PL224716B1 - Sposób wytwarzania tlenkowego katalizatora miedziowo-manganowego na nośniku monolitycznym do utleniania zanieczyszczeń, zwłaszcza organicznych, w procesach oczyszczania gazów - Google Patents
Sposób wytwarzania tlenkowego katalizatora miedziowo-manganowego na nośniku monolitycznym do utleniania zanieczyszczeń, zwłaszcza organicznych, w procesach oczyszczania gazówInfo
- Publication number
- PL224716B1 PL224716B1 PL406545A PL40654513A PL224716B1 PL 224716 B1 PL224716 B1 PL 224716B1 PL 406545 A PL406545 A PL 406545A PL 40654513 A PL40654513 A PL 40654513A PL 224716 B1 PL224716 B1 PL 224716B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- monolith
- active
- catalyst
- layer
- carrier
- Prior art date
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims description 39
- HPDFFVBPXCTEDN-UHFFFAOYSA-N copper manganese Chemical compound [Mn].[Cu] HPDFFVBPXCTEDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 7
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 title claims description 7
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 title claims description 7
- 238000000746 purification Methods 0.000 title claims description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 title 1
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 26
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 21
- GDVKFRBCXAPAQJ-UHFFFAOYSA-A dialuminum;hexamagnesium;carbonate;hexadecahydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[Al+3].[Al+3].[O-]C([O-])=O GDVKFRBCXAPAQJ-UHFFFAOYSA-A 0.000 claims description 13
- 229910001701 hydrotalcite Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 229960001545 hydrotalcite Drugs 0.000 claims description 13
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 11
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910052878 cordierite Inorganic materials 0.000 claims description 8
- JSKIRARMQDRGJZ-UHFFFAOYSA-N dimagnesium dioxido-bis[(1-oxido-3-oxo-2,4,6,8,9-pentaoxa-1,3-disila-5,7-dialuminabicyclo[3.3.1]nonan-7-yl)oxy]silane Chemical compound [Mg++].[Mg++].[O-][Si]([O-])(O[Al]1O[Al]2O[Si](=O)O[Si]([O-])(O1)O2)O[Al]1O[Al]2O[Si](=O)O[Si]([O-])(O1)O2 JSKIRARMQDRGJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 6
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 claims description 3
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 claims description 3
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 claims description 3
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 claims description 3
- 239000012467 final product Substances 0.000 claims description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 25
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 8
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 7
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 6
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 239000004480 active ingredient Substances 0.000 description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 4
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- XTVVROIMIGLXTD-UHFFFAOYSA-N copper(II) nitrate Chemical compound [Cu+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O XTVVROIMIGLXTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 3
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 3
- FAHBNUUHRFUEAI-UHFFFAOYSA-M hydroxidooxidoaluminium Chemical compound O[Al]=O FAHBNUUHRFUEAI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- SYBFKRWZBUQDGU-UHFFFAOYSA-N copper manganese(2+) oxygen(2-) Chemical compound [O--].[O--].[Mn++].[Cu++] SYBFKRWZBUQDGU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 2
- MIVBAHRSNUNMPP-UHFFFAOYSA-N manganese(2+);dinitrate Chemical compound [Mn+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O MIVBAHRSNUNMPP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 description 2
- -1 platinum group metals Chemical class 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000314 transition metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001431 copper ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001437 manganese ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 1
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Catalysts (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania miedziowo-manganowego katalizatora tlenkowego na nośniku monolitycznym, przeznaczonego do utleniania zanieczyszczeń w procesach oczyszczania gazów, zwłaszcza gazów odlotowych zawierających zanieczyszczenia organiczne.
Katalizatory oparte na ceramicznych nośnikach monolitycznych posiadają szereg zalet w porównaniu do innej grupy znanych katalizatorów, takich jak proszki czy kształtki, gdyż charakteryzują się m.in. mniejszymi oporami przepływu gazów reakcyjnych, dużą powierzchnią wynikającą z ich budowy geometrycznej (tj. dużej ilości kanałów na jednostkę powierzchni przekroju poprzecznego monolitu) i obecnością porów w strukturze, co ułatwia adhezję warstwy pokrywającej, a przy tym ich cena jest relatywnie niska.
