RU176931U1 - Каталитический преобразователь - Google Patents

Каталитический преобразователь Download PDF

Info

Publication number
RU176931U1
RU176931U1 RU2017129734U RU2017129734U RU176931U1 RU 176931 U1 RU176931 U1 RU 176931U1 RU 2017129734 U RU2017129734 U RU 2017129734U RU 2017129734 U RU2017129734 U RU 2017129734U RU 176931 U1 RU176931 U1 RU 176931U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
catalytic converter
solution
honeycomb structure
precursor
catalytically active
Prior art date
Application number
RU2017129734U
Other languages
English (en)
Inventor
Виктор Владимирович Качура
Галина Викторовна Косякова
Роман Александрович Ровенский
Original Assignee
Виктор Владимирович Качура
Галина Викторовна Косякова
Роман Александрович Ровенский
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Виктор Владимирович Качура, Галина Викторовна Косякова, Роман Александрович Ровенский filed Critical Виктор Владимирович Качура
Priority to RU2017129734U priority Critical patent/RU176931U1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU176931U1 publication Critical patent/RU176931U1/ru

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/40Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals of the platinum group metals
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/50Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
    • B01J35/56Foraminous structures having flow-through passages or channels, e.g. grids or three-dimensional monoliths

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

Объект полезной модели: каталитический преобразователь Область применения: каталитический преобразователь относится к устройствам для очистки отходящих газов, характеризующихся высокой степенью запыленности, образующихся в результате функционирования мусороперерабатывающих комплексов.Каталитический преобразователь включает сотовидную структуру, имеющую множество ячеек и нанесенные на ее поверхность частицы катализатора. Согласно предлагаемой полезной модели сотовая структура выполнена из муллитокремнеземистой плиты путем создания в ней сквозных отверстий заданного размера и с заданным взаимным расположением, поверхность сотовой структуры армирована суспензией вибромолотого корунда, после чего на нее нанесен вторичный носитель катализатора из раствора компонентов-предшественников, а на поверхности вторичного носителя катализатора путем распыления раствора его предшественника с включением в него по меньшей мере одного вещества из ряда СоО, PtO, PdO сформированы каталитически активные соединения с созданием целостного каталитически активного слоя, при этом после нанесения каждого из покрытий поверхность каталитического преобразователя подвергнута просушиванию и обжигу. Суспензия вибромолотого корунда содержит: корунда - 75-95% по массе, жидкого стекла - 5-25% по массе в пересчете на SiO, а также, сверх того, 45-55% избытка 7-15%-ного раствора фосфатов, а также, сверх того, 5-35% избытка распушенных волокон муллита с соотношением длины к диаметру 10 и более. Раствор предшественника вторичного носителя катализатора включает, по меньшей мере, SiO, а также один или несколько предшественников соединений из ряда AlO, ВО, MnO, СоО, FeO, NiO, KO, NaO, CuO, CeO, MgO, CaO, BaO. Каталитический преобразователь, заявляемый в качестве полезной модели, обладает малой массой, высокой прочностью, устойчивостью к абразивному износу и отложению пыли поверхностью, более длительным сроком службы до последующей регенерации, обусловленным экранированием воздействия материала носителя на каталитически активный внешний слой. Указанные характеристики позволяют эффективно использовать заявляемый катализатор на установках с высокой запыленностью и относительно низкой скоростью газового потока, а именно в системах обезвреживания отходящих газов мусороперерабатывающих комплексов. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Заявляемая полезная модель относится к устройствам для каталитической очистки отходящих газов, характеризующихся высокой степенью запыленности, образующихся в результате функционирования мусороперерабатывающих комплексов.
Условия функционирования катализаторов в мусороперерабатывающих комплексах (МПК) отличаются от условий в других производственных и технологических процессах, таких, как например работа двигателя внутреннего сгорания, значительными перепадами температуры в блоке каталитической очистки, значительной запыленностью и относительно низкой скоростью газового потока, а также нестабильным качественным и количественным составом отходящих газов (ОГ). Таким образом, носитель катализатора и катализатор подвергаются воздействию агрессивных сред, абразивному износу поверхности, воздействию высоких температур и значительному количеству циклов «нагрев-охлаждение», а также, вследствие этого, интенсивным термомеханическим нагрузкам.
В соответствии с известными методами (Structured catalyst and reactors / [edited by] Andrzej Cybulski and Jacob A. Moulijn. 2nd ed.p.cm - (Chemical industries; v. 110) 2006) изготовление каталитических преобразователей на керамическом носителе заданной геометрии (трубки, пластины, соты) производится путем напыления, окунания или пропитывания керамического носителя предшественником катализатора с последующими стадиями сушки и обжига. Модификацией такого метода является формирование на носителе промежуточного керамического покрытия, выполняющего функции увеличения удельной поверхности нанесеного на него слоя катализатора.
