RU2388535C1 - Catalyst, method of its preparation and method of methane oxidation - Google Patents
Catalyst, method of its preparation and method of methane oxidation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2388535C1 RU2388535C1 RU2009114376/04A RU2009114376A RU2388535C1 RU 2388535 C1 RU2388535 C1 RU 2388535C1 RU 2009114376/04 A RU2009114376/04 A RU 2009114376/04A RU 2009114376 A RU2009114376 A RU 2009114376A RU 2388535 C1 RU2388535 C1 RU 2388535C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- catalyst
- methane
- oxidation
- strontium
- catalysts
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Catalysts (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к катализаторам полного окисления метана и способа их получения с целью защиты окружающей среды от загрязнений, обусловленных неочищенными выбросами различных предприятий, характеризующихся высокой активностью и термической стабильностью.The invention relates to catalysts for the complete oxidation of methane and a process for their preparation in order to protect the environment from pollution caused by untreated emissions from various enterprises characterized by high activity and thermal stability.
На сегодняшний день хорошо зарекомендовал себя каталитический метод обезвреживания различных газовых выбросов производств, содержащих оксид углерода, дымовые газы, углеводороды, в том числе метан, и другие компоненты.To date, the catalytic method of neutralizing various gas emissions from industries containing carbon monoxide, flue gases, hydrocarbons, including methane, and other components has proven itself well.
В последние годы большое развитие получили процессы каталитического окисления углеводородов, нашедших промышленное приложение в виде химических нагревателей, каталитических камер сгорания, каталитических дожигателей выхлопных газов и летучих органических соединений и т.д. [R.Kikuchi, Y.Tanaka, K.Sasaki, K.Eguchi, High temperature catalytic combustion of methane and propane over hexaaluminate catalysts: NOx emission characteristics. Catal. Today 23 (2003) 223-231], которые осуществляются в присутствии термостойких катализаторов.In recent years, the processes of catalytic oxidation of hydrocarbons, which have found industrial applications in the form of chemical heaters, catalytic combustion chambers, catalytic afterburners of exhaust gases and volatile organic compounds, etc., have developed greatly. [R. Kikuchi, Y. Tanaka, K. Sasaki, K. Eguchi, High temperature catalytic combustion of methane and propane over hexaaluminate catalysts: NO x emission characteristics. Catal. Today 23 (2003) 223-231], which are carried out in the presence of heat-resistant catalysts.
Среди различных углеводородов окислению метана уделяется повышенное внимание как наиболее чистому способу получения энергии без каких-либо вредных выбросов CO, NOx и несгоревших углеводородов [J.Wang, Zh.Tian, J.Xu, Yu.Xu, Zh.Xu, L.Lin, Preparation of Mn substituted La-hexaaluminate catalysts by using supercritical drying. Catal. Today 23 (2003) 213-222]. Инертная природа метана требует для его окисления относительно высоких температур. Кроме того, для дожигания газовых выбросов, содержащих небольшие концентрации CH4, также требуются активные катализаторы, поскольку реакция окисления метана является высоко экзотермической [V.V.Alegre, M.A.P. da Silva, M.Schmal Catalytic combustion of methane over palladium alumina modified by niobia. Catal. Commun. 7 (2006) 314-322] и протекает согласно уравнению:Among various hydrocarbons, methane oxidation is receiving increased attention as the cleanest way to produce energy without any harmful emissions of CO, NO x and unburned hydrocarbons [J.Wang, Zh.Tian, J.Xu, Yu.Xu, Zh.Xu, L. Lin, Preparation of Mn substituted La-hexaaluminate catalysts by using supercritical drying. Catal. Today 23 (2003) 213-222]. The inert nature of methane requires relatively high temperatures for its oxidation. In addition, active catalysts are also required for the afterburning of gas emissions containing small concentrations of CH 4 , since the methane oxidation reaction is highly exothermic [VVAlegre, MAP da Silva, M. Schmal Catalytic combustion of methane over palladium alumina modified by niobia. Catal. Commun. 7 (2006) 314-322] and proceeds according to the equation:
CH4+2O2=CO2+2H2O; ΔH298=-802,7 кДж/мол.CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2 O; ΔH 298 = -802.7 kJ / mol.
Поэтому одной из основных проблем в разработке каталитического процесса окисления метана является поиск подходящих катализаторов, обладающих высокой активностью и высокой термической устойчивостью (800-1000°С).Therefore, one of the main problems in the development of a catalytic process for the oxidation of methane is the search for suitable catalysts with high activity and high thermal stability (800-1000 ° C).
