RU2477177C2 - Method of preparing catalyst for decomposing nitrous oxide and process of decontaminating gas emissions containing nitrous oxide - Google Patents

Method of preparing catalyst for decomposing nitrous oxide and process of decontaminating gas emissions containing nitrous oxide Download PDF

Info

Publication number
RU2477177C2
RU2477177C2 RU2011125203/04A RU2011125203A RU2477177C2 RU 2477177 C2 RU2477177 C2 RU 2477177C2 RU 2011125203/04 A RU2011125203/04 A RU 2011125203/04A RU 2011125203 A RU2011125203 A RU 2011125203A RU 2477177 C2 RU2477177 C2 RU 2477177C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
catalyst
oxide
iron
nitrous oxide
binder
Prior art date
Application number
RU2011125203/04A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2011125203A (en
Inventor
Лариса Владимировна Пирютко
Александр Сергеевич Харитонов
Валерий Сергеевич Чернявский
Евгений Владимирович Староконь
Анатолий Николаевич Парфенов
Геннадий Иванович Панов
Александр Степанович Носков
Original Assignee
Учреждение Российской академии наук Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения РАН
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 Учреждение Российской академии наук Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения РАН filed Critical Учреждение Российской академии наук Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения РАН
Priority to RU2011125203/04A priority Critical patent/RU2477177C2/en
Publication of RU2011125203A publication Critical patent/RU2011125203A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2477177C2 publication Critical patent/RU2477177C2/en

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02CCAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/10Capture or disposal of greenhouse gases of nitrous oxide (N2O)

Landscapes

  • Catalysts (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to a method of decontaminating nitrous oxide, including low-concentration emissions of nitrous oxide, for example in exhaust gases from production of nitric acid, using a catalyst based on an iron-containing zeolite. Described is a method of preparing a catalyst for decomposing nitrous oxide by mixing a zeolite having a structure selected from the following: MFI, MEL, BEA, FER, MOR and having the composition: y·El2On·SiO2, where y = 10-5-5·10-2 , El is at least aluminium and one element from periods 2, 3, 4 and 5 of the periodic table of elements, n is valence of the element, with iron-modified binder, the binder being aluminium oxide with additives selected from the following oxides: silicon oxide, titanium oxide, zirconium oxide, iron oxide, cobalt oxide, copper oxide, lanthanum oxide, phosphorus oxide, with weight ratio of aluminium oxide to any of the listed oxides ranging from 0.01:100 to 10:100, with weight ratio of the zeolite to binder ranging from 1:9 to 9:1, where the modifying iron in the catalyst is x·Fe2O3, where x=10-5-5·10-2; modification is carried out by adding to the binder a dry or hydrated salt and/or solution of an iron salt with subsequent formation and activation of the catalyst to obtain a catalyst, wherein at least 0.5-50% of the contained iron and not less than 5·1017 iron atoms per gram catalyst are in reduced form in the form of special complexes of α-centres which are detectable and measurable using a special technique, involving determination of the amount of surface oxygen deposited from nitrous oxide at temperature of 100-300°C on the surface of the catalyst. A method of decontaminating gaseous emissions is also described.
EFFECT: simple method of producing a highly efficient catalyst for decomposing nitrous oxide.
6 cl, 1 tbl, 19 ex

Description

Изобретение относится к способу обезвреживания закиси азота, в том числе и низкоконцентрированных выбросов закиси азота, например, в отходящих газах производства азотной кислоты с использованием катализатора на основе железосодержащего цеолита. Среди многочисленных катализаторов, пригодных для восстановления и разложения закиси азота (F.Kapteijn, J.Rodriguez-Mirasol, J.A.Moulijn, Appl. Catal. B: Env. 9 (1996) 25-64), особое место занимают железосодержащие цеолиты типа пентасил (структуры MFI, MEL, ВЕА). В отличие от цеолитов, содержащих другие переходные металлы (Со, Cu и др.), активность железосодержащих цеолитов не ингибируется, а даже наоборот, увеличивается в присутствии заметных количеств оксида азота (II). Это является важным преимуществом, так как в отходящих газах азотных производств, как правило, содержатся различные оксиды азота, в том числе и оксид азота (II). Известно, что активность катализатора зависит от метода введения железа в цеолит (J.Perez-Ramirez, F.Kapteijn, K.Schoffel, J.Moulijn, Appl. Catal. B: Env. 44 (2003) 117-151). Причем для введения железа в цеолит используют самые разнообразные способы.The invention relates to a method for neutralizing nitrous oxide, including low-concentration nitrous oxide emissions, for example, in exhaust gases from nitric acid production using an iron-based zeolite catalyst. Among the numerous catalysts suitable for the reduction and decomposition of nitrous oxide (F. Kapteijn, J. Rodriguez-Mirasol, JAMoulijn, Appl. Catal. B: Env. 9 (1996) 25-64), pentasil type zeolites ( structures MFI, MEL, BEA). Unlike zeolites containing other transition metals (Co, Cu, etc.), the activity of iron-containing zeolites is not inhibited, but rather increases in the presence of appreciable amounts of nitric oxide (II). This is an important advantage, since the exhaust gases of nitrogen production, as a rule, contain various nitrogen oxides, including nitric oxide (II). The activity of the catalyst is known to depend on the method of introducing iron into the zeolite (J. Perez-Ramirez, F. Kapteijn, K. Schoffel, J. Moulijn, Appl. Catal. B: Env. 44 (2003) 117-151). Moreover, for the introduction of iron into zeolite, a wide variety of methods are used.

В работе Kapteijn и др. (F.Kapteijn, J.Rodriguez-Mirasol, J.A.Moulijn, J. Catal. 167 (1997) 256-265) изучены катализаторы разложения закиси азота на основе железосодержащих цеолитов, полученных методом ионного обмена в водных растворах солей железа. Применение этого метода сопряжено с наличием большого количества сточных вод, потерями цеолита в ходе многостадийного процесса ионного обмена. Ионный обмен является базовым способом модифицирования цеолита для синтеза катализаторов разложения закиси азота на основе модифицированных благородными и переходными металлами цеолитов структур Beta, MFI, MEL, FER и MOR, описанных в ряде патентов (US 5171553, 1991; US 2008/0044334 А1). Метод ионного обмена применяется и для синтеза катализатора Fe-FER (US 6682710), проявляющего высокую активность в разложении закиси азота в присутствии NO, воды и кислорода. В патентах RU 2071817, B01D 53/86, 20.01.97; 2297278, B01J 29/46, 20.04.07, описаны цеолиты, в которые железо введено другим способом: добавлением соли железа на стадии гидротермального синтеза. Этот метод имеет свои технологические недостатки: он плохо воспроизводим и не позволяет использовать готовые коммерческие цеолиты алюмосиликатного состава (содержание железа на уровне 0.05-0.1 мас.%) для производства формованного катализатора.Kapteijn et al. (F. Kapteijn, J. Rodriguez-Mirasol, JAMoulijn, J. Catal. 167 (1997) 256-265) studied nitrous oxide decomposition catalysts based on iron-containing zeolites obtained by ion exchange in aqueous solutions of salts gland. The use of this method is associated with the presence of a large amount of wastewater, loss of zeolite during the multi-stage process of ion exchange. Ion exchange is the basic method of zeolite modification for the synthesis of nitrous oxide decomposition catalysts based on the Beta, MFI, MEL, FER, and MOR modified noble and transition metal zeolites described in a number of patents (US 5171553, 1991; US 2008/0044334 A1). The ion exchange method is also used for the synthesis of the Fe-FER catalyst (US 6682710), which is highly active in the decomposition of nitrous oxide in the presence of NO, water and oxygen. In patents RU 2071817, B01D 53/86, 01.20.97; 2297278, B01J 29/46, 04/20/07, zeolites are described in which iron is introduced in another way: by adding an iron salt at the stage of hydrothermal synthesis. This method has its technological disadvantages: it is poorly reproducible and does not allow the use of ready-made commercial zeolites of aluminosilicate composition (iron content at the level of 0.05-0.1 wt.%) For the production of a molded catalyst.

