HU190816B - Process for production of al-under-2-o-under-3 gas gleaning cathalizator - Google Patents

Abstract

A találmány szerinti eljárás értelmében az önmagában ismert módon granulált és hőkezelt hordozót 50gS-nél kisebb vezetőképességű meleg vízzel mossák, a mosott granulátumot szárítják, majd valamilyen palládium-só oldatával impregnálják és előnyösen a felhasználás helyén hidrogéngázzal vagy hidrogéntartalmú gázzal redukálva az aktiv komponenst kialakítják. A találmány szerint előállított katalizátor ipari gázok oxigén- és nitrogén-oxid-tartalmának csökkentésére alkalmas. -1-

Description

A találmány szerint előállított katalizátor ipari gázok oxigén- és nitrogén-oxid-tartalmának csökkentésére alkalmas.

190 816

A találmány tárgya eljárás alumíniumoxidhordozós gáztisztító katalizátor előállítására formázott alumíniumoxid tisztítása, impregnálása útján. A találmány szerint előállított katalizátor ipari gázok oxigén- és nitrogénoxid-tartalmának csökkentésére alkalmas.

A vegyiparban számos olyan technológia ismeretes, ahol a technológiai folyamatokhoz előirt tisztaságú gázokat kell felhasználni. Szükséges a kémiai folyamatok során keletkezett és a környezetre ártalmas gázok megsemmisítése is. Az említett gázokat általában katalizátorok segítségével tisztítják.

Gáztisztító katalizátor szükséges például a benzinüzemű gépjárművek kipufogó gázainak oxidálására is.

A kipufogó gázok nitrogén-oxidokat és szénmonoxidot is tartalmaznak. Ezek utóégetésére alkalmas katalizátor előállítását írja le a 962 893 sz. angol szabadalmi leírás. E szerint a kereskedelemben kapható gömb formájú alumínium-oxidot rézamin-tartarát és palládium-nitrát keverék oldatával impregnálták. 16 órát szárították 403 K-on, majd króm (III) acetáttal itatták, 383 K-on 3 órát szárították, majd 1033 K-on 3 órát izzították. A kész katalizátor 10% CuO-t, 0,02% Pd-t és 3% Cr₂O₃-at tartalmaz. Az 1 052 366 számú NSZK szabadalmi leírás szerint ügy állítanak elő alumínium-oxid alapú palládium-tartalmú katalizátort, hogy 74-175 pm szemcseméretű alumínium-oxidot nátrium-hipoklorid és nátrium-karbonát oldattal itatnak át, majd felváltva vízzel és hidrogénperoxiddal mossák többször egymás után, majd vízben szuszpendálják, CO₂-vel telítik a vizet, majd a szuszpenzióhoz sósavas palládium-kloridot adnak és ezt 353 K-on formaldehiddel redukálják. Ezután pH beállítás, szűrés és Szárítás következik. A kész katalizátor 0,6% Pd-t tartalmaz.

Gázok CO mentesítésére (oxidációjára) alkalmas katalizátor előállítására ad eljárást a 2 418 946 sz. NSZK szabadalmi leírás.

E szerint aktív alumínium-oxidot kobalt(II)nitrát acetonos oldatával telítenek, 283 K-on szárítanak, majd 1073 K-on 2 órát dinitrogén-oxid áramban hőkezelnek. A katalizátor 0,53% Co-t tartalmaz. Ez az anyag alkalmas a CO oxidálásra

Meglehetősen bonyolult eljárást ír le a katalizátor előállítására a 949 544 sz. kanadai szabadalmi leírás. Aluminium-klorid oldatot ammóniával semlegesítenek, a kivált hidroxidot mossák, majd ismét szuszpendálják és CO₂-t buborékoltatva át rajta, a pH-t 6-ra állítják, szűrik és szárítják az anyagot, extrudálják, törik, osztályozzák, 753 K-on 3 órái gőzzel kezelik, majd 923 K-on 3 órát izzítják, ezután kloroplatinát oldattal vákuumban impregnálják, ismét szárítják, izzítják 753 K-on, majd ismételten impregnálják perréniumsawal, majd ismét szárítják és 753 K-on izzítják.

Hasonlóan bonyolult eljárást ír le a 3 943 071 sz USA szabadalmi leírás, amely szerint fém alumíniumot oldanak sósavban, cinkkloridot adnak hozzá, keverik éta-timfölddel, és hexametilén-tetraminnal, majd forró olajfürdőbe csepegtetik. Itt érlelik, majd ammónia-oldattal mossák, szárítják. 923 K-on kalcinálják 2 órán keresztül. A golyókat ezután hidrogén-kloroplatinát-oldattal impregnál10 ják, 423 K-on 1 órát szárítják és 797 K-on 1 órát izzítják, majd 823 K-on 1 óráig redukálják 20 ppm H₂O-tartalmú hidrogén áramban.

