RU2067495C1

RU2067495C1 - Method of catalyst producing

Info

Publication number: RU2067495C1
Application number: RU93039044A
Authority: RU
Inventors: С.А. Сигачев; А.Ю. Васильков; И.А. Венгеров; В.В. Донченко; Ю.В. Разоренов
Original assignee: Сигачев Сергей Андреевич
Priority date: 1993-07-29
Filing date: 1993-07-29
Publication date: 1996-10-10

Abstract

FIELD: chemical technology, catalysts. SUBSTANCE: method involves heating cobalt tricarbonylnitrosyl to 10-50 C for vapors preparing, their mixing with inert gas which is fed under excessive pressure up to 50 kPa followed by action with this mixture on carrier heated to 100-200 C before the deposition of catalytic substance - cobalt oxides on it up to concentration 3-7% of carrier mass. Method is used for carrying out physico-chemical processes of catalyst activation. EFFECT: improved method of catalyst making. 2 dwg

Description

Изобретение относится к химической технологии и может быть применено при проведении физико-химических процессов активирования катализаторов. The invention relates to chemical technology and can be applied when carrying out physico-chemical processes of activation of catalysts.

Известен способ получения катализатора, включающий введение в материал носителя смеси каталитически активных соединений металлов (см. например, заявку ФРГ N OS 3606335, кл. B 01 J 23/84, 1987). При этом способе смешивают в сухом виде взятые в заданных пропорциях порошки оксидов кобальта, марганца и меди, а также глинозем и тальк. Эту смесь измельчают и гомогенизируют, а затем пластифицируют и гранулируют с последующим прессованием брикетов, которые сушат при 50 150^oС и обжигают при 850 900^oС.A known method of producing a catalyst, comprising introducing into the carrier material a mixture of catalytically active metal compounds (see, for example, the application of Germany N OS 3606335, CL B 01 J 23/84, 1987). In this method, powders of cobalt, manganese and copper oxides taken in predetermined proportions, as well as alumina and talc, are mixed in dry form. This mixture is crushed and homogenized, and then plasticized and granulated, followed by pressing briquettes, which are dried at 50 150 ^o C and fired at 850 900 ^o C.

Применение этого способа технологически сложно, а кроме того, возможность использования полученного таким способом катализатора ограничена из-за низких термопрочностных характеристик продукта. The application of this method is technologically difficult, and in addition, the possibility of using the catalyst obtained in this way is limited due to the low thermal strength characteristics of the product.

Известен способ получения катализатора, включающий нагрев раствора, содержащего благородный металл, например платину или палладий, до образования паров, и обработку этими парами носителя (см. например, заявку Японии N 60 - 74861, кл. B 01 J 23/46, 1985). A known method of producing a catalyst, comprising heating a solution containing a noble metal, for example platinum or palladium, to form vapors, and treating these carrier vapors (see, for example, Japanese application N 60 - 74861, CL B 01 J 23/46, 1985) .

Этот способ ограничен использованием только пористого носителя, а полученный катализатор очень дорог. This method is limited to using only a porous support, and the resulting catalyst is very expensive.

Сущность изобретения состоит в том, что в способе получения катализатора, включающем нагревание и получение паров каталитического вещества, а также нагревание носителя и осаждение на нем каталитического вещества - трикарбонилнитрозил кобальта, после получения паров каталитического вещества подают инертный по отношению к каталитическому веществу и носителю газ, пропускают его через пары каталитического вещества и смешивают газ с этими парами, после чего воздействуют этой смесью на нагретый носитель до осаждения на нем каталитического вещества оксидов хрома до концентрации 3 7 от массы носителя. The essence of the invention lies in the fact that in a method for producing a catalyst, which includes heating and vaporization of a catalytic substance, as well as heating a support and deposition of a catalytic substance tricarbonylnitrosyl cobalt on it, after receiving vapor of a catalytic substance, a gas inert with respect to the catalyst substance and the carrier is supplied, they pass it through the vapors of the catalytic substance and mix the gas with these vapors, after which they act on this heated carrier with this mixture until the catalytic substances of chromium oxides to a concentration of 3 7 by weight of the carrier.

При этом инертный газ подают под избыточным давлением, причем величину давления выбирают в зависимости от температуры нагревания каталитического вещества, а концентрацию каталитического вещества на носителе получают в зависимости от количества испаряемого каталитического вещества и времени взаимодействия смеси с носителем. The inert gas is supplied under excess pressure, the pressure being selected depending on the heating temperature of the catalytic substance, and the concentration of the catalytic substance on the support is obtained depending on the amount of catalytic substance evaporated and the reaction time of the mixture with the support.

В качестве каталитического вещества выбирают трикарбонилнитрозил кобальта (Со(СО)₃NO), а в качестве подаваемого газа используют аргон или азот.As a catalytic substance, cobalt tricarbonylnitrosyl (Co (CO) ₃ NO) is selected, and argon or nitrogen is used as the feed gas.