Warstwa pokrywająca, zwana też warstwą pośrednią, znanych katalizatorów o nośniku monolitycznym składa się zazwyczaj z żaroodpornych nośników, takich jak tlenek glinu, cyrkonu, czy ceru, na których osadzona jest masa aktywna zawierająca metale z grupy platynowców i/lub tlenki metali przejściowych.
Ogólnie rzecz biorąc znane są trzy sposoby preparatyki katalizatorów monolitycznych. Pierwszy sposób polega na spreparowaniu gotowego, aktywnego katalizatora, z którego następnie formuje się monolit (US 4912077). W drugim sposobie, aktywne katalitycznie składniki nanosi się na nośnik monolityczny wykonany, np. z zeolitu, węgla aktywnego czy aktywnego tlenku glinu (US 4631268, US 4657880). Wreszcie w trzecim sposobie, na monolit wykonany z obojętnego chemicznie materiału, np. kordierytu nanosi się warstwę pośrednią, np. tlenek glinu, a następnie na tak przygotowany monolit nanosi się prekursory składników katalitycznie aktywnych, po czym spreparowany w ten sposób m onolit z suszy i kalcynuje.
Zaletą pierwszego z wymienionych wyżej sposobów preparatyki katalizatora monolitycznego jest to, że ścianki powstałego monolitu składają się z wyłącznie katalizatora oraz, że ilość katalizatora przypadającego na jednostkę masy jest większa niż w przypadku dwóch pozostałych sposobów. Ni edostatkiem jest natomiast to, że do uformowania monolitu potrzebne są specjalne urządzenia oraz, że wytrzymałość mechaniczna tak powstałego monolitu nie zawsze jest satysfakcjonująca dla praktycznych zastosowań. To powoduje, że w przemyśle do preparatyki katalizatorów monolitycznych najczęściej wykorzystuje się dwa pozostałe sposoby, a szczególnie trzeci.
Katalizatory monolityczne preparowane według trzeciego ze wskazanych wyżej znanych sposobów, składają się z nośnika ceramicznego (np. kordierytowego), aktywnej warstwy pośredniej i aktywnego składnika katalitycznego.
W tym sposobie, bezcelowe i nieefektywne jest rozpraszanie aktywnych katalitycznie składników bezpośrednio na nośniku ceramicznym, ze względu na jego zbyt małą powierzchnię właściwą (zwykle mniejszą niż 1 m /g) - dlatego konieczna jest aktywna warstwa pośrednia, o wysokiej powierzchni właściwej, naniesiona na ścianki monolitycznego nośnika ceramicznego. Składniki aktywne katalitycznie naniesione na warstwę pośrednią charakteryzują się dzięki temu wysoką dyspersją, a przez to produkt (katalizator) ma wysoką aktywność katalityczną.
Proces preparatyki takiego katalizatora monolitycznego składa się z kilku etapów. Pierwszym jest naniesienie na monolit warstwy pośredniej. W tym celu przygotowuje się wodną, koloidalną zawiesinę mieszaniny, np. tlenku glinu i bohemitu jako lepiszcza. W tak przygotowanej zawiesinie zanurza się nośnik ceramiczny, wydmuchuje nadmiar zawiesiny sprężonym powietrzem, suszy i kalcynuje w wysokiej temperaturze. Na tak przygotowany nośnik nanosi się następnie znaną metodą impregnacji sole metali przejściowych, będące prekursorami fazy aktywnej katalizatora, po czym katalizator suszy się i kalcynuje w wysokiej temperaturze. Typowy sposób przygotowania wspomnianej zawiesiny opisano na przykład w zgłoszeniu patentowym EP 1236510.