Известным технологическим приемом формирования керамического носителя сотовой структуры является экструзия материалов с высокой удельной поверхностью совместно с неорганическими волокнами, выполняющими роль армирования, и неорганическими связующими (Заявка JP Н05213681, кл. С04В 38/06, опубл. 24.08.1993). Недостатком указанного способа является использование дорогостоящего оборудования и в целом сложного технологического процесса.
Также активно используется метод связывания трубчатых керамических элементов в единую сотовую структуру (патент DE 4341159 В4, кл. B01J 23/38, опубл. 05.02.2009).
Использование метода компоновки трубчатых элементов в сотовую структуру посредством использования связующего осложнено низкой механической прочностью исходных трубчатых элементов, а также сложностью формирования регулярной сотовой структуры.
В условиях функционирования катализаторов (высокая запыленность, относительно низкая скорость газового потоку) использование в качестве носителя катализатора трубок, пластин или конструкций сотовой структуры с малым проходным сечением канала приводит к отложению пыли и, как следствие, к снижению эффективности каталитической очистки отходящих газов. Таким образом, в вышеуказанных условиях наиболее эффективным подходом является использование перфорированных плит, установленных перпендикулярно направлению движения газового потока. Диаметр и взаимное расположение отверстий в плитах, а также толщина плит определяются исходя из скорости и запыленности газового потока.
Известно также (Structured catalyst and reactors / [edited by] Andrzej Cybulski and Jacob A. Moulijn. 2nd ed.p.cm - (Chemical industries; v. 110) 2006) об ингибирующем воздействии некоторых компонентов материала носителя катализатора на каталитическую активность последнего в условиях длительного воздействия высоких температур, что обусловлено диффузионной миграцией компонентов материала носителя к поверхности катализатора и химическим взаимодействием с ним.
Известны катализатор и способ его изготовления (патент US 7851405 В2, кл. B01J 23/56, опубл. 14.12. 2010), согласно которому первичный компонент контактирует и химически связывается с частицей благородного металла для подавления его смещения, а вторичный компонент инкапсулирует первичный и частицу благородного металла. Получаемый по указанному способу катализатор имеет низкие механическую и термическую прочность, а также высокоразвитую поверхность на микроуровне, что препятствует его использованию в условиях функционирования блоков каталитической очистки МПК.
Известна сотовая структура (патент US 7871688 В2, кл. В32 В 3/12, опубл. 18.01.2011). Она включает в себя керамический блок, образованный путем склеивания множества сотообразных тел посредством размещения между ними клеевого слоя и слоя уплотнительного материала, расположенного на периферии керамического блока. Каждое из сотообразных тел имеет большое количество ячеек, расположенных параллельно друг другу в продольном направлении с перегородками между ними. Клеевой слой и слой уплотнительного материала выполнены как одно целое практически без зазора для разделения двух слоев. Использование высокопористой обжиговой керамики в качестве материала сотовой структуры позволяет значительно повысить удельную поверхность последней. Это обстоятельно позволяет эффективно использовать ее в качестве носителя катализатора для очистки газовых сред в случае, если газовый поток является «чистым», то есть не запылен, а также в случае очень низких, ламинарных значений числа Рейнольдса. То есть в условиях функционирования блока каталитической нейтрализации МПК известный носитель катализатора является неэффективным вследствие быстрого зарастания пор сот пылью.
Наиболее близким к заявлемой полезной модели техническим решением является сотовый носитель катализатора, включающий сотовидную структуру, имеющую множество ячеек и нанесенные на нее частицы катализатора (пат. US 8038955 В2, кл. B01D 50/00, опубл. 18.10.2011).
Сотовый носитель катализатора представляет собой трубчатую структуру, имеющую множество ячеек, сформированных параллельно друг другу в продольном направлении с расположенной между ними продольной стенкой. Средний диаметр частиц катализатора, нанесенных на сотовую структуру, составляет 0,05-1,00 мкм. Стенки ячеек снабжены неорганическими волокнами. В качестве катализатора используются оксиды церия, циркония, железа, меди, марганца, калия, элементы La, Nd, Sm, Eu, Gd или Y, щелочной или щелочноземельный металл, а также Mn, Со, Fe или Ni. Формирование слоя катализатора производится непосредственно на поверхности сотового носителя.
Существенным недостатком описанного известного технического решения является непосредственное нанесенное частиц катализатора на керамический носитель, что приводит к снижению каталитической активности вследствие миграции компонентов носителя к слою катализатора и, как следствие, его инактивации. Другим недостатком является наличие на стенках керамического носителя неорганических волокон, которые имеют своей функцией повышение удельной поверхности контакта фаз, что, в условиях функционирования блока каталитической нейтрализации МПК, будет приводить к запылению поверхности и, как следствие, к снижению эффективности очистки отходящих газов.