Метод нанесения железа путем осаждения (сублимации) летучей соли железа из газовой фазы (так называемый CVD-метод, H.Y.Chen, W.M.Sachtler, Catal. Today 42 (1998) 73; H.Y.Chen, W.M.Sachtler, Catal. Lett. 50 (1998) 125; P.K.Roy, G.D.Pirngruber, J. Catal. 227 (2004) 164) используется, в основном, в препаративных и исследовательских целях, так как требует специального оборудования для дозирования летучей соли железа. Главным образом для этой цели используют хлориды железа, которые обладают чрезвычайно высокой коррозионной активностью. При нанесении железа CVD-методом требуются специальные предосторожности с целью недопущения осаждения (сублимации) соли железа вне поверхности цеолита, например на стенках реактора. Наиболее технологичным на сегодняшний день считается метод твердофазного ионного обмена (М.Rauscher, K.Kesore, R.Mönnig, W.Schwieger, A.Tißler, T.Turek., Appl. Catal. 184 (1999) 249; заявка ЕР 0955080; US 2003/0143141 A1). Его недостатком является многостадийность. Для его реализации необходимо несколько этапов обработки смеси цеолита с солью железа: интенсивное перемешивание в шаровой мельнице, удаление избытка железа из цеолита путем промывки водой, сушки и прокалки цеолита перед формованием. Все эти методы, хоть и позволяют получить активный катализатор разложения закиси азота, достаточно трудоемки и многостадийны.Method for applying iron by precipitation (sublimation) of a volatile salt of iron from the gas phase (the so-called CVD method, HYChen, WMSachtler, Catal. Today 42 (1998) 73; HYChen, WMSachtler, Catal. Lett. 50 (1998) 125; PKRoy, GDPirngruber, J. Catal. 227 (2004) 164) is used mainly for preparatory and research purposes, as it requires special equipment for dosing the volatile iron salt. Mainly for this purpose, iron chlorides are used, which have an extremely high corrosion activity. When applying iron by the CVD method, special precautions are required to prevent the deposition (sublimation) of the iron salt outside the zeolite surface, for example, on the walls of the reactor. The most technologically advanced method today is solid-state ion exchange (M. Rauscher, K. Kesore, R. Mönnig, W. Schwieger, A. Tißler, T. Turek., Appl. Catal. 184 (1999) 249; application EP 0955080; US 2003/0143141 A1). Its disadvantage is multi-stage. For its implementation, several stages of processing a mixture of zeolite with an iron salt are necessary: intensive mixing in a ball mill, removing excess iron from the zeolite by washing with water, drying and calcining the zeolite before molding. All these methods, although they make it possible to obtain an active catalyst for the decomposition of nitrous oxide, are quite laborious and multistage.

Наиболее близким по технологической сущности к заявляемому методу является метод синтеза катализатора, описанный в US 20100150801 A1, 17.06.2010, в котором для реакции селективного восстановления NOx углеводородами предлагается серебросодержащий формованный катализатор, состоящий из 1) модифицированного Ag пористого материала, 2) цеолита, свободного от металла и находящегося в Н-форме, и 3) немодифицированного связующего - псевдобемита. В предлагаемом методе достигается эффект изолированности цеолита от катионов металла с целью сохранения его в Н-форме. Этот метод, очевидно, пригоден для катализаторов, содержащих такие катионы металлов, которые легко проникают в каналы цеолита и дезактивируют его. Для катализаторов разложения закиси азота и, следовательно, для железосодержащих катализаторов этот метод требует серьезных изменений, которые приводили бы к противоположному эффекту - облегчению проникновения катионов железа в каналы цеолита.Closest to the technological essence of the claimed method is the catalyst synthesis method described in US 20100150801 A1, June 17, 2010, in which a silver-containing molded catalyst consisting of 1) Ag-modified porous material, 2) zeolite, is proposed for the selective NO x hydrocarbon reduction reaction. free of metal and in H-form, and 3) an unmodified binder - pseudoboehmite. In the proposed method, the effect of isolation of zeolite from metal cations is achieved in order to preserve it in the H-form. This method is obviously suitable for catalysts containing such metal cations that readily penetrate and deactivate zeolite channels. For catalysts for the decomposition of nitrous oxide and, consequently, for iron-containing catalysts, this method requires serious changes that would lead to the opposite effect - facilitating the penetration of iron cations into zeolite channels.

Всем методам приготовления железосодержащих катализаторов присуща одна особенность: несмотря на то что именно железо обеспечивает каталитическую активность, активность плохо коррелирует с количеством введенного железа. Это связано с тем, что железо в цеолите может находиться в различном состоянии: от моноядерных центров в микропористом пространстве цеолита до микрочастиц фазы оксида на внешней поверхности. Соотношение между долями железа в различных состояниях определяется методом его введения и активацией катализатора (K.А.Dubkov, N.S.Ovanesyan, А.А.Shteinman, E.V.Starokon, G.I.Panov, J. Catal. 207 (2002) 341-352). Все эти формы проявляют и различный уровень активности в разложении закиси азота. Задача осложняется еще и тем обстоятельством, что количественная оценка различных состояний железа, как правило, затруднена, что делает невозможным их надежное сопоставление с каталитической активностью. В связи с этим заранее трудно оценить активность каждого конкретного катализатора исходя только из количества введенного в него железа.All methods of preparing iron-containing catalysts have one peculiarity: despite the fact that it is iron that provides catalytic activity, the activity does not correlate well with the amount of iron introduced. This is due to the fact that the iron in the zeolite can be in a different state: from mononuclear centers in the microporous space of the zeolite to microparticles of the oxide phase on the outer surface. The ratio between the fractions of iron in various states is determined by the method of its introduction and activation of the catalyst (K.A. Dubkov, N.S. Ovanesyan, A.A. Shteinman, E.V. Starokon, G.I. Panov, J. Catal. 207 (2002) 341-352). All these forms exhibit different levels of activity in the decomposition of nitrous oxide. The task is further complicated by the fact that the quantitative assessment of various states of iron, as a rule, is difficult, which makes it impossible to reliably compare them with catalytic activity. In this regard, it is difficult to evaluate in advance the activity of each particular catalyst based only on the amount of iron introduced into it.

Изобретение решает задачу разработки простого способа получения высокоэффективного катализатора для разложения закиси азота.The invention solves the problem of developing a simple method for producing a highly efficient catalyst for the decomposition of nitrous oxide.

Задача решается предложенным способом приготовления катализатора для разложения закиси азота, который осуществляют смешением цеолита структуры, выбранного из следующего ряда: MFI, MEL, BEA, FER, MOR, и имеющего состав: y·El2On·SiO2, где у=10-5÷5·10-2, El - по крайней мере алюминий и один из элементов 2, 3, 4, 5 периода Периодической системы элементов, n - валентность элемента, с модифицированным железом связующим, в качестве связующего используют оксид алюминия с добавками, выбранными из ряда следующих оксидов: оксид кремния, оксид титана, оксид циркония, оксид железа, оксид кобальта, оксид меди, оксид лантана, оксид фосфора, при массовом соотношении: оксид алюминия/любой другой из перечисленных оксидов, изменяющимся в пределах от 0,01:100 до 10:100, при массовом соотношении цеолит/связующее от 1:9 до 9:1, где модифицирующее железо в составе катализатора соответствует х·Fe2O3, где х=10-5÷5·10-2, модифицирование осуществляют введением в связующее сухой или гидратированной соли и/или раствора соли железа с последующим формованием и активацией катализатора с получением катализатора, в котором, по меньшей мере, от 0.5 до 50% содержащегося железа и не менее 5·1017 атомов железа на грамм катализатора находится в восстановленной форме в виде специальных комплексов - α-центров, регистрируемых и измеряемых специальным методом, заключающимся в определении количества поверхностного кислорода, посаженного из закиси азота при температуре от 100 до 300°С на поверхность катализатора.The problem is solved by the proposed method for preparing a catalyst for the decomposition of nitrous oxide, which is carried out by mixing a zeolite structure selected from the following series: MFI, MEL, BEA, FER, MOR, and having the composition: y · El 2 O n · SiO 2 , where y = 10 -5 ÷ 5 · 10 -2 , El - at least aluminum and one of the elements 2, 3, 4, 5 of the Periodic table of the elements, n - valency of the element, with a binder modified with iron, aluminum oxide with additives is used as a binder, selected from the series of the following oxides: silicon oxide, titanium oxide, zirconium oxide, oxides d iron, cobalt oxide, copper oxide, lanthanum oxide, phosphorus oxide, in the mass ratio: alumina / any other of the listed oxides, varying from 0.01: 100 to 10: 100, in the mass ratio of zeolite / binder from 1 : 9 to 9: 1, where the modifying iron in the composition of the catalyst corresponds to x · Fe 2 O 3 , where x = 10 -5 ÷ 5 · 10 -2 , the modification is carried out by introducing into the binder a dry or hydrated salt and / or solution of an iron salt with subsequent molding and activation of the catalyst to obtain a catalyst in which, at least f, from 0.5 to 50% of the contained iron and not less than 5 · 10 17 iron atoms per gram of catalyst is in reduced form in the form of special complexes - α centers, recorded and measured by a special method, which consists in determining the amount of surface oxygen deposited from nitrous oxide nitrogen at a temperature of from 100 to 300 ° C on the surface of the catalyst.

Количество посаженного кислорода, а следовательно, и количество α-центров определяется либо путем десорбции этого кислорода при повышении температуры до 350°С и выше, либо посредством низкотемпературного изотопного обмена с кислородом газовой фазы (G.I.Panov, А.K.Uriarte, М.А.Rodkin, V.I.Sobolev, Catal. Today 41 (1998) 365-385). Для проявления каталитической активности количество этих центров должно быть не менее 5·1017 атомов на грамм катализатора.The amount of oxygen deposited, and therefore the number of α centers, is determined either by desorption of this oxygen with increasing temperature to 350 ° C and above, or by means of low-temperature isotope exchange with oxygen in the gas phase (GIPanov, A.K.Uriarte, M.A. Rodkin, VISobolev, Catal. Today 41 (1998) 365-385). For the manifestation of catalytic activity, the number of these centers should be at least 5 · 10 17 atoms per gram of catalyst.

В связующее можно вводить соли двух- и/или трехвалентного железа.Salts of ferrous and / or ferric iron may be added to the binder.

