RU2064828C1 - Catalyst for reduction of nitrogen oxides in industrial waste gasses - Google Patents

Catalyst for reduction of nitrogen oxides in industrial waste gasses Download PDF

Info

Publication number
RU2064828C1
RU2064828C1 RU94027733A RU94027733A RU2064828C1 RU 2064828 C1 RU2064828 C1 RU 2064828C1 RU 94027733 A RU94027733 A RU 94027733A RU 94027733 A RU94027733 A RU 94027733A RU 2064828 C1 RU2064828 C1 RU 2064828C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
potassium
catalyst
nitrogen oxides
silicates
industrial
Prior art date
Application number
RU94027733A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU94027733A (en
Inventor
Р.А. Газаров
В.А. Широков
П.А. Петров
В.А. Дятлов
Ю.А. Егоров
Original Assignee
Российское акционерное общество "Газпром"
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 Российское акционерное общество "Газпром" filed Critical Российское акционерное общество "Газпром"
Priority to RU94027733A priority Critical patent/RU2064828C1/en
Publication of RU94027733A publication Critical patent/RU94027733A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2064828C1 publication Critical patent/RU2064828C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: nitrogen oxides neutralization in waste gasses exhaust of industrial facilities - heat and power plants, compression stations, gas processing works etc. SUBSTANCE: catalyst has active phase based on platinum group metal and carrier. As active phase in the case it has 11-tungsten silicates of potassium of general formula Kx[SiW11MO39]yH2O, with M = Pd,Rn or Pt. x = 8, y = 4; x = 4, y = 6; x = 5, y = 8; or molybdenum silicates of potassium of general formula Kx[SiMo11MO39]yH2O, with M=Pd, Rn or Ft.x = 6, y = 14; x = 4, y = 9; x = 5, y = 12 with following shares of components (mass %): 11-tungsten silicates of potassium or 11-molybdenum silicates of potassium in terms of active metal - 0.05 - 0.35; carrier - balance (up to 100%). In preferable versions as active phase catalyst may have mixture of 11-tungsten silicates of potassium taken in equimolar ratios or mixture of 11-molybdenum silicates of potassium taken in equimolar ratios. Catalyst provides 70 - 80 5 purification of exhausted waste gasses from nitrogen oxides under working temperatures of 400 - 450 C and industrial speeds of gas streams. Catalyst demonstrates high selectivity in process of transformation of nitrogen oxides in exhaust molecular nitrogen - 85 - 90 %. EFFECT: catalyst allows to increase degree of nitrogen oxides neutralization in industrial waste exhausted gasses. 3 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к способу приготовления катализатора для нейтрализации оксидов азота в газовых выбросах ряда промышленных объектов - ТЭЦ, компрессорных станций, газоперерабатывающих заводов и т.д. Известно, что нейтрализация других токсичных компонентов, таких как СO и углеводороды, проводится в настоящее время достаточно успешно в США, Японии, ряде стан Западной Европы с использованием каталитических методов. Однако реализация этих методов для эффективного обезвреживания оксидов азота в промышленных выбросах оказалась гораздо более трудной научной проблемой в плане практического разрешения. Правда, в целом ряде работ было предложено использовать для решения вышеуказанной проблемы реакцию NO с аммиаком на платиновых катализаторах (см. 1. Франция. Патент N 1205311, 1960 г. Франция. Патент N 1233712, 1960 г. 2. Патент США N 3053613, 1962 г. 3. Промышленный палладиевый катализатор АПК-2 (ТУ-113-03-312-91) в России). Катализатор по способу (1) содержит 0,5% мас. Pt и ведет процесс при относительно невысоких объемных скоростях (до 1000 ч-1). Катализатор по способу (2) содержит близкие количества Pt, Rh, Ru, а процесс в этом случае осуществляется в две стадии. Первая стадия при температуре 150-400oС на Pt-катализаторе, вторая при 150-900oС на Pt, Pd, Rh/Al2O3. Высоким содержанием платиноида 2% масс. Pd отличается и промышленный катализатор АПК-2.The invention relates to a method for preparing a catalyst for neutralizing nitrogen oxides in gas emissions of a number of industrial facilities - thermal power plants, compressor stations, gas processing plants, etc. It is known that the neutralization of other toxic components, such as CO and hydrocarbons, is currently being carried out quite successfully in the USA, Japan, and a number of Western European countries using catalytic methods. However, the implementation of these methods for the effective neutralization of nitrogen oxides in industrial emissions has proved to be a much more difficult scientific problem in terms of practical resolution. True, in a number of works it was proposed to use the NO reaction with ammonia on platinum catalysts to solve the above problem (see 1. France. Patent N 1205311, 1960 France. Patent N 1233712, 1960. 2. US Patent N 3053613, 1962 3. Industrial palladium catalyst APK-2 (TU-113-03-312-91) in Russia). The catalyst according to the method (1) contains 0.5% wt. Pt and leads the process at relatively low space velocities (up to 1000 h -1 ). The catalyst according to method (2) contains close amounts of Pt, Rh, Ru, and the process in this case is carried out in two stages. The first stage at a temperature of 150-400 o With Pt-catalyst, the second at 150-900 o With Pt, Pd, Rh / Al 2 O 3 . High platinum content 2% of the mass. Pd is different and the industrial catalyst APK-2.

