RU2026737C1 - Method for preparation of aluminoplatinum catalyst for cleaning effluent gases from organic substances, carbon monoxide and nitrogen oxides - Google Patents
Method for preparation of aluminoplatinum catalyst for cleaning effluent gases from organic substances, carbon monoxide and nitrogen oxides Download PDFInfo
- Publication number
- RU2026737C1 RU2026737C1 SU4827354A RU2026737C1 RU 2026737 C1 RU2026737 C1 RU 2026737C1 SU 4827354 A SU4827354 A SU 4827354A RU 2026737 C1 RU2026737 C1 RU 2026737C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- catalyst
- solution
- platinum
- selectivity
- carrier
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к способам получения катализаторов обезвреживания токсичных органических примесей, CO и NOх в газовых выбросах.The invention relates to methods for producing catalysts for the neutralization of toxic organic impurities, CO and NO x in gas emissions.
Известен способ приготовления катализатора дожигания вредных примесей на основе благородных металлов и оксида алюминия с добавками редкоземельных элементов (РЗЭ), включающий стадии пропитки оксида алюминия растворами солей РЗЭ, сушки и высокотемпературного прокаливания не ниже 750оС для полного разложения нанесенных солей и получения устойчивого термостабильного носителя. Затем следуют стадии нанесения металла платиновой группы, повторной сушки и высокотемпературной активации на воздухе при 400-600оС. Для исключения стадии высокотемпературного прокаливания модифицированного носителя известен способ, когда добавку церия вводят одновременно из раствора соли с соединением активного компонента при пропитке оксида алюминия, а затем следует стадия активирования при 650оС. В известном способе полагают, что соль церия (III) восстанавливает нанесенные платиновые металлы, а образующийся оксид церия (IV) стабилизирует дисперсность активных металлов. Однако, несмотря на то, что образуются дисперсные частицы металлов, активность образцов на 1 г существенно не повышается. Это, вероятно, связано с блокировкой части активного компонента оксидом добавки в порах носителя, либо образованием малоактивных поверхностных фаз типа PtOx˙CeOy ˙mAl2O3.A known method of preparing a catalyst for the afterburning of harmful impurities based on noble metals and aluminum oxide with the addition of rare-earth elements (REE), including the stage of impregnation of aluminum oxide with solutions of salts of REE, drying and high-temperature calcination of not less than 750 about With for the complete decomposition of the applied salts and obtain a stable thermostable carrier . This is followed by the stages of deposition of a platinum group metal, re-drying and high-temperature activation in air at 400-600 о С. followed by a step of activation at 650 ° C. In the known method it is believed that the salt of cerium (III) restores supported platinum metals, and the resulting cerium oxide (IV) stabilizing t dispersion of active metals. However, despite the fact that dispersed metal particles are formed, the activity of the samples per 1 g does not significantly increase. This is probably due to the blocking of a part of the active component by the oxide of the additive in the pores of the carrier, or by the formation of inactive surface phases of the PtO x ˙ CeO y ˙mAl 2 O 3 type .
Известен также способ влажного восстановления катализатора растворами гидразина, гидроксиламина, редуцирующих сахаров при пропитке совместно с растворами солей щелочноземельных элементов. Однако дисперсность металлов по данному способу получается недостаточно высокой. There is also known a method of wet reduction of a catalyst with solutions of hydrazine, hydroxylamine, reducing sugars when impregnated together with solutions of salts of alkaline earth elements. However, the dispersion of metals in this method is not high enough.
Наиболее близким по достигаемому эффекту к предлагаемому изобретению является способ приготовления РЗЭ-содержащего катализатора дожигания вредных примесей. Closest to the achieved effect to the present invention is a method for the preparation of REE-containing catalyst afterburning of harmful impurities.