Активацию катализатора можно проводить в среде сухого воздуха, и/или водяного пара, и/или восстановительного агента, и/или парогазовой среде, содержащей все эти компоненты.The activation of the catalyst can be carried out in an environment of dry air and / or water vapor and / or a reducing agent and / or gas-vapor medium containing all of these components.

Элемент El может быть специально добавлен при синтезе цеолита (например, из второго периода В; из третьего Na, Mg, Al; из четвертого Са, Fe, Ti; из пятого Pd) либо присутствовать в нем в качестве примесей. Например, все коммерческие цеолиты содержат примеси железа, кальция, магния и др. металлов на уровне не менее 0.01 мас.%. Это значение соответствует величине у=6·10-4 в вышеприведенной формуле.The element El can be specially added during the synthesis of zeolite (for example, from the second period B; from the third Na, Mg, Al; from the fourth Ca, Fe, Ti; from the fifth Pd) or be present in it as impurities. For example, all commercial zeolites contain impurities of iron, calcium, magnesium and other metals at a level of not less than 0.01 wt.%. This value corresponds to the value y = 6 · 10 -4 in the above formula.

Содержание α-центров в катализаторе находится в пределах от 5·1017 до 1·1020 центров на грамм катализатора.The content of α centers in the catalyst is in the range from 5 · 10 17 to 1 · 10 20 centers per gram of catalyst.

Задача решается также способом обезвреживания отходящих газов промышленных производств от закиси азота N2O без образования вредных побочных продуктов, в котором разложение закиси азота осуществляют на катализаторе, приготовленном описанным выше способом. Обезвреживание ведут при температуре 400-750°С и времени контакта 0.1-5.0 с.The problem is also solved by a method of neutralizing exhaust gases of industrial production from nitrous oxide N 2 O without the formation of harmful by-products, in which the decomposition of nitrous oxide is carried out on a catalyst prepared as described above. Neutralization is carried out at a temperature of 400-750 ° C and a contact time of 0.1-5.0 s.

Степень обезвреживания отходящих газов промышленных производств от N2O составляет от 30 до 99,9% в условиях заявленных температур.The degree of neutralization of industrial exhaust gas from N 2 O is from 30 to 99.9% at the stated temperatures.

Процедура формования катализатора заключается в гомогенизации при длительном перемешивании (20-40 мин) механической смеси цеолита и модифицированного железом связующего в смесителе с Z-образными лопастями, добавлении необходимого количества воды в катализаторную массу и экструзии массы через фильеру необходимого диаметра.The procedure for molding the catalyst consists in homogenizing with prolonged stirring (20-40 min) a mechanical mixture of zeolite and an iron-modified binder in a mixer with Z-shaped blades, adding the required amount of water to the catalyst mass and extruding the mass through a die of the required diameter.

В отличие от известных многостадийных и затратных способов синтеза катализатора разложения закиси азота на основе железосодержащего цеолита предлагаемый способ легко осуществим. Суть способа состоит в том, что железо вводится на стадии формования катализатора и изначально наносится не на поверхность цеолита, а на поверхность связующего, в частности оксидных соединений алюминия, оксидов кремния и алюмосиликатов различного состава. Для этого связующее перемешивается в смесителе-формователе с необходимым количеством раствора соли двух- и/или трехвалентного железа до получения однородной массы; затем к этой смеси добавляется цеолит в Н- и/или NH4-форме, необходимое количество воды и смесь перемешиваются в течение времени, достаточного для получения однородной пластичной массы. Экструдированные гранулы сушат и прокаливают при температурах 500-900°С в среде сухого воздуха, закиси азота, водяного пара или газа-восстановителя. Способ позволяет получать до 50% введенного железа в составе α-центров, а абсолютное количество таких центров может достигать величины 5·1019÷9·1019 центров/грамм катализатора. На катализаторе, полученном по заявленному способу, достигается полное превращение закиси азота в районе умеренных температур 400-600°С даже при наличии в реакционной смеси молекулярного кислорода и паров воды.In contrast to the known multi-stage and costly methods for the synthesis of a nitrous oxide decomposition catalyst based on an iron-containing zeolite, the proposed method is easily feasible. The essence of the method is that iron is introduced at the stage of forming the catalyst and is initially deposited not on the surface of the zeolite, but on the surface of the binder, in particular aluminum oxide compounds, silicon oxides and aluminosilicates of various compositions. For this, the binder is mixed in a mixer-former with the required amount of a solution of ferrous and / or ferric salt until a homogeneous mass is obtained; then zeolite in the H and / or NH 4 form is added to this mixture, the required amount of water and the mixture are mixed for a time sufficient to obtain a homogeneous plastic mass. The extruded granules are dried and calcined at temperatures of 500-900 ° C in an environment of dry air, nitrous oxide, water vapor or a reducing gas. The method allows to obtain up to 50% of the introduced iron in the composition of α-centers, and the absolute number of such centers can reach 5 · 10 19 ÷ 9 · 10 19 centers / gram of catalyst. On the catalyst obtained by the claimed method, complete conversion of nitrous oxide is achieved in the moderate temperature region of 400-600 ° C, even in the presence of molecular oxygen and water vapor in the reaction mixture.

Известно, что соединения алюминия (например, псевдобемит) и кремния (аэросил, алюмосиликат), которые традиционно применяются в качестве связующих для синтеза катализаторов, имеют довольно развитую внешнюю поверхность от 100 до 400 м2/г и высокую концентрацию гидроксильных групп на поверхности носителя 2·1018÷10·1018 групп/м2 (по данным Ральф К. Айлера "Коллоидная химия кремнезема и силикатов", М., 1959). Эти свойства поверхности связующего мы и используем для равномерного распределения и закрепления гидроксокомплексов железа на поверхности связующего при их нанесении, например, из раствора соли двух- и/или трехвалентного железа. Раствор соли железа может быть добавлен к раствору неорганической кислоты (в частности, азотной или соляной), в котором обычно необходимо выдерживать псевдобемит перед формованием для его пептизации и придания необходимых реологических свойств. Таким образом, стадия модифицирования связующего железом совмещается со стадией пептизации связующего. При этом исключается стадия модифицирования железом цеолита. Сокращение числа стадий приготовления катализатора является дополнительным преимуществом применения предлагаемого способа получения катализатора.It is known that compounds of aluminum (for example, pseudoboehmite) and silicon (aerosil, aluminosilicate), which are traditionally used as binders for the synthesis of catalysts, have a fairly developed external surface from 100 to 400 m 2 / g and a high concentration of hydroxyl groups on the surface of the carrier 2 · 10 18 ÷ 10 · 10 18 groups / m 2 (according to Ralph K. Euler "Colloidal chemistry of silica and silicates", M., 1959). We use these properties of the surface of the binder to evenly distribute and fix the hydroxo complexes of iron on the surface of the binder when they are applied, for example, from a salt solution of ferrous and / or ferric iron. The solution of the iron salt can be added to a solution of an inorganic acid (in particular, nitric or hydrochloric), in which it is usually necessary to withstand pseudoboehmite before molding to peptize and impart the necessary rheological properties. Thus, the step of modifying the binder with iron is combined with the step of peptizing the binder. This eliminates the stage of modification of zeolite with iron. The reduction in the number of stages of preparation of the catalyst is an additional advantage of the application of the proposed method for producing a catalyst.

Внешняя поверхность цеолитов, как правило, равна 30-70 м2/г, что составляет 10÷20% от общей поверхности цеолитного кристалла (включая поверхность микропористого пространства). Гидратированные комплексы железа (гидроксокомплексы) из-за их большого диаметра не проникают в микропористое пространство цеолитов заявленных структур BEA, MFI, MEL, FER и MOR, а химически связываются, в основном, с гидроксильными группами внешней поверхности цеолита или физически адсорбируются также, в основном, на внешней поверхности. Очевидно, что внешняя поверхность цеолита способна удерживать меньшее количество гидроксокомплексов железа, чем хорошо развитая поверхность связующего (100-400 м2/г). В ходе термообработки катализатора незакрепленные на поверхности соединения железа переходят в оксидные фазы, не участвующие в формировании α-центров, активных в разложении закиси азота. Таким образом, для катализаторов разложения закиси азота, содержащих относительно большое количество железа (1÷5 мас.%), нанесение железа именно на связующее предпочтительно по сравнению с нанесением на цеолит. Предложенный в настоящем изобретении катализатор представляет собой смесь модифицированного железом связующего с цеолитом (можно использовать коммерческий цеолит без специальной подготовки).The outer surface of zeolites, as a rule, is 30-70 m 2 / g, which is 10 ÷ 20% of the total surface of the zeolite crystal (including the surface of the microporous space). Due to their large diameter, hydrated iron complexes (hydroxocomplexes) do not penetrate into the microporous zeolite space of the claimed structures BEA, MFI, MEL, FER and MOR, but chemically bind mainly to the hydroxyl groups of the outer surface of the zeolite or are physically adsorbed also, mainly on the outer surface. Obviously, the outer surface of the zeolite is able to retain a smaller amount of hydroxocomplexes of iron than the well-developed surface of the binder (100-400 m 2 / g). During the heat treatment of the catalyst, iron compounds that are not fixed on the surface pass into oxide phases that are not involved in the formation of α centers active in the decomposition of nitrous oxide. Thus, for nitrous oxide decomposition catalysts containing a relatively large amount of iron (1 ÷ 5 wt.%), The deposition of iron on a binder is preferable in comparison with deposition on a zeolite. The catalyst proposed in the present invention is a mixture of an iron-modified binder with a zeolite (commercial zeolite can be used without special preparation).