Предлагаемый способ получения катализатора прост, надежен и сравнительно недорог, а получаемый катализатор обеспечивает практически полное окисление контактирующих с ним таких компонент, как, например, выхлопных газов, окись углерода и восстановление (NO)_x.The proposed method for producing the catalyst is simple, reliable and relatively inexpensive, and the resulting catalyst provides almost complete oxidation of the components in contact with it, such as exhaust gases, carbon monoxide and the reduction of (NO) _x .

На фиг. 1 приведен пример устройства для осуществления предложенного способа получения катализатора; на фиг. 2 оптимальный вариант выполнения одного из блоков устройства при работе с насыпным носителем. In FIG. 1 shows an example of a device for implementing the proposed method for producing a catalyst; in FIG. 2 is an optimal embodiment of one of the device blocks when working with a bulk carrier.

Устройство для осуществления способа получения катализатора содержит (фиг. 1) блок 1 технологической подготовки каталитического вещества (испаритель), выполненный в виде герметичного аппарата, в котором помещено используемое в технологическом процессе каталитическое вещество (не показано). A device for implementing the method for producing a catalyst contains (Fig. 1) a unit 1 for preparing the catalytic substance (evaporator), made in the form of a sealed apparatus, in which the catalytic substance used in the process (not shown) is placed.

Блок 1 снабжен рубашкой 2, предназначенной для обеспечения нагрева каталитического вещества и выполненной в виде, например, системы труб, охватывающей блок 1, входом соединенной с источником теплоносителя, например горячей воды, а выходом подключенной к системе слива (не показан). Блок 1 снабжен также сифоном 3, выполненным в виде введенной в крышку блока 1 трубки и предназначенным для подачи инертного газа, и трубопроводом 4 для вывода из блока 1 смеси инертного газа и паров каталитического вещества. Block 1 is equipped with a jacket 2, designed to provide heating of the catalytic substance and made in the form, for example, of a pipe system covering block 1, connected inlet to a heat carrier source, for example hot water, and connected to a drain system (not shown). Block 1 is also equipped with a siphon 3, made in the form of a tube introduced into the cover of block 1 and intended for supplying inert gas, and a pipe 4 for withdrawing from the block 1 a mixture of inert gas and catalytic vapor.

Выход трубопровода 4 соединен с входом реактора 5, предназначенного для обеспечения взаимодействия каталитического вещества с носителем и выполненного в виде герметично закрываемого сосуда, в который помещен носитель 6, предназначенный для взаимодействия с каталитическим веществом. В качестве носителей применяют, например, γ-окиси алюминия (g Al₂O₃), гофрированную нержавеющую сталь, а также цеолит. При этом в реакторе 5, представленном на фиг. 1, может быть использован носитель, выполненный в сотовых, сетчатых и губчатых формах, а в реакторе 5, показанном на фиг. 2 (вертикальное расположение), удобнее использование насыпного носителя, выполненного, например, в виде гранул.The outlet of the pipe 4 is connected to the inlet of the reactor 5, designed to ensure the interaction of the catalytic substance with the carrier and made in the form of a hermetically sealed vessel, in which the carrier 6 is designed to interact with the catalytic substance. As carriers, for example, γ-alumina (g Al ₂ O ₃ ), corrugated stainless steel, and also zeolite are used. Moreover, in the reactor 5 shown in FIG. 1, a carrier made in honeycomb, mesh and sponge forms can be used, and in the reactor 5 shown in FIG. 2 (vertical arrangement), it is more convenient to use a bulk carrier made, for example, in the form of granules.

Снаружи реактора 5 в зоне расположения носителя 6 установлен нагреватель 7, предназначенный для обеспечения нагрева носителя и поддержания его температуры в заданном диапазоне. Outside the reactor 5, in the area where the carrier 6 is located, a heater 7 is installed to provide heating of the carrier and maintain its temperature in a given range.

На фиг. 1 показан вариант обеспечения нагрева, выполненный в виде электронагревателя, соединенного с электросетью, и блока 8, выполненного в виде прерывателя и предназначенного для отключения нагревателя 7 от электросети при достижении заданной температуры и соответственно включении нагревателя 7 при уменьшении температуры. При этом внутри реактора 5 установлен термодатчик 9, выполненный, например, в виде термопары, предназначенный для измерения температуры носителя 6 и своим электрическим выходом соединенный с вторым входом блока 8. На фиг. 2 представлен вариант выполнения нагревателя 7 в виде системы труб, образующих рубашку реактора 5, в которой в качестве теплоносителя использованы термостойкие кремнеорганические жидкости типа ПМС-10, ПМС-100 и другие им подобные. В этом случае термодатчик 9 служит только как средство контроля температуры носителя 6. Манометры 10 служат для контроля давления в системе и установлены на трубопроводах подачи инертного газа и вывода отработанного газа из реактора 5. In FIG. 1 shows an embodiment of heating, made in the form of an electric heater connected to the mains, and block 8, made in the form of a chopper and designed to disconnect the heater 7 from the mains when the set temperature is reached and, accordingly, the heater 7 is turned on when the temperature decreases. In this case, a temperature sensor 9 is installed inside the reactor 5, made, for example, in the form of a thermocouple, designed to measure the temperature of the carrier 6 and connected to the second input of block 8 by its electrical output. FIG. 2 shows an embodiment of the heater 7 in the form of a system of pipes forming the jacket of the reactor 5, in which heat-resistant organosilicon liquids such as PMS-10, PMS-100 and others like them are used as a heat carrier. In this case, the temperature sensor 9 serves only as a means of monitoring the temperature of the carrier 6. Pressure gauges 10 serve to control the pressure in the system and are installed on the pipelines for supplying inert gas and exhaust gas from the reactor 5.