Известно [P.Artizzu-Duart, J.M.Millet, N.Guilhaume, E.Garbowski, M.Primet, Catalytic combustion of methane on substituted barium hexaaluminates. Catal. Today 59 (2000) 163-177}, что системы на основе Mn(Fe)-замещенных гексаалюминатов, характеризующихся высокой термической стабильностью, обусловленной их уникальной слоистой структурой [G.Groppi, C.Cristiani, P.Forzatti, Preparation characterisation and catalytic activity of pure and substituted La-hexaaluminate systems for high temperature catalytic combustion. Appl. Catal. B.35 (2001) 137-148; US 7442669, B01J 23/00, C01F 7/02, 28.10.2008], широко используются в реакции окисления метана. Среди однозамещенных гексаалюминатов BaMAl11O19 (M=Mn, Fe, Cr, Co, Ni), по данным [L., Lietti, C.Cristiani, G.Groppi, P.Forzatti, Preparation, characterization and reactivity of Me-hexaaluminate (Me=Mn, Co, Fe, Ni, Cr) catalysts in the catalytic combustion of NH3-containing gasified biomasses. Catal. Today 59 (2000) 191-204}, самыми активными являются Fe- и Mn-содержащие образцы. Конверсия метана на этих катализаторах начинается при температуре 550-600°С, а температура, при которой достигается 50% конверсия, составляет 700°С. Реакционная способность Co-, Cr- и Ni-замещенных гексаалюминатов несколько ниже. Поскольку Mn- и Fe-содержащие гексаалюминаты характеризуются более высокой активностью в реакции окисления метана, то именно им посвящено большее число исследований. Сопоставление температур, отвечающих 50% конверсии метана, на различных гексаалюминатах показало (таблица 1), что более активным является BaMn3Al9O19, для которого T50 составляет 560°С. Таким образом, катализаторы на основе замещенных гексаалюминатов позволяют окислять метан, однако температура, отвечающая 50% конверсии, изменяется в пределах 560-776°С.It is known [P.Artizzu-Duart, JMMillet, N. Guilhaume, E. Garbowski, M. Primet, Catalytic combustion of methane on substituted barium hexaaluminates. Catal. Today 59 (2000) 163-177}, that systems based on Mn (Fe) -substituted hexaaluminates, characterized by high thermal stability due to their unique layered structure [G. Groppi, C. Cristiani, P. Forzatti, Preparation characterization and catalytic activity of pure and substituted La-hexaaluminate systems for high temperature catalytic combustion. Appl. Catal. B.35 (2001) 137-148; US 7442669, B01J 23/00, C01F 7/02, 10.28.2008], are widely used in the oxidation of methane. Among the monosubstituted BaMAl 11 O 19 hexaaluminates (M = Mn, Fe, Cr, Co, Ni), according to [L., Lietti, C. Cristiani, G. Groppi, P. Forzatti, Preparation, characterization and reactivity of Me-hexaaluminate (Me = Mn, Co, Fe, Ni, Cr) catalysts in the catalytic combustion of NH 3 -containing gasified biomasses. Catal. Today 59 (2000) 191-204}, the most active are Fe- and Mn-containing samples. The methane conversion on these catalysts begins at a temperature of 550-600 ° C, and the temperature at which 50% conversion is achieved is 700 ° C. The reactivity of Co-, Cr- and Ni-substituted hexaaluminates is somewhat lower. Since Mn- and Fe-containing hexaaluminates are characterized by higher activity in the methane oxidation reaction, more research is devoted to them. A comparison of temperatures corresponding to 50% methane conversion on various hexaaluminates showed (Table 1) that BaMn 3 Al 9 O 19 , for which T 50 is 560 ° C, is more active. Thus, the catalysts based on substituted hexaaluminates allow the oxidation of methane, however, the temperature corresponding to 50% conversion varies between 560-776 ° C.
Для снижения указанных температур конверсии метана интерес могут представлять системы на основе гексаферритов щелочноземельных элементов - MFe12O19 (M=Ca, Sr, Ba).To reduce the indicated methane conversion temperatures, systems based on alkaline-earth hexaferrites MFe 12 O 19 (M = Ca, Sr, Ba) may be of interest.
Наиболее близким к заявляемому по технической сущности является катализатор окисления метана на основе гексаферрита бария, описанный в [G.Groppi, C.Cristiani, P.Forzatti, BaFexAl12-xO19 system for high-temperature catalytic combustion: physico-chemical characterization and catalytic activity. J. Catal. 168 (1997) 95-103].Closest to the claimed technical essence is a catalyst for the oxidation of methane based on barium hexaferrite, described in [G. Groppi, C. Cristiani, P. Forzatti, BaFe x Al 12-x O 19 system for high temperature catalytic combustion: physico-chemical characterization and catalytic activity. J. Catal. 168 (1997) 95-103].
