Способ приготовления катализатора для дожигания окиси углерода в отходящих газах Советский патент 1981 года по МПК B01J23/883 B01J23/888 

Изобретение относится к способам приготовления .катализаторов для дожигания окиси углерода в отходящих газах пpo вЛIUIeнныx производств, и выхлопных газах двигателей внутреннего сгорания. Известен способ приготовления кат лизатора для дожигания окиси углерода в отходящих газах путем пропитки пористого носителя водным раствором боли (нитратг1ми или сульфатами) меди и хрома с последукадеп термообработкой для разложения этой соли до окисла. Полученный таким способом катализатор проявляет достаточно высокую активность в реакции окисления окиси углерода, при температуре обеспечивая 70%-иую конверсию окиси углерода при содержании ак тийного окисла в катализаторе до 80 вёс. Однако катализатор, полученный известным способом, характеризуется высокой чувствительностью к составу отходящих газов, в частности, к прису Е-ствию в них соединений серы. Наличие сернистых соединения (50д, , SOj 1ггриводит к быстрому отравлению окисHiaix катализаторов вследствие образования мгшоактивных сульфатов; катализатор дезактивируется и уже через непродолжительное время работы практически выходит из строя. для получения катализаторов дожигания окиси углерода, отличающихся достаточно хорсяией работоспособностью и долговечностью, используют промотированные системы, где в качестве каталитически активного компонента помимо окислов металлов выступают палладий, :платина.. и другие благородные металлы, добавляемые в сравнительно небольших количествах. . . Наиболее близок к предлагаемому по технической сущности и достигаемому зффекту способ приготовления катализатора для дожигания окиси углерода в отходящих газах путем пропитки окиси алюминия сначала водным раствором соли никеля с последующей сушкой при , затем пропитки раствором соли палладия с последующей сушкой при и прокаливанием при . . Полученный по известному способу катализатор содержит 5 30 вес.% N50 и 0,01 - 0,1 вес.% Pd и Обеспечивает 90«-ную конверсию СО при 250-400 С, пря этом 90%-ная конверсия СО достигается при для

.катализатора с максимальным содержанием палладия 0,1 вес.% 2.

Однако и в случае таких смешанных катализаторов промотирование, связанное с использованием дорогостоящих благородных металлов в качестве активирующих добавок, не снимает в конечном счете проблем, связанных с долговечностью и стойкостью катализатора к изменениям состава отходящих газов.

Цель изобретения - упрощение технологии и получение катализатора с повышенной активностью.

Для достижения поставленной цели в способе приготовления катализатора для дожигания окиси углерода в отходящих гаэаА путем пропитки окиси алюминия водным раствором никельсодержащего компонента с последующей сушкой Б качестве никельсодержащего компо-нента используют нйкель-{11)-вольфрамосиликат калия SiMIW 039(H,jO)iHj,0.

Предлагае1иый способ позволяет по сравнению с известнь способом значительно упростить технологию за счет исключения стадии повторной пропитки и сушки, а также стадии прокаливания и получить катализатор, обладакздиЗ повышенной активностью. Так 90%-ная степень окисления окиси углерода на катализаторе, полученном предлагаемым способом, достигается при 287-290 С. Кроме того, следует Отметить, что катализатор,, получен-. ный предлагаемым способом является инертным к присутствию в реакционной газойой смеси таких компонентов как 502, галогены ().

Сернистый ангйдрид является причи ной;быстрого отравления окиснык катализаторов вследствие достаточно Легкого взаимодействия окислов металлов переходной группы с SO с образованием малоактивных сульфатов, а галгены уже при сравнительно йизких температурах дезактивируют катализатоPbt на основе благородньос металлов S результате образования соответефвукщих галогенидов платины и палладия. Полученный предлагае1ллм способом катализатор не содержит благородного металла, содержание же активного компонента в нем на 2-3 пЪрйдка ниже, чем в известном катализа.тори..