При нагревании от 200°С и выше происходит дегидратация поверхности как цеолита, так и связующего. Образующаяся в ходе этого процесса вода способствует диффузии и перераспределению гидроксокомплексов железа между поверхностью цеолита и связующего, обеспечивая таким образом оптимальный химический состав поверхности цеолита. Химизм процесса близок методу соосаждения, но без использования больших объемов растворов и трудоемких стадий фильтрации и промывки катализаторов.When heated from 200 ° C and above, the dehydration of the surface of both the zeolite and the binder occurs. The water formed during this process facilitates the diffusion and redistribution of iron hydroxocomplexes between the surface of the zeolite and the binder, thus ensuring the optimal chemical composition of the surface of the zeolite. The chemistry of the process is similar to the coprecipitation method, but without the use of large volumes of solutions and laborious stages of filtering and washing the catalysts.

Существующие методы введения железа в цеолит различаются по эффективности введения железа в состав активных центров - α-центров. Как уже отмечалось, одним из преимуществ нашего метода является то, что он позволяет получать до 50% железа в составе α-центров. Это происходит за счет протекания процессов одновременной и совместной дегидратации поверхности связующего, поверхности цеолита и нанесенных на связующее гидроксокомплексов железа в ходе прокаливания катализатора при температурах 500-900°С. Образующаяся вода и высокая температура облегчают диффузию комплексов железа с поверхности связующего на поверхность цеолита и восстановление железа до состояния Fe+2 в составе α-центров.Existing methods for introducing iron into zeolite differ in the efficiency of introducing iron into the composition of active centers - α centers. As already noted, one of the advantages of our method is that it allows you to get up to 50% of iron in the composition of α-centers. This occurs due to the occurrence of processes of simultaneous and joint dehydration of the binder surface, the zeolite surface, and iron hydroxocomplexes deposited on the binder during calcination of the catalyst at temperatures of 500-900 ° C. The resulting water and high temperature facilitate the diffusion of iron complexes from the surface of the binder to the zeolite surface and the reduction of iron to the state of Fe + 2 in the composition of α centers.

Таким образом, мы предлагаем железосодержащий катализатор разложения закиси азота на основе цеолитов структуры MFI, MEL, BEA, FER, MOR, содержащий высокую долю железа в составе активных центров - α-центров, полученный по оригинальному методу, отличающемуся простотой, технологичностью и эффективностью введения железа в состав активных центров. Этот способ позволяет:Thus, we offer an iron-containing nitrous oxide decomposition catalyst based on zeolites of the MFI, MEL, BEA, FER, MOR structure, containing a high proportion of iron in the composition of active centers - α centers, obtained by the original method, which is distinguished by its simplicity, manufacturability, and efficiency of iron introduction in the composition of active centers. This method allows you to:

1. Полностью заменить трудноосуществимые в промышленных масштабах, многостадийные и плохо контролируемые методы введения железа в цеолит: твердофазного и жидкофазного ионного обмена, гидротермального синтеза в присутствии железа, нанесения из паровой фазы и т.д., простым в применении и хорошо воспроизводимым способом добавления соли железа в связующее.1. Completely replace industrially difficult, multi-stage and poorly controlled methods for introducing iron into the zeolite: solid-phase and liquid-phase ion exchange, hydrothermal synthesis in the presence of iron, deposition from the vapor phase, etc., with an easy to use and well reproducible way to add salt iron into the binder.

2. Совместить стадию пептизации связующего со стадией введения железа в катализатор за счет добавления соли железа в пептизирующий кислотный раствор.2. Combine the peptization step of the binder with the step of introducing iron into the catalyst by adding an iron salt to the peptizing acid solution.

3. Нанести достаточно большое количество железа (1÷10 мас.%), равномерно распределенного по поверхности катализатора с высокой его долей в восстановленном состоянии, а именно в составе α-центров.3. To apply a sufficiently large amount of iron (1 ÷ 10 wt.%) Uniformly distributed over the surface of the catalyst with a high proportion of it in the reduced state, namely in the composition of α-centers.

Сущность изобретения иллюстрируется следующими примерами и таблицей. В названиях катализаторов в примерах и таблице отражен химический состав прокаленного катализатора в форме весовых % содержащихся в них компонентов: оксида железа, цеолита и оксидов, составляющих связующее.The invention is illustrated by the following examples and table. The names of the catalysts in the examples and the table reflect the chemical composition of the calcined catalyst in the form of weight% of the components contained in them: iron oxide, zeolite and oxides that make up the binder.

В примерах также приведен мольный состав используемого цеолита и активной части готового формованного катализатора без учета связующего, где коэффициенты х и у в соответствии с формулой изобретения означают количество молей оксида железа и любого из элементов El, приходящихся на 1 моль SiO2 в цеолите.The examples also show the molar composition of the zeolite used and the active part of the finished molded catalyst without taking into account the binder, where the x and y coefficients in accordance with the claims mean the number of moles of iron oxide and any of the elements El per 1 mol of SiO 2 in the zeolite.

Пример 1Example 1

Катализатор 3% Fe2O3 - 67% MFI (12)-30% Al2O3 Catalyst 3% Fe 2 O 3 - 67% MFI (12) -30% Al 2 O 3

Катализатор разложения закиси азота получают путем формования синтетического цеолита структуры MFI (Si/Al=12) мольного состава 0.042-Al2O3·10-5·Na2O·SiO2 в Н-форме с модифицированным железом связующим - гидроксидом алюминия структуры псевдобемита. Для этого 16 г псевдобемита выдерживают в 27 мл 0.65 М раствора FeCl3, содержащего 1 мл концентрированной азотной кислоты, в течение 2-х ч при 40°С. В полученную массу добавляют 30 г цеолита и перемешивают в экструдере в течение 40 мин. После получения пластичной массы смесь подвергают экструзии через фильеру нужного размера. Полученные гранулы высушивают на воздухе при комнатной температуре 12 ч и при 110°С в течение 10 ч и активируют в среде сухого воздуха при 800°С в течение 2 ч. Мольный состав активной части формованного катализатора без учета связующего 0.018·Fe2O3·0.042·Al2O3·10-5·Na2O·SiO2.The nitrous oxide decomposition catalyst is obtained by molding a synthetic zeolite of structure MFI (Si / Al = 12) with a molar composition of 0.042-Al 2 O 3 · 10 -5 · Na 2 O · SiO 2 in the H form with an iron-modified binder - aluminum hydroxide of pseudoboehmite structure . For this, 16 g of pseudoboehmite is kept in 27 ml of a 0.65 M solution of FeCl 3 containing 1 ml of concentrated nitric acid for 2 hours at 40 ° C. 30 g of zeolite are added to the resulting mass and mixed in an extruder for 40 minutes. After obtaining the plastic mass, the mixture is extruded through a die of the desired size. The obtained granules are dried in air at room temperature for 12 hours and at 110 ° C for 10 hours and activated in dry air at 800 ° C for 2 hours. The molar composition of the active part of the molded catalyst without taking into account the binder 0.018 · Fe 2 O 3 · 0.042 · Al 2 O 3 · 10 -5 · Na 2 O · SiO 2 .

Процесс осуществляют в проточном реакторе, в который загружают 10 г полученного катализатора, через слой катализатора пропускают реакционную смесь состава: 5 мол.% N2O в гелии, время контакта - 2 с. При температуре 330°С наблюдают полную конверсию закиси азота, которая сохраняется при повышении температуры вплоть до 800°С. Температура полупревращения закиси азота (50% конверсии закиси азота) -310°С.The process is carried out in a flow reactor, in which 10 g of the obtained catalyst are loaded, a reaction mixture of the composition: 5 mol% N 2 O in helium is passed through the catalyst bed, the contact time is 2 s. At a temperature of 330 ° C, a complete conversion of nitrous oxide is observed, which persists with increasing temperature up to 800 ° C. The temperature of the half-conversion of nitrous oxide (50% conversion of nitrous oxide) -310 ° C.