Катализатор получают осаждением азотнокислых солей бария и железа водным раствором (NH4)2CO3 при pH 7.5 и температуре 60°С. Осадки, полученные после фильтрования и промывки, сушили при 110°С. Высушенные образцы прокаливали при 500, 700, 900, 1000°С. Одной из характеристик катализатора является величина удельной поверхности: для катализатора, прокаленного при 700°С, она составляет 7.5 м2/г, а для катализатора, прокаленного при 900°С, - 5.0 м2/г.The catalyst is obtained by precipitation of nitric salts of barium and iron with an aqueous solution of (NH 4 ) 2 CO 3 at pH 7.5 and a temperature of 60 ° C. The precipitates obtained after filtration and washing were dried at 110 ° C. The dried samples were calcined at 500, 700, 900, 1000 ° C. One of the characteristics of the catalyst is the specific surface area: for a catalyst calcined at 700 ° C, it is 7.5 m 2 / g, and for a catalyst calcined at 900 ° C, it is 5.0 m 2 / g.
Активность катализаторов определяли в режиме light-off и характеризовали температурой (Т50 и Т90), при которой конверсия метана составляет 50 и 90% соответственно. Реакционную смесь, содержащую: CH4 - 1 об.%, остальное - воздух, пропускали при давлении, равном 1 атм., и объемной скорости, равной 48000 ч-1, через слой катализатора, объем которого составлял 0,5 см3, при этом соотношение Vкат./Vинерт=2 (в качестве инертного разбавителя использовали кварц). На катализаторе BaFe12O19, прокаленном при 700°С, Т50=533°, Т90=600°С. Повышение температуры прокаливания до 900°С привело к снижению активности: Т50=575°, Т90=649°С.The activity of the catalysts was determined in the light-off mode and was characterized by the temperature (T 50 and T 90 ) at which the methane conversion was 50 and 90%, respectively. The reaction mixture containing: CH 4 - 1 vol.%, The rest is air, was passed at a pressure of 1 atm. And a space velocity of 48000 h -1 through a catalyst bed, the volume of which was 0.5 cm 3 , at this is the ratio of V cat. / V inert = 2 (quartz was used as an inert diluent). On a BaFe 12 O 19 catalyst calcined at 700 ° C, T 50 = 533 °, T 90 = 600 ° C. An increase in the calcination temperature to 900 ° C led to a decrease in activity: T 50 = 575 °, T 90 = 649 ° C.
Недостатком известного катализатора является относительно невысокая активность в окислении метана, возможно, обусловленная относительно невысокой величиной удельной поверхности. Кроме того, поскольку в процессе реакции окисления метана образуется вода, то она может оказывать влияние на каталитические свойства катализатора, однако в работе отсутствуют данные о таком влиянии. Особый интерес представляют результаты тестирования катализаторов в менее концентрированных по метану газовых смесях, поскольку концентрация метана в выбросах различных предприятий не превышает 0,1÷0,5 об.%, при этом, как отмечалось выше, для окисления метана в таких концентрациях требуются более активные катализаторы.A disadvantage of the known catalyst is the relatively low activity in the oxidation of methane, possibly due to the relatively low specific surface area. In addition, since water is formed during the methane oxidation reaction, it can affect the catalytic properties of the catalyst, however, there is no evidence of such an effect. Of particular interest are the results of testing catalysts in gas mixtures less concentrated with respect to methane, since the concentration of methane in the emissions of various enterprises does not exceed 0.1–0.5 vol%, and, as noted above, more active reactions are required for the oxidation of methane at such concentrations catalysts.
Изобретение решает задачу получения активного катализатора окисления метана с целью снижения температур, отвечающих соответствующим степеням конверсии метана.The invention solves the problem of obtaining an active catalyst for the oxidation of methane in order to reduce temperatures corresponding to the corresponding degrees of methane conversion.
Задача решается использованием катализатора на основе гексаферрита стронция состава: SrMnxFe12-xO19, где: х=0, 1, 2, 6.The problem is solved using a catalyst based on strontium hexaferrite composition: SrMn x Fe 12-x O 19 , where: x = 0, 1, 2, 6.
Задача решается также способом приготовления катализатора, который готовят осаждением смешанного раствора солей стронция и железа и марганца, предпочтительно азотнокислых, взятых в нужном соотношении, водным раствором NH4HCO3 при pH 7,1÷8,0 и температуре не ниже 70°С при интенсивном перемешивании с последующим выдерживанием суспензии в течение определенного времени при указанных условиях. После этого осадок отфильтровывают и промывают дистиллированной водой, сушат на воздухе, затем при 110-120°С в течение 12-14 ч, после чего прокаливают при 700÷900°С.The problem is also solved by the method of preparation of the catalyst, which is prepared by precipitation of a mixed solution of salts of strontium and iron and manganese, preferably nitric acid, taken in the desired ratio, with an aqueous solution of NH 4 HCO 3 at a pH of 7.1 ÷ 8.0 and a temperature of at least 70 ° C at vigorous stirring, followed by maintaining the suspension for a certain time under the specified conditions. After that, the precipitate is filtered off and washed with distilled water, dried in air, then at 110-120 ° C for 12-14 hours, after which it is calcined at 700 ÷ 900 ° C.
