RU2378049C1 - Биметаллический катализатор окислительной очистки газов - Google Patents
Биметаллический катализатор окислительной очистки газов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2378049C1 RU2378049C1 RU2008114557/04A RU2008114557A RU2378049C1 RU 2378049 C1 RU2378049 C1 RU 2378049C1 RU 2008114557/04 A RU2008114557/04 A RU 2008114557/04A RU 2008114557 A RU2008114557 A RU 2008114557A RU 2378049 C1 RU2378049 C1 RU 2378049C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- platinum
- palladium
- catalyst
- rhenium
- stainless steel
- Prior art date
Links
Landscapes
- Catalysts (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области защиты окружающей среды от токсичных компонентов отходящих газов, а именно к каталитической окислительной очистке отходящих газов, содержащих углеводороды. Сущность изобретения заключается в том, что предлагаемый катализатор, содержащий благородный металл и оксидированную нержавеющую сталь, дополнительно содержит рений в количестве 0,05-0,25 мас.% в сочетании с платиной или палладием в том же интервале концентраций, оксидированную нержавеющую сталь остальное. Восстановление платины или палладия и рения аммиаком протекает при повышенной температуре при взаимодействии их соединений-предшественников по уравнению реакции: 3[Pt(NH3)4]Cl2+6NH4ReO4+6KOH→3Pt°+6Re°+8N2↑+2NH3↑+6KCl+30H2O. Данный катализатор обеспечивает высокую степень очистки при низких температурах, высокую теплопроводность, механическую прочность при низкой себестоимости. 4 табл.
Description
Изобретение относится к области защиты окружающей среды от токсичных компонентов отходящих газов, а именно к катализатору, способу приготовления катализатора для окислительной очистки газов от углеводородов и монооксида углерода.
Применение в катализаторах глубокого окисления углеводородов и монооксида углерода благородных металлов, таких как платина и палладий [Попова Н.М. Катализаторы очистки газовых выбросов промышленных производств. М.: Химия, 1991. С.47-54; Алхазов Т.Г., Марголис Л.Я. Глубокое каталитическое окисление органических веществ. М.: Химия, 1985. С.192; Химическая технология. 2001. №3. С.9-17], обеспечивает высокую активность при довольно низких температурах (250-400°С), термостабильность и значительный срок службы катализатора. Существенным недостатком этих катализаторов является высокая стоимость, определяемая стоимостью входящих в их состав дорогостоящих платины и палладия.
Известны биметаллические катализаторы, содержащие сочетание рения, платины, палладия и др. элементов на графитоподобном углеродном носителе для бензилирования [RU, заявка №2004111662, МПК B01J 23/38], или катализаторы риформинга на алюмоксидном катализаторе [В.Ф.Борбат, И.Н.Корнеева, Л.Н.Адеева, О.Н.Семенова, Е.В.Затолокина. Получение Pt-Re катализатора с использованием возвратных платины и рения //Вестник Омского университета, 1999, вып.2, с 36-38].
Недостатками катализатора являются технологическая сложность их изготовления, малая теплопроводность носителя - оксида алюминия.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является катализатор для окисления углеводородсодержащих газов, содержащий платину на носителе, представляющем собой оксидированную нержавеющую сталь, при соотношении компонентов (мас.%): Pt 0,02-0,11, носитель - остальное [RU, патент №2063804, МПК B01J 23/89, 37/03]. Катализатор благодаря использованию металлического носителя обладает механической прочностью и теплопроводностью и проявляет высокую активность в процессах полного окисления углеводородов при температурах 250-400°С.
Недостаток катализатора в том, что он содержит дорогостоящую платину, что значительно увеличивает его стоимость.
В основу настоящего изобретения поставлена задача разработки катализатора с низкой стоимостью, обеспечивающего высокую степень очистки при низких температурах, высокую теплопроводность и механическую прочность.