Пример 2Example 2

Катализатор 3% Fe2O3 - 67% MFI(47) -30% Al2O3 Catalyst 3% Fe 2 O 3 - 67% MFI (47) -30% Al 2 O 3

Катализатор разложения закиси азота получают путем формования синтетического цеолита структуры MFI (Si/B=47) боросиликатного состава и мольного состава 0.011·B2O3·10-5·Al2O3SiO2 (получен по методике, опубликованной в Verified Syntheses of Zeolitic Materials, Harry Robson, Editor, Elsevier, 2001, p.203) в Н-форме с модифицированным железом связующим - гидроксидом алюминия структуры псевдобемита. Для этого 16 г псевдобемита выдерживают в 20 мл 0.65 М раствора FeCl3, содержащего 1 мл концентрированной азотной кислоты, в течение 2-х ч при 40°С. В полученную массу добавляют 30 г цеолита и перемешивают в экструдере в течение 40 мин. После получения пластичной массы смесь подвергают экструзии через фильеру нужного размера. Полученные гранулы высушивают на воздухе при комнатной температуре 12 ч и при 110°С в течение 10 ч. Высушенные гранулы активируют в парогазовой среде (например, 30 мол.% Н2О, 5 мол.% СО, остальное - воздух) при 700°С в течение 2 ч. Мольный состав активной части формованного катализатора без учета связующего 0.017·Fe2O3·0.011·B2O3·10-5·Al2O3·SiO2.The nitrous oxide decomposition catalyst is obtained by molding a synthetic zeolite of structure MFI (Si / B = 47) with a borosilicate composition and a molar composition of 0.011 · B 2 O 3 · 10 -5 · Al 2 O 3 SiO 2 (obtained by the method published in Verified Syntheses of Zeolitic Materials, Harry Robson, Editor, Elsevier, 2001, p.203) in the H-form with a modified iron binder - aluminum hydroxide pseudoboehmite structure. For this, 16 g of pseudoboehmite is incubated in 20 ml of a 0.65 M solution of FeCl 3 containing 1 ml of concentrated nitric acid for 2 hours at 40 ° C. 30 g of zeolite are added to the resulting mass and mixed in an extruder for 40 minutes. After obtaining the plastic mass, the mixture is extruded through a die of the desired size. The granules obtained are dried in air at room temperature for 12 hours and at 110 ° C for 10 hours. The dried granules are activated in a vapor-gas medium (for example, 30 mol% H 2 O, 5 mol% CO, the rest is air) at 700 ° C for 2 hours. The molar composition of the active part of the molded catalyst without taking into account the binder 0.017 · Fe 2 O 3 · 0.011 · B 2 O 3 · 10 -5 · Al 2 O 3 · SiO 2 .

В проточный реактор загружают 10 г полученного катализатора, через слой которого пропускают реакционную смесь состава: 5 мол.% N2O в гелии, время контакта - 2 с. При температуре 500°С наблюдается полная конверсия закиси азота, которая сохраняется при повышении температуры вплоть до 800°С. Температура полупревращения закиси азота (50% конверсии закиси азота) -450°С.10 g of the obtained catalyst are loaded into a flow reactor, through the bed of which a reaction mixture of the composition: 5 mol% N 2 O in helium is passed, the contact time is 2 s. At a temperature of 500 ° C, a complete conversion of nitrous oxide is observed, which persists with increasing temperature up to 800 ° C. The temperature of the half-conversion of nitrous oxide (50% conversion of nitrous oxide) -450 ° C.

Пример 3Example 3

Катализатор 3% Fe2O3 - 67% MFI - 30% Al2O3 Catalyst 3% Fe 2 O 3 - 67% MFI - 30% Al 2 O 3

Катализатор разложения закиси азота получают путем формования синтетического цеолита структуры MFI алюмотитаносиликатного состава (Si/Ti=75; Si/Al=80) и мольного состава 0.013·TiO2·0.0063·Al2O3·SiO2 (получен по методике, опубликованной в Verified Syntheses of Zeolitic Materials, Harry Robson, Editor, Elsevier, 2001, p.209) в Н-форме с модифицированным железом связующим - гидроксидом алюминия структуры псевдобемита. Для этого 16 г псевдобемита выдерживают для пептизации в 20 мл 0.65 М раствора FeCl3, содержащего 1 мл концентрированной азотной кислоты, в течение 2-х ч при 40°С. В полученную массу добавляют 30 г цеолита и перемешивают в экструдере в течение 40 мин. После получения пластичной массы смесь подвергают экструзии через фильеру нужного размера. Полученные гранулы высушивают на воздухе при комнатной температуре 12 ч и при 110°С в течение 10 ч и активируют в среде сухого воздуха при 800°С в течение 2 ч. Мольный состав активной части формованного катализатора без учета связующего 0.017·Fe2O3·0.013·TiO2·0.063·Al2O3·SiO2.The nitrous oxide decomposition catalyst is obtained by molding a synthetic zeolite with an MFI structure of aluminotitanosilicate composition (Si / Ti = 75; Si / Al = 80) and a molar composition of 0.013 · TiO 2 · 0.0063 · Al 2 O 3 · SiO 2 (obtained by the procedure published in Verified Syntheses of Zeolitic Materials, Harry Robson, Editor, Elsevier, 2001, p.209) in the H-form with an iron-modified binder - aluminum hydroxide pseudoboehmite structure. For this, 16 g of pseudoboehmite is maintained for peptization in 20 ml of a 0.65 M solution of FeCl 3 containing 1 ml of concentrated nitric acid for 2 hours at 40 ° C. 30 g of zeolite are added to the resulting mass and mixed in an extruder for 40 minutes. After obtaining the plastic mass, the mixture is extruded through a die of the desired size. The obtained granules are dried in air at room temperature for 12 hours and at 110 ° C for 10 hours and activated in dry air at 800 ° C for 2 hours. The molar composition of the active part of the molded catalyst without taking into account the binder 0.017 · Fe 2 O 3 · 0.013 · TiO 2 · 0.063 · Al 2 O 3 · SiO 2 .

Процесс осуществляют в проточном реакторе, загружают 10 г полученного катализатора, через слой которого пропускают реакционную смесь состава: 5 мол.% N2O в гелии, время контакта - 2 с. При температуре 450°С наблюдают полную конверсию закиси азота, которая сохраняется при повышении температуры вплоть до 650°С. Температура полупревращения закиси азота (50% конверсии закиси азота) - 430°С.The process is carried out in a flow reactor, 10 g of the obtained catalyst are loaded, through the bed of which a reaction mixture of the composition: 5 mol% N 2 O in helium is passed, the contact time is 2 s. At a temperature of 450 ° C, a complete conversion of nitrous oxide is observed, which persists with increasing temperature up to 650 ° C. The temperature of the half-conversion of nitrous oxide (50% conversion of nitrous oxide) is 430 ° C.

Пример 4Example 4

Катализатор 3% Fe2O3 - 67% MEL (50)-30% Al2O3 Catalyst 3% Fe 2 O 3 - 67% MEL (50) -30% Al 2 O 3

Аналогично примеру 1, с тем отличием, что для синтеза катализатора используют синтетический цеолит структуры MEL (Si/Al=50) мольного состава 0.01·Al2O3·10-5·Na2O·SiO2 в Н-форме также с модифицированным железом связующим - гидроксидом алюминия структуры псевдобемита. Высушенные гранулы активируют в среде сухого воздуха при 900°С в течение 2 ч. Мольный состав активной части формованного катализатора без учета связующего 0.017·Fe2O3·0.01·Al2O3·10-5·Na2O·SiO2.Analogously to example 1, with the difference that a synthetic zeolite of structure MEL (Si / Al = 50) with a molar composition of 0.01 · Al 2 O 3 · 10 -5 · Na 2 O · SiO 2 in H form also with modified iron binder - aluminum hydroxide pseudoboehmite structure. The dried granules are activated in dry air at 900 ° C for 2 hours. The molar composition of the active part of the molded catalyst without taking into account the binder 0.017 · Fe 2 O 3 · 0.01 · Al 2 O 3 · 10 -5 · Na 2 O · SiO 2 .

В проточный реактор загружают 10 г полученного катализатора, через слой которого пропускают реакционную смесь состава: 5 мол.% N2O в гелии, время контакта - 2 с. При температуре 340°С наблюдают полную конверсию закиси азота, которая сохраняется при повышении температуры вплоть до 800°С. Температура полупревращения закиси азота (50% конверсии закиси азота) - 320°С.10 g of the obtained catalyst are loaded into a flow reactor, through the bed of which a reaction mixture of the composition: 5 mol% N 2 O in helium is passed, the contact time is 2 s. At a temperature of 340 ° C, a complete conversion of nitrous oxide is observed, which persists with increasing temperature up to 800 ° C. The temperature of the half-conversion of nitrous oxide (50% conversion of nitrous oxide) is 320 ° C.

Пример 5Example 5

Катализатор 3% Fe2O3 - 67% BEA (38)-30% Al2O3 Catalyst 3% Fe 2 O 3 - 67% BEA (38) -30% Al 2 O 3

Аналогично примеру 1, с тем отличием, что для синтеза катализатора используют синтетический цеолит структуры BEA (Si/Al=38) мольного состава 0.0013·Al2O3·10-5·Na2O·SiO2 в Н-форме также с модифицированным железом связующим - гидроксидом алюминия структуры псевдобемита. Высушенные гранулы активируют в среде сухого воздуха при 800°С в течение 2 ч. Мольный состав активной части формованного катализатора без учета связующего 0.0017·Fe2O3·0.013·Al2O3·10-5·Na2O·SiO2.Analogously to example 1, with the difference that a synthetic zeolite of structure BEA (Si / Al = 38) with a molar composition of 0.0013 · Al 2 O 3 · 10 -5 · Na 2 O · SiO 2 in H form also with modified iron binder - aluminum hydroxide pseudoboehmite structure. The dried granules are activated in dry air at 800 ° C for 2 hours. The molar composition of the active part of the molded catalyst without taking into account the binder 0.0017 · Fe 2 O 3 · 0.013 · Al 2 O 3 · 10 -5 · Na 2 O · SiO 2 .