Прокаленный катализатор подвергают дополнительной термической обработке - термическому "старению" при температуре 800-1000°С в смеси, содержащей не более 10 об.% H2O, остальное азот, в течение 14-16 ч.The calcined catalyst is subjected to additional heat treatment - thermal "aging" at a temperature of 800-1000 ° C in a mixture containing not more than 10 vol.% H 2 O, the rest is nitrogen, for 14-16 hours
Задача решается также способом окисления метана, концентрация которого в реакционной смеси составляет не выше 0.1 об.%, в присутствии описанного выше катализатора.The problem is also solved by the method of methane oxidation, the concentration of which in the reaction mixture is not higher than 0.1 vol.%, In the presence of the catalyst described above.
Отличительными признаками предлагаемого катализатора и способа его приготовления являются:Distinctive features of the proposed catalyst and method for its preparation are:
1. Состав катализатора на основе гексаферрита стронция - SrMnxFe12-xO19, где: x=0, 1, 2, 6.1. The composition of the catalyst based on strontium hexaferrite - SrMn x Fe 12-x O 19 , where: x = 0, 1, 2, 6.
2. Способ приготовления катализатора, включающий осаждение его компонентов водным раствором NH4HCO3 и температурой не ниже 70°С, обеспечивающий получение катализатора с большей величиной удельной поверхности: катализатор, прокаленный при 700°С, характеризуется удельной поверхностью, равной 30÷60 м2/т.2. The method of preparation of the catalyst, including the precipitation of its components with an aqueous solution of NH 4 HCO 3 and a temperature of at least 70 ° C, providing a catalyst with a larger specific surface area: the catalyst calcined at 700 ° C is characterized by a specific surface of 30 ÷ 60 m 2 / t
4. Способ получения катализатора, включающий стадию термического «старения» при 800-1000°С в газовой смеси, содержащей не более 10 об.% H2O в азоте, в течение 14-16 ч.4. A method of producing a catalyst, including the stage of thermal "aging" at 800-1000 ° C in a gas mixture containing not more than 10 vol.% H 2 O in nitrogen, for 14-16 hours
5. Способ окисления метана в присутствии описанного выше катализатора, концентрация метана в реакционной смеси составляет не более 0,1 об.%.5. The method of oxidation of methane in the presence of the catalyst described above, the concentration of methane in the reaction mixture is not more than 0.1 vol.%.
Сущность предлагаемого изобретения иллюстрируется Фиг.1, 2, 3 и следующими примерами, показывающими изменение активности (температур достижения соответствующих степеней превращения метана) в зависимости от состава катализатора, способа его приготовления и термического «старения», при концентрации метана в реакционной смеси, равной 0,1 об.%.The essence of the invention is illustrated in Figures 1, 2, 3 and the following examples showing the change in activity (temperatures at which the corresponding degrees of methane conversion are reached) depending on the composition of the catalyst, its preparation method and thermal “aging”, at a methane concentration in the reaction mixture of 0 , 1 vol.%.
Основные характеристики катализаторов и температуры, отвечающие соответствующим значениям конверсии метана, приведены в таблице 2.The main characteristics of the catalysts and temperatures corresponding to the corresponding methane conversion values are shown in table 2.
На Фиг.1 представлены дифрактограммы Sr-Fe-O образца, различающегося температурой обработки.Figure 1 presents the diffraction patterns of the Sr-Fe-O sample, differing in the processing temperature.
На Фиг.2 представлена теоретическая дифрактограмма гексаферрита стронция.Figure 2 presents the theoretical diffraction pattern of strontium hexaferrite.
На Фиг.3 представлены ИК-спектры Sr-Fe-O образца, прокаленного при разных температурах.Figure 3 presents the IR spectra of the Sr-Fe-O sample, calcined at different temperatures.
По данным РФА (Фиг.1) образцы, прокаленные при 700° (пример 1), содержат в основном фазы SrCO3 и Fe2O3; в образцах, промотированных марганцем, присутствует также фаза Mn2O3. Повышение температуры обработки до 900°С (пример 2) способствует кристаллизации фазы гексаферрита - SrFe12O19 (Фиг.1) и снижению доли избыточных фаз: α-Fe2O3, Mn2O3, при этом фаза карбоната стронция полностью исчезает.According to the XRD data (FIG. 1), the samples calcined at 700 ° (Example 1) contain mainly SrCO 3 and Fe 2 O 3 phases; in samples promoted with manganese, the Mn 2 O 3 phase is also present. Raising the treatment temperature to 900 ° C (example 2) promotes crystallization of the hexaferrite phase - SrFe 12 O 19 (Figure 1) and a decrease in the proportion of excess phases: α-Fe 2 O 3 , Mn 2 O 3 , while the strontium carbonate phase completely disappears .