используемый кремневольфрамовый гетерополикомплекс относится к классу 12- гетерополисоединений неорганических комплексов общей формулы iC jHjiO , где Э - центральный компл&ксообразователь (6,Si,P и т.д.), М - металл, обычно У и У1 побочных групп (MO,W,V). ОсобенносТЬЮ строения гетерополисоединений 12-го ряда является наличие следующих основных структурных элементов: центрального тетраэдра Э04 и двенадцати октаэдров MCig. Центральный тетраэдр Э04 с атомом St(B,P) в центре надеформирован, в то время как в каждом октаэдре МО атсялы W(Mo,V) размещены в центре деформированной октаэдрической группы из шести атомов кислорода, расположенных в ее вешинах. Двенадцать октаэдров MO распределены в 4-х группах по тетраздрической симметрии; каждая группа, такшл образом, состоит из трех деформированных октаздров MOg. Анион кремневольфрамовой кислоты, исходя из такой структуры, имеет формулу

Cs 1()

Введение в состав кремневольфрамового гетерополикомплекса никеля Лриводит к тому, что атом никеля занимает положение атомов вольфрама а одном из октаэдров WC в триаде W (35,0, являющейся структурной единицей гетерополикомплекса, что позволяет получить структуры, активною дл. окислительного катализа.

Синтез никель-((I)-вольфрамосиликта калия проводится по общей схеме, предложенной Тоигпе 33для синтеза смешанных гетерополисоединений. К 0,03 М раствору никель-(II)-вольфрамосиликата калия прибавляют NiС Ij в виде насьвденного раствора (или сухго порошка) в соотношении Ni;StW. 1. : 11. Реакционную смесь нагревают при 70-8оС 2 ч при перемешива|Нии: величину рН раствора реакционной смеси поддерживают добавлением НС1 (1:5) около 4,0. При выпаривании из раствора вьщеляют зеленые кристаллы K SiNiX,j,(H20)Jt). Катализатор для дожигания СО получают пропиткой гранул окиси алюминия марки ШН-2 (ТУ-б-02-459-75; раствором соли никель-(II)-вольфрамосиликата калия (концентрация раствора 1,0-10,0 вес.%). Гранулы выдерживают в растворе гетерополикомплекса, например 2 ч при 70-100 С. Концентраци активного компонента в полученном катализаторе (в пересчете на NiO) составляет 0,05-0,5 вес.%. Активност катализатора определяют в реакции окисления отсиси углерода СО на уста- новке проточного типа при объемной скорости 300Об ч- и концентрации СО в реакционной смеси 0,3 об.%. Полу; ченныё результаты приведены в таблице. Как видно из представленных данных температура згшигания 50% степени превращения СО для катализаTQpa, в качестве активного компонента которого выступает смешанный никельвольфрамосиликатный гетерополикомплекс, составляет , а уже при .260-265°С никель-( I I )-вольфрамосиликат калия обеспечивает зффективную 70%-ную очистку по СО. Крог-ю тог 90% т.е. практически полное превращение СО достигается на вновь получен.ном катализаторе при достаточно низкой температуре 285-290 С.

4..:

,

е р 1. 1,0 г

соли K fsiNiV O ().

tjO раствсряют в 10 мл воды. Гр Гранулы носителя - окиси алюминия (5г) погружают в приготовлеииый раствор и выдерживают при комнатной температуре в течение, суток. После этого полученную катализаторную массу сушат и катализатор состава 84,4% AljOjH 15,6% К NI подвергают испыт 1ниям на активность.

Пример2. 1,0г соли ,H.jO).14H20 растворяют в10 мл воды. Гранулы носителя - окиси алюминия (5 г) погружают в приготовленный раствор и выдерживают при 10°С 2 ч.Полученную катализаторную массу сушат и катализатор состава 84,4 % AlgOj и 15,6% IN i4ffO|9(4gO)J подвеЬ)гают испытаниям на активность.

Пример 3. 0,125 г соли I(S I N i ,(H )3-14H20 растворяют в 10 мл воды. Гранулы носителя - окиси алюминия (5 г) погружают в приготовленный раствор и вьщерживают при 100 С 2 ч. Полученную катализаторную массу сушат, и подвергают катапизатор состава 97,7 % 2,3% I LSINlWj Oj(HjO) испытаниям на активность.

Формула изобретения

Способ приготовления катализатора для дожигания окиси углерода в отхо1ДЯЩИХ газах.путем пропитки окиси (алюминия водным раствором никельсодержащего компонента с последующей сушкой, отличающийся .тем, что, с целью упрощения техноло|гии и получения катализатора с повышенной активностью, в качестве никельсодержащего компонента используют никель- I )-вольфрамосиликат калия IN 1Ц„0„{Н О}.. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

кл. 252-455, опублик. 1974 (прототип).

3.Tourne С, Corapt. rend. 266, С, 702 1966.