По этому способу катализатор готовят пропиткой гранул либо порошка активного оксида алюминия растворами азотнокислых солей церия в количестве 5-20 мас. % по CeO2. После сушки при 110оС носитель прокаливают на воздухе не ниже 750оС, что необходимо для полного разложения соли и получения стабильного носителя. Затем следует стадия нанесения благородного металла в количестве 0,1-10 мас. % и вновь прокаливание на воздухе при 400-600оС. Чтобы исключить вторичное прокаливание, влажный катализатор обрабатывают 15-20 мин газообразным сероводородом.According to this method, the catalyst is prepared by impregnation of granules or active alumina powder with solutions of cerium nitrate salts in an amount of 5-20 wt. % CeO 2 . After drying at 110 ° C carrier is calcined in air not lower than 750 C, which is necessary for the complete decomposition of the salt and obtain a stable carrier. Then follows the stage of applying the noble metal in an amount of 0.1-10 wt. % And again calcining in air at 400-600 ° C. To eliminate the secondary calcination, the wet catalyst was treated with hydrogen sulfide gas for 15-20 minutes.
Недостатками известного способа являются:
высокие температуры прокаливания носителя, что существенно снижает удельную поверхность, пористость носителя и не обеспечивает высокую дисперсность нанесенных металлов, а, следовательно, активность образцов;
после сероводородной обработки катализатора требуется дополнительная его активация на воздухе при температуре более или равной 300-350оС, что нетехнологично, при этом выделяются вредные оксиды серы;
выделение при прокаливании модифицированного носителя вредных оксидов азота за счет разложения нитратных солей РЗЭ.The disadvantages of this method are:
high calcination temperatures of the support, which significantly reduces the specific surface, porosity of the support and does not provide a high dispersion of the deposited metals, and, consequently, the activity of the samples;
after processing the hydrogen sulphide catalyst it requires additional activation in air at a temperature of more than or equal to about 300-350 C, which is low-tech, the allocated harmful sulfur oxides;
the liberation during calcination of the modified carrier of harmful nitrogen oxides due to the decomposition of nitrate salts of REE.
Цель изобретения - разработка способа приготовления РЗЭ-содержащего алюмоплатинового катализатора для обезвреживания отходящих газов от вредных органических примесей, СО и NOx, обеспечивающего высокую активность и термостабильность катализатора за счет формирования высокодисперсных металлических частиц активного металла, устойчивых к перегревам. Технология приготовления предусматривает исключение вредных выбросов, упрощение технологии.The purpose of the invention is the development of a method for the preparation of REE-containing alumina-platinum catalyst for the neutralization of exhaust gases from harmful organic impurities, CO and NO x , providing high activity and thermal stability of the catalyst due to the formation of highly dispersed metal particles of the active metal that are resistant to overheating. Cooking technology provides for the elimination of harmful emissions, simplification of technology.
Катализатор по настоящему способу готовят в несколько стадий. Носитель γ -Al2O3 (S=200 м2/г, суммарный объем пор не менее 0,5 см3/г) пропитывают растворами нитратов церия, или нитратов суммы РЗЭ. Количество введенной модифицирующей добавки (4-5 мас.% CeO2 или 8-10 мас.% по сумме оксидов РЗЭ) определяется концентрацией пропиточных растворов и влагоемкостью носителя. После удаления избытка раствора носитель обрабатывают раствором платинохлористоводородной кислоты для хемосорбции платины в количестве 0,2-0,5 мас. %. Перед нанесением платины, если требуется ее равномерное распределение по зерну, носитель обрабатывают 0,2н. раствором уксусной кислоты. После нанесения платины катализатор при комнатной температуре обрабатывают 0,5-3%-ным раствором муравьиной кислоты в течение 5-20 мин так, чтобы при сушке катализатора на воздухе при 60-180оС протекала стадия окончательного формирования катализатора за счет совместного разложения нитратов РЗЭ и восстановления нанесенной ионной платины под действием сорбированной муравьиной кислоты. Стадия сероводородной обработки или стадии высокотемпературных прокаливаний на воздухе в инертных газах или водороде отсутствуют.The catalyst according to the present method is prepared in several stages. The γ-Al 2 O 3 carrier (S = 200 m 2 / g, the total pore volume of at least 0.5 cm 3 / g) is impregnated with solutions of cerium nitrates, or nitrates of the sum of REEs. The amount of introduced modifying additives (4-5 wt.% CeO 2 or 8-10 wt.% Based on the sum of REE oxides) is determined by the concentration of the impregnating solutions and the moisture capacity of the carrier. After removing the excess solution, the carrier is treated with a solution of platinum chloride for the chemisorption of platinum in an amount of 0.2-0.5 wt. % Before applying platinum, if it requires uniform distribution over the grain, the carrier is treated with 0.2 n. acetic acid solution. After application of the platinum catalyst at room temperature was treated with 0.5-3% solution of formic acid for 5-20 min so that during the drying of the catalyst in air at 60-180 ° C flowed final stage of formation of the catalyst due to the expansion joint lanthanide nitrate and recovering deposited ionic platinum by the action of sorbed formic acid. There is no stage of hydrogen sulfide treatment or a stage of high-temperature calcinations in air in inert gases or hydrogen.