Сопоставление теоретической [K.Kimura, M.Ohgaki, K.Tanaka, H.Morikawa, F.Marumo // J.Solid State Chem. 87 (1990) 186] и экспериментальной дифрактограмм (Фиг.1 и 2) показывает, что прокаливание образцов при 900°С приводит к образованию фазы гексаферрита стронция - SrFe12O19. Для преобладающей фазы гексаферрита параметры равны: а=5.88, с=22.99 Å, что практически совпадает с табличными данными: а=5.886, с=23.03 (ICDD, PDF-2, [00-33-1340]).Comparison of the theoretical [K. Kimura, M. Ohgaki, K. Tanaka, H. Morikawa, F. Marumo // J. Solid State Chem. 87 (1990) 186] and experimental diffraction patterns (Figs. 1 and 2) show that calcination of the samples at 900 ° C leads to the formation of the strontium hexaferrite phase — SrFe 12 O 19 . For the predominant hexaferrite phase, the parameters are: a = 5.88, c = 22.99 Å, which practically coincides with the tabular data: a = 5.886, c = 23.03 (ICDD, PDF-2, [00-33-1340]).
Для идентификации фазового состава образцов, прокаленных при 700°С (пример 1), был применен метод ИК-спектроскопии в диапазоне частот 250-2000 см-1. Согласно полученным результатам (Фиг.3), в ИК-спектре образца, прокаленного при 900°С (пример 2), наблюдаются п.п.288, 304, 359, 396, 438, 548, 591 и 779 см-1, относящиеся к фазе SrFe12O19 [Wen-Yu Zhao, Ping Wei, Hai-Bin Cheng, Xin-Feng Tang, and Qing-Jie Zhang, J. Am. Ceram. Soc. 90 (7) (2007) 2095; J.Jiang, L.Ai, L.Li, J. Phys. Chem. В 113 (2009) 1376], и мало интенсивные п.п.323, 377, 458 и 799 см-1, характерные α-Fe2O3 [Э.Н.Юрченко, Г.Н.Кустова, С.С.Бацанов. Колебательные спектры неорганических соединений. Новосибирск, Наука, 1981 с.52; Onari S, Ari T., Kudo K. Phys. Rev., В 16 (1977) 1717]. Таким образом, полученные результаты согласуются с результатами фазового анализа, согласно которому образец содержит фазы SrFe12O19 и α-Fe2O3.To identify the phase composition of the samples calcined at 700 ° C (example 1), the method of IR spectroscopy was used in the frequency range 250-2000 cm -1 . According to the results obtained (Figure 3), in the IR spectrum of the sample calcined at 900 ° C (example 2),
Тестирование катализаторов в реакции окисления метана проводят в условиях термопрограммированного повышения температуры реакции (light-off test) от 100 до 625°С со скоростью нагрева, равной 10°С/мин. Реакционную смесь, содержащую, об.%: CH4 - 0.1, O2 - 20, Ne - 0.5, He - баланс, пропускают со скоростью 30 л/ч через слой катализатора, объем которого составляет 0,6 см3, фракционного состава 0,25-0,50 мм при объемной скорости, равной 50000 ч-1. Анализ реакционной газовой смеси проводят с помощью квадрупольного масс-спектрометра (Stanford Research Systems, QMS 200 Gas Analyzer).Testing of the catalysts in the methane oxidation reaction is carried out under conditions of a thermoprogrammed increase in the reaction temperature (light-off test) from 100 to 625 ° C with a heating rate of 10 ° C / min. The reaction mixture containing, vol.%: CH 4 - 0.1, O 2 - 20, Ne - 0.5, He - balance, is passed at a speed of 30 l / h through a catalyst bed, the volume of which is 0.6 cm 3 ,
Примеры 1-7 иллюстрируют состав и способ получения катализаторов на основе гексаферритов стронция, при этом реакцию окисления метана проводят в режиме light-off от 100 до 625°С со скоростью нагрева, равной 10°С/мин.Examples 1-7 illustrate the composition and method of producing catalysts based on strontium hexaferrite, while the methane oxidation reaction is carried out in the light-off mode from 100 to 625 ° C with a heating rate of 10 ° C / min.