При наличии серьезных недостатков, отмеченных выше (проблема эффективной работы при больших объемных скоростях промышленных выхлопов, относительно высокая себестоимость катализатора, а также высокая чувствительность каталитического процесса к составу реакционной смеси), существует главное основное препятствие для широкого внедрения способа нейтрализации оксидов азота аммиаком в промышленную практику. In the presence of serious shortcomings noted above (the problem of efficient operation at high volumetric rates of industrial exhausts, the relatively high cost of the catalyst, and the high sensitivity of the catalytic process to the composition of the reaction mixture), there is a major main obstacle to the widespread introduction of the method of neutralizing nitrogen oxides with ammonia in industrial practice .

Основной недостаток вышеуказанного способа высокая токсичность самого аммиака, сравнимая с токсичностью NO, делает его практически малопригодным для большинства промышленных объектов. Ведь реализация процесса NO + NH3 на промышленных объектах, где объемы газовых выбросов составляют млн.м3/год, требует складирования на территории объектов громадного количества баллонов с токсичным аммиаком, а также обеспечения жестких условий их безопасной эксплуатации (т.е. по существу возникает новая экологическая проблема).The main disadvantage of the above method is the high toxicity of ammonia itself, comparable with the toxicity of NO, which makes it practically unsuitable for most industrial facilities. Indeed, the implementation of the NO + NH 3 process at industrial facilities where gas emissions amount to mln m 3 / year require the storage of a huge number of tanks with toxic ammonia on the territory of the facilities, as well as providing stringent conditions for their safe operation (i.e., essentially a new environmental problem arises).

В этой связи для решения промышленной задачи нейтрализации NO наиболее целесообразным представляется разработка каталитического процесса для реакции NO + CH4. Ведь большинство промышленных объектов ТЭЦ, газоперерабатывающие заводы, компрессорные станции и др. работают на природном газе. Кроме того, использование природного газа устраняет экологические факторы, связанные с использованием NH3.In this regard, to solve the industrial task of neutralizing NO, it seems most appropriate to develop a catalytic process for the reaction NO + CH 4 . Indeed, most industrial facilities of thermal power plants, gas processing plants, compressor stations, etc. operate on natural gas. In addition, the use of natural gas eliminates environmental factors associated with the use of NH 3 .

В последние годы в ряде работ рассматривались проблемы создания эффективных катализаторов для нейтрализации NO углеводородами (Патент ФРГ N 3642018, 1987; Патент США N 5149512, 1992). Предлагалось также в ряде работ использовать для этой реакции некоторые промышленные образцы катализаторов (в частности, палладиевый АПК-2), примененных ранее для реакции NO с аммиаком. Предложенный в Патенте ФРГ цеолитсодержащий катализатор для реакции NO с пропиленом работает при температурах до 500oС. Однако даже использование пропилена (более реакционноспособного) вместо метана не позволяет авторам достичь высокой эффективности процесса конверсия NO на предложенном катализаторе не превышает 50%
В Патенте США N 5149512 (1992), который можно считать прототипом предлагаемого изобретения, в качестве активной фазы катализатора используются металлы Rh, Cr, Fe, Ag в цеолитной матрице. Реакция NO с углеводородами СН4, C3H6 осуществляется при температурах 250-600oC. Однако, несмотря на очень низкую объемную скорость процесса 100 ч-1, авторам патента не удалось достичь высоких показателей по конверсии NO, которая не превышает 50-53% При этом эффективность процесса нейтрализации NO заметно снижалась при наличии кислорода в реакционной смеси.
In recent years, a number of studies have addressed the problems of creating effective catalysts for neutralizing NO with hydrocarbons (German Patent No. 3642018, 1987; US Patent No. 5149512, 1992). It was also proposed in a number of studies to use for this reaction some industrial samples of catalysts (in particular, palladium APK-2), previously used for the reaction of NO with ammonia. The zeolite-containing catalyst proposed in the FRG Patent for the reaction of NO with propylene operates at temperatures up to 500 o C. However, even the use of propylene (more reactive) instead of methane does not allow the authors to achieve high efficiency of the process, the NO conversion on the proposed catalyst does not exceed 50%
In US Patent No. 5149512 (1992), which can be considered the prototype of the present invention, Rh, Cr, Fe, Ag metals in the zeolite matrix are used as the active phase of the catalyst. The reaction of NO with hydrocarbons CH 4 , C 3 H 6 is carried out at temperatures of 250-600 o C. However, despite the very low space velocity of the process 100 h -1 , the authors of the patent were not able to achieve high rates of NO conversion, which does not exceed 50- 53% In this case, the efficiency of the NO neutralization process noticeably decreased in the presence of oxygen in the reaction mixture.

