Способ получения катализатора для очистки отходящих газов Советский патент 1982 года по МПК B01J37/16 B01J23/72 

Изобретение относится к способу получения катализатора для очистки отходящих газов, например катализатора для окисления оксида углерода молекулярным кислородом.

Известны медьсодержащие катализаторы очистки отходящих газов от оксида углерода, которые получают методами смешения, осаждения или нанесения. Заключительной операцией .получения таких катализаторов является термообработка их при 250-400 С. Катализаторы загружают в реакционный аппарат, нагревают и переводят на рабо- чий режим,подавая реакционную смесь til

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигае-мому результату является способ получения катализатора для очистки отхо-дящих газов от оксида углерода путем пропитки оксида алюминия аммиачнокарбонатным раствором меди с последующими сушкой и прокаливанием 2.

Недостатком известного катализатора является низкая активность в процессе окисления оксида углерода. Так, при степень превращения оксида углерода достигается всего лишь 25%. .

Целью изобретения является получение катализатора с повьаяенной активностью.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения ката лизатора для очистки отходящих газов от оксида углерода путем пропитки оксида алюминия аммиачно-карбонатным раствором меди с последующими сушкой

10 и прокаливанием, катализаторную массу дополнительно подвергают обработке восстановительной газовой смесью, содержащей 1-12 об.% водорода и/или оксида углерода и 88-99; об.% азота,

15 при 220-280 С.

Предлагаемый способ позволяет получить катализатор с повышенной активностью по сравнению с катализатором, полученным известным способом.

20 Так, при степень превращения оксида углерода в присутствии катализатора, полученного предлагаемым способом, составляет 65%.

Согласно изобретению прокаленный 25 при оксид алюминия (марки А-1) пропитывают в течение 1 ч при постоянной циркуляции аммиачно-карбонатного раствора меди состава, г/л: Си 100-200, NHj 110-220, СО 70-140. 30 Избыток раствора сливают, а пропитанные гранулы сушат в радиационной сушилке при 130-150 0 при постоянном перемешивании в течение 2-4 ч. Дгшее полупродукт прокаливают при 500-900с в течение 4 ч со скоростью подъема температуры не более 200 град/ По охлаждении катализатора производят отсев мелкой фракции и пыли. Затем катсшизаторную массу загружают в реактор и подают восстановительную газовую смесь, состоящую из водорода и/или оксида углерода (количество восстановителя не более 12%) и азота и начинают подъем температуры со скоростью не более 2 град/лшн.При достижении 220-280 0 катализатор выдерживают в протоке восстановитель ной смеси от 1 до 20 ч, после чего в , реактор подают рггбочую газовую смесь содержащую следующие компоненты,об.% СО 6-8; Оа. - 12-14; NI - 78-81. Пример 1,В отдельной емкости готовят аммиачно-карбонатный раствор меди, содержащий 130 г/л меди, 145 г/л аммиака и 95 г/л углекислоты. В данный раствор погружают на один час гранулы оксида алюминия (1 л оксида алюминия на 2 л раствора) , обеспечивая при этом движение раствора вокруг гранул. После пропит ки гранулы сушат в ргшиацйонной сушилке при 130-150 С в течение 2-3 ч и прокаливают в прокалочном барабане при 500 С (в течение 4ч).: Охлажденный катализатор загружают в реактор, подают восстановительную газовую смесь состава, 1 об.% СО, остальное - азот, и поднимают температуру до 2 50° С со сксчзостью 2 град/мин.При этой теютературе катализатор выдерживают в течение 8 ч, затем температуру снижают до 200 С и заменяют восстановительную газовую смесь на рабочую (СО 6,0; Ог 13,0 об.%, остальное - азот). П р и м е р 2. В отдельной емкое ти готовят аммиачно-карбонатный раст вор м:едя,- содержгиций 130 г/л меди, 145 г/л аммиака и 95 г/л углекислоты В данный раствор погружают на один час гранулы оксида алюминия (1 л оксида алюминия на 2 л раствора), обес печивая при этом движение раствора вокруг гранул. После пропитки гранул сушат в радиационной сушилке при 130 150 С в течени J 2-3 ч и прокаливают 5арабане при в в прокалочном течение 4 ч. Охлажденный катализатор загружают в реактор, пойают вбсстановительную смесь состава: 8 об.% СО, остальное азот и поднимают температуру до 280 со скоростью 1 град/мин. При этой температуре катализатор выдерживают в течение 1ч, затем температуру сни жают до и заменяют восстановительную газовую смесь на рабочую (СО 6,0; Oj - 13,0 об.%, азот - остальное) Данные примера 3 представлены в таблице. Пример 4. в отдельной емкости ГQToвят аммиачно-карбонатный раствор меди, содержащий 130 г/л меди, 145 г/л аммиака и 95 г/л углекислоты. В данный раствор погружают на один час гранулы оксида алюминия (1 л оксида алюминия на 2 л раствора), обеспечивая при этом движение раствора вокруг гранул. После пропитки гранулы сушат в радиационной сушилке при 130-150 С в течение 2-3 ч и прокаливают в прокалочном барабане при в течение 4 ч. Охлажденный катализатор загружают в реактор, подают восстановительную газовую смесь состава: СО 4 об.%, Hj - 4 об.%, азот - остальное и подни 1ают температуру до со скоростью 1 град/мин. При этой температуре катализатор выдерживают в течение 3 ч, затем температуру снижают до 200 С, заменяют восстановительную газовую смесь на рабочую (СО - 6,0; О - 13,0 об.%, азот -остальное). Пример 5. В отдельной емкости готовят .аммиачно-карбонатный раствор меди, содержащий 130 г/л меди, 145 г/л аммиака и 95 г/л углекислоты. В данн|лй раствор погружают на один час гранулы оксида алюьшния (1 л оксида алюминия на 2 л раствора), обеспечивая при этом движение раствора вокруг гранул. После пропитки гранулы сушат в радисщионной сушилке при 130-150Рс в течение 2-3 ч и прокаливают в прокалочном барабане при в течение 4 ч. Охлажденный катализатор загружают в реактор, подают восстановительную газовур смесь состава: СО 12,0 об.%; азот - остальное и поднимают температуру до 280 С со скоростью 0,5 град/ /мин. При этой температуре катализатор выдерживают в течение 1 ч, затем температуру с.нижают до 2О О С и заменяют восстановительную газовую смесь на рабочую (СО 6,0; 0 - 13,0 об.%, азот - остальное). Пример 6. В отдельной емкости готовят сйлмиачно-карбонатный раствор меди, содержащий 130 г/л меди, 145 г/л аммиака, 95 г/л углекислоты. В данный раствор погружают на один час гранулы оксида алюминия (1 л оксида гшюминия на 2 л раствора), обеспечивгт при этом движение раствора вокруг гранул; После пропитки гранулы сушат в радиационной сушилке при 130-150°С в течение 2-3 ч и прокали вают в прокалочном барабане при 500 С в течение 4ч. Охлажденный катализатор загружают в реактор, подают восстановительную