Wiadomo powszechnie, że kalcynacja jest krytycznym etapem wytwarzania katalizatora. Jeżeli do przygotowania warstwy pośredniej użyto substratów rozkładających się z wytworzeniem produktów gazowych w trakcie kalcynacji, to powstająca warstwa pośrednia jest popękana i słaba mechanicznie. Wyeliminowanie rozpuszczalnych prekursorów mogłoby rozwiązać problem pękania warstwy pośredniej.
W opisie patentowym US 3894965 ujawniono sposób wytworzenia warstwy pośredniej z użyciem wodorotlenków metali przejściowych jako źródła jonów fazy aktywnej. Okazało się jednak, że wytworzona w ten sposób na powierzchni nośnika faza aktywna jest niehomogeniczna, a przy tym dyspersja fazy aktywnej jest mała, ze względu na duże kryształy wodorotlenków powstające w trakcie ich strącania.
PL 224 716 B1
Można uniknąć opisanych powyżej problemów, jeżeli katalizator zostanie wytworzony sposobem według wynalazku.
Okazało się bowiem nieoczekiwanie, że możliwe jest otrzymanie aktywnego tlenkowego katalizatora monolitycznego miedziowo-manganowego do utleniania zanieczyszczeń, zwłaszcza organicznych, w procesach oczyszczania gazów, posiadającego zwartą i wytrzymałą mechanicznie warstwę pośrednią naniesioną na nośnik ceramiczny, utworzoną przy wyeliminowaniu z procesu wytwarzania katalizatora substratów wytwarzających produkty gazowe w trakcie kalcynacji, a przy tym zwierającą w swoim składzie homogenicznie rozproszone tlenki miedzi i manganu.
Istota wynalazku polega na tym, że na powierzchnie ścianek monolitu nanosi się z wodnej koloidalnej zawiesiny wspólną warstwę: nośnika fazy katalitycznie aktywnej i prekursorów fazy katalityc znie aktywnej, którą to zawiesinę tworzy się przez wymieszanie na poziomie nanostrukturalnym aktywnego tlenku glinu (γ-ΑΙ2Ο3) jako nośnika i syntetycznego hydrotalkitu, zawierającego aktywne katalitycznie jony miedzi i manganu (zamiast tak jak dotychczas wodorotlenków jako źródła jonów metali katalitycznie aktywnych), po czym tak otrzymany półprodukt (tj. monolityczny nośnik z naniesioną warstwą zawierającą prekursory fazy aktywnej) suszy się, a następnie kalcynuje otrzymując aktywny katalizator tlenkowy.
Sposób wytwarzania katalizatora według wynalazku realizuje się przez naniesienie, na powierzchnie ścianek monolitu, zwłaszcza kordierytowego, co najmniej jednej warstwy z wodnej zawiesiny koloidalnej o pH powyżej 4,0, korzystnie od 4,4 do 4,8 jednostek, zawierającej w swoim składzie tlenek glinu i przygotowany znanym sposobem hydrotalkit miedziowo-manganowy, wymieszane ze sobą na poziomie nanostrukturalnym, zwłaszcza w młynie koloidalnym, najlepiej kulowym, w takiej ilości aby zawartość naniesionych na monolit składników w produkcie końcowym (katalizatorze) wynosiła AI2O3 od 70 do 95% mas., CuO od 2 do 12% mas., MnO2 od 2 do 12% mas.
Następnie półprodukt, otrzymany w wyniku wspomnianego wyżej nanoszenia zawiesiny na monolit, suszy się w temperaturze stopniowo podnoszonej do 120°C z szybkością korzystnie nie wyższą niż 30°C/godz. oraz kalcynuje temperaturze stopniowo podnoszonej do 600°C z szybkością korzystnie nie wyższą niż 100°C/godz.
