RU2198723C2

RU2198723C2 - Carbon monoxide oxidation catalyst

Info

Publication number: RU2198723C2
Application number: RU2000130145A
Authority: RU
Inventors: Л.А. Воропанова; С.Н. Ханаев
Original assignee: Воропанова Лидия Алексеевна
Priority date: 2000-12-04
Filing date: 2000-12-04
Publication date: 2003-02-20

Abstract

FIELD: oxidation catalysts. SUBSTANCE: catalyst includes catalytic active oxides and metals contained in reject microchannel plates, in particular oxides of silicon, lead, boron, barium, arsenic, aluminum, calcium, bismuth, magnesium, sodium, and potassium, and monolayer of metals deposited on surface of microchannel plates. EFFECT: increased exhaust gas cleaning degree and reduced catalyst preparation expenses. 2 tbl

Description

Изобретение относится к очистке газов от экологически опасных составляющих и может быть использовано для очистки выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания для обезвреживания отходящих газов промышленных предприятий, ТЭЦ, асфальтобетонных заводов и других технологических производств и агрегатов, содержащих в своем составе оксид углерода. The invention relates to the purification of gases from environmentally hazardous components and can be used to clean the exhaust gases of an internal combustion engine for the neutralization of exhaust gases from industrial enterprises, thermal power plants, asphalt concrete plants and other technological industries and aggregates containing carbon monoxide.

Известен катализатор для очистки отработанного газа, содержащего оксид углерода, представляющий собой смесь оксида или оксидов марганца и оксида или оксидов свинца [SU 450388, 30.11.74, В 01 J 23/34]. A known catalyst for the purification of exhaust gas containing carbon monoxide, which is a mixture of oxide or oxides of manganese and oxide or oxides of lead [SU 450388, 30.11.74, 01 J 23/34].

Недостатками катализатора являются относительно высокая стоимость и сложность изготовления. The disadvantages of the catalyst are the relatively high cost and complexity of manufacture.

Наиболее близким техническим решением являются медь-марганцевые и цинк-медь-хромовые катализаторы на цементной основе [Кузнецов И.Е., Шмат К. И., Кузнецов С.И. Оборудование для санитарной очистки газов. Киев. "Техника", 1989, с.236]. The closest technical solution is copper-manganese and zinc-copper-chromium catalysts based on cement [Kuznetsov I.E., Shmat K.I., Kuznetsov SI Equipment for sanitary cleaning of gases. Kiev. "Technique", 1989, p.236].

Недостатком катализатора является необходимость его изготовления, затраты на материалы и производство. The disadvantage of the catalyst is the need for its manufacture, the cost of materials and production.

Задачей изобретения является использование отходов производства микроканальных пластин (МКЦ), используемых в электронной технике для усиления электронных потоков, в качестве недорогого и эффективного катализатора окисления оксида углерода. The objective of the invention is the use of waste production of microchannel plates (MCC) used in electronic technology to enhance electron flows, as an inexpensive and effective catalyst for the oxidation of carbon monoxide.

Технический результат, который может быть достигнут при осуществлении изобретения, заключается в высокой степени очистки отработанных газов от экологически опасных составляющих с одновременной экономичностью процесса. The technical result that can be achieved by carrying out the invention consists in a high degree of purification of the exhaust gases from environmentally hazardous components while at the same time being economical.

Этот технический результат достигается тем, что в известном катализаторе окисления оксида углерода, включающем каталитически активные оксиды и металлы, используют бракованные микроканальные пластины, содержащие оксиды кремния, свинца, бора, бария, мышьяка, алюминия, кальция, висмута, магния, натрия, калия, с нанесенным на поверхность пластин монослоем металлов. This technical result is achieved by the fact that in the known catalyst for the oxidation of carbon monoxide, including catalytically active oxides and metals, defective microchannel plates containing oxides of silicon, lead, boron, barium, arsenic, aluminum, calcium, bismuth, magnesium, sodium, potassium, are used. with a monolayer of metals deposited on the surface of the plates.

Сущность каталитического воздействия МКП заключается в том, что в процессе образования МКП происходят химические и структурные превращения, приводящие к образованию соединений, обладающих эффективным каталитическим действием в процессе окисления оксида углерода. The essence of the catalytic effect of MCP lies in the fact that during the formation of MCP chemical and structural transformations occur, leading to the formation of compounds with an effective catalytic effect in the oxidation of carbon monoxide.

Примеры практического применения. Examples of practical application.

В качестве катализатора использовали бракованные МКП. Defective MCPs were used as a catalyst.

Для получения МКП используют материалы, химический состав которых представлен в табл. 1. Производство МКП включает вытягивание тонких нитей из указанных в табл. 1 нагретых материалов в определенном их сочетании, травлении в соляной кислоте, нагревании в водороде при повышенной температуре, поверхностном напылении порошка одного или нескольких металлов (в данном примере - хрома). To obtain the MCP use materials whose chemical composition is presented in table. 1. The production of MCP includes drawing thin threads from those indicated in table. 1 heated materials in a certain combination thereof, etching in hydrochloric acid, heating in hydrogen at elevated temperature, surface spraying of the powder of one or more metals (in this example, chromium).

