Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania katalizatora dopalania zwiazków orga¬ nicznych i tlenku wegla, obecnych w przemyslowych gazach odlotowych i gazach spalinowych z silników.Z wielu instalacji przemyslowych szczególnie w przemysle chemicznym emitowane sa gazy zawierajace róznorodne zanieczyszczenia organiczne, takie jak weglowodory oraz zwiazki organi¬ czne zawierajace tlen, siarke i azot. W trakcie eksploatacji silników spalinowych na skutek niecalkowitego spalenia paliwa w gazach spalinowych obecne sa takze zwiazki organiczne oraz tlenek wegla. Wystepujace w emitowanych gazach zwiazki organiczne i tlenek wegla naleza do zwiazków toksycznych i wymagaja usuniecia.Sposród znanych sposobów usuwania z gazów odlotowych i gazów spalinowych zanieczy¬ szczen toksycznych najbardziej skuteczna okazala sie metoda katalitycznego dopalania, którego koncowymi produktami sa woda i dwutlenek wegla. Jako katalizatory stosuje sie metale szlachetne lub tez metale nieszlachetne osadzone na róznych nosnikach, takich jak tlenek glinu, krzemionka i glinokrzemiany w formie granulek lub wytloczek o róznym ksztalcie. Decydujacy wplyw na aktywnosc otrzymanych katalizatorów zwlaszcza tych, w których o aktywnosci decyduje stopien zdyspergowania metali na porowatym nosniku, ma sposób wprowadzania skladników aktywnych na odpowiednio przygotowany nosnik.Wedlugznanego i powszechnie stosowanego sposobu nanoszenie aktywnych metali na poro¬ waty nosnik odbywa sie przez zanurzenie go w roztworze zawierajacym sole metali katalitycznie aktywnych. Obróbka termiczna prekatalizatora polega na wysuszeniu, wyprazeniu oraz redukcji kationów zawartych w katalizatorze w temperaturze 500-900°C.Istota wynalazku polega na wytwarzaniu katalizatora dopalania zwiazków organicznych i tlenku wegla w gazach przemyslowych i gazach spalinowych przez naniesienie na porowaty nosnik soli metali katalitycznie aktywnych i kolejna obróbke termiczna i redukcje kationów naniesionych2 141 878 soli. Aktywny tlenek glinu nasyca sie wodnym roztworem siarkowodoru, po czym nosnik impreg¬ nuje sie wodnym roztworem-soli metalu lub metali aktywnych w procesie dopalania zwiazków organicznych i tlenku wegla, nastepnie zanurza sie na czas do 20 minut w wodnym roztworze dwuchlorowodorkuhydrazyny, a nastepnie suszy w ciagu 2 godzin w temperaturze 120°C i poddaje redukcji przez przepuszczanie w ciagu 15 minut przez katalizator spalin o temperaturze 600-700°C, otrzymanych przez niepelne spalanie gazu koksowniczego.Sposobem wedlug wynalazku porowaty nosnik obrabia sie wstepnie przez nasycenie go roztworem wodnym siarkowodoru a nastepnie poprzez impregnacje roztworem wodnym soli wprowadza sie na nosnik odpowiednie metale. Po oddzieleniu roztworu poimpregnacyjnego nasycony nosnik zanurza sie na 15 min do roztworu wodnego dwuchlorowodorku hydrazyny. Po odcieku roztworu wodnego tak spreparowany prekatalizator poddaje sie procesowi obróbki termicznej, polegajacej na wysuszeniu w temperaturze 150°C, w czasie 2 godzin i nastepnie poddaniu go redukcji w temperaturze 550-750°C.Okazalo sie, ze wstepne traktowanie porowatego nosnika roztworem siarkowodoru oraz traktowanie, po naniesieniu metali katalitycznie aktywnych, dwuchlorowodorkiem hydrazyny, powoduje bardziej równomierne rozlozenie zdyspergowanych skladników w strefie powierzchnio¬ wej ziarna nosnika, co jest korzystne dla skutecznosci procesu dopalania, przebiegajacego jak wiadomo na powierzchni nosnika. Nasycenie nosnika roztworem zawierajacym dwuchlorowodo- rek hydrazyny, któryjest czynnikiem redukujacym, inicjuje proces redukcji metali juz w roztworze wodnym i w ten sposób wplywa na uzyskanie wysokiej dyspersji metali w procesie pózniejszej wlasciwej redukcji w fazie gazowej. Równomiernienalozone i zdyspergowane metaliczne skladniki katalitycznie aktywne charakteryzuja sie wysoka aktywnoscia i sa mniej wrazliwe na zmiany rekrystalizacyjne zachodzace w trakcie eksploatacji katalizatorów, szczególnie przy niskiej zawar¬ tosci metali.W stosunku do znanych sposobów wytwarzania katalizatorów rozwiazanie wedlug wynalazku daje