Отличительными признаками настоящего способа являются нанесение модифицирующей добавки до или после нанесения платины на носитель, использование в качестве активатора 0,5-3,0%-ного раствора муравьиной кислоты, проведение обработки при определенных условиях и формирование активного компонента в режиме сушки при 60-180оС.Distinctive features of this method are the application of the modifying additive before or after the application of platinum on the carrier, the use of a 0.5-3.0% formic acid solution as an activator, processing under certain conditions and the formation of the active component in the drying mode at 60-180 about S.
Катализаторы исследуют методами РФА, ЭМ, адсорбции. Испытания проводят в модельных реакциях окисления метана, бутана, СO+NO в проточно-циркуляционных установках. Catalysts are examined by XRD, EM, and adsorption. The tests are carried out in model oxidation reactions of methane, butane, CO + NO in flow-through circulating plants.
Условия испытаний:
Температура окисления метана 500оС, бутана - 300оС, концентрация метана - 0,5 об.%, концентрация бутана - 0,25 об.%, остальное воздух. За меру активности принимают скорость реакции окисления углеводорода при текущей концентрации метана 0,25 об.%, бутана - 0,05 об.%. Реакция CO+NO+O2 - 395оС, концентрации NО и СО составляют 0,9 и 1,3 об.% соответственно. Активность оценивать по степени превращения NO. Селективность по N2 определяют из соотношения [N2] /[N2] +[N2O], где [N2] и [N2O] - концентрации азота и закиси азота.Test conditions:
The oxidation temperature of methane is 500 ° C, butane is 300 ° C, methane concentration is 0.5 vol.%, Butane concentration is 0.25 vol.%, The rest is air. As a measure of activity, the reaction rate of oxidation of a hydrocarbon is taken at a current methane concentration of 0.25 vol.%, Butane - 0.05 vol.%. The reaction CO + NO + O 2 - 395 about With the concentration of NO and CO are 0.9 and 1.3 vol.%, Respectively. Activity assessed by the degree of conversion of NO. Selectivity for N 2 is determined from the ratio of [N 2 ] / [N 2 ] + [N 2 O], where [N 2 ] and [N 2 O] are the concentrations of nitrogen and nitrous oxide.
Сущность способа иллюстрируется следующими примерами. The essence of the method is illustrated by the following examples.