В основу заявляемой полезной модели поставлена задача создания такого каталитического преобразователя для обработки отходящих газов мусороперерабатывающих комплексов, который был бы лишен вышеуказанных недостатков, имел малую запыляемость поверхности каталитического преобразователя, повышенные термомеханические эксплуатационные характеристики катализатора и его носителя в условиях динамических термических нагрузок, возникающих в процессе работы МПК.
Поставленная задача решается тем, что в каталитическом преобразователе, включающем сотовидную структуру, имеющую множество ячеек и нанесенные на ее поверхность частицы катализатора, согласно заявляемой полезной модели, сотовая структура выполнена из муллитокремнеземистой плиты путем создания в ней сквозных отверстий заданного размера и с заданным взаимным расположением, поверхность сотовой структуры армирована суспензией вибромолотого корунда, после чего на нее нанесен вторичный носитель катализатора из раствора компонентов-предшественников, а на поверхности вторичного носителя катализатора путем распыления раствора его предшественника с включением в него по меньшей мере одного вещества из ряда СоО, РtO, РdO сформированы каталитически активные соединения с созданием целостного каталитически активного слоя, при этом после нанесения каждого из покрытий поверхность каталитического преобразователя подвергнута просушиванию и обжигу.
Поставленная задача решается также тем, что суспензия вибромолотого корунда содержит: корунда - 75-95% по массе, жидкого стекла - 5-25% по массе в пересчете на SiO2, а также, сверх того, 45-55% избытка 7-15%-ного раствора фосфатов, а также, сверх того, 5-35% избытка распушенных волокон муллита с соотношением длины к диаметру 10 и более.
Поставленная задача решается также тем, что раствор предшественника вторичного носителя катализатора включает, по меньшей мере, SiO2, а также один или несколько предшественников соединений из ряда Аl2О3, В2О3, Мn3O4, СоО, Fe2O3, МО, K2O, Na2O, CuO, CeO, MgO, CaO, BaO.
Конкретный пример выполнения заявляемой полезной модели поясняется Фиг. 1 и Фиг. 2 фигурами чертежа.
Муллитокремнеземистая плита 1 размерами 500×500×15 мм перфорирована цилиндрическим отверстиями 2 диаметром 50 мм в шахматном порядке с шагом 70 мм. На поверхность муллитокремнеземистой плиты 1 и внутренние поверхности отверстий 2 нанесена суспензия из вибромолотого корунда (75% по массе), жидкого стекла (25% по массе в пересчете на SiO2), а также, сверх того, 45% избытка 7%-ного раствора гидрофосфата натрия, а также, сверх того, 10% избытка распушенных волокон муллита с соотношением длины к диаметру 10 и более. После нанесения указанной суспензии плита 1 высушена до полного высыхания при температуре 105-110°С и обожжена при температуре 1200°С в течение 10 часов.
Поверх описанного покрытия на поверхность муллитокремнеземистой плиты 1 и внутренние поверхности отверстий 2 нанесен, высушен при температуре 105-110°С и обожжен при температуре 450°С в течение 2 часов раствор предшественника вторичного носителя катализатора, включающий 40% SiO2, 15% В2O3, 5% CuO, 5% Fe2O3, 5% Na2O, 10% K2O, 20% NiO.
Раствор предшественника катализатора, дополненный СоО и PdO в соотношении 95:5, распылен над поверхностью муллитокремнеземистой плиты 1 и на внутренних поверхностях отверстий 2 до формирования сплошного слоя катализатора толщиной 0,80 мкм с последующим обжигом муллитокремнеземистой плиты 1 при температуре 500°С в течение 4 часов.
Активность каталитических преобразователей была изучена для конверсии газов, подлежащих очистке, с помощью модельной установки проточного типа. Установка позволяет изучать степени конверсии различных газовых смесей. Испытания каталитических преобразователей проводились в реакциях окисления монооксида углерода и бензола. Для определения газообразных компонентов, входящих в состав отработанных газов, использовались измерительные приборы «Инфракар» и «Окси».
Условия определения каталитической активности следующие: объемная часть газовой смеси - 50000 ч-1, размер частиц катализатора - 5×10 мм, скорость нагрева - 10°С/мин.
Состав модельной смеси, содержащей монооксид углерода, об. %: СО - 2, остальное воздух. Эффективность каталитического преобразователя в процессах конверсии СО оценивалась по температуре достижения полного его исчезновения на выходе модельной установки. Состав модельной смеси, содержащей бензол, г/м3: бензол - 10, остальное воздух. Эффективность каталитического преобразователя в процессах окисления бензола оценивалась по степени его конверсии при температуре 550°С.
Результаты испытаний каталитических преобразователей, которые получены по примерам 1, 2, 3, сведены в таблицу 1.
Figure 00000001
Каталитический преобразователь, заявляемый в качестве полезной модели, обладает малой массой, высокой прочностью, устойчивостью к абразивному износу и отложению пыли поверхностью, более длительным сроком службы до последующей регенерации, обусловленным экранированием воздействия материала носителя на каталитически активный внешний слой. Указанные характеристики позволяют эффективно использовать заявляемый катализатор на установках с высокой запыленностью и относительно низкой скоростью газового потока, а именно в системах обезвреживания ОГ МПК.