Примеры 8-14 иллюстрируют термическое "старение" катализаторов на основе гексаферритов при 800-1000°С в реакционной смеси, содержащей не более 10 об.% Н2О, остальное азот, в течение 14÷16 ч.Examples 8-14 illustrate the thermal "aging" of hexaferrite-based catalysts at 800-1000 ° C in a reaction mixture containing not more than 10 vol.% H 2 O, the rest is nitrogen, for 14 ÷ 16 hours
Пример 1.Example 1
В реактор, помещенный в термостат, заливают 600 мл дистиллированной воды, устанавливают pH-метр и включают обогрев реактора и мешалку; при достижении температуры 70°С в реактор дозируют смешанный раствор азотнокислых солей стронция и железа, содержащего 4.9 г SrO и 45.1 г Fe2O3, со скоростью 30 мл/мин, одновременно добавляя 395 мл раствора NH4HCO3 для поддержания pH осаждения, равным 7,5. Полученную суспензию выдерживают при указанных условиях в течение 2 ч, после чего фильтруют и промывают дистиллированной водой. Полученный осадок сушат на воздухе, затем при 110°С в течение 12-14 ч, после чего прокаливали при 700°С в течение 4 ч. Полученный катализатор состава SrFe12O19, соответствующий гексаферриту стронция.600 ml of distilled water are poured into a reactor placed in a thermostat, a pH meter is installed and heating of the reactor and stirrer are turned on; when the temperature reaches 70 ° C, a mixed solution of strontium and iron nitrate salts containing 4.9 g SrO and 45.1 g Fe 2 O 3 is metered into the reactor at a rate of 30 ml / min, while adding 395 ml of NH 4 HCO 3 solution to maintain the pH of the precipitation, equal to 7.5. The resulting suspension was maintained under these conditions for 2 hours, after which it was filtered and washed with distilled water. The resulting precipitate was dried in air, then at 110 ° C for 12-14 hours, after which it was calcined at 700 ° C for 4 hours. The resulting catalyst composition SrFe 12 O 19 , corresponding to strontium hexaferrite.
Пример 2.Example 2
Аналогичен примеру 1, отличие состоит в том, что полученный катализатор прокаливают при 900°С в течение 4 ч. Полученный катализатор состава SrFe12O19, соответствующий гексаферриту стронция.Similar to example 1, the difference is that the resulting catalyst is calcined at 900 ° C for 4 hours. The resulting catalyst composition SrFe 12 O 19 corresponding to strontium hexaferrite.
Пример 3.Example 3
Аналогичен примеру 1, отличие состоит в том, что в реактор дозируют смешанный раствор азотнокислых солей стронция, марганца и железа, содержащего 4.9 г SrO, 3.7 г Mn2O3 и 41.4 г Fe2O3. Полученный катализатор состава SrMnFe10O19, соответствующий замещенному марганцем гексаферриту стронция.Similar to example 1, the difference lies in the fact that a mixed solution of nitric acid salts of strontium, manganese and iron containing 4.9 g SrO, 3.7 g Mn 2 O 3 and 41.4 g Fe 2 O 3 is dosed into the reactor. The resulting catalyst composition SrMnFe 10 O 19 corresponding to strontium hexaferrite substituted with manganese.
Пример 4.Example 4
Аналогичен примеру 1, отличие состоит в том, что в реактор дозируют смешанный раствор азотнокислых солей стронция, марганца и железа, содержащего 4.9 г SrO, 7.5 г Mn2O3 и 37.6 г Fe2O3. Полученный катализатор состава SrMn2Fe10O19, соответствующий замещенному марганцем гексаферриту стронция.Similar to example 1, the difference is that a mixed solution of nitric acid salts of strontium, manganese and iron containing 4.9 g of SrO, 7.5 g of Mn 2 O 3 and 37.6 g of Fe 2 O 3 is dosed into the reactor. The resulting catalyst composition SrMn 2 Fe 10 O 19 corresponding to strontium hexaferrite substituted with manganese.
Пример 5.Example 5
Аналогичен примеру 1, отличие состоит в том, что в реактор дозируют смешанный раствор азотнокислых солей стронция, марганца и железа, содержащего 4.9 г SrO, 22.5 г Mn2O3 и 22.6 г Fe2O3. Полученный катализатор состава SrMn6Fe6O19, соответствующий замещенному марганцем гексаферриту стронция.Similar to example 1, the difference is that a mixed solution of nitric acid salts of strontium, manganese and iron containing 4.9 g of SrO, 22.5 g of Mn 2 O 3 and 22.6 g of Fe 2 O 3 is dosed into the reactor. The resulting catalyst composition SrMn 6 Fe 6 O 19 corresponding to strontium hexaferrite substituted with manganese.
Пример 6.Example 6
Аналогичен примеру 1, отличие состоит в том, что в реактор дозируют смешанный раствор азотнокислых солей стронция, марганца, железа и алюминия, содержащего 5.2 г SrO, 23.7 г Mn2O3, 16.0 г Fe2O3 и 5.1 г Al2O3. Полученный катализатор состава SrMn6Fe4Al2O19, соответствующий замещенному марганцем, алюминием гексаферриту стронция.Similar to example 1, the difference is that a mixed solution of nitric acid salts of strontium, manganese, iron and aluminum containing 5.2 g of SrO, 23.7 g of Mn 2 O 3 , 16.0 g of Fe 2 O 3 and 5.1 g of Al 2 O 3 is dosed into the reactor . The resulting catalyst composition SrMn 6 Fe 4 Al 2 O 19 corresponding to strontium hexaferrite substituted with manganese and aluminum.