П р и м е р 1. Гранулы γ - Al2O3 (S 200-220 м2/г, насыпная плотность 0,5-0,6 г/см3, суммарный объем пор 0,5 см3/г) массой 370 г обрабатывают при перемешивании слоя в течение 30 мин 0,75 л раствора нитрата церия (III), содержащего 150 г безводной соли. Избыток раствора сливают и остатки жидкости удаляют между слоями фильтровальной бумаги. Затем одновременно добавляют 0,75 л 0,2н. уксусной кислоты и 0,25 л раствора платинохлористоводородной кислоты с концентрацией платины 7,8 мг/мл. Слой катализатора вместе с раствором перемешивают в течение 2 ч. Катализатор промывают водой и после удаления избытка воды катализатор обрабатывают 0,75 л 1,0%-ного раствора муравьиной кислоты в течение 15 мин. После удаления избытка раствора, температуру слоя катализатора доводят до 60оС и в течение 6 ч проводят стадию формирования активного компонента. Окончательную сушку ведут при 180оС 8 ч. Состав полученного катализатора, мас.%:0,5 Pt(d=15-20 ), 8,0 СеО2 (d= 40 ), остальное - γ - Al2O3 (d=50-60 ). Распределение платины и церия по радиусу зерна носителя равномерное. Удельная поверхность составляет 200 м2/г.Example 1. Granules γ - Al 2 O 3 (S 200-220 m 2 / g, bulk density 0.5-0.6 g / cm 3 , total pore volume 0.5 cm 3 / g) weighing 370 g is treated with stirring of the layer for 30 min 0.75 l of a solution of cerium (III) nitrate containing 150 g of anhydrous salt. Excess solution is drained and residual liquid is removed between layers of filter paper. Then at the same time add 0.75 l of 0.2n. acetic acid and 0.25 l of a solution of platinum hydrochloric acid with a concentration of platinum of 7.8 mg / ml The catalyst layer together with the solution is stirred for 2 hours. The catalyst is washed with water and after removing excess water, the catalyst is treated with 0.75 L of a 1.0% formic acid solution for 15 minutes. After removing excess solution, the catalyst bed temperature was adjusted to 60 ° C and for 6 hours performed a step of forming the active component. The final drying is carried out at 180 about 8 hours. The composition of the obtained catalyst, wt.%: 0.5 Pt (d = 15-20 ), 8.0 CeO 2 (d = 40 ), the rest is γ - Al 2 O 3 (d = 50-60 ) The distribution of platinum and cerium along the radius of the grain of the carrier is uniform. The specific surface is 200 m 2 / g.
П р и м е р 2. Способ приготовления аналогичен примеру 1, но отличается тем, что катализатор после нанесения платины обрабатывают 3%-ным раствором HCOOН 5 мин. Состав полученного катализатора, мас.%: 0,48 Pt (d=15-20 ), 5,0 CeO2 (d=50 ), остальное-γ -Al2O3 (d=60 ). Удельная поверхность катализатора составляет 180 м2/г.PRI me
П р и м е р 3. Способ приготовления аналогичен примеру 1, но отличается тем, что катализатор после нанесения платины обрабатывают 0,5%-ным раствором HCOOH 20 мин, а стадию формирования-активирования катализатора ведут при 120оС. Полученный катализатор имеет состав, мас.%: 0,5 Pt, (d=15-20 ), 5,0 CeO2 (d= 40 ), остальное -γ - Al2O3 (d=50-60). Удельная поверхность 200 м2/г.PRI me
П р и м е р 4. Аналогичен примеру 1, но отличается тем, что обработку 2% -ной HСООН ведут 10 мин, а окончательно катализатор формируют в режиме сушки при 160оС 10 ч. Полученный катализатор имеет состав, мас.%: 0,5 Pt (d= 20-25 ), 4,5 СеО2 (d=70 ), остальное - γ - Al2O3 (d=60 ). Удельная поверхность составляет 180 м2/г.PRI me
В примерах 5-7 приведены способы приготовления РЗЭ-алюмоплатинового катализатора, когда модифицирующую добавку наносят после хемосорбции платинохлористоводородной кислоты на оксид алюминия. Examples 5-7 show methods for preparing a REE-alumina-platinum catalyst, when a modifying additive is applied after chemisorption of platinum chloride on alumina.