Claims (3)

1. Каталитический преобразователь, включающий сотовидную структуру, имеющую множество ячеек и нанесенные на ее поверхность частицы катализатора, отличающийся тем, что сотовая структура выполнена из муллитокремнеземистой плиты путем создания в ней сквозных отверстий заданного размера и с заданным взаимным расположением, поверхность сотовой структуры армирована суспензией вибромолотого корунда, после чего на нее нанесен вторичный носитель катализатора из раствора компонентов-предшественников, а на поверхности вторичного носителя катализатора путем распыления раствора его предшественника с включением в него по меньшей мере одного вещества из ряда CoO, PtO, PdO сформированы каталитически активные соединения с созданием целостного каталитически активного слоя, при этом после нанесения каждого из покрытий поверхность каталитического преобразователя подвергнута просушиванию и обжигу.
2. Каталитический преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что суспензия вибромолотого корунда содержит: корунда - 75-95% по массе, жидкого стекла - 5-25% по массе в пересчете на SiO2, а также, сверх того, 45-55% избытка 7-15%-ного раствора фосфатов, а также, сверх того, 5-35% избытка распушенных волокон муллита с соотношением длины к диаметру 10 и более.
3. Каталитический преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что раствор предшественника вторичного носителя катализатора включает, по меньшей мере, SiO2, а также один или несколько предшественников соединений из ряда Al2O3, B2O3, Mn3O4, СоО, Fe2O3, NiO, K2O, Na2O, CuO, CeO, MgO, CaO, BaO.
RU2017129734U 2017-08-22 2017-08-22 Каталитический преобразователь RU176931U1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017129734U RU176931U1 (ru) 2017-08-22 2017-08-22 Каталитический преобразователь