Невозможность эффективного использования предложенных катализаторов при объемных скоростях приблизительно 50 тыс.ч-1 и реакционных составах, отвечающих реальным условиям, а также низкая селективность процесса по азоту (в продуктах реакции наряду с азотом присутствуют сопоставимые количества весьма токсичной закиси азота N2O), обусловленная низкими показателями величины конверсии NO, не позволяют говорить о промышленном эффекте при использовании этих катализаторов.The inability to effectively use the proposed catalysts at space velocities of approximately 50 thousand h -1 and reaction compositions that meet real conditions, as well as the low selectivity of the process for nitrogen (in the reaction products, along with nitrogen, there are comparable amounts of very toxic nitrous oxide N 2 O), due to low rates of NO conversion do not allow talking about the industrial effect when using these catalysts.

Задачей настоящего изобретения является разработка катализатора, обладающего повышенной активностью (на уровне 70-80%-очистки) и селективностью (по выходу азота), а также стабильностью при объемных скоростях очищаемого газового потока 50-70 тыс.ч-1, соответствующих промышленным условиям.The objective of the present invention is to develop a catalyst with increased activity (at the level of 70-80% purification) and selectivity (in nitrogen yield), as well as stability at volumetric speeds of the purified gas stream of 50-70 thousand h -1 corresponding to industrial conditions.

Поставленная задача решается предлагаемым катализатором для восстановления оксидов азота метансодержащим газом в промышленных отходящих газах, включающим активную фазу на основе металла платиновой группы и носитель, отличительная особенность которого состоит в том, что в качестве активной фазы он содержит 11-вольфрамосиликаты калия общей формулы Кx[SiW11MO39] •yH2O, где M=Pd, Rh или Pt, x=6, y=11; x=4, y=6; x=5, y=8 или молибдосиликаты калия общей формулы: Кx[SiMo11MO39]•yH2O, где M=Pd, Rh или Pt, x=6, y=14; x=4, y=9; x=5, y=12, при следующем содержании компонентов (% мас.): 11-вольфрамосиликаты калия или 11-молибдосиликаты калия в расчете на активный металл 0,05-0,25; носитель остальное (до 100%)
В предпочтительных вариантах катализатор может содержать в качестве активной фазы смесь 11-вольфрамосиликатов калия, взятых в эквимолярных соотношениях, или смесь 11-молибдосиликатов калия, взятых в эквимолярных соотношениях.
The problem is solved by the proposed catalyst for the reduction of nitrogen oxides with a methane-containing gas in industrial exhaust gases, including an active phase based on a platinum group metal and a carrier, the distinctive feature of which is that it contains 11 potassium tungstosilicates of the general formula K x [as an active phase] SiW 11 MO 39 ] • yH 2 O, where M = Pd, Rh or Pt, x = 6, y = 11; x = 4, y = 6; x = 5, y = 8 or potassium molybdosilicates of the general formula: K x [SiMo 11 MO 39 ] • yH 2 O, where M = Pd, Rh or Pt, x = 6, y = 14; x = 4, y = 9; x = 5, y = 12, with the following content of components (% wt.): 11-potassium tungsten silicates or 11-potassium molybdosilicates calculated on the active metal 0.05-0.25; carrier rest (up to 100%)
In preferred embodiments, the catalyst may comprise, as an active phase, a mixture of potassium 11-tungstosilicates taken in equimolar ratios or a mixture of potassium 11-molybdosilicates taken in equimolar ratios.

Катализатор готовят путем пропитки носителя (подложки), в качестве которого можно использовать оксид алюминия, алюмосиликат и др. водными растворами 11-вольфрамосиликата Кx[SiW11MO39] •yH2O или 11-молибдосиликатов калия Кx[SiMo11MO39]•yH2O, где М, х, y имеют вышеуказанные значения, и последующей сушкой при температуре 20-100oС.The catalyst is prepared by impregnating a carrier (substrate), as which may be used alumina, silica-alumina and others. Aqueous solution 11 volframosilikata K x [SiW 11 MO 39] • yH 2 O or 11 molibdosilikatov potassium K x [SiMo 11 MO 39 ] • yH 2 O, where M, x, y have the above meanings, and subsequent drying at a temperature of 20-100 o C.