katalizatory o wyzszej aktywnosci i zywotnosci w procesie dopalania zanieczyszczen organi¬ cznych i tlenku wegla. Stwierdzono równiez mozliwosc skrócenia czasu wlasciwej redukcji kataliza¬ tora do 15 minut. Aktywnosc otrzymanych katalizatorów sprawdzono w procesie dopalania etylenu i tlenku wegla wyznaczajac temperatury 50% i 90% przereagowania. Katalizatory te byly równiez badane w tescie okreslajacym ich zywotnosc w procesie dopalania toluenu w czasie 1000 godzin. Porównywano aktywnosci katalizatora swiezego i po tescie na zywotnosc, wyznaczajac wartosci temperatur 50% i 90% przereagowania etylenu. Badania aktywnosci katalizatorów wyko¬ nywano w przeplywowym reaktorze, ogrzewanym elektrycznie, w którym znajdowalo sie 5g katalizatora. Mierzona byla temperatura przed zlozem i w zlozu katalizatora. Natezenie przeplywu mieszaniny gazowej przepuszczanej przez reaktor wynosilo 50 l/h a stezenie etylenu i tlenku wegla odpowiednio 0,4% i 0,3% objetosciowych. Zawartosc etylenu i tlenku wegla oznaczono metoda chromatografii gazowej.Badanie zywotnosci katalizatorów prowadzono na instalacji labolatoryjnej o dzialaniu ciag¬ lym w czterech identycznych reaktorach umieszczonych w bloku grzejnym. W trzech reaktorach znajdowalo sie po 25 g badanych katalizatorów a w czwartym byl umieszczony nieaktywny nosnik.Mieszanina reakcyjna o odpowiedniej zawartosci toluenu byla otrzymywana przez przepuszczenie powietrza przez nasycalnik z toluenem.Parametry procesu byly nastepujace: 1. temperatura 500°C 2. stezenie toluenu 0,25% objetosciowych 3. obciazenie katalizatora 30Nl/g kat*h /33/h/.Wyniki prób zestawiono w tabeli gdzie pozycje od 1 do 7 odpowiadajace przykladom 1-7 obejmuja próby porównawcze wykonane na katalizatorach wytwarzanych sposobem tradycyjnym a pozycje od 8 do 14 odpowiadajace przykladom 8-14 dotycza prób z katalizatorami wytworzo¬ nymi sposobem wedlug wynalazku.Przyklad I.50g aktywnego tlenku glinu (y-AbCb) o granulacji 5-7 mm zanurzono do 65 ml roztworu wodnego kwasu chloroplatynowego. W roztworze znajdowalo sie 0,03 g platyny. Czas trwania nasycania, w temperaturze 40°C, wynosil 2 godziny. Nastepnie, po odsaczeniu rozworu, nasycony nosnik suszono w temperaturze 120°C, w czasie 2 godzin. Wysuszony prekatalizator141878 3 poddano nastepnie procesowi redukcji w temperaturze 750°C, w czasie 30 minut w spalinach gazu koksowniczego spalonego z niedomiarem powietrza. Otrzymany katalizator byl testowany na aktywnosc w procesie spalania etylenu i tlenku wegla oraz poddany badaniu na zywotnosc w procesie dopalania toluenu, po którym okreslono ponownie jego aktywnosc w procesie spalania etylenu. Uzyskane wyniki zamieszczono w tabeli.Przykladu. W identyczny sposób jak w przykladzie I otrzymano katalizator platynowo- niklowy, stosujac do nasycania nosnika roztwór, w którym znajdowalo sie 0,025 g platyny i 0,025 g niklu w postaci azotanu.Przyklad III.W identyczny sposób jak w przykladzie 1 otrzymano katalizator platynowo- zelazowy stosujac do nasycania nosnika roztwór, w którym znajdowalo sie 0,025 g platyny i 0,025 g zelaza, w formie azotanu.Przyklad VI. W identyzcny sposób jak w przykladzie I otrzymano katalizator platynowo- niklowy, stosujac do nasycania nosnika roztwór, w którym znajdowalo sie 0,01 g platyny i 0,05 g niklu (azotan niklawy).PrzykladV. W sposób jak w przykladzie I otrzymano katalizator platynowo-palladowy stosujac do nasycania nosnika roztwór, w którym znajdowalo sie 0,02 g platyny i 0,01 palladu (chlorek palladu).Przyklad VI. W identyczny sposób jak w przykladzie I otrzymano katalizator platynowo- palladowo-rodowy stosujac do nasycania nosnika roztwór, w którym znajdowalo sie 0,02 g platyny 0,01 g palladu i 0,003 g rodu (azotan rodu). Wyniki badan katalizatora swiezego o po tescie na zywotnosc podano w tabeli.Przyklad VII. Podobnie jak w przykladzie I sporzadzono katalizator zawierajacy 0,05% platyny i 0,05% chromu. Wyniki prób dopalania na otrzymanym katalizatorze zamieszczono w tabeli.Przyklad VIII. 50g aktywnego tlenku glinu (y-A^Cb) zanurzono w 0,05% wodnym roz¬ tworze siarkowodoru i nastepnie zanurzono w 65 ml roztworu