Wspomnianą warstwę nośnika z prekursorami fazy katalitycznie aktywnej nanosi się na monolit z wodnej zawiesiny co najmniej jednokrotnie, jednak korzystne jest powtarzanie tej operacji, aż do osiągnięcia założonego udziału masowego tlenkowej fazy aktywnej w gotowym katalizatorze, najlepiej nie mniejszego niż 10% masy warstwy pokrywającej monolit.
Korzystnie, wodną zawiesinę koloidalną składającą się z tlenku glinu i hydrotalkitu miedziowo -manganowego, przygotowuje się w koloidalnym młynie kulowym przy szybkości obrotowej 100-150 obr./min. przez 20 do 50 godzin.
Przyczyn uzyskania nieoczekiwanych właściwości katalizatora wytworzonego sposobem według wynalazku należy upatrywać w tym, że hydrotalkit, będący prekursorem fazy aktywnej katalitycznie nie zawiera w swoim składzie, poza wodą, substancji lotnych w temperaturze suszenia. Powolne suszenie otrzymanego produktu w narastającej temperaturze powoduje, że woda jest usuwana w sposób łagodny nie powodując mechanicznego zniszczenia powstałej warstwy katalizatora. Dodatkowo w hydrotalkicie składniki aktywne rozmieszczone są na poziomie nanostrukturalnym co powoduje, że po wysuszeniu i kalcynacji powstałe tlenki metali przejściowych charakteryzują się dużą dyspersją i wysoką powierzchnią właściwą niezbędną do uzyskania przez tak spreparowany katalizator wysokiej aktywności. Ponadto przygotowanie zawiesiny koloidalnej przez równoczesne wymieszanie w młynie koloidanym nośnika, tj. tlenku glinu, z hydrotalkitem powoduje, że w wytworzonym katalizatorze składniki aktywne katalitycznie rozproszone są homogenicznie na powierzchni ziaren tlenku glinu, co dodatkowo podwyższa aktywność katalityczną.
Zastosowanie procedury według wynalazku prowadzi do otrzymania pełnowartościowego, aktywnego katalizatora o dobrych parametrach mechanicznych, w pełni przydatnego do stosowania w przemysłowych procesach oczyszczania gazów, zwłaszcza gazów odlotowych zawierających zanieczyszczenia organiczne.
Poniżej przedstawiono przykłady wykonania wynalazku oraz przykłady porównawcze otrzymania tlenkowego katalizatora miedziowo-manganowego znanymi metodami.
Aktywność katalizatorów przedstawionych w przykładach sprawdzano stosując metodykę porównawczą opisaną w polskim patencie PL 146901 (B1). Polega ona na wyznaczaniu temperatur, przy których porównywane katalizatory mają taki sam stopień konwersji w reakcji dopalania wzorcowego związku o zadanej koncentracji, dla stałej wartości obciążenia.
PL 224 716 B1
Testy katalityczne polegały na przepuszczaniu przez kwarcowy reaktor przepływowy, w którym umieszczono 40 ml katalizatora w formie monolitu, 400 litrów na godzinę powietrza zawierającego toluen lub etanol o stężeniu 2 g /Nm i wyznaczeniu temperatur reakcji, w których konwersja osiąga wartość 90%.
P r z y k ł a d 1 (porównawczy - nakładanie warstwy hydrotalkitowej na dwuetapowo nałożoną warstwę pośrednią)
4,38 g hydroksywodorotlenu glinu o nazwie handlowej Disperal S zmieszano z 14,50 g tlenku glinu o nazwie handlowej Puralox oraz z 120 ml wody destylowanej. Następnie dodano 6,7 ml 80% roztworu kwasu octowego w celu stabilizacji pH na poziomie 4,5 jednostek skali. Całość mieszano w młynie kulowym w czasie 48 godzin przy 100 obr/min. (wartość rzeczywista). Po 48 godzinach m onolit kordierytowy pokrywano przygotowaną zawiesiną i suszono w temperaturze pokojowej w czasie 24 godzin. Po powtórnym naniesieniu warstwy pokrywającej i wysuszeniu w temperaturze pokojowej, próbkę prażono w temperaturze 600°C w czasie 180 minut.