Пример 7.Example 7
Аналогичен примеру 1, отличие состоит в том, что в реактор дозируют смешанный раствор азотнокислых солей стронция, марганца и алюминия, содержащего 6.7 г SrO, 10.3 г Mn2O3 и 33.0 г Al2O3. Полученный катализатор сравнения состава SrMn2Al10O19, соответствующий замещенному марганцем гексаалюминату стронция.Similar to example 1, the difference is that a mixed solution of nitric acid salts of strontium, manganese and aluminum containing 6.7 g of SrO, 10.3 g of Mn 2 O 3 and 33.0 g of Al 2 O 3 is dosed into the reactor. The resulting catalyst for comparing the composition of SrMn 2 Al 10 O 19 corresponding to strontium hexaaluminate substituted with manganese.
Пример 8.Example 8
Аналогичен примеру 1, отличие состоит в том, что прокаленный катализатор состава SrFe12O19 был состарен при 800°С в реакционной смеси, содержащей 10 об.% H2O, остальное азот, в течение 16 ч.Similar to example 1, the difference is that the calcined catalyst composition SrFe 12 O 19 was aged at 800 ° C in a reaction mixture containing 10 vol.% H 2 O, the rest was nitrogen, for 16 hours
Пример 9.Example 9
Аналогичен примеру 8, отличие состоит в том, что был состарен прокаленный катализатор состава SrMnFe11O19, соответствующий замещенному марганцем гексаферриту стронция.Similar to example 8, the difference is that the calcined SrMnFe 11 O 19 catalyst corresponding to strontium hexaferrite substituted with manganese was aged.
Пример 10.Example 10
Аналогичен примеру 9, отличие состоит в том, что термическое старение проводили при 1000°С в реакционной смеси, содержащей 10 об.% H2O, остальное азот, в течение 14 ч.Similar to example 9, the difference is that thermal aging was carried out at 1000 ° C in a reaction mixture containing 10 vol.% H 2 O, the rest was nitrogen, for 14 hours
Пример 11.Example 11
Аналогичен примеру 8, отличие состоит в том, что был состарен катализатор состава SrMn2Fe10O19, соответствующий замещенному марганцем гексаферриту стронция.Similar to example 8, the difference is that the catalyst composition SrMn 2 Fe 10 O 19 , corresponding to strontium hexaferrite substituted with manganese, was aged.
Пример 12.Example 12
Аналогичен примеру 8, отличие состоит в том, что был состарен катализатор состава SrMn6Fe6O19, соответствующий замещенному марганцем гексаферриту стронция.Similar to example 8, the difference is that the catalyst composition SrMn 6 Fe 6 O 19 , corresponding to strontium hexaferrite substituted with manganese, was aged.
Пример 13.Example 13
Аналогичен примеру 8, отличие состоит в том, что был состарен катализатор состава SrMn6Fe4Al2O19, соответствующий замещенному марганцем гексаферриту стронция.Similar to example 8, the difference is that the catalyst composition SrMn 6 Fe 4 Al 2 O 19 , corresponding to strontium hexaferrite substituted with manganese, was aged.
Пример 14.Example 14
Аналогичен примеру 8, отличие состоит в том, что был состарен катализатор сравнения состава SrMn2Al10O19, соответствующий замещенному марганцем гексаалюминату стронция.Similar to example 8, the difference is that the SrMn 2 Al 10 O 19 composition comparison catalyst corresponding to strontium hexaaluminate substituted with manganese was aged.
Показатели окисления метана по всем примерам приведены в таблице 2.The methane oxidation rates for all examples are shown in table 2.