wodnego kwasu chloroplatyno- wego, w którym znajdowalo sie 0,03 g platyny. Czas nasycania w temperaturze 40°C wynosil 2 godziny. Po odsaczeniu roztworu nasycony nosnik zanurzono na 15 minut w 65 ml roztworu dwuchlorohydrazyny o temperaturze 45°C. W roztworze znajdowalo sie 0,005 g dwuchlorohydra- zyny. Po odlaniu roztworu otrzymany prekatalizator wysuszono w temperaturze 120°C w czasie 2 godzin a nastepnie redukowano w spalinach gazu koksowniczego spalonego z niedomiarem powietrza. Czas redukcji w temperaturze 650°C wynosil 15 minut. Wyniki badan aktywnosci katalizatora swiezego i po tescie na zywotnosc podano w tabeli.Przyklad IX. W identyczny sposób jak w przykladzie VIII otrzymano katalizator platynowo-niklowy stosujac do nasycania nosnika roztwór, w którym znajdowalo sie 0,025 g platyny i 0,025 g niklu. Wyniki badan aktywnosci katalizatora swiezego i po tescie na zywotnosc podano w tabeli.Przyklad X. W identyczny sposób jak w przykladzie VIII otrzymano katalizator platy- nowo-zelazowy stosujac do nasycania nosnika roztwór, w którym znajdowalo sie 0,025 g platyny i 0,025 g zelaza. Wyniki badan aktywnosci katalizatora swiezego i po tescie na zywotnosc podano w tabeli.Przyklad XI. W identyczny sposób jak w przykladzie VIII otrzymano katalizator platynowo-niklowy stosujac do nasycania nosnika roztwór, w którym znajdowalo sie 0,01 g platyny i 0,05 g niklu. Wyniki badan aktywnosci katalizatora swiezego i po tescie na zywotnosc podano w tabeli.Przyklad XII. W identyczny sposób jak w przykladzie VIII otrzymano katalizator platynowo-palladowy stosujac do nasycania nosnika roztwór, w którym znajdowalo sie 0,02 g platyny i 0,01 g palladu. Wyniki badan aktywnosci katalizatora swiezego i po tescie na zywotnosc podano w tabeli.Przyklad XIII. W identyczny sposób jak w przykladzie VIII otrzymano katalizator platynowo-palladowo-rodowy stosujac do nasycania nosnika roztwór, w którym znajdowalo sie 0,02 g platyny, 0,01 g palladu i 0,003 g rodu. Wyniki badan katalizatora swiezego i po tescie na zywotnosc podano w tabeli.Przyklad XIV. Podobnie jak w przykladzie VIII otrzymano katalizator platynowo- chromowy przez nasycenie nosnika roztworem zawierajacym 0,025 g platyny i 0,025 g chromu.Wyniki badan zamieszczono w tabeli.141 878 Tabela Nr przy¬ kla¬ du 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 U 12 13 14 Pt 0,06 0,05 0,05 0,02 0,04 0,04 0,05 0,06 0,05 0,05 0,02 0,04 0,04 0,05 % wagowy wprowadzonych metali Pd 0,02 0,02 0,02 0,02 Rh 0,006 0,06 Ni Fe 0,05 0,05 0,1 0,05 0,05 0,1 i Cr 0,05 0,05 etyli 50% 170 150 153 172 160 185 155 162 140 142 162 156 180 150 Temperatura(w ° przereagowania na kat inu 90% 198 170 176 200 330 370 172 178 155 160 192 309 350 165 swiezym alizatorze C) tlenku wegla 50% 200 180 185 200 160 200 195 200 175 180 198 150 185 185 90% 250 198 210 220 210 280 203 235 186 196 205 202 258 200 Temperatura (w°C) przereagowania na e 50% 260 245 240 275 262 280 255 260 230 230 256 243 265 245 na kata¬ lizatorze po tescie zywotno tylenu 90% 290 255 252 295 382 420 263 278 240 235 270 350 400 250 Uwagi sc próby porównawcze na katalizatorach otrzymanych wedlug dotychczasowego stanu techniki próby z kataliza¬ torami otrzymany¬ mi sposobem wedlug wynalazku Zastrzezenie patentowe Sposób wytwarzania katalizatora dopalania zwiazków organicznych i tlenku wegla w gazach przemyslowych i gazach spalinowych przez naniesienie na porowaty nosnik soli metali katality¬ cznie aktywnych i kolejna obróbke termiczna i redukcje kationów naniesionych soli, znamienny tym, ze aktywny tlenek glinu nasyca sie wodnym roztworem siarkowodoru, po czym nosnik impregnuje sie wodnym roztworem soli metalu lub metali aktywnych w procesie dopalania zwiaz¬ ków organicznych i tlenku wegla, nastepnie zanurza sie na czas do 20 minut w wodnym roztworze dwuchlorowodorku hydrazyny, a nastepnie suszy w ciagu 2 godzin w temperaturze 120°C i poddaje redukcji przez przepuszczanie w ciagu 15 minut przez katalizator spalin o temperaturze 600-700°C, otrzymanych przez niepelne spalanie gazu koksowniczego.Pracownia Poligraficzna UP PRL. Naklad 100 egz.Cena 400 zl PL