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017129734U RU176931U1 (ru) 2017-08-22 2017-08-22 Каталитический преобразователь

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU176931U1 true RU176931U1 (ru) 2018-02-02

Family

ID=61186752

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017129734U RU176931U1 (ru) 2017-08-22 2017-08-22 Каталитический преобразователь

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU176931U1 (ru)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5281462A (en) * 1989-11-01 1994-01-25 Corning Incorporated Material, structure, filter and catalytic converter
RU2213232C2 (ru) * 1998-05-12 2003-09-27 Эмитек Гезельшафт Фюр Эмиссионстехнологи Мбх Каталитический преобразователь для нейтрализации отработавших газов двигателя внутреннего сгорания
RU98480U1 (ru) * 2010-05-24 2010-10-20 Общество с ограниченной ответственностью "РОССКАТавто" Каталитический коллектор системы выпуска отработавших газов двигателя внутреннего сгорания
US7871688B2 (en) * 2007-05-14 2011-01-18 Ibiden Co., Ltd. Honeycomb structure and method of manufacturing the honeycomb structure
US8038955B2 (en) * 2007-04-17 2011-10-18 Ibiden Co., Ltd. Catalyst supporting honeycomb and method of manufacturing the same

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5281462A (en) * 1989-11-01 1994-01-25 Corning Incorporated Material, structure, filter and catalytic converter
RU2213232C2 (ru) * 1998-05-12 2003-09-27 Эмитек Гезельшафт Фюр Эмиссионстехнологи Мбх Каталитический преобразователь для нейтрализации отработавших газов двигателя внутреннего сгорания
US8038955B2 (en) * 2007-04-17 2011-10-18 Ibiden Co., Ltd. Catalyst supporting honeycomb and method of manufacturing the same
US7871688B2 (en) * 2007-05-14 2011-01-18 Ibiden Co., Ltd. Honeycomb structure and method of manufacturing the honeycomb structure
RU98480U1 (ru) * 2010-05-24 2010-10-20 Общество с ограниченной ответственностью "РОССКАТавто" Каталитический коллектор системы выпуска отработавших газов двигателя внутреннего сгорания

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5237630B2 (ja) ハニカム構造体
JP5782085B2 (ja) 改良されたディーゼル排気フィルター
PL76451B1 (ru)
CN108138617B (zh) 废气净化过滤器
US6843817B2 (en) Ceramic filter and filter device
KR20150091343A (ko) 암모니아 산화 촉매
JP2009519814A (ja) 圧力降下の低い被覆ディーゼル排ガスフィルタ
KR20130123407A (ko) 개선된 촉매 매연 필터 및 그의 제조 및 사용 방법
JP2007296514A (ja) 触媒体とその製造方法
JP2013226557A (ja) 触媒コンバータの製造方法
CN102762827A (zh) 具有改进特征的还原催化剂涂覆的柴油颗粒过滤器
JP2010227767A (ja) ハニカムフィルタ
JP7211893B2 (ja) 排ガス浄化装置
JP5106716B2 (ja) 排ガス浄化材及び排ガス浄化装置
US11911728B2 (en) Reactor for reducing nitrogen oxides
JP2017510439A (ja) 改良された触媒化スートフィルター
KR20140004624A (ko) 촉매 조성물 및 이의 용도
US10960352B2 (en) Catalyst bed and method for reducing nitrogen oxides
CN1902384B (zh) 含颗粒物质的废气排放控制过滤器,废气排放控制方法及其装置
CN113453781B (zh) 用于处理来自固定排放源的含颗粒废气的催化过滤系统
RU176931U1 (ru) Каталитический преобразователь
KR20220102619A (ko) 농축된 pgm 영역을 갖는 배출 제어 촉매 물품
JP2021155276A (ja) 多孔質セラミック構造体および多孔質セラミック構造体の製造方法
JP2010227799A (ja) 排ガス浄化用触媒
JP2010077845A (ja) 排ガス浄化フィルタ及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PC91 Official registration of the transfer of exclusive right (utility model)

Effective date: 20190708