газовую смесь состава: СО 15 об.%, азот - остальное и по;|нимают температуру до со скоростью 0,5 град/ /мин. При- этой температуре катализатор выдерживают в течение 1 ч, затем температуру снижают до и 5 заменяют восстановительную газовую смесь на рабочую (СО 6,0; ,0 об.%, остальное - азот),

Пример 7. В отдельной емкости готовят Е1ммиачно-карбонатный раст-10 вор меди, содержагдай 130 г/л меди, 145 г/л аммиака и 95 г/л углекислоты. В данный раствор погружают на один час гранулы оксида алюминия (1 л оксида алюминия на 2 л раствора) 15 обеспечивая при этом движение раствора вокруг гранул. После пропитки гранулы сушат в радиационной сушилке при 130-150 с в течение 2-3 ч и П1рокаливают в муфельной печи при 900 С в те-2о чение 4ч.

Охлажденный катализатор загружают в реактор, подают восстановительную газовую смесь состава: СО 8,0 об.% остальное- поднимают температуру до 280С со скоростью 2 град/мин При этой температуре катализатор выдерживают в течение 2 ч, затем температуру снижают до 200 С и заменяют восстановительную газовую смесь на рабочую (СО 6,0; О - 13,0 об.%, остальное - азот).

Испытание катализаторов на активность проводят в проточно-циркуляционной установке при 120-240 с, объемной скорости по свежему газу 15003000 ч на газовой смеси состава: СО 6-8; О. 12-14 об.%, остгшьное азот.

Результаты испытаний в зависимости -ОТ условия приготовления и газовой обработки катализаторов приведены в таблице.

Известный

1 2 3 4 5 6

Предлагаемый 92,0 280 21

8,0 Как видно из приведенных в таблице данных, алюмомедные образцы, которые подвергают дополнительной обработке восстановительной газовой смесью, име ют более высокую степень окисления оксида углерода. Невысокое содержание восстановителя в газовой смеси (менее 1 об.%) значительно увеличивает время восстановления, которое составляет при концентрации СО 0,5 об.% 10-12 ч. Увеличение же содержания в газовой смеси восстановителя более 12% приводит к сильным экзотермичес20

3000

65

38

3000

92 КИМ эффектам при восстановлении, что, в свою очередь, ведет к процессам рекристаллизации медного компонента и в конечном счете снижает активность катализатора. Формула изобретения Способ получения катализатора для очистки отходящих газов от оксида углерода путем пропитки оксида алюминия аммиачно-карбонатным раствором меди с последующими сушкой.и прокаливанием, отличающийся тем, что, о целью получения катализатора с позышен.ной активностью, каталиэаторную массу дополнительно подвергают обработке восстановительной газовой сме-- СЬЮ, содержащей 1-12 об.% водорода и/или оксида углерода и 88-99 о6.% азота, при 220-280 С. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Голодец И.И. Гетерогенно-каталитические реакции с участием молекулярного кислорода. Киев Наукова думка, 1977, с.269-294. 2. Авторское свидетельство СССР 707598, кл. А 01 j 23/72, 1977 , (прототип).