Используемые в качестве активной фазы новые соединения оксокомплексы, представляющие собой мелкокристаллические вещества-порошки коричневого цвета (палладиевый комплекс), красного цвета (родиевый комплекс), оранжевого цвета (платиновый комплекс) хорошо растворимы в воде и легко наносятся на пористую основу методом пропитки. The new compounds used as the active phase are oxocomplexes, which are fine crystalline powders of brown color (palladium complex), red color (rhodium complex), orange color (platinum complex), are readily soluble in water and easily applied to the porous base by impregnation.

Дополнительное свойство изобретения связано с тем, что полученные оксокомплексы Pd, Rh и Pt содержат большое количество гидратной воды, а наличие ОН-группировок обеспечивает эффективное взаимодействие комплексов с поверхностью носителя и высокую прочность нанесенного покрытия. An additional property of the invention is due to the fact that the obtained oxo complexes Pd, Rh and Pt contain a large amount of hydrated water, and the presence of OH groups ensures effective interaction of the complexes with the surface of the carrier and high strength of the applied coating.

Еще одно принципиальное важное свойство изобретения связано с тем, что полученные оксокомплексы вообще не содержат хлора. Основной каркас решетки комплекса состоит из кислородных атомов, входящих в координационный полиэдр платиноида, представляющий собой недостроенный октаэдр. Характер координационного окружения и координационная ненасыщенность атомов платиноидов в структуре оксокомплекса позволяют свести весь процесс получения катализатора к одностадийной пропитке и последующей сушке при температурах от комнатной до 70-100oС.Another important important property of the invention is related to the fact that the obtained oxo complexes do not contain chlorine at all. The main lattice framework of the complex consists of oxygen atoms included in the coordination polyhedron of the platinoid, which is an unfinished octahedron. The nature of the coordination environment and the coordination unsaturation of platinoid atoms in the structure of the oxocomplex allow the whole process of catalyst preparation to be reduced to single-stage impregnation and subsequent drying at temperatures from room temperature to 70-100 o C.

Еще одно свойство изобретения заключается в том, что использование новых оксокомплексов Pd, Rh и Pt для нанесения на пористую подложку позволяет получить по существу атомное распределение (диспергирование) платиноида на поверхности носителя. При этом принципиально важно то обстоятельство, что такая максимально высокая степень диспергирования активного металла, близкая к 100% сохраняется и при высоких температурах работы катализатора (до 500oС и выше). Полученный результат связан с высокой стабильностью структуры синтезированных кристаллических оксокомплексов и сохранением прочного кислородного каркаса решетки в широком диапазоне температур (до 500-800oС).Another property of the invention lies in the fact that the use of new oxo complexes Pd, Rh and Pt for deposition on a porous substrate allows to obtain essentially atomic distribution (dispersion) of platinoid on the surface of the carrier. In this case, it is fundamentally important that such a maximum degree of dispersion of the active metal, close to 100%, is maintained at high temperatures of the catalyst (up to 500 o C and above). The obtained result is associated with high stability of the structure of the synthesized crystalline oxo complexes and the preservation of a strong oxygen lattice framework in a wide temperature range (up to 500-800 o C).

Особенностью строения оксокомплексов-поливольфраматов и-полимолибдатов палладия, родия и платины является наличие в качестве структурных элементов центрального тетраэдра SiO4 и 12 октаэдров. Известны оксокомплексы состава К4[SiW12O40] •yH2O и К4[SiMo12O40]•yH2O. Замена одного из атомов W (или Мо) в октаэдре на платиноид приводит к тому, что место концевого атома кислорода в октаэдре МO6 (где М=Pd, Rh, или Pt) в отличие от октаэдров WO6(MoO6) занимает молекула воды, играющая роль внутрисферного лигандра. Она достаточно подвижна и в ходе каталитических реакций, проходящих при повышенных температурах приблизительно >200oС, легко уступает свое место в координационном полиэдре молекулам реагентов, например, NO и СН4, хемосорбирующимся на атомах платиноида. В то же время структурный каркас новых соединений, состоящий из взаимосвязанных октаэдров МO6, весьма прочен. Очевидно, важную роль в стабильности синтезированных оксокомплексов при температурах катализа до 500oС и выше играет и полимерный характер этих соединений (М>2500).A structural feature of the oxocomplexes-polyvungstates and polymolybdates of palladium, rhodium and platinum is the presence of structural elements of the central tetrahedron SiO 4 and 12 octahedra. Oxocomplexes of the composition K 4 [SiW 12 O 40 ] • yH 2 O and K 4 [SiMo 12 O 40 ] • yH 2 O are known. Replacing one of the W (or Mo) atoms in the octahedron with a platinoid results in the position of the terminal atom the oxygen in the octahedron MO 6 (where M = Pd, Rh, or Pt), unlike the octahedra WO 6 (MoO 6 ), is occupied by a water molecule, which plays the role of an intraspheric ligand. It is quite mobile and in the course of catalytic reactions occurring at elevated temperatures of approximately> 200 ° C, it easily gives way to reagent molecules in the coordination polyhedron, for example, NO and CH 4 , which are chemisorbed on platinoid atoms. At the same time, the structural framework of new compounds, consisting of interconnected MO 6 octahedra, is very strong. Obviously, the polymer nature of these compounds (M> 2500) also plays an important role in the stability of the synthesized oxo complexes at catalysis temperatures of up to 500 o C and higher.

