При работе с .катализатором, содер жащим 0,3 мас.% палладия, имеют следующие характеристики: при содержании в отходящем газе 2% окиси углеро да полное превращение окиси углерода достигается при и объемных ско ростях газового потока 12000 и 36000 , 150°С - при 72000 ч , при содержании 10% окиси углерода в отходящем газе полное превращение окиси углерода достигается при и объемных скоростях газового потока 12000, 36000 и72000 . I Пример 3. Зерна нитрида кремния пропитывают раствором азотнокислого палладия из расчета на 100 г нитрида кремния 0,5 г палладия. Раствор готовят следующим образом. В 30 мл дистиллированной воды или 30 мл этилового спирта (гидролизного) растворяют 74 1,05 г азотнокислого палладия. Раствор подкисляют азотной кислотой до нормальности 0,05. Затем зерна катализатора высушивают при 100 С, кипятят 10 мин в 20% растворе гидрата гидразина, сушат при 100 С. Кипячение в гидрате гидразина можно заменить прокладкой при 400-450 С в течение 3-4 ч. При работе с катализатором, содержащим 0,5 мас.% палладия, имеем следуклдие характеристики, при содержании в отходящем газе 2% окиси углерода полное превращение окиси углерода достигается при 130 С и объемных скоростях газового потока 12000 и 36000 , 140°С - при 72000 , при содержании 10% окиси углерода полное превращение окиси углерода достигается при 135 С и объемных скоростях газового потока 12000 и 36000 , - при 72000 . Нитрид кремния можно пропитьгоать растворами других солей палладия, разлагающихся при кипячении в водных растворах гидрата гидразина или при температурах 400-600°С образованием металлического палладия. В таблице приведены результаты испытания известного (1) и предлагаемого (И) катализаторов. Сравнение активности катализаторов проводилось в реакторе проточного типа на искусственных газовых смесях. Из приведенных данных видно, что при очистке отходящих газов от окиси углерода в воздушных смесях, содержащих 2 и 10% окиси углерода, и объемных скоростях 12000, 36000 и 72000 , достигается достаточно высокая степень окисления окиси углерода при 130-155°С на контактах, содержащих 0,3-0,5 мас.% палладия. Дальнейшее увеличение количества палладия не приводит к заметному снижению температуры полного окисления окиси углерода. Наличие влаги в от- . . ходящем газе не снижает температуру полного окисления СО. Сравнение температур полного окисения окиси углерода на нитрокремнивопалладированном и титанопалладированном катализаторах показывает, то на предлагаемом контакте полное окисление происходит на 25-85 С ниже, чем на известном. ; Катализатор на основе нитрида ремния и палладия можно приготовить

$ 677174

любой формы в виде пластин, лопастей,Применение указанного катализатотрубок зерен и т.д., что представляет ра позволяет очищать отходящие газы

интерес для очистки запыленных выб-с высоким содержанием окиси углерода

росных газов, где применение катали-в них до 10% при достаточтических слоев в виде зерен стано-5 ° больщих объемных скоростях

вится затруднительным из-за высокогои невысоких температурах 130гидравлического сопротивления их. .

КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ОЧИСТКИ ОТХОДЯЩЕГО ГАЗА ОТ ОКИСИ УГЛЕРОДА, содержащий палладий на носителе, при следующем соотношении компонентов, мас.%: палладий 0,1-05; носитель - остальное, отличающийся тем, что, с целью повышения активности катализатора, он содержит в .качестве носителя нитрид кремния.

12000 12000 2% СО+воздуха 36000 2% СО+воздух 36000 36000 2% СО+воздух 72000 72000 72000 12000 12000 12000 36000 36000 Нитрид кремния+Титан +160 . 185 +0,1 масЛ Pd +0,1мас.%ра Нитрид кремния+ + +0,3 мас.% Pd +0,3Mac.%Pd 140180 Нитрид кремния+ Титан + +0,5 мас.% Pd +0,5Mac.%Pd 130175 Нитрид кремния+ Титан + +0,1 мас.% Pd +0,lMac.%Pd 165215 Нитрид кремния+ Титан + +0,3 мас.% Pd +0,3Mac.%Pd 140205 Нитрид кремния+ Титан + +0,5 мас.% Pd +0,5Mac.%Pd 130200 Нитрид кремния+ Титан + +0,1 мас.% Pd +0,lMac.%Pd 175235 Нитрид кремния+ Титан + +0,3 мас.% Pd +0,3Mac.%Pd 150225 Нитрид кремния+ Титан + +0,5 мас.% Pd +0,5Mac.%Pd 140215 Нитрид кремния+Титан + +0,1 мас.% Pd +0,lMac.%Pd 180235 Нитрид кремния+ Титан + +0,3 мас.% Pd +0,3Mac.%Pd 155225 Нитрид кремния+ Титан + +0,5 мас.% Pd +0,5Mac.%Pd 135220 Нитрид кремния+ Титан + 0,1 мас.% Pd +0,lMac.%Pd 180240 итрид кремния+ Титан + 0,3 мас.% Pd +0,3Mac.%Pd 155

11

36000 Нитрид кремния+ Титан +