PL209751B1 - Sposób wytwarzania katalizatora platynowego do oczyszczania gazów odlotowych - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania katalizatora platynowego do oczyszczania gazów odlotowych z toksycznych zanieczyszczeń organicznych, zwłaszcza z węglowodorów aromatycznych i tlenku węgla.

Znany z opisu zgłoszeniowego wynalazku P 344200 sposób wytwarzania katalizatora do oczyszczania gazów odlotowych polega na tym, że na makroporowaty ceramiczny nośnik blokowy lub spiek szklany nanosi się roztwór zawierający 15-20% wagowych octanu manganawego, 10-15% wagowych azotanu manganawego oraz 0,05-0,1% wagowych octanu wapnia. Nanoszenie prowadzi się przez zanurzenie lub przez rozpylenie roztworu, następnie nasycony nośnik poddaje się suszeniu, po czym praży dla rozłożenia soli manganu i wapnia w tlenki. Glinokrzemian magnezowy, kordieryl lub mulit stosowane są jako makroporowaty ceramiczny nośnik blokowy.

Znany jest sposób wytwarzania katalizatora platynowego do oczyszczania gazów odlotowych polegający na tym, że ceramiczną kształtkę monolityczną glinokrzemianu magnezowego jako nośnik traktuje się koloidalnym roztworem wodorotlenku glinu lub krzemu i obrabia termicznie w temperaturze około 600°C, przy czym proces nanoszenia i obróbki termicznej powłoki tlenkowej powtarza się wielokrotnie, aż do uzyskania 5% wzrostu wagi nośnika. Wytworzony w ten sposób nośnik impregnuje się rozcieńczonym roztworem kwasu sześciochloroplatynowego w temperaturze do 40°C, aż do całkowitej adsorpcji platyny z tego roztworu. Następnie wilgotny nośnik suszy się i redukuje w temperaturze 500°C w atmosferze spalin, zawierających wodór i tlenek węgla.

Wytwarzanie katalizatora platynowego na nośnikach w postaci ceramicznych kształtek monolitycznych glinokrzemianu magnezowego znanymi sposobami jest bardzo pracochłonne, energochłonne i w efekcie kosztowne, zwłaszcza dlatego, że wytwarzanie mikroporowatej struktury powierzchniowej makroporowatego monolitu przez pokrycie go koloidalnym roztworem wodorotlenku glinu lub krzemu wymaga wielokrotnego powtarzania procesu nanoszenia powłoki tlenku glinu lub krzemu i jej wyprażania.

Istota sposobu wytwarzania katalizatora platynowego do oczyszczania gazów odlotowych według wynalazku polega na tym, że ceramiczną kształtkę monolityczną glinokrzemianu magnezowego traktuje się roztworem soli manganu dwuwartościowego, po czym wypraża w temperaturze około 350°C, a po wyprażeniu, impregnuje roztworem kwasu sześciochloroplatynowego w temperaturze powyżej 45°C. Korzystnie jest, gdy jako sól manganu dwuwartościowego stosuje się octan manganu o stężeniu 20-35% wagowych.

Wytwarzanie katalizatora platynowego na nośnikach w postaci ceramicznych kształtek monolitycznych glinokrzemianu magnezowego sposobem według wynalazku eliminuje wielokrotne powtarzanie procesu nanoszenia i wyprażania kształtki z powłoką tlenkową w znacznie niższej temperaturze niż dotychczas, bo około 350°C, a przy tym naniesienie powłoki i wyprażenie następuje w jednym etapie, co znacznie obniża koszty wytwarzania katalizatora o wysokiej odporności termicznej, nie zmniejszając jego aktywności.

P r z y k ł a d 1

Z ceramicznej kształtki monolitycznej glinokrzemianu magnezowego o ś rednicy 93 mm i wysokości 91 mm, o 80 oczkach na cm², nasiąkliwości równej 24,6%, wytrzymałości na zginanie 48,5 MPa, odporności na szoki termiczne - 600°C, o całkowitej powierzchni właściwej równej 2,72 m²/g, i gę stoś ci kształ tki równej 0,6 g/cm³ wycina się kształ tkę o masie 10 g i ś rednicy 20 mm i wysokoś ci 75 mm i zanurza w 30 ml roztworu octanu manganu dwuwartościowego znajdującym się w cylindrze szklanym o pojemności 50 ml. Stężenie octanu manganu w roztworze wynosi 20%. Proces nasycania ceramicznej kształtki monolitycznej glinokrzemianu magnezowego prowadzi się w temperaturze 50°C przez 1 godzinę, po czym kształtkę wyjmuje się z roztworu, a po odcieknięciu z roztworu, suszy i po wysuszeniu, kształtkę praży w temperaturze około 350°C. Uzyskany nośnik właściwy z około 5% wzrostem masy w stosunku do jego masy wyjściowej impregnuje się rozcieńczonym roztworem kwasu sześciochloroplatynowego o zawartości 0,005 g platyny znajdującym się w szklanym cylindrze o pojemności 50 ml. Proces impregnacji prowadzi się w temperaturze 50°C przez 2 godziny. Następnie po zaadsorbowaniu platyny z roztworu impregnacyjnego w całości, kształtkę suszy się i redukuje w atmosferze spalin w temperaturze 500°C. Wytworzony katalizator platynowy sposobem według wynalazku testuje się w procesie pełnego utlenienia toluenu i tlenku węgla będących podstawowymi składnikami gazów odlotowych wyznaczając temperatury, przy których osiągana jest ich konwersja 95%. Pełne utlenienie toluenu przebiega przy jego stężeniu w gazie równym 1,5 g/m³, natężeniu przepływu