Для приготовления нанесенных катализаторов по новой технологической схеме были синтезированы новые оксокомплексы платиновых металлов следующего состава:
К6[SiW11PdO39]11H2O К6[SiMo11PdO39]14H2O
К4[SiW11PtO39]6H2O К4[SiMo11PtO39]9H2O
К5[SiW11RhO39]8H2O К5[SiMo11RhO39]12H2O
Получение новых оксокомплексов представляет собой обычную реакцию комплексообразования в растворах. Синтез поливольфраматов (и полимолибдатов) проводили по следующей схеме. К 0,01 М раствору, например, 11-вольфрамосиликата калия прибавляют PdCl2 в виде насыщенного раствора в соотношении Pd: SiW= 1: 1. Реакционную смесь нагревают при температуре 80-90oС в течение 2 ч при перемешивании. Величину рН раствора реакционной смеси поддерживают добавлением НСl (1:5) около 4. При выпаривании из раствора выделяют коричневые кристаллы К6[SiW11PdO39]11H2O. Аналогично синтезируют оксокомплексы платины и родия (для реакции комплексообразования в этом случае используют соответственно соли PtCl4 и RhCl3), см. Р.А. Газаров и др.(А. С. СССР N 1043876, 1983 г.)
Синтезированные гетерополикомплексы платиноидов были использованы для приготовления катализаторов по новой простой одностадийной схеме. Процесс приготовления катализатора при этом сводится к пропитке гранул (или блока) носителя, например, оксида алюминия водным раствором поливольфрамата (полимолибдата) палладия (или платины, или родия). Концентрация пропитывающего раствора 0,5-10% мас. Гранулы (или блок) носителя выдерживаются в растворе поливольфрамата (или полимолибдата), например, в течение 2 ч при температуре 70-100oС с последующей сушкой при 100-110oС. Концентрация активного металла Pd(Pt, R) или ΣPd, Rh, Pt в катализаторе может составлять от 0,05 до 0,25% мас.
To prepare supported catalysts according to a new technological scheme, new oxo complexes of platinum metals of the following composition were synthesized:
K 6 [SiW 11 PdO 39 ] 11H 2 O K 6 [SiMo 11 PdO 39 ] 14H 2 O
K 4 [SiW 11 PtO 39 ] 6H 2 O K 4 [SiMo 11 PtO 39 ] 9H 2 O
K 5 [SiW 11 RhO 39 ] 8H 2 O K 5 [SiMo 11 RhO 39 ] 12H 2 O
The preparation of new oxo complexes is a common complexation reaction in solutions. The synthesis of polytungstates (and polymolybdates) was carried out according to the following scheme. To a 0.01 M solution of, for example, potassium 11-tungstosilicate, PdCl 2 was added as a saturated solution in the ratio Pd: SiW = 1: 1. The reaction mixture was heated at a temperature of 80-90 ° C for 2 hours with stirring. The pH of the solution of the reaction mixture is maintained by adding HCl (1: 5) of about 4. Brown crystals of K 6 [SiW 11 PdO 39 ] 11H 2 O are isolated from the solution upon evaporation. Oxocomplexes of platinum and rhodium are synthesized in the same way (in this case, they use the complexation reaction, respectively salts of PtCl 4 and RhCl 3 ), see R.A. Gazarov et al. (A.S. USSR N 1043876, 1983)
The synthesized heteropoly complexes of platinoids were used to prepare the catalysts according to the new simple one-stage scheme. The process of preparation of the catalyst is reduced to the impregnation of the granules (or block) of the carrier, for example, alumina with an aqueous solution of polyvungstate (polymolybdate) palladium (or platinum, or rhodium). The concentration of the impregnating solution of 0.5-10% wt. Granules (or block) of the carrier are kept in a solution of polytungstate (or polymolybdate), for example, for 2 hours at a temperature of 70-100 o With subsequent drying at 100-110 o C. The concentration of the active metal Pd (Pt, R) or ΣPd, Rh, Pt in the catalyst may be from 0.05 to 0.25% wt.