Mint látható, az említett ismert eljárások meglehetősen bonyolultak, hosszadalmasak, és drágák, általában többszöri impregnálás után kapják a katalizátort, ami többszöri szárítást, hőkezelést követel és drágítja az eljárást. A katalitikusán aktív komponensek bontása magas hőmérsékleten történik, ami a katalizátor aktivitását csökkenti. A bontás során gyakran egészségre ártalmas gáz keletkezik. A hordozó legtöbbször drága nagy tisztaságú alumínium-oxid golyó.

Azt találtuk, hogy gázok oxigén-, illetve NO„mentesítésére kiválóan alkalmas katalizátort az üzemi gyártással nagy mennyiségben és olcsón előállítható gamma-alumíniumoxidból is elő tudunk állítani, ha az ismert eljárás szerint vízzel granulált, majd túlnyomáson hőkezelt, golyóalakú adszorbenst 50 pS/cm-nél kisebb vezetőképességű meleg vízzel mossuk, a mosott granulátumot szárítjuk, valamilyen palládiumsó oldatával impregnáljuk, majd előnyösen a felhasználás helyén hidrogéngázzal vagy hidrogéntartalmú közömbös gázzal redukálva az aktív komponenst kialakítjuk.

A találmány értelmében az ismert eljárással gamma-alumíniumoxid vizes granulálásával és a granulátum 363-368 K-on túlnyomáson végzett hőkezelésével kapott hordozót szárítás és aktiválás nélkül megfelelő méretű kolonnába helyezzük és legfeljebb 50 pS/cm vezetőképességű meleg vízzel mossuk. A mosóvíz hőmérséklete célszerűen 353 K körüli. A mosóvizet áramoltatjuk a kolonnán keresztül, az áramlási sebesség általában 1-15 cm/perc, előnyösen 8-10 cm/perc. A mosási idő mintegy 22-25 óra. A mosást addig célszerű folytatni, míg a granulátum Na₂O-iartalma 0,05% alá nem csökken. A mosott granulátumot szobahőmérsékleten vagy 353-383 K-on megszárítjuk és megfelelő granuláló berendezésben, például granuláló dobban valamilyen palládiumsó oldatával impregnáljuk. Palládiumsóként előnyösen palládium(II)kloridot alkalmazunk, amelyet pH 1-re savanyított oldat alakjában használunk fel. Az előnyösen sósavval savanyított oldatot például porlasztással vihetjük fel a granulátumra. Az impregnálás során arra kell ügyelni, hogy az oldat adszorbeálódása során fellépő másodlagos kölcsönhatások által termelt hő (az adszorpció eléggé exoterm folyamat) a granulátumot ne melegítse 298 K fölé. Az impregnált granulátumot előnyösen szobahőmérsékleten száradni hagyjuk. A szárítás gyorsítására levegőt fúvathatunk az anyagra.

A következő lépés az aktív komponens kialakítása hidrogén-tartalmú gázeleggyel. Célszerű, ha ezt a műveletet a katalizátor felhasználási helyén, tehát a gáztisztító reaktorban végezzük. A granulátumot tehát a gáztisztító reaktorba töltjük és tisztított gázelegyet áramoltatunk át rajta. A gázelegy összetétele az alábbi:

N2	min. 98%
h2	max. 1 %
o2	max. 0,005%
NO,	max. 0,0005%
CO2	max. 1%.

190 816

A gáz nyomására 20-30 bar, előnyösen mintegy 25 bar. A reaktort felfűtjük 393-413, előnyösen 403 K-re és ezt a hőmérsékletet néhány órán át betartjuk. Ezalatt az idő alatt a palládiumklorid redukálódik. A reaktor most készen áll a tisztítandó gázelegy tisztítására. A gáz összetétele az alábbi:

N₂ 85-88%

CO₂ 10-12%

NO, 0,4-0,8%

O₂ 0,2%.

A katalizátorágy hőmérsékletét a tisztítás kezdésekor folyamatosan 453 K-re emeljük. A reaktor ezen a hőmérsékleten hosszú ideig képes hatásosan működni. A tisztított gáz O₂-tartalma max. 200 ppm, az NO,-tartalma pedig max. 5 ppm.

A találmány szerinti eljárást az alábbi példákkal szemléltetjük.