W kolejnym etapie, w celu uzyskania tlenkowej fazy aktywnej, na monolit pokryty warstwą pośrednią y-AI2O3 naniesiono warstwę zawiesiny hydrotalkitowej CuMn2Al w celu uzyskania 10% (procent masowy masy suchej) udziału tlenkowej fazy aktywnej.
W przypadku stosowania tej zawiesiny hydrotalkitu skład masowy uzyskiwanej tlenkowej fazy aktywnej był następujący: 22,4% (0,0787 g) CuO, 48,9% (0,1718 g) MnO2.
Po dwukrotnym pokryciu, wysuszeniu i wyprażeniu monolitu uzyskano 18% przyrost masy m onolitu i 10% udział masowy tlenkowej fazy aktywnej.
P r z y k ł a d 2 (porównawczy - impregnacja warstwy pośredniej)
4,83 g hydroksywodorotlenu glinu o nazwie handlowej Disperal S zmieszano z 14,50 g tlenku glinu o nazwie handlowej Puralox oraz z 120 ml wody destylowanej. Następnie dodano 6,7 ml 80% roztworu kwasu octowego w celu stabilizacji pH na poziomie 4,5 jednostek skali. Całość mieszano w młynie kulowym w czasie 48 godzin przy 100 obr/min. (wartość rzeczywista). Po 48 godzinach monolit kordierytowy pokrywano przygotowaną zawiesiną i suszono w temperaturze pokojowej w czasie 24 godzin. Po powtórnym naniesieniu warstwy pokrywającej i wysuszeniu w temperaturze pokojowej, próbkę prażono w temperaturze 600°C w czasie 180 minut.
W kolejnym etapie, w celu uzyskania tlenkowej fazy aktywnej, monolit pokryty warstwą pośre dnią y-AI2O3, był następnie impregnowany wodnym roztworem soli Cu(NO3)2 i Mn(NO3)2 o składzie odpowiadającym 0,0787 g CuO i 0,1718 g MnO2, tak aby skład procentowy fazy aktywnej był w tym przypadku taki sam jak w przykładzie 1.
W celu impregnacji przygotowano 120 ml wodnego roztworu zawierającego 0,7170 g azotanu (I) miedzi (II) oraz 1,7007 g azotanu (I) manganu (II).
W przygotowanym roztworze umieszczono pokryty warstwą tlenku glinu monolit kordierytowy, a impregnację prowadzono do momentu uzyskania 18% przyrostu masy suchej i 10% udziału mas owego tlenkowej fazy aktywnej. Po impregnacji monolit wyprażono w temperaturze 600°C w czasie 180 minut.
P r z y k ł a d 3
4,83 g hydroksywodorotlenu glinu o nazwie handlowej Disperal S zmieszano z 14,50 g tlenku glinu o nazwie handlowej Puralox oraz z 120 ml wody destylowanej. Następnie dodano 6,7 ml 80% roztworu kwasu octowego w celu stabilizacji pH na poziomie 4,5 jednostek skali. W kolejnym kroku do mieszaniny wprowadzono zawiesinę hydrotalkitu o składzie CuMn2Al w celu uzyskania 10% (procent masowy masy suchej) udziału tlenkowej fazy aktywnej. Całość mieszano w młynie kulowym w czasie 48 godzin przy 100 obr/min. (wartość rzeczywista).
Dla stosowanej zawiesiny hydrotalkitu CuMn2Al skład masowy uzyskiwanej tlenkowej fazy aktywnej był następujący: 22,4% (0,0787 g) CuO, 48,9% (0,1718 g) MnO2 oraz 28,7% (0,1008 g) AI2O3.