Пример 1. Приготовление катализатора для восстановления NO метаном. 0,45 г соли К6[SiW11PdO39]11H2O растворяют в 10 мл воды. Гранулы носителя g- оксида алюминия погружают в приготовленный раствор и выдерживают при температуре 100oС в течение 2 ч, затем сушат. Полученный катализатор состава 7,55% компл. соли К6[SiW11PdO39] и 92,45% мас. Аl2O3 подвергают испытаниям на активность (концентрация активного металла Pd в образце 0,25% мас.).Example 1. Preparation of a catalyst for the reduction of NO with methane. 0.45 g of salt K 6 [SiW 11 PdO 39 ] 11H 2 O is dissolved in 10 ml of water. The granules of the g-alumina support are immersed in the prepared solution and kept at a temperature of 100 ° C. for 2 hours, then dried. The resulting catalyst composition of 7.55% set. salts of K 6 [SiW 11 PdO 39 ] and 92.45% wt. Al 2 O 3 is tested for activity (concentration of the active metal Pd in the sample 0.25% wt.).

Пример 2. 0,09 г соли К6[SiW11PdO39]11H2O и 0,09 г соли К5[SiW11RhO39] 8Н2O растворяют в 10 мл воды. Блочный носитель (кордиерит с подслоем из γ- оксида алюминия) погружают в приготовленный раствор и выдерживают при комнатной температуре в течение суток, затем сушат. После этого полученный катализатор состава 1,5% мас. соли К6[SiW11PdO39]11H2O, 1,5% соли К5[SiW11RhO39] 8H2O и 97% мас. Аl2O3 подвергают испытаниям на активность (концентрация активных металлов ΣPd, Rh в образце составляет 0,05% мас.).Example 2. 0.09 g of salt K 6 [SiW 11 PdO 39 ] 11H 2 O and 0.09 g of salt K 5 [SiW 11 RhO 39 ] 8H 2 O are dissolved in 10 ml of water. A block carrier (cordierite with a sublayer of γ-alumina) is immersed in the prepared solution and kept at room temperature for one day, then dried. After that, the resulting catalyst composition of 1.5% wt. salts of K 6 [SiW 11 PdO 39 ] 11H 2 O, 1.5% salts of K 5 [SiW 11 RhO 39 ] 8H 2 O and 97% wt. Al 2 O 3 is tested for activity (the concentration of active metals ΣPd, Rh in the sample is 0.05% wt.).

Отличительной особенностью синтезированных новых катализаторов на основе Pd-, Pt- и Rh-оксокомплексов является наличие жесткого кислородного каркаса кристаллической решетки (при полном отсутствии атомов хлора в соединениях), координационная ненасыщенность атомов платиноида в структуре, что обуславливает возможность прямого использования этих соединений в качестве каталитически активных компонентов после стадии пропитки носителя без каких-либо операций по высокотемпературному расположению нанесенного комплекса или последующего восстановления комплексов водородом (или другим восстановителем) до появления фазы металлического палладия (платины, родия). При использовании синтезированных оксокомплексов обеспечивается также атомарное диспергирование платиноидов на поверхности носителя. Причем высокая стабильность кислородного каркаса в поливольфраматах (полимолибдатах) палладия, платины, родия, нанесенных на подложку, обеспечивает в свою очередь высокую стабильность атомарного диспергирования платиноидов даже при температурах 500-800oС. Характерно при этом, что по результатам наших исследований проведение жестких окислительно-восстановительных циклов термообработки при 500oС (чередование циклов: обработка кислородом в течение 2 ч, затем восстановление водородом в течение 2 ч, продувка инертным газом и т. д.) не приводит к заметному спеканию d-металла, который продолжает оставаться на поверхности носителя преимущественно в виде изолированных атомов. Атомарное диспергирование d-металла, достигаемое в новых катализаторах, дает очевидное преимущество по сравнению с известными способами приготовления платиновых катализаторов, которые на сегодня обеспечивают степень диспергирования не выше 20-40%
Очень важной особенностью изобретения является также высокая термическая стабильность высокодиспергированного состояния d-металла, проявляемая при постоянном наличии паров воды в газовом потоке, подаваемом на катализатор. Это преимущество новых катализаторов принципиально важно для практики, поскольку газовые потоки, обрабатываемые на промышленных катализаторах, всегда содержат большое количество паров воды (до 10% об. и больше). В то же время известно, что даже для разработанных на сегодня самых стабильных высокодисперсных катализаторов, содержащих d-металлы, например, железосодержащих цеолитов, кратковременная паровая обработка при температурах 400-500oС уже через непродолжительное время (около 1 ч) ведет к разрушению активной фазы и ее спеканию с образованием на поверхности носителя малоактивной фазы массивного оксида железа.
A distinctive feature of the synthesized new catalysts based on Pd, Pt, and Rh oxo complexes is the presence of a rigid oxygen crystal lattice framework (in the complete absence of chlorine atoms in the compounds), coordination unsaturation of platinoid atoms in the structure, which makes it possible to directly use these compounds as a catalytically active components after the stage of impregnation of the carrier without any operations on the high-temperature location of the applied complex or subsequent reconstitution the formation of complexes with hydrogen (or another reducing agent) until the appearance of a phase of metallic palladium (platinum, rhodium). When using synthesized oxo complexes, atomic dispersion of platinoids on the surface of the support is also provided. Moreover, the high stability of the oxygen skeleton in the polytungstates (polymolybdates) of palladium, platinum, and rhodium deposited on the substrate, in turn, ensures high stability of atomic dispersion of platinoids even at temperatures of 500-800 o C. It is characteristic that, according to the results of our studies, conducting rigid oxidation -vosstanovitelnyh cycles of heat treatment at 500 o C (alternating cycles.. oxygen treatment for 2 hours, and then reduction with hydrogen for 2 hours, blowing an inert gas, etc.) does not lead d-marked sintered metal that remains on the carrier surface preferably in the form of isolated atoms. The atomic dispersion of d-metal, achieved in new catalysts, gives an obvious advantage over the known methods for the preparation of platinum catalysts, which today provide a degree of dispersion of not higher than 20-40%
A very important feature of the invention is also the high thermal stability of the highly dispersed state of the d-metal, manifested in the constant presence of water vapor in the gas stream fed to the catalyst. This advantage of new catalysts is fundamentally important for practice, since gas streams processed on industrial catalysts always contain a large amount of water vapor (up to 10% vol. And more). At the same time, it is known that even for the most stable highly dispersed catalysts developed today that contain d-metals, for example, iron-containing zeolites, short-term steam treatment at temperatures of 400-500 o С after a short time (about 1 h) leads to the destruction of the active phase and its sintering with the formation on the surface of the carrier of the inactive phase of massive iron oxide.