П р и м е р 5. 370 г гранул γ -Al2O3 (S=200 м2/г, суммарный объем пор 0,55 см3/г) заливают водой и выдерживают в течение 1 ч при перемешивании. Затем прибавляют 0,75 л 0,2н. уксусной кислоты и 0,25 л раствора платинохлористоводородной кислоты с концентрацией по платине 7,8 мг/мл. Катализатор перемешивают в течение 2 ч, промывают водой, избыток воды удаляют вакуумированием. Далее катализатор обрабатывают 0,75 л раствора нитрата Ce(III), содержащего 150 г соли, 20 мин. После удаления пропиточного раствора катализатора обрабатывают 0,8 л 1,0%-ного раствора НСООН 15 мин. Затем следует стадия сушки при 60оС 6 ч , которая сопровождается восстановлением активного компонента и разложением соли-добавки. Окончательную сушку ведут при 160оС 8 ч. Катализатор имеет состав, мас.%: 0,5 Pt (d=15-20 ), 4,85 СеО2 (d= 40 ), остальное - γ- Al2O3 (d= 50 ). Распределение платины и церия по радиусу зерна носителя равномерное. Удельная поверхность составляет 200 м2/г.PRI me
П р и м е р 6. Аналогичен примеру 5, но отличается тем, что катализатор обрабатывают 0,5% -ным раствором НСООН 20 мин, а формирование катализатора ведут при 140оС 4 часа. Полученный катализатор имеет состав, в мас. %: 0,5% Pt (d= 20-25 ), 4,7 СеО2 (d=60-70 ), остальное γ- Al2O3 (d=50-60 ). Удельная поверхность равна 180 м2/г.PRI me
П р и м е р 7. Способ приготовления аналогичен примеру 5, но отличается тем, что в катализатор вводят сумму РЗЭ из азотнокислого раствора промышленного концентрата объемом 0,5 л с содержанием по сумме оксидов РЗЭ 200 г/л. Состав полученного катализатора, мас. %: 0,5 Pt, 8,5 суммы РЗЭ. Удельная поверхность 180 м2/г.PRI me
П р и м е р 8. Способ приготовления аналогичен примеру 7, но отличается тем, что катализатор обрабатывают 0,5%-ным раствором муравьиной кислоты 15 мин, а формирование активной фазы катализатора проводят при 180оС 6 ч. Состав полученного катализатора, мас.%: 0,5 Pt, 8,5 суммы РЗЭ, остальное -γ -Al2O3. Удельная поверхность 180 м2/г.PRI me
П р и м е р 9 (прототип). 5000 г сферических частиц активного оксида алюминия (диаметром 2-3 мм) погружают в раствор, содержащий 700 г Ce (NO3)3˙6H2O. После сушки при 110оС 16 ч носитель прокаливают при 950оС на воздухе 2 ч. После охлаждения 3500 г носителя помещают в раствор платинохлористоводородной кислоты объемом 1400 мл, содержащий 17,5 г платины. Влажный катализатор обрабатывают 25 мин газообразным сероводородом, затем сушат при 110оС 14 ч. Окончательное прокаливание проводят на воздухе при 500оС до полного удаления хлорид-ионов. Состав полученного катализатора, мас.%: 0,5 Pt, 5 CeO2, остальное (δ ), γ -Al2O3. Удельная поверхность 130-140 м2/г.PRI me R 9 (prototype). 5000 g of spherical particles of active alumina (2-3 mm diameter) was immersed in a solution containing 700 g of Ce (NO 3) 3 ˙6H 2 O. After drying at 110 ° C for 16 hours carrier was calcined at 950 C in air for 2 hours After cooling, 3500 g of the support are placed in a 1400 ml volume of platinum chloride solution containing 17.5 g of platinum. The wet catalyst is treated with gaseous hydrogen sulfide for 25 minutes, then dried at 110 ° C for 14 hours. The final calcination was carried out in air at 500 ° C until complete removal of chloride ions. The composition of the obtained catalyst, wt.%: 0.5 Pt, 5 CeO 2 , the rest (δ), γ -Al 2 O 3 . The specific surface area is 130-140 m 2 / g.
В табл. 1 представлены варьируемые параметры настоящего способа приготовления катализатора. In the table. 1 shows the variable parameters of the present catalyst preparation process.
В табл. 2 приведены данные по удельной поверхности носителя, фазовому составу образцов катализатора, среднему размеру частиц после высокотемпературных обработок приготовленного катализатора. In the table. 2 shows data on the specific surface of the carrier, the phase composition of the catalyst samples, the average particle size after high-temperature treatments of the prepared catalyst.
В табл. 3 и 4 приведены результаты испытаний катализатора в модельных реакциях. In the table. Figures 3 and 4 show the results of testing the catalyst in model reactions.