В проточный реактор загружают 10 г полученного катализатора, через слой которого пропускают реакционную смесь состава: 5 мол.% N2O в гелии, время контакта - 2 с. При температуре 325°С наблюдают полную конверсию закиси азота, которая сохраняется при повышении температуры вплоть до 800°С. Температура полупревращения закиси азота (50% конверсии закиси азота) - 310°С.10 g of the obtained catalyst are loaded into a flow reactor, through the bed of which a reaction mixture of the composition: 5 mol% N 2 O in helium is passed, the contact time is 2 s. At a temperature of 325 ° C, a complete conversion of nitrous oxide is observed, which persists with increasing temperature up to 800 ° C. The temperature of the half-conversion of nitrous oxide (50% conversion of nitrous oxide) is 310 ° C.

Пример 6Example 6

Катализатор 1.5% Fe2O3 - 67.5% FER (38)-31% Al2O3 Catalyst 1.5% Fe 2 O 3 - 67.5% FER (38) -31% Al 2 O 3

Аналогично примеру 1, с тем отличием, что для синтеза катализатора используют синтетический цеолит структуры FER (Si/Al=38) мольного состава 0.013·Al2O3·10-5·Na2O·SiO2 в Н-форме, а связующее - гидроксид алюминия структуры псевдобемита - выдерживают в 20 мл 0.25 М раствора FeCl3. Высушенные гранулы активируют в среде сухого воздуха при 700°С в течение 2 ч. Мольный состав активной части формованного катализатора без учета связующего 0.0083·Fe2O3·0.013Al2O3·10-5·Na2O·SiO2.Analogously to example 1, with the difference that for the synthesis of the catalyst using synthetic zeolite structure FER (Si / Al = 38) molar composition 0.013 · Al 2 O 3 · 10 -5 · Na 2 O · SiO 2 in H-form, and a binder - aluminum hydroxide structure pseudoboehmite - incubated in 20 ml of 0.25 M solution of FeCl 3 . The dried granules are activated in dry air at 700 ° C for 2 hours. The molar composition of the active part of the molded catalyst excluding the binder 0.0083 · Fe 2 O 3 · 0.013Al 2 O 3 · 10 -5 · Na 2 O · SiO 2 .

В проточный реактор загружают 10 г полученного катализатора, через слой которого пропускают реакционную смесь состава: 5 мол.% N2O в гелии, время контакта - 2 с. При температуре 320°С наблюдают полную конверсию закиси азота, которая сохраняется при повышении температуры вплоть до 800°С. Температура полупревращения закиси азота (50% конверсии закиси азота) - 300°С.10 g of the obtained catalyst are loaded into a flow reactor, through the bed of which a reaction mixture of the composition: 5 mol% N 2 O in helium is passed, the contact time is 2 s. At a temperature of 320 ° C, a complete conversion of nitrous oxide is observed, which persists with increasing temperature up to 800 ° C. The temperature of the half-conversion of nitrous oxide (50% conversion of nitrous oxide) is 300 ° C.

Пример 7Example 7

Катализатор 6% Fe2O3 - 67% MOR-27% Al2O3 Catalyst 6% Fe 2 O 3 - 67% MOR-27% Al 2 O 3

Аналогично примеру 1, с тем отличием, что для синтеза катализатора используют синтетический цеолит структуры MOR (Si/Al=7) мольного состава 0.05Al2O3·10-5·Na2O·SiO2 в Н-форме, а связующее - гидроксид алюминия структуры псевдобемита - выдерживают в 20 мл 1 М раствора FeCl3. Высушенные гранулы активируют в среде сухого воздуха при 700°С в течение 2 ч. Мольный состав активной части формованного катализатора без учета связующего 0.036·Fe2O3·0.05·Al2O3·10-5NaO·SiO2.Analogously to example 1, with the difference that a synthetic zeolite of the MOR structure (Si / Al = 7) with a molar composition of 0.05Al 2 O 3 · 10 -5 · Na 2 O · SiO 2 in H-form is used, and the binder is used aluminum hydroxide pseudoboehmite structure - incubated in 20 ml of a 1 M solution of FeCl 3 . The dried granules are activated in dry air at 700 ° C for 2 hours. The molar composition of the active part of the molded catalyst excluding the binder 0.036 · Fe 2 O 3 · 0.05 · Al 2 O 3 · 10 -5 NaO · SiO 2 .

В проточный реактор загружают 10 г полученного катализатора, через слой которого пропускают реакционную смесь состава: 5 мол.% N2O в гелии, время контакта - 2 с. При температуре 450°С наблюдают полную конверсию закиси азота, которая сохраняется при повышении температуры вплоть до 700°С. Температура полупревращения закиси азота (50% конверсии закиси азота) наблюдается при 400°С.10 g of the obtained catalyst are loaded into a flow reactor, through the bed of which a reaction mixture of the composition: 5 mol% N 2 O in helium is passed, the contact time is 2 s. At a temperature of 450 ° C, a complete conversion of nitrous oxide is observed, which persists with increasing temperature up to 700 ° C. The temperature of the half-conversion of nitrous oxide (50% conversion of nitrous oxide) is observed at 400 ° C.

Пример 8Example 8

Катализатор 4% Fe2O3 - 67% PdMFI (12)-26% Al2O3-3% SiO2 Catalyst 4% Fe 2 O 3 - 67% PdMFI (12) -26% Al 2 O 3 -3% SiO 2

Аналогично примеру 1, с тем отличием, что перед формованием синтетический цеолит структуры MFI подвергался ионному обмену в 0.01 М растворе соли PdCl2 и в дальнейшем использовался в Pd-форме, имеющей мольный состав: 0.042·Al2O3·10-5·Na2O·0.006·PdO·SiO2, модифицированию железом подвергалась смесь 14 г псевдобемита с 1,4 г аэросила, имеющего удельную поверхность 150 м2/г. Для этого смесь псевдобемита и аэросила выдерживают в 22 мл 1 М раствора Fe(NO3)3, содержащего 1 мл концентрированной азотной кислоты. После добавления к модифицированному связующему Pd-формы цеолита, перемешивания и пластификации процедуру продолжают по примеру 1. Высушенные гранулы активируют в среде сухого воздуха при 850°С в течение 2 ч. Мольный состав активной части формованного катализатора без учета связующего 0.024·Fe2O3·0.042·Al2O3·10-5·Na2O·0.006·PdO·SiO2.Analogously to example 1, with the difference that before molding the synthetic zeolite of the MFI structure was subjected to ion exchange in a 0.01 M solution of PdCl 2 salt and was subsequently used in the Pd form having a molar composition: 0.042 · Al 2 O 3 · 10 -5 · Na 2 O · 0.006 · PdO · SiO 2 , a mixture of 14 g of pseudoboehmite with 1.4 g of aerosil having a specific surface area of 150 m 2 / g was subjected to iron modification. For this, a mixture of pseudoboehmite and Aerosil is kept in 22 ml of a 1 M solution of Fe (NO 3 ) 3 containing 1 ml of concentrated nitric acid. After adding the zeolite to the modified binder of the Pd form, mixing and plasticization, the procedure is continued as in Example 1. The dried granules are activated in dry air at 850 ° C for 2 hours. The molar composition of the active part of the molded catalyst excluding the binder 0.024 · Fe 2 O 3 0.042 Al 2 O 3 · 10 -5 Na 2 O 0.006 PdO SiO 2 .

В проточный реактор загружают 10 г полученного катализатора, через слой которого пропускали реакционную смесь состава: 5 мол.% N2O в гелии, время контакта - 2 с. При температуре 310°С наблюдается полная конверсия закиси азота, которая сохраняется при повышении температуры вплоть до 800°С. Температура полупревращения закиси азота (50% конверсии закиси азота) - 300°С.10 g of the obtained catalyst are loaded into a flow reactor, through the bed of which a reaction mixture of the composition: 5 mol% N 2 O in helium was passed, the contact time is 2 s. At a temperature of 310 ° C, a complete conversion of nitrous oxide is observed, which persists with increasing temperature up to 800 ° C. The temperature of the half-conversion of nitrous oxide (50% conversion of nitrous oxide) is 300 ° C.

Пример 9Example 9

Катализатор 3% Fe2O3 - 10% MFI (12)-77% Al2O3-10%SiO2 Catalyst 3% Fe 2 O 3 - 10% MFI (12) -77% Al 2 O 3 -10% SiO 2

Катализатор с пониженным содержанием цеолита получается аналогично примеру 1, с тем отличием, что модифицированию железом подвергают смесь 45 г псевдобемита с 5 г аэросила, имеющего удельную поверхность 150 м2/г. Для этого смесь псевдобемита и аэросила выдерживают в 18 мл 1 М раствора Fe(NO3)3, содержащего 5 мл концентрированной азотной кислоты. После добавления 5 г цеолита, перемешивания и пластификации процедуру продолжают по примеру 1. Высушенные гранулы активируют в среде сухого воздуха при 900°С в течение 1 ч. Мольный состав активной части формованного катализатора без учета связующего 0.12·Fe2O3·0.042·Al2O3·10-5·Na2O·SiO2.The catalyst with a reduced zeolite content is obtained analogously to example 1, with the difference that a mixture of 45 g of pseudoboehmite with 5 g of aerosil having a specific surface area of 150 m 2 / g is subjected to iron modification. For this, a mixture of pseudoboehmite and Aerosil is kept in 18 ml of a 1 M solution of Fe (NO 3 ) 3 containing 5 ml of concentrated nitric acid. After adding 5 g of zeolite, mixing and plasticization, the procedure is continued as in Example 1. The dried granules are activated in dry air at 900 ° C for 1 h. The molar composition of the active part of the molded catalyst excluding the binder 0.12 · Fe 2 O 3 · 0.042 · Al 2 O 3 · 10 -5 · Na 2 O · SiO 2 .