Przygotowaną zawiesinę naniesiono na monolit kordierytowy (zanurzenie monolitu w naczyniu o objętości 120 ml na czas 3 minut i wydmuchanie nadmiaru zawiesiny sprężonym powietrzem - ten etap powtarzano 3-krotnie) i wysuszono pokryty monolit w temperaturze pokojowej w czasie 24 godzin.
Po upływie tego czasu powtórnie naniesiono warstwę pokrywającą i powtórzono proces suszenia w temperaturze pokojowej.
Następnie tak pokryty monolit (półprodukt) suszono w temperaturze stopniowo podnoszonej do 120°C z szybkością 30°C/godz., a potem kalcynowano w temperaturze stopniowo podnoszonej do 600°C, z szybkością 100°C/godz.
PL 224 716 B1
Po dwukrotnym pokryciu i wyprażeniu monolitu uzyskano 18% przyrost masy monolitu. Całkowita masa warstwy pokrywającej wyniosła 3,5134 g, w tym 0,3513 g udział tlenkowej fazy aktywnej.
Wyniki testów katalitycznych katalizatorów z przykładów 1 do 3 w reakcjach utleniania toluenu i etanolu przedstawiono w tabeli poniżej.
| Utlenianie toluenu | Utlenianie etanolu | |
| T90 [°C] | T90 [°C] | |
| Przykład I | 436 | 372 |
| Przykład II | 473 | 379 |
| Przykład III | 400 | 340 |
Z tabeli widać, że katalizator otrzymany w przykładzie 3, sposobem według wynalazku, jest aktywniejszy niż katalizatory porównawcze, gdyż przy tej samej konwersji 90% pracuje w niższych temperaturach, co umożliwia obniżenie kosztów oczyszczania przemysłowych gazów odlotowych.
Claims (4)
- Zastrzeżenia patentowe1. Sposób wytwarzania tlenkowego katalizatora miedziowo-manganowego na nośniku monolitycznym do utleniania zanieczyszczeń, zwłaszcza organicznych, w procesach oczyszczania gazów, obejmujący nanoszenie na powierzchnie monolitu warstwy pośredniej i prekursorów fazy aktywnej katalitycznie, a następnie suszenie i kalcynację, znamienny tym, że na powierzchnie ścianek monolitu, zwłaszcza kordierytowego, nanosi się z wodnej koloidalnej zawiesiny o pH powyżej 4,0, korzystnie od 4,4 do 4,8 jednostek, wspólną warstwę nośnika fazy aktywnej i prekursorów fazy aktywnej, przy czym zawiesina ta zawiera aktywny tlenek glinu (γ-ΑΙ2θ3) i syntetyczny hydrotalkit miedziowomanganowy, wymieszane ze sobą na poziomie nanostrukturalnym, zwłaszcza w młynie koloidalnym, w takiej ilości aby zawartość naniesionych na monolit składników w produkcie końcowym wynosiła AI2O3 od 70 do 95% mas., CuO od 2 do 12% mas., MnO2 od 2 do 12% mas., po czym tak otrzymany półprodukt suszy się w temperaturze stopniowo podnoszonej do 120°C z szybkością korzystnie nie wyższą niż 30°C/godz., a następnie kalcynuje temperaturze stopniowo podnoszonej do 600°C z szybkością korzystnie nie wyższą niż 100°C/godz.
- 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że warstwę nośnika z prekursorami fazy katalitycznie aktywnej nanosi się na monolit z wodnej zawiesiny, aż do osiągnięcia założonego udziału m asowego tlenkowej fazy aktywnej w gotowym katalizatorze.
- 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że warstwę nośnika z prekursorami fazy katalitycznie aktywnej nanosi się na monolit z wodnej zawiesiny, aż do osiągnięcia udziału tlenkowej fazy aktywnej w gotowym katalizatorze nie mniejszego niż 10% masy warstwy pokrywającej monolit.