Данная задача решается за счет того, что в предлагаемом биметаллическом катализаторе, включающем благородный металл и оксидированную нержавеющую сталь, согласно изобретению дополнительно содержится рений в количестве 0,05-0,25 мас.% в сочетании с платиной или палладием в том же интервале концентраций, оксидированная нержавеющая сталь остальное.
Пример приготовления катализатора осуществляется следующим образом. Носитель в виде дробленой стружки из нержавеющей стали марки Х18Н10Т или Х12Н10Т предварительно оксидируют. Носитель оксидировали в трубчатой электрической печи при температурах 400-500°С в течение 3-5 часов. Оксидирование при 400-500°С в течение 3-5 часов приводит к образованию тонкой хорошо сцепляемой с основой оксидной пленки желто-розового цвета. Увеличение температуры и времени оксидирования приводит к заметному окислению носителя и образованию оксидного слоя, который легко осыпается.
Оксидированную нержавеющую сталь помещают во фторопластовый автоклав с водным раствором, содержащим 0,05 моль/л гидроксида калия, NH4ReO4 и один из аммиачных комплексов: платины [Рt(NН3)4]Сl2 или палладия [Рd(NН3)4]Сl2 соответственно. Сущность изобретения заключается в необратимом восстановлении платины или палладия и рения аммиаком при повышенной температуре. Реакция протекает при взаимодействии их соединений-предшественников по уравнению: 3[Рt(NН3)4]Сl2+6NH4ReO4+6КОН→3Pt°+6Re°+8N2↑+2NН3↑+6КСl+30Н2О. Концентрации комплексов указаны в таблице 1. Отношение насыпного объема носителя к объему раствора равно 1:10 - 1:14. Раствор продувают в течение 20-30 минут аргоном или азотом для удаления из системы молекулярного кислорода, после чего автоклав герметизируют. Процесс ведут при температуре 180-200°С в течение 150-180 минут в автоклаве при перемешивании. Удаление кислорода из системы является обязательным условием получения качественных покрытий, так как в его присутствии при термолизе наряду с металлическими рением, платиной и палладием образуются их малорастворимые соединения переменного состава. Указанные интервалы продолжительности и температуры процесса, концентрация гидроксида калия в растворе являются условиями полного выделения рения и платиновых металлов из растворов указанных соединений и сохранения носителя. Они определены экспериментально. По окончании процесса готовый катализатор вынимают из раствора, промывают дистиллированной водой и сушат на воздухе при комнатной температуре.
Конкретные примеры приготовления катализаторов приведены в таблице 1.
Испытания приготовленных образцов проводили на газохроматографической установке, состоящей из микромодульного изотермического реактора (объем реакционной зоны катализа 1,5-3,5 см3) с диффузионной ячейкой ввода газоуглеводородной смеси, хроматографа ЛХМ-80 (стальная насадочная колонка 2 м×3 мм, заполненная Chromaton N-super с НФ 5% SE-30, температура колонок - 70°С, газ-носитель - азот). В качестве сырья использовали н-гексан и н-пропан. Условия проведения процесса: 1,5-3,5 см3 испытуемого катализатора помещали в реактор, температура реакции - в интервале 250-500°С, скорость подачи сырьевой паровоздушной смеси - 5000 ч-1 концентрация н-гексана в исходной паровоздушной смеси составляла 2-3,5 г/м3, н-пропана - 0,1% (в газовой смеси: н-пропан, воздух, азот). Степень окисления н-гексана и н-пропана рассчитывали как соотношение высот пиков углеводорода на хроматограмме до и после реакции окисления и выражали в %.
Результаты испытаний приготовленных биметаллических катализаторов в процессе окисления н-гексана и н-пропана приведены в таблице 2 и 3. Металлическое состояние платины и рения было доказано методом рентгенофазового анализа, результаты приведены в таблице 4. Исходя из данных табл.2 и 3 можно сказать, что биметаллические катализаторы, полученные по описанному выше способу, являются активными в процессах полного окисления углеводородов (н-гексан) в интервале температур 300-500°С и по активности не уступают катализатору прототипа.