Для генерации оксида углерода использовали печь, в которой сжигали древесно-стружечный материал при неполном сгорании топлива. Из печи полученную газовую смесь пропускали через поглотительную склянку с концентрированной серной кислотой, затем через склянку - поглотитель с 10%-ным водным раствором NaOН, через брызгоуловитель со стеклянными шарами и собирали в резиновой камере, откуда газовая смесь проходила через U-образную стеклянную трубку диаметром 15 мм с катализатором, которая помещалась в песчаную баню с электроподогревом. Газовую смесь контролировали на содержание оксида углерода газоанализатором марки АФА - 121 на входе в U-образную трубку (до катализатора) и на выходе из нее (после катализатора). Контроль температуры в песчаной бане (температура внешняя), катализатора и выходящего из трубки очищенного газа осуществляли с помощью ртутного термометра. To generate carbon monoxide, a furnace was used in which wood-particle material was burned during incomplete combustion of fuel. From the furnace, the resulting gas mixture was passed through an absorption flask with concentrated sulfuric acid, then through a flask - an absorber with a 10% aqueous solution of NaOH, through a spray trap with glass balls and collected in a rubber chamber, from where the gas mixture passed through a U-shaped glass tube with a diameter 15 mm with a catalyst, which was placed in a sand bath with electric heating. The gas mixture was monitored for the content of carbon monoxide by an AFA-121 gas analyzer at the entrance to the U-shaped tube (before the catalyst) and at the exit from it (after the catalyst). The temperature in the sand bath (external temperature), the catalyst, and the purified gas exiting the tube were monitored using a mercury thermometer.

МКП массой 0,48 г помещали в U-образную трубку, через которую пропускали очищаемый газ. Скорость газа регулировали таким образом, чтобы газ и порошок создавали "кипящий слой" в одном из колен трубки и таким образом создавали максимально возможный контакт между поверхностью катализатора и очищаемым газом. Благодаря высокой плотности МКП и малой скорости газового потока унос катализатора незначителен и контролировался фильтром, заполненным стекловатой. A 0.48 g MCP was placed in a U-shaped tube through which the gas to be purified was passed. The gas speed was controlled so that the gas and powder created a fluidized bed in one of the elbows of the tube and thus created the maximum possible contact between the surface of the catalyst and the gas to be cleaned. Due to the high density of the MCP and the low velocity of the gas flow, the ablation of the catalyst is negligible and was controlled by a filter filled with glass wool.

В табл. 2 даны результаты очистки газа от оксида углерода для различных условий работы катализатора. In the table. 2 shows the results of gas purification from carbon monoxide for various operating conditions of the catalyst.

Пример 1 (табл. 2, опыт 1). Example 1 (table. 2, experiment 1).

Из данных табл. 2 следует, что при температурах катализатора 80^oС и газа 22^oС за время 6 с удаляется 55% СО.From the data table. 2 it follows that at a temperature of the catalyst of 80 ^o C and a gas of 22 ^o C for a period of 6 s, 55% of CO is removed.

Пример 2 (табл. 2, опыт 2). Example 2 (table. 2, experiment 2).

Из данных табл. 2 следует, что при температурах катализатора 100^oС и газа 24^oС за время 6 с удаляется 65% СО.From the data table. 2 it follows that at a catalyst temperature of 100 ^o C and a gas of 24 ^o C for a period of 6 s, 65% of CO is removed.

Пример 3 (табл. 2, опыт 3). Example 3 (table. 2, experiment 3).

Из данных табл. 2 следует, что при температурах катализатора 150^oС и газа 27^oС за время 6 с удаляется 74% СО.From the data table. 2 it follows that at a temperature of the catalyst of 150 ^o C and a gas of 27 ^o C for a period of 6 s 74% of CO is removed.

Пример 4 (табл. 2, опыт 4). Example 4 (table. 2, experiment 4).

Из данных табл. 2 следует, что при температурах катализатора 200^oС и газа 30^oС за время 6 с удаляется 83% СО.From the data table. 2 it follows that at a temperature of the catalyst of 200 ^o C and a gas of 30 ^o C for a period of 6 s, 83% of CO is removed.

Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что даже при температуре катализатора меньше 100^oС степень очистки газа от СО превышает 50%, с повышением температуры катализатора степень очистки газа от СО возрастает и при температуре 250^oС достигает 90-97% при скорости газового потока 0,35-0,50 дм³/мин, при этом масса катализатора незначительна.Experimental data indicate that even at a catalyst temperature of less than 100 ^o C, the degree of gas purification from CO exceeds 50%, with increasing catalyst temperature, the degree of gas purification from CO increases and at a temperature of 250 ^o reaches 90-97% at a gas flow rate of 0 , 35-0.50 dm ³ / min, while the mass of the catalyst is negligible.

По сравнению с прототипом использование отбракованных микроканальных пластин (брак составляет более 50%), в качестве недорогого и эффективного катализатора окисления оксида углерода не требует дополнительных расходов на его изготовление. При высоком браке в производстве МКП использование непригодной продукции не по целевому назначению, а в качестве катализатора окисления снижает себестоимость изготовления МКП. Compared with the prototype, the use of rejected microchannel plates (rejects account for more than 50%) as an inexpensive and effective catalyst for the oxidation of carbon monoxide does not require additional costs for its manufacture. With high rejects in the production of MCPs, the use of unsuitable products not for their intended purpose, but as an oxidation catalyst, reduces the cost of manufacturing MCPs.

Claims

A carbon monoxide oxidation catalyst comprising catalytically active oxides and metals, characterized in that defective microchannel plates containing oxides of silicon, lead, boron, barium, arsenic, aluminum, calcium, bismuth, magnesium, sodium, potassium, are coated on the surface of the plates with a monolayer of metals.