В проточный реактор загружают 10 г полученного катализатора, через слой которого пропускают реакционную смесь состава: 5 мол.% N2O в гелии, время контакта - 5 с. При температуре 400°С наблюдается полная конверсия закиси азота, которая сохраняется при повышении температуры вплоть до 800°С. Температура полупревращения закиси азота (50% конверсии закиси азота) - 370°С.10 g of the obtained catalyst are loaded into the flow reactor, through the bed of which a reaction mixture of the composition: 5 mol% N 2 O in helium is passed, the contact time is 5 s. At a temperature of 400 ° C, a complete conversion of nitrous oxide is observed, which persists with increasing temperature up to 800 ° C. The temperature of the half-conversion of nitrous oxide (50% conversion of nitrous oxide) is 370 ° C.

Пример 10Example 10

Катализатор 3% Fe2O3 - 80% BEA (38)-17% Al2O3 Catalyst 3% Fe 2 O 3 - 80% BEA (38) -17% Al 2 O 3

Аналогично примеру 1, с тем отличием, что для синтеза катализатора используют 30 г синтетического цеолита структуры BEA (Si/Al=38) мольного состава: 0.013·Al2O3·10-5·Na2O·SiO2 в Н-форме также с модифицированным железом связующим - гидроксидом алюминия структуры псведобемита. Для модифицирования используют 7,5 г псевдобемита и 20,6 мл 0,65 М раствора FeCl3. Высушенные гранулы прокаливают в среде сухого воздуха при 800°С в течение 2 ч. Мольный состав активной части формованного катализатора без учета связующего 0.014·Fe2O3·0.013·Al2O3·10-5·Na2O·SiO2.Analogously to example 1, with the difference that 30 g of a synthetic zeolite of structure BEA (Si / Al = 38) of molar composition are used for the synthesis of the catalyst: 0.013 · Al 2 O 3 · 10 -5 · Na 2 O · SiO 2 in H-form also with a modified iron binder - aluminum hydroxide structure of psvedoboehmite. For modification, 7.5 g of pseudoboehmite and 20.6 ml of a 0.65 M solution of FeCl 3 are used . The dried granules are calcined in dry air at 800 ° C for 2 hours. The molar composition of the active part of the molded catalyst excluding the binder 0.014 · Fe 2 O 3 · 0.013 · Al 2 O 3 · 10 -5 · Na 2 O · SiO 2 .

В проточный реактор загружают 10 г полученного катализатора, через слой которого пропускают реакционную смесь состава: 5 мол.% N2O в гелии, время контакта - 2 с. При температуре 320°С наблюдается полная конверсия закиси азота, которая сохраняется при повышении температуры вплоть до 800°С. Температура полупревращения закиси азота (50% конверсии закиси азота) - 300°С.10 g of the obtained catalyst are loaded into a flow reactor, through the bed of which a reaction mixture of the composition: 5 mol% N 2 O in helium is passed, the contact time is 2 s. At a temperature of 320 ° C, a complete conversion of nitrous oxide is observed, which persists with increasing temperature up to 800 ° C. The temperature of the half-conversion of nitrous oxide (50% conversion of nitrous oxide) is 300 ° C.

Пример 11Example 11

Катализатор 4% Fe2O3 - 67% MFI (12)-15% Al2O3-14% SiO2 Catalyst 4% Fe 2 O 3 - 67% MFI (12) -15% Al 2 O 3 -14% SiO 2

Аналогично примеру 1, с тем отличием, что модифицированию железом подвергают смесь 8 г псевдобемита с 6,7 г аэросила, имеющего удельную поверхность 150 м2/г. Для этого смесь псевдобемита и аэросила выдерживают в 22 мл 1 М раствора FeCl3, содержащего 1 мл концентрированной азотной кислоты. После добавления цеолита MFI (Si/Al=12) мольного состава 0.042·Al2O3·10-5·Na2O·SiO2, перемешивания и пластификации процедуру продолжают по примеру 1. Высушенные гранулы прокаливают в среде сухого воздуха при 850°С в течение 2 ч. Мольный состав активной части формованного катализатора без учета связующего 0.024·Fe2O3·0.042·Al2O3·10-5·Na2O·SiO2.Analogously to example 1, with the difference that a mixture of 8 g of pseudoboehmite with 6.7 g of aerosil having a specific surface area of 150 m 2 / g is subjected to iron modification. For this, a mixture of pseudoboehmite and Aerosil is kept in 22 ml of a 1 M solution of FeCl 3 containing 1 ml of concentrated nitric acid. After adding MFI zeolite (Si / Al = 12) with a molar composition of 0.042 · Al 2 O 3 · 10 -5 · Na 2 O · SiO 2 , mixing and plasticization, the procedure is continued as in Example 1. The dried granules are calcined in dry air at 850 ° C for 2 hours. The molar composition of the active part of the molded catalyst without taking into account the binder 0.024 · Fe 2 O 3 · 0.042 · Al 2 O 3 · 10 -5 · Na 2 O · SiO 2 .

В проточный реактор загружают 10 г полученного катализатора, через слой которого пропускают реакционную смесь состава: 5 мол.% N2O в гелии, время контакта - 2 с. При температуре 310°С наблюдается полная конверсия закиси азота, которая сохраняется при повышении температуры вплоть до 800°С. Температура полупревращения закиси азота (50% конверсии закиси азота) - 300°С.10 g of the obtained catalyst are loaded into the flow reactor, through the bed of which a reaction mixture of the composition is passed: 5 mol% N2O in helium, contact time 2 s At a temperature of 310 ° C, a complete conversion of nitrous oxide is observed, which persists with increasing temperature up to 800 ° C. The temperature of the half-conversion of nitrous oxide (50% conversion of nitrous oxide) is 300 ° C.

Пример 12Example 12

Катализатор 4% Fe2O3 - 65% MFI (12)-26% Al2O3-5%TiO2 Catalyst 4% Fe 2 O 3 - 65% MFI (12) -26% Al 2 O 3 -5% TiO 2

Аналогично примеру 1, с тем отличием, что модифицированию железом подвергают смесь 14 г псевдобемита с 2,3 г оксида титана структуры анатаз, имеющего удельную поверхность 80 м2/г. Для этого смесь псевдобемита и оксида титана выдерживают в 22 мл 1 М раствора Fe(NO3)3, содержащего 1 мл концентрированной азотной кислоты. После добавления цеолита MFI (Si/Al=12) мольного состава 0.042·Al2O3·10-5·Na2O·SiO2, перемешивания и пластификации процедуру продолжают по примеру 1. Высушенные гранулы активируют в среде водяного пара (50 мол.% воды в гелии) при 650°С в течение 2 ч. Мольный состав активной части формованного катализатора без учета связующего 0.025·Fe2O3·0.042·Al2O3·10-5·Na2O·SiO2.Analogously to example 1, with the difference that a mixture of 14 g of pseudoboehmite with 2.3 g of titanium oxide anatase structure having a specific surface area of 80 m 2 / g is subjected to iron modification. For this, a mixture of pseudoboehmite and titanium oxide is kept in 22 ml of a 1 M solution of Fe (NO 3 ) 3 containing 1 ml of concentrated nitric acid. After adding MFI zeolite (Si / Al = 12) with a molar composition of 0.042 · Al 2 O 3 · 10 -5 · Na 2 O · SiO 2 , mixing and plasticization, the procedure is continued as in Example 1. The dried granules are activated in water vapor (50 mol % water in helium) at 650 ° С for 2 h. The molar composition of the active part of the molded catalyst excluding the binder 0.025 · Fe 2 O 3 · 0.042 · Al 2 O 3 · 10 -5 · Na 2 O · SiO 2 .

В проточный реактор загружают 10 г полученного катализатора, через слой которого пропускают реакционную смесь состава: 5 мол.% N2O в гелии, время контакта - 1 с. При температуре 370°С наблюдается полная конверсия закиси азота, которая сохраняется при повышении температуры вплоть до 700°С. Температура полупревращения закиси азота (50% конверсии закиси азота) - 340°С.10 g of the obtained catalyst are loaded into a flow reactor, through the bed of which a reaction mixture of the composition: 5 mol% N 2 O in helium is passed, the contact time is 1 s. At a temperature of 370 ° C, a complete conversion of nitrous oxide is observed, which persists with increasing temperature up to 700 ° C. The temperature of the half-conversion of nitrous oxide (50% conversion of nitrous oxide) is 340 ° C.