PL 209 751 B1 fazy gazowej 400 l/h i obciążeniu katalizatora 40 l/gkath, zaś pełne utlenienie tlenku węgla przebiega przy jego stężeniu w gazie równym 5 g/m³, natężeniu przepływu fazy gazowej 800 l/h i obciążeniu katalizatora 80 l/gkath. Aktywność katalizatora określana temperaturą 95% konwersji toluenu wynosi 315°C, a aktywność katalizatora określana temperaturą 95% konwersji tlenku węgla wynosi 196°C.

P r z y k ł a d 2

Z ceramicznej kształtki monolitycznej glinokrzemianu magnezowego o średnicy 93 mm i wysokości 91 mm, o 80 oczkach na cm², nasiąkliwości równej 24,6%, wytrzymałości na zginanie - 48,5 MPa, odporności na szoki termiczne - 600°C, o całkowitej powierzchni właściwej równej 2,72 m²/g i gęstości kształtki równej 0,6 g/cm³ wycina się kształtkę o masie 10 g i średnicy 20 mm i wysokości 75 mm i zanurza w 30 ml roztworu octanu manganu dwuwartościowego znajdującym się w cylindrze szklanym o pojemności 50 ml. Stężenie octanu manganu w roztworze wynosi 35%. Proces nasycania ceramicznej kształtki monolitycznej glinokrzemianu magnezowego prowadzi się w temperaturze 50°C przez 1 godzinę, po czym kształtkę wyjmuje się z roztworu, a po odcieknięciu z roztworu, suszy i po wysuszeniu, kształtkę praży w temperaturze około 350°C. Uzyskany nośnik właściwy z około 5% wzrostem masy w stosunku do jego masy wyjściowej impregnuje się rozcieńczonym roztworem kwasu sześciochloroplatynowego o zawartości 0,010 g platyny znajdującym się w szklanym cylindrze o pojemności 50 ml. Proces impregnacji prowadzi się w temperaturze 70°C przez 2 godziny. Następnie po zaadsorbowaniu platyny z roztworu impregnacyjnego w całości kształtkę suszy się i redukuje w atmosferze spalin w temperaturze 500°C. Wytworzony katalizator platynowy sposobem według wynalazku testuje się w procesie pełnego utlenienia toluenu i tlenku węgla będących podstawowymi składnikami gazów odlotowych wyznaczając temperatury, przy których osiągana jest ich konwersja 95%. Pełne utlenienie toluenu przebiega przy jego stężeniu w gazie równym 1,5 g/m³ natężeniu przepływu fazy gazowej 400 l/h i obciążeniu katalizatora 40 l/gkath, zaś pełne utlenienie tlenku węgla przebiega przy jego stężeniu w gazie równym 5 g/m³, natężeniu przepływu fazy gazowej 800 l/h i obciążeniu katalizatora 80 l/gkath. Aktywność katalizatora określana temperaturą 95% konwersji toluenu wynosi 288°C, a aktywność katalizatora określana temperaturą 95% konwersji tlenku węgla wynosi 180°C.

Claims (2)

1. Sposób wytwarzania katalizatora platynowego do oczyszczania gazów odlotowych polegający na tym, że na ceramiczną kształtkę monolityczną glinokrzemianu magnezowego jako nośnik wprowadza się powłokę tlenkową do zwiększenia masy nośnika o około 5% wagowych, obrabia termicznie, po czym impregnuje roztworem kwasu sześciochloroplatynowego, poddaje ponownie obróbce termicznej i redukuje w temperaturze około 500°C, znamienny tym, że ceramiczną kształtkę monolityczną glinokrzemianu magnezowego traktuje się roztworem soli manganu dwuwartościowego, po czym wypraża w temperaturze około 350°C, a po wyprażeniu roztworem kwasu sześciochloroplatynowego, impregnuje w temperaturze powyżej 45°C.

2. Sposób, według zastrz. 1, znamienny tym, że jako sól manganu dwuwartościowego stosuje się octan manganu o stężeniu 20-35% wagowych.