- 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wodną zawiesinę koloidalną tlenku glinu i hydrotalkitu miedziowo-manganowego, przygotowuje się w koloidalnym młynie kulowym przy szybkości obrotowej 100-150 obr./min. przez 20 do 50 godzin.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL406545A PL224716B1 (pl) | 2013-12-16 | 2013-12-16 | Sposób wytwarzania tlenkowego katalizatora miedziowo-manganowego na nośniku monolitycznym do utleniania zanieczyszczeń, zwłaszcza organicznych, w procesach oczyszczania gazów |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL406545A PL224716B1 (pl) | 2013-12-16 | 2013-12-16 | Sposób wytwarzania tlenkowego katalizatora miedziowo-manganowego na nośniku monolitycznym do utleniania zanieczyszczeń, zwłaszcza organicznych, w procesach oczyszczania gazów |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL406545A1 PL406545A1 (pl) | 2015-06-22 |
| PL224716B1 true PL224716B1 (pl) | 2017-01-31 |
Family
ID=53396762
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL406545A PL224716B1 (pl) | 2013-12-16 | 2013-12-16 | Sposób wytwarzania tlenkowego katalizatora miedziowo-manganowego na nośniku monolitycznym do utleniania zanieczyszczeń, zwłaszcza organicznych, w procesach oczyszczania gazów |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL224716B1 (pl) |
-
2013
- 2013-12-16 PL PL406545A patent/PL224716B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL406545A1 (pl) | 2015-06-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6703537B2 (ja) | 排気システム用の一酸化二窒素除去触媒 | |
| JP6073805B2 (ja) | 硫酸バリウムを備える熱的に安定した触媒担体 | |
| EP2081680B1 (en) | Process for preparing a sulfur tolerant alumina catalyst support | |
| KR20100057812A (ko) | 다층상 촉매 조성물 | |
| KR20180102196A (ko) | 내연기관용 다층 촉매 조성물 | |
| EP3972723B1 (en) | Ammonia oxidation catalyst for diesel applications | |
| DE69633790T2 (de) | Verfahren zur REGENERATIVEn KATALYTISCHEn OXIDATION | |
| JP5607131B2 (ja) | 排ガス浄化用触媒 | |
| JP2024501748A (ja) | 貴金属が単独原子状態で担持された三元触媒、その調製方法及び使用 | |
| CN112246250B (zh) | 一种整体式催化燃烧催化剂及其制备方法和应用 | |
| US20190262771A1 (en) | Low-Temperature Oxidation Catalyst With Particularly Marked Hydrophobic Properties ForThe Oxidation Of Organic Pollutants | |
| US12102987B2 (en) | Catalytic material with sulfur-tolerant support | |
| EP3064270B1 (en) | Carrier for exhaust gas purification catalyst, and exhaust gas purification catalyst | |
| JP5078062B2 (ja) | 排ガス浄化用触媒 | |
| JPH0824843B2 (ja) | 耐熱性触媒およびその使用方法 | |
| CN101618321B (zh) | 一种尾气净化催化剂及其制备方法 | |
| CN1048650C (zh) | 一种废气净化催化剂的制备方法 | |
| KR101398042B1 (ko) | 유기산 함유 배기가스 처리용 촉매 및 유기산 함유 배기가스 처리 방법 | |
| CN115707513B (zh) | 用于选择性催化还原的金属氧化物催化剂 | |
| JP6714989B2 (ja) | 排ガス浄化触媒用担体及び排ガス浄化触媒 | |
| PL224715B1 (pl) | Sposób wytwarzania monolitycznego tlenkowego katalizatora manganowo-miedziowego domieszkowanego cyrkonem i cerem do utleniania zanieczyszczeń, zwłaszcza organicznych, w procesach oczyszczania gazów | |
| JPH08155302A (ja) | 排ガス浄化用触媒及びその製造方法 | |
| JP5071840B2 (ja) | 排ガス浄化用触媒 | |
| JP5641585B2 (ja) | 排ガス浄化用触媒 | |
| KR100535009B1 (ko) | 2중층 코팅구조의 팔라듐 삼원촉매 제조방법 |