Стоимость предлагаемого катализатора окислительной очистки газов на оксидированном стальном носителе снижается по сравнению с платиновым катализатором прототипа благодаря частичной замене дорогостоящих платины или палладия на более дешевый рений, при сохранении высокой степени очистки газов от углеводородов при невысоких температурах и высокой теплопроводности и механической прочности катализатора.
Таблица 1 Концентрационные условия нанесения рения совместно с платиной или палладием на оксидированную нержавеющую сталь |
||||||
Образец | Содержание, мас.% | Концентрация в растворе, моль/л | ||||
Re | Pt | Pd | NH4ReO4 | [Pt(NH3)4]Cl2 | [Pd(NH3)4]Cl2 | |
1 | 0,1 | 0,1 | - | 7,76·10-4 | 7,66·10-4 | - |
2 | 0,2 | 0,2 | - | 1,16·10-3 | 1,67·10-3 | - |
3 | 0,1 | - | 0,1 | 7,64·10-4 | - | 1,33·10-3 |
4 | 0,2 | - | 0,2 | 1,84·10-3 | - | 3,23·10-3 |
прототип | - | 0,053 | - | - | 6,0·10-4 | - |
Таблица 2 Результаты полного окисления н-гексана на катализаторах |
|||||||
Образец | Содержание, мас.% | Степень превращения, % при температуре, °С | |||||
Re | Pt | 250 | 300 | 350 | 400 | 450 | |
1 | 0,1 | 0,1 | 41,83 | 85,83 | 95,64 | 99,85 | 99,95 |
2 | 0,2 | 0,2 | 70,56 | 92,69 | 98,21 | 98,88 | 98,46 |
прототип | - | 0,053 | - | 99,4 | 99,4 | 99,7 | - |
Таблица 3 Результаты полного окисления н-пропана на катализаторах |
|||||||||
Образец | Содержание, мас.% | Степень превращения при температуре, °С | |||||||
Re | Pt | Pd | 250 | 300 | 350 | 400 | 450 | 500 | |
1 | 0,2 | - | 0,2 | - | 5,2 | 39,3 | 99,7 | 99,4 | 99,7 |
2 | 0,1 | - | 0,1 | - | 3,0 | 7,6 | 76,8 | 98,0 | 99,4 |
3 | 0,1 | 0,1 | - | 7,6 | 17,5 | 30,4 | 52,5 | 78,1 | 80,6 |
4 | 0,2 | 0,2 | - | 10,7 | 35,6 | 61,5 | 81,1 | 90,7 | 94,1 |
Таблица 4 Рентгенографические характеристики платины и рения |
|||||||
Продукт автоклавного термолиза - фаза Pt | Продукт автоклавного термолиза - фаза Re | ||||||
2 θ, град | I, % | d/n, Å (эксп.) | d/n, Å (ASTM) | 2 θ, град | I, % | d/n, Å (эксп.) | d/n, Å (ASTM) |
50.7 | 100 | 2.261 | 2.27 | 47.4 | 30 | 2.408 | 2.388 |
- | - | - | - | 51.5 | 30 | 2.228 | 2.226 |
59.3 | 85 | 1.957 | 1.956 | 54.7 | 100 | 2.107 | 2.105 |
88.8 | 84 | 1.383 | 1.385 | 56.5 | 11 | 1.254 | 1.626 |
110.2 | 100 | 1.180 | 1.179 | 67.8 | 22 | - | 1.380 |
117.8 | 60 | 1.130 | 1.130 | 82.1 | 20 | - | 1.173 |
Claims (1)
- Биметаллический катализатор окислительной очистки газов, содержащий металл платиновой группы на оксидированной нержавеющей стали, отличающийся тем, что катализатор дополнительно содержит рений в количестве 0,05-0,25 мас.% в сочетании с платиной или палладием в том же интервале концентраций, оксидированная нержавеющая сталь остальное.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008114557/04A RU2378049C1 (ru) | 2008-04-14 | 2008-04-14 | Биметаллический катализатор окислительной очистки газов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008114557/04A RU2378049C1 (ru) | 2008-04-14 | 2008-04-14 | Биметаллический катализатор окислительной очистки газов |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2008114557A RU2008114557A (ru) | 2009-10-20 |
RU2378049C1 true RU2378049C1 (ru) | 2010-01-10 |
Family
ID=41262605