1. példa

Gamma-alumíniumoxidból készült 200 kg granulátumot, amelyet vízzel történő granulálással és 1,5-2,0 x 10’ Pa nyomáson hőkezelve készítettünk aktiválás nélkül kolonnába helyezünk és alkálimentes, legfeljebb 50 pS/cm vezetőképességű, 353 K hőmérsékletű vízzel áramoltatás közben mossuk. Az áramlási sebesség 8 cm/perc. 24 órás mosás után a granulátum öNa₂O-ban kifejezett alkálitartalma 0,03%. A granulátumot 383 K hőmérsékleten megszárítjuk, majd granuláló dobban palládiumklorid-oldattal kezeljük. A desztillált vízzel készített, sósavval pH 1-re állított oldatot porlasztóval visszük fel a granulátumra, mégpedig olyan ütemben, hogy az adszorbeálódás következtében keletkező hő a granulátumot legfeljebb 298 K-re melegítse, mert máskülö nben a granulák repedeznének.

Helyes adagolás esetén a granulátum a teljes oldatmennyiséget felveszi. A. felületi nedvességet száradni hagyjuk, esetleg sűrített levegő befúvásával gyorsítjuk a folyamatot. Ezután az impregnált granulátumot 80 cm átmérőjű gáztisztító reaktorba helyezzük és hideg, tisztított gázelegyet engedve át rajta 10 ’C/perc sebességgel fűteni kezdünk. A gáz nyomása 25 bar, áramlási seloessége 550 m³/h, öszszetétele az alábbi:

N₂ min. 98%

CO max. 1 %

H₂ max. 1 %

CO₂ max. 1 %

O₂ max. 0,05%

NO, max. 0,0005%.

A reaktort 403 ’C-ra felfűtjük, és ezen a hőfokon még három órán át áramoltatjuk a tisztított gázt a reaktoron keresztül.

Utána a hőmérsékletet 453 K-re emeljük, és tisztított gázelegy helyett a nyers, tisztítandó gázelegyet vezetjük a reaktorba.

A katalizátor a nyers gázelegy 0,2% O₂-tartalmát 0,02%-ra, 0,4-0,8% NO,-tartalmát 0,0005%-ra csökkenti, és ezt az aktivitást hosszú időn át megőrzi.

A találmány szerinti katalizátort a kereskedelemben kapható Leuna 7748 TK típusú katalizátorral ígyártja: VEB Leuna, NDK) hasonlítottuk össze. A mérési eredményeket az alábbi táblázat tartalmazza.

Leuna 7748 TK típusú katalíz.	Találmányunk szeriit előállítóit
Hőmérs. K	Belépő O2 tf%	Kilépő O2 tf%	Konverzió, %	Hőmérs. K	Belépő O2 tf%	Kilépő O2 tf%	Konverzió, %
443	0,33	0,33	0	433	0,30	0,25	16,7
483	0,24	0,14	42,5	483	0,33	0,24	26,3
493	0,21	0,07	66,7	443	0,22	0,05	77,27
498	0,21	0,08	62	448	0,22	0,03	86,36
518	0,24	0,057	76,25	453	0,20	0,02	87,0

A táblázatból kitűnik, hogy az ismert eljárással előállított Leuna 7748 TK típusú katalizátor csak 518 K-on éri el ugyanazt a konverzió-értéket, amelyet a találmány szerint előállított katalizátor már 443 K-on biztosít. 453 K-on a találmány szerinti katalizátor 87%-os konverzióval üzemel, a kilépő gázelegy maradék O₂-tartalma 0,02%.

Claims (1)

1. Szabadalmi igénypontok

   1. Eljárás Al₂O₃-hordozós palládiumtartalmú gáztisztító katalizátor előállítására gamma-Al₂O₃ granulálása és légköri nyomásnál nagyobb nyomá50 són történő hőkezelése, palládiumsóval végzett impregnálása és a felvitt fémsó - előnyösen 393-453 K hőmérsékleten 2-4 óráig történő - redukálása útján, azzal jellemezve, hogy az impregnálás előtt a hőkezelt granulátumot legfeljebb 353 K hö55 mérsékletű, 50 pS-nél kisebb vezetőképességü vízzel legalább 0,05 tömeg % öNa₂O~tartalom eléréséig mossuk, a mosott granulátumot ismert módon levegőáramban legfeljebb 383 K-on szárítjuk, majd impregnáljuk.

   60 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzaljellemezve, hogy a katalizátor-hordozót palládium(II)klorid savas oldatával impregnáljuk.