Полученные результаты указывают, что катализатор, приготовленный настоящим способом, имеет более высокую активность в окислении углеводородов (в 2-4 раза) и существенно большую селективность (на 20-25%), чем имеющиеся аналоги. Катализатор обладает также высокой термостабильностью и способен выдерживать перегревы до 1000-1050оС без существенного снижения активности. По настоящему способу в технологии приготовления отсутствуют вредные выбросы и промежуточные стадии сушки и прокаливания.The results obtained indicate that the catalyst prepared by this method has a higher activity in the oxidation of hydrocarbons (2-4 times) and a significantly greater selectivity (20-25%) than the existing analogues. The catalyst also has high thermal stability and can withstand overheating up to 1000-1050 ° C without a significant decrease in activity. According to the present method, there are no harmful emissions and intermediate stages of drying and calcination in the preparation technology.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4827354 RU2026737C1 (en) | 1990-05-21 | 1990-05-21 | Method for preparation of aluminoplatinum catalyst for cleaning effluent gases from organic substances, carbon monoxide and nitrogen oxides |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4827354 RU2026737C1 (en) | 1990-05-21 | 1990-05-21 | Method for preparation of aluminoplatinum catalyst for cleaning effluent gases from organic substances, carbon monoxide and nitrogen oxides |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2026737C1 true RU2026737C1 (en) | 1995-01-20 |
Family
ID=21515349
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU4827354 RU2026737C1 (en) | 1990-05-21 | 1990-05-21 | Method for preparation of aluminoplatinum catalyst for cleaning effluent gases from organic substances, carbon monoxide and nitrogen oxides |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2026737C1 (en) |
-
1990
- 1990-05-21 RU SU4827354 patent/RU2026737C1/en active
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
Заявка Великобритании N 1449313, кл. B 01J 23/65, опубл.1976. * |
Патент США N 3850847, кл. B 01J 11/01, опубл.1974. * |
Патент США N 3870455, кл. B 01J 23/40, опубл.1975. * |
Патент США N 3993572, кл. B 01J 23/10, опубл.1976. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR0180919B1 (en) | Alumina-based compositions and catalysts having high specific surface area | |
KR970009558B1 (en) | Copper oxide and ceria catalyst | |
JP3753582B2 (en) | Mesoporous oxide molecular sieve for nitrogen oxide absorption in oxidizing exhaust | |
JPH0622676B2 (en) | Simultaneous catalysis of nitrogen oxide decomposition and carbon monoxide oxidation under cyclic operating conditions | |
US4818745A (en) | Catalyst for oxidation of carbon monoxide and process for preparing the catalyst | |
JPH06211525A (en) | Composition based on cerium(iv) oxide, preparation and use thereof | |
US3914377A (en) | Catalyst reactor for oxidizing carbon monoxide and hydrocarbons in gaseous stream | |
US4062810A (en) | Carrier-supported catalyst | |
US3676370A (en) | Neodymium oxide-barium oxide catalyst composition | |
US4380510A (en) | Method of making layered catalysts | |
Axelsson et al. | Hydrothermal stability of silica as a support for platinum in an oxidation catalyst | |
RU2026737C1 (en) | Method for preparation of aluminoplatinum catalyst for cleaning effluent gases from organic substances, carbon monoxide and nitrogen oxides | |
RU2026738C1 (en) | Method for preparation of aluminoplatinum catalyst for cleaning effluent gases from organic substances, carbon monoxide and nitrogen oxides | |
RU2199386C1 (en) | Catalyst for removing nitrogen oxides from gases and method of preparation thereof | |
Wang et al. | Enhancing low-temperature NO x storage and reduction performance of a Pt-based lean NO x trap catalyst | |
UA72543C2 (en) | Combination comprising lead compounds upstream of the copper-containing catalyst, and method for carrying out the catalytic reaction using the catalyst | |
JP3371127B2 (en) | Exhaust gas purification method | |
JP3567998B2 (en) | Denitration catalyst and denitration method using the same | |
Evaldsson et al. | Fibrillar alumina as a wash-coat on monoliths in the catalytic oxidation of xylene | |
JP3433500B2 (en) | Denitration catalyst and denitration method | |
JPH0731884A (en) | Catalyst for purifying exhaust gas and purifying method of exhaust gas | |
JP3358274B2 (en) | Denitration catalyst and denitration method | |
JP2001340758A (en) | Catalyst for oxidizing unburned hydrocarbon contained in exhaust gas and method of producing the same | |
JPS62266142A (en) | Catalyst for treating exhaust gas | |
JP2971274B2 (en) | Nitrogen oxide removal catalyst and nitrogen oxide removal method using the same |