Результаты сравнительных испытаний приготовленных образцов палладиевого и палладий-родиевого гетерополикислотных катализаторов, а также промышленного катализатора АПК-2 представлены в таблице. Испытания проведены на установке проточного типа в окисл.-восст. реакции СН4 + NO при объемной скорости 40 тыс. ч-1 и следующем составе реакционной смеси: 2,5% об. O2; 0,1% об. NO; 1,0% об. СН4; 7,0% об. H2O (пары); ост. N2.The results of comparative tests of prepared samples of palladium and palladium-rhodium heteropolyacid catalysts, as well as industrial catalyst APK-2 are presented in the table. The tests were carried out on a flow-through installation in an oxide-recovery. the reaction of CH 4 + NO at a space velocity of 40 thousand h -1 and the following composition of the reaction mixture: 2.5% vol. O 2 ; 0.1% vol. NO; 1.0% vol. CH 4 ; 7.0% vol. H 2 O (pairs); rest N 2 .

Результаты испытаний, приведенные в таблице, говорят о существенном превосходстве новых катализаторов. Образцы гетерополикислотных катализаторов показывают существенно более высокую активность при более низких температурах процесса и обеспечивают эффективную 70-80% очистку оксидов азота при рабочих температурах 400-450oС. Кроме того, новые катализаторы обнаруживают высокую селективность в процессе превращения NO (по выходу молекулярного азота) по сравнению с известными катализаторами, для которых характерно наличие в продуктах реакции наряду с молекулярным азотом примерно эквивалентных количеств весьма токсичной закиси азота N2O.The test results shown in the table indicate a significant superiority of the new catalysts. Samples of heteropolyacid catalysts show significantly higher activity at lower process temperatures and provide an effective 70-80% purification of nitrogen oxides at operating temperatures of 400-450 o C. In addition, new catalysts exhibit high selectivity in the process of NO conversion (molecular nitrogen yield) in comparison with known catalysts, which are characterized by the presence in the reaction products along with molecular nitrogen of approximately equivalent amounts of very toxic nitrous oxide N 2 O.

Claims (2)