Как видно из приведенных примеров и таблицы, предлагаемые катализаторы позволяют решить задачу эффективного окисления метана при его концентрации в реакционной смеси, равной 0.1 об.%: использование гексаферритов стронция как незамещенных, так и замещенных марганцем позволяет снизить температуры, отвечающие соответствующим степеням конверсии метана, примерно на 100°С по сравнению с замещенным марганцем гексаалюминатом стронция. Повышение температуры прокаливания гексаферрита стронция до 900°С приводит к снижению активности в окислении метана, однако она остается выше, чем на катализаторе сравнения, прокаленном при 700°С. Еще большие различия в активности наблюдаются на предлагаемых катализаторах и катализаторах сравнения после их термического старения при 800-1000°С в смеси, содержащей пары воды, в течение 14-16 ч.As can be seen from the above examples and the tables, the proposed catalysts allow us to solve the problem of efficient methane oxidation at a concentration of 0.1% by volume in the reaction mixture: the use of strontium hexaferrites both unsubstituted and substituted with manganese can reduce the temperatures corresponding to the corresponding degrees of methane conversion, approximately 100 ° C compared with strontium hexaaluminate substituted with manganese. An increase in the calcination temperature of strontium hexaferrite to 900 ° C leads to a decrease in activity in the oxidation of methane, however, it remains higher than on the reference catalyst calcined at 700 ° C. Even greater differences in activity are observed on the proposed catalysts and comparison catalysts after their thermal aging at 800-1000 ° C in a mixture containing water vapor for 14-16 hours
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009114376/04A RU2388535C1 (en) | 2009-04-15 | 2009-04-15 | Catalyst, method of its preparation and method of methane oxidation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009114376/04A RU2388535C1 (en) | 2009-04-15 | 2009-04-15 | Catalyst, method of its preparation and method of methane oxidation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2388535C1 true RU2388535C1 (en) | 2010-05-10 |
Family
ID=42673831
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009114376/04A RU2388535C1 (en) | 2009-04-15 | 2009-04-15 | Catalyst, method of its preparation and method of methane oxidation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2388535C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2662221C2 (en) * | 2013-03-07 | 2018-07-25 | Басф Се | Nickel hexaaluminate-containing catalyst for reforming hydrocarbons in presence of carbon dioxide |
-
2009
- 2009-04-15 RU RU2009114376/04A patent/RU2388535C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
G.Groppi, C.Cristiani, P.Forzatti, BaFeAl 12-x O 19 system for high-temperature catalytic combustion: physico-chemical characterization and catalytic activity. J. Catal. 168 (1997) 95-103. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2662221C2 (en) * | 2013-03-07 | 2018-07-25 | Басф Се | Nickel hexaaluminate-containing catalyst for reforming hydrocarbons in presence of carbon dioxide |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2484894C2 (en) | Composition containing lanthanum-containing perovskite on substrate made from aluminium or aluminium oxyhydroxide, method for production and use in catalysis | |
US7504085B2 (en) | Alumina-based perovskite catalysts and catalyst supports | |
RU2566794C2 (en) | METHOD OF TREATMENT OF GAS CONTAINING NITROGEN OXIDES (NOx), BY USING COMPOSITION BASED ON ZIRCONIUM, CERIUM AND NIOBIUM AS CATALYST | |
Jia et al. | Effects of different Zr/Ti ratios on NH3–SCR over MnOx/ZryTi1-yO2: Characterization and reaction mechanism | |
Milt et al. | NOx trapping and soot combustion on BaCoO3− y perovskite: LRS and FTIR characterization | |
RU2549573C2 (en) | Cerium, zirconium and tungsten-based composition, method of its obtaining and application in catalysis | |
Marti et al. | Methane combustion over La0. 8Sr0. 2MnO3+ x supported on MAl2O4 (M= Mg, Ni and Co) spinels | |
Tran et al. | Co-doped LaAlO3 perovskite oxide for NOx-assisted soot oxidation | |
JP2009515095A (en) | Selective catalytic reduction of nitrogen oxides with hydrogen. | |
Lin et al. | Comprehensive effect of tuning Cu/SAPO-34 crystals using PEG on the enhanced hydrothermal stability for NH 3-SCR | |
US20120129689A1 (en) | Perovskite catalyst and method of manufacturing the same | |
chandra Dhal et al. | Solution combustion synthesis of perovskite-type catalysts for diesel engine exhaust gas purification | |
CN104936692B (en) | The ammoxidation catalyst based on the sour yttrium of metal-doped positive cobalt for producing nitric acid | |
RU2388535C1 (en) | Catalyst, method of its preparation and method of methane oxidation | |
US20090208396A1 (en) | Alumina-Based Perovskite Catalysts and Catalyst Supports | |
RU2440299C1 (en) | Composition based on zirconium oxide, yttrium oxide and tungsten oxide, method of production and use as catalyst or catalyst support | |
Pérez-Ramírez et al. | Metal-substituted hexaaluminates for high-temperature N 2 O abatement | |
JPH05238729A (en) | Production of transitional alumina | |
Zulfugarova et al. | Effect of preparation method of iron-, copper-containing oxide catalysts on their activity in the reaction of oxidation of carbon monoxide to carbon dioxide | |
Wang et al. | Effects of different exposed crystal surfaces of CeO 2 loaded on an MnO 2/X catalyst for the NH 3-SCR reaction | |
JP3855045B2 (en) | Method for producing ruthenium perovskite | |
Hosseini | Study of catalytic performance of LaMnO3 and LaMnO3-ZSM-5 nanocatalysts toward 2-propanol conversion | |
KR102621368B1 (en) | Water splitting material, composition for water splitting material and manufacturing method for water splitting material using the same | |
Tungatarova et al. | Heat generation in the catalytic combustion of light hydrocarbons | |
AU2021388023B2 (en) | Materials, methods and techniques for generating doped cerium oxide |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140416 |