Устройство для осуществления способа получения катализатора работает следующим образом. В блок 1 технологической подготовки каталитического вещества (испаритель) помещают жидкое каталитическое вещество, например трикарбонилнитрозил кобальта, и пропускают через рубашку 2 теплоноситель, например горячую воду, нагревают каталитическое вещество до выделения его паров (t 10 50^oC). Затем под избыточным давлением до 50 кПа подают в блок 1 инертный по отношению к каталитическому веществу и носителю газ, например аргон или азот, пропускают его через жидкое вещество ("пробулькивают"), смешивают с парами каталитического вещества и по трубопроводу 4 подают эту смесь в реактор 5. Требуемая температура нагрева связана с давлением подаваемого газа. Одновременно с установкой в блоке 1 каталитического вещества и его последующим нагревом в реактор 5 помещают носитель 6 и нагревают его с помощью нагревателя 7 до температуры 100 - 200^oС.A device for implementing the method for producing a catalyst operates as follows. In the unit 1 of the technological preparation of the catalytic substance (evaporator), a liquid catalytic substance, for example tricarbonylnitrosyl cobalt is placed, and coolant, for example hot water, is passed through the jacket 2, the catalytic substance is heated until its vapor is released (t 10 50 ^o C). Then, under an overpressure of up to 50 kPa, gas, for example argon or nitrogen, which is inert with respect to the catalytic substance and the carrier, is supplied to unit 1, it is passed through a liquid substance (“bubbling”), mixed with the vapors of the catalytic substance, and this mixture is fed through line 4 to reactor 5. The required heating temperature is related to the pressure of the feed gas. Simultaneously with the installation of a catalytic substance in the unit 1 and its subsequent heating, the carrier 6 is placed in the reactor 5 and heated with a heater 7 to a temperature of 100-200 ^° C.

При поступлении смеси инертного газа с парами каталитического вещества в реактор 5 эта смесь омывает, в случае плотного носителя, или проходит через поры носителя, в случае применения пористого (губчатого) носителя, взаимодействует с ним и адсорбирует на его поверхности каталитическое вещество. When a mixture of inert gas with vapors of a catalytic substance enters the reactor 5, this mixture washes, in the case of a dense support, or passes through the pores of the support, in the case of a porous (spongy) support, interacts with it and adsorbs a catalytic substance on its surface.

При этом концентрация каталитического вещества на носителе пропорциональна количеству испаряемого каталитического вещества и времени взаимодействия смеси инертного газа и паров каталитического вещества с носителем, а затем зависит от температуры носителя и его структуры. The concentration of the catalytic substance on the carrier is proportional to the amount of evaporated catalytic substance and the time of interaction of the mixture of inert gas and vapor of the catalytic substance with the carrier, and then depends on the temperature of the carrier and its structure.

Следует иметь ввиду, что при указанном взаимодействии происходит разложение трикарбонилнитрозила кобальта (Co(CO)₃NO) на оксиды кобальта, например СO₃O₄ и другие, которые, соответственно, адсорбируют на носителе и образуют требуемый катализатор. Процесс получения катализатора заканчивают при адсорбции оксидов кобальта в количестве 3 7 от веса носителя.It should be borne in mind that during this interaction, cobalt tricarbonylnitrosyl (Co (CO) ₃ NO) decomposes into cobalt oxides, for example, CO ₃ O ₄ and others, which, respectively, adsorb on the support and form the desired catalyst. The process of obtaining a catalyst is completed by adsorption of cobalt oxides in an amount of 3 7 by weight of the carrier.

Проведенные исследования показали высокую эффективность полученного катализатора при нейтрализации выхлопных газов автомобилей. Studies have shown the high efficiency of the obtained catalyst in the neutralization of exhaust gases of cars.

Claims

A method for producing a catalyst, comprising mixing a vaporous catalytic substance of a carbonyl complex with an inert gas and applying this mixture to a heated carrier until a catalyst substance is deposited on it, characterized in that cobalt tricarbonylnitrosyl is used as a carbonyl complex and heated to 10-50 ^° C to obtain vapor, an inert gas for mixing is supplied under an excess pressure of up to 50 kPa, the carrier is heated to 100 200 ^o C and the deposition is carried out to a concentration of a catalytic substance of cobal oxides Lit 3 7% of the mass of the carrier.