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008114557/04A RU2378049C1 (ru) | 2008-04-14 | 2008-04-14 | Биметаллический катализатор окислительной очистки газов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2378049C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2598944C1 (ru) * | 2015-05-14 | 2016-10-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Горно-химический комбинат" (ФГУП "ГХК") | Способ приготовления биметаллического катализатора окислительно-восстановительных процессов в азотнокислых средах |
-
2008
- 2008-04-14 RU RU2008114557/04A patent/RU2378049C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2598944C1 (ru) * | 2015-05-14 | 2016-10-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Горно-химический комбинат" (ФГУП "ГХК") | Способ приготовления биметаллического катализатора окислительно-восстановительных процессов в азотнокислых средах |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2008114557A (ru) | 2009-10-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Huang et al. | Complete oxidation of o-xylene over Pd/Al2O3 catalyst at low temperature | |
Raphulu et al. | Investigation of the active site and the mode of Au/TiO 2 catalyst deactivation using Diffuse Reflectance Infrared Fourier Transform Spectroscopy (DRIFTS) | |
KR100626713B1 (ko) | 아산화질소 정제방법 | |
Aguirre et al. | Identification of key reaction intermediates during toluene combustion on a Pd/CeO2 catalyst using operando modulated DRIFT spectroscopy | |
Sato et al. | Palladium-based bifunctional membrane reactor for one-step conversion of benzene to phenol and cyclohexanone | |
US10188984B2 (en) | Process for removing oxidisable gaseous compounds from a gas mixture by means of a platinum-containing oxidation catalyst | |
CN113181956A (zh) | 处理含氮挥发性有机复合污染物的组合催化剂和方法 | |
KR0184271B1 (ko) | 순수하거나 기체 혼합물 중에 존재하는 산화 이질소의 촉매식 분해 | |
RU2378049C1 (ru) | Биметаллический катализатор окислительной очистки газов | |
Verrier et al. | NOx uptake on alkaline earth oxides (BaO, MgO, CaO and SrO) supported on γ-Al2O3 | |
RU2311957C1 (ru) | Катализатор окислительной очистки газов и способ его приготовления | |
US7361625B2 (en) | Photocatalyst producing method, photocatalyst, and gas purifier | |
Steyn et al. | On-line deactivation of Au/TiO2 for CO oxidation in H2-rich gas streams | |
CN108404920A (zh) | 一种降解VOCs的催化剂的制备方法 | |
JP2005214933A (ja) | 水素センサ | |
EP3372310A1 (en) | Catalyst for use in cleansing of inside of polymer film production furnace, and method for cleansing inside of polymer film production furnace | |
CN108889288B (zh) | 一种还原型二氧化钛光催化剂及其制备方法和应用 | |
Ohnishi et al. | Direct decomposition of nitrous oxide in the presence of oxygen over iridium catalyst supported on alumina | |
CN111151123A (zh) | 一种用于丙烯腈装置尾气净化的方法 | |
Fujita et al. | Oxidative Destruction of Hydrocarbons on Ca 12 Al 14-x Si x O 33+ 0.5 x (0≤ x≤ 4) with Radical Oxygen Occluded in Nanopores | |
Cho et al. | Effect of water vapor on carbon monoxide oxidation over promoted platinum catalysts | |
da Silva et al. | Reduction of NO by CO on Pt-MoO3/γ-Al2O3 catalysts | |
Kameoka et al. | Enhancement of C 2 H 6 oxidation by O 2 in the presence of N 2 O over Fe ion-exchanged BEA zeolite catalyst | |
RU2101082C1 (ru) | Катализатор для окисления углеводородсодержащих газов и способ его приготовления | |
CN114436208A (zh) | 一种基于有机液体的催化供氢体系及其供氢方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150415 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20160927 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180415 |