1. Катализатор для восстановления оксидов азота в промышленных отходящих газах метансодержащим газом, включающий активную фазу на основе металла платиновой группы и носитель, отличающийся тем, что в качестве активной фазы он содержит II-вольфрамосиликаты калия общей формулы
Кх[SiW11MO39]• уН2О,
где: М Pd, Rh или Pt, х 6, у 11; х 4; у6; х 5, у 8 или II-молибдосиликаты калия общей формулы
Кх[SiMO11MO39]•уН2О,
где М Pd, Ph или Pt, х 6, у 14; х= 4, у 9; х 5, у 12 при следующем содержании компонентов, в мас.
1. A catalyst for the reduction of nitrogen oxides in industrial exhaust gases with a methane-containing gas, comprising an active phase based on a platinum group metal and a carrier, characterized in that it contains potassium II-tungstosilicates of the general formula as an active phase
K x [SiW 1 1 MO 3 9 ] • уН 2 О,
where: M Pd, Rh or Pt, x 6, y 11; x 4; y6; x 5, at 8 or II potassium molybdosilicates of the general formula
K x [SiMO 1 1 MO 3 9 ] • уН 2 О,
where M Pd, Ph or Pt, x 6, y 14; x = 4, y 9; x 5, y 12 at the following content of components, in wt.
II -фольфрамосиликат калия или II-молибдосиликат калия в расчете на активный металл 0,05 0,25
Носитель Остальное
2. Катализатор по п.1, отличающийся тем, что он содержит смесь II-вольфрамосиликатов калия, взятых в эквимолярных соотношениях.
II potassium tungsten silicate or potassium II molybdosilicate based on the active metal 0.05 0.25
Media Else
2. The catalyst according to claim 1, characterized in that it contains a mixture of potassium II-tungstosilicates, taken in equimolar ratios.
3. Катализатор калия по пп.1 и 2, отличающийся тем, что он содержит смесь II-молибдосиликатов калия, взятых в эквимолярных соотношениях. 3. The potassium catalyst according to claims 1 and 2, characterized in that it contains a mixture of potassium II-molybdosilicates, taken in equimolar ratios.
RU94027733A 1994-07-26 1994-07-26 Catalyst for reduction of nitrogen oxides in industrial waste gasses RU2064828C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU94027733A RU2064828C1 (en) 1994-07-26 1994-07-26 Catalyst for reduction of nitrogen oxides in industrial waste gasses

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU94027733A RU2064828C1 (en) 1994-07-26 1994-07-26 Catalyst for reduction of nitrogen oxides in industrial waste gasses

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU94027733A RU94027733A (en) 1996-07-10
RU2064828C1 true RU2064828C1 (en) 1996-08-10

Family

ID=20158872

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU94027733A RU2064828C1 (en) 1994-07-26 1994-07-26 Catalyst for reduction of nitrogen oxides in industrial waste gasses

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2064828C1 (en)

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Патент Франции N 1205311, C 01B, 1960. *
2. Патент Франции N 12337120, C 01B 1960. *
3. Патент США N 3053612, 23 - 2, 1962, ТУ-113-03-312-91. *
4. Патент ФРГ 3642018, B 01D 53-36,1987. *
5. Патент США 5149512, B 01J 8/00, 1992. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU94027733A (en) 1996-07-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Chen et al. Design of a hierarchical Fe-ZSM-5@ CeO2 catalyst and the enhanced performances for the selective catalytic reduction of NO with NH3
Wang et al. MOFs-based coating derived Me-ZIF-67@ CuOx materials as low-temperature NO-CO catalysts
CN113145111B (en) Diatomite composite catalyst and preparation method and application thereof
KR101037564B1 (en) Catalyst for discharge gas purification and method of purifying discharge gas
EP0710499A2 (en) Exhaust gas cleaner and method for cleaning exhaust gas
CN109759035A (en) NOxAdsorbent and its preparation method and application
CN106466642A (en) A kind of Ce Base Metal organic framework catalyst, its preparation method and the application in Air Pollution prevention and control
JPH08155303A (en) Exhaust gas purification catalyst carrier, production of the same and exhaust gas purification catalyst using the same and method for purifying exhaust gas
CN108246351A (en) For the total silicon ZSM-5 molecular sieve catalyst and preparation method of room temperature purifying formaldehyde
CN113275034A (en) Hierarchical pore molecular sieve catalyst for eliminating VOCs and preparation method thereof
CN105749965A (en) Metal-cerium-doped Cu-SAPO-34 catalyst and method for preparing same
CN109647500A (en) A kind of ammoxidation catalyst and preparation method thereof for end gas purification system for internal combustion
Gao et al. Boosting low-temperature and high-temperature hydrothermal stability of Cu/SAPO-34 for NOx removal via yttrium decoration
RU2064828C1 (en) Catalyst for reduction of nitrogen oxides in industrial waste gasses
CN111151247A (en) Supported catalyst and preparation method and application thereof
CN111054326B (en) Supported catalyst, preparation method thereof and application of supported catalyst in catalyzing synthesis of indole from ethylene glycol and aniline
JPS5929633B2 (en) Low-temperature steam reforming method for hydrocarbons
JPH11216358A (en) Hydrocarbon adsorbent and catalyst for cleaning waste gas
JPH0780310A (en) Production of perovskite or perovskite-like structure oxide carrying catalyst
CN110302830A (en) VOCs purification molecular sieve based catalyst under high humidity environment and the preparation method and application thereof
JP2000345175A (en) Selective removal of carbon monoxide
CN115364850B (en) Solid phase Ce-delta-MnO2Molecular sieve catalyst, preparation method and application thereof
JPH0463140A (en) Zeolite catalyst
CN116832855B (en) Mono-atom catalyst of molecular sieve limited domain, and preparation method and application thereof
JPH06262079A (en) Catalyst for nitrogen oxide purification and nitrogen oxide purification