Пример 13Example 13

Катализатор 4% Fe2O3 - 68% MFI (12)-27% Al2O3-1% ZrO2 Catalyst 4% Fe 2 O 3 - 68% MFI (12) -27% Al 2 O 3 -1% ZrO 2

Аналогично примеру 1, с тем отличием, что модифицированию железом подвергают смесь 14 г псевдобемита с 0,5 г оксида циркония, полученного осаждением из раствора оксохлорида циркония мочевиной и имеющего удельную поверхность 25 м2/г. Для этого смесь псевдобемита и оксида циркония выдерживают в 22 мл 1 М раствора Fe(NO3)3, содержащего 1 мл концентрированной азотной кислоты. После добавления цеолита MFI (Si/Al=12) мольного состава 0.042·Al2O3·10-5·Na2O·SiO2, перемешивания и пластификации процедуру продолжали по примеру 1. Высушенные гранулы активируют в среде сухого воздуха при 850°С в течение 3 ч. Мольный состав активной части формованного катализатора без учета связующего 0.024·Fe2O3·0.042·Al2O3·10-5·Na2O·SiO2.Analogously to example 1, with the difference that a mixture of 14 g of pseudoboehmite with 0.5 g of zirconium oxide obtained by precipitation from a solution of zirconium urea with a specific surface area of 25 m 2 / g is subjected to iron modification. For this, a mixture of pseudoboehmite and zirconium oxide is kept in 22 ml of a 1 M solution of Fe (NO 3 ) 3 containing 1 ml of concentrated nitric acid. After adding MFI zeolite (Si / Al = 12) with a molar composition of 0.042 · Al 2 O 3 · 10 -5 · Na 2 O · SiO 2 , mixing and plasticization, the procedure was continued as in Example 1. The dried granules were activated in dry air at 850 ° C for 3 hours. The molar composition of the active part of the molded catalyst without taking into account the binder 0.024 · Fe 2 O 3 · 0.042 · Al 2 O 3 · 10 -5 · Na 2 O · SiO 2 .

В проточный реактор загружают 10 г полученного катализатора, через слой которого пропускают реакционную смесь состава: 5 мол.% N2O в гелии, время контакта - 0.5 с. При температуре 330°С наблюдается полная конверсия закиси азота, которая сохраняется при повышении температуры вплоть до 700°С. Температура полупревращения закиси азота (50% конверсии закиси азота) - 310°С.10 g of the obtained catalyst are loaded into the flow reactor, through the bed of which a reaction mixture of the composition: 5 mol% N 2 O in helium is passed, the contact time is 0.5 s. At a temperature of 330 ° C, a complete conversion of nitrous oxide is observed, which persists with increasing temperature up to 700 ° C. The temperature of the half-conversion of nitrous oxide (50% conversion of nitrous oxide) is 310 ° C.

Пример 14Example 14

Катализатор 4% Fe2O3 - 68% MFI (12)-27% Al2O3-1% (СоО+CuO)Catalyst 4% Fe 2 O 3 - 68% MFI (12) -27% Al 2 O 3 -1% (CoO + CuO)

Аналогично примеру 1, с тем отличием, что псевдобемит подвергают модифицированию железом, кобальтом и медью. Для этого смесь псевдобемита выдерживают в 22 мл 1 М раствора Fe(NO3)3, содержащего 1 мл концентрированной азотной кислоты, с добавлением в раствор нитрата железа 2 мл 2 М раствора Cu(NO3)2 и 2 мл 2 М раствора Со(NO3)2. После добавления цеолита MFI (Si/Al=12) мольного состава 0.042·Al2O3·10-5·Na2O·SiO2, перемешивания и пластификации процедуру продолжают по примеру 1. Высушенные гранулы активируют в среде 5% водорода в аргоне при 700°С в течение 3 ч. Мольный состав активной части формованного катализатора без учета связующего 0.024·Fe2O3·0.042·Al2O3·10-5·Na2O·SiO2.Analogously to example 1, with the difference that pseudoboehmite is subjected to modification with iron, cobalt and copper. For this, a mixture of pseudoboehmite is kept in 22 ml of a 1 M solution of Fe (NO 3 ) 3 containing 1 ml of concentrated nitric acid, with 2 ml of a 2 M solution of Cu (NO 3 ) 2 and 2 ml of a 2 M solution of Co ( NO 3 ) 2 . After adding MFI zeolite (Si / Al = 12) with a molar composition of 0.042 · Al 2 O 3 · 10 -5 · Na 2 O · SiO 2 , mixing and plasticization, the procedure is continued as in Example 1. The dried granules are activated in a medium of 5% hydrogen in argon at 700 ° С for 3 h. The molar composition of the active part of the molded catalyst excluding the binder 0.024 · Fe 2 O 3 · 0.042 · Al 2 O 3 · 10 -5 · Na 2 O · SiO 2 .

В проточный реактор загружают 10 г полученного катализатора, через слой которого пропускают реакционную смесь состава: 5 мол.% N2O в гелии, время контакта - 1 с. При температуре 400°С наблюдается полная конверсия закиси азота, которая сохраняется при повышении температуры вплоть до 700°С.10 g of the obtained catalyst are loaded into a flow reactor, through the bed of which a reaction mixture of the composition: 5 mol% N 2 O in helium is passed, the contact time is 1 s. At a temperature of 400 ° C, a complete conversion of nitrous oxide is observed, which persists with increasing temperature up to 700 ° C.

Пример 15Example 15

Катализатор 4% Fe2O3 - 68% MFI (12)-27% Al2O3-1% La2O3 Catalyst 4% Fe 2 O 3 - 68% MFI (12) -27% Al 2 O 3 -1% La 2 O 3

Аналогично примеру 1, с тем отличием, что псевдобемит подвергают модифицированию железом и лантаном. Для этого смесь псевдобемита выдерживают в 22 мл 1 М раствора Fe(NO3)3, содержащего 1 мл концентрированной азотной кислоты, с добавлением в раствор нитрата железа 7 мл 0.5 М раствора La(NO3)3. После добавления цеолита MFI (Si/Al=12) мольного состава 0.042·Al2O3·10-5·Na2O·SiO2, перемешивания и пластификации процедуру продолжают по примеру 1. Высушенные гранулы активируют в среде сухого воздуха при 800°С в течение 3 ч. Мольный состав активной части формованного катализатора без учета связующего 0.024·Fe2O3·0.042·Al2O3·10-5·Na2O·SiO2.Analogously to example 1, with the difference that pseudoboehmite is subjected to modification with iron and lanthanum. For this, the pseudoboehmite mixture is kept in 22 ml of a 1 M solution of Fe (NO 3 ) 3 containing 1 ml of concentrated nitric acid, with the addition of 7 ml of a 0.5 M solution of La (NO 3 ) 3 in iron nitrate solution. After adding MFI zeolite (Si / Al = 12) with a molar composition of 0.042 · Al 2 O 3 · 10 -5 · Na 2 O · SiO 2 , mixing and plasticization, the procedure is continued as in Example 1. The dried granules are activated in dry air at 800 ° C for 3 hours. The molar composition of the active part of the molded catalyst without taking into account the binder 0.024 · Fe 2 O 3 · 0.042 · Al 2 O 3 · 10 -5 · Na 2 O · SiO 2 .

В проточный реактор загружают 10 г полученного катализатора, через слой которого пропускают реакционную смесь состава: 5 мол.% N2O в гелии, время контакта - 1 с. При температуре 330°С наблюдается полная конверсия закиси азота, которая сохраняется при повышении температуры вплоть до 700°С. Температура полупревращения закиси азота (50% конверсии закиси азота) - 310°С.10 g of the obtained catalyst are loaded into a flow reactor, through the bed of which a reaction mixture of the composition: 5 mol% N 2 O in helium is passed, the contact time is 1 s. At a temperature of 330 ° C, a complete conversion of nitrous oxide is observed, which persists with increasing temperature up to 700 ° C. The temperature of the half-conversion of nitrous oxide (50% conversion of nitrous oxide) is 310 ° C.

Пример 16Example 16

Катализатор 2% Fe2O3 - 67% MFI (12)-26,5% Al2O3-4,5% P2O5 Catalyst 2% Fe 2 O 3 - 67% MFI (12) -26.5% Al 2 O 3 -4.5% P 2 O 5

Катализатор разложения закиси азота получают путем формования цеолита структуры MFI (Si/Al=12) в Н-форме с модифицированным фосфором связующим - гидроксидом алюминия структуры псевдобемита. Для этого 14 г псевдобемита выдерживают для пептизации в 20 мл 0.65 М раствора FeCl3, содержащего 2 мл концентрированной азотной кислоты, в течение 2-х ч при 40°С. В полученную массу добавляют 3,7 г (NH4)2HPO4 и 30 г цеолита MFI (Si/Al=12) мольного состава 0.042·Al2O3·10-5·Na2O·SiO2 и перемешивают в экструдере в течение 40 мин. После получения пластичной массы смесь подвергают экструзии через фильеру нужного размера. Полученные гранулы высушивают на воздухе при комнатной температуре 12 ч и при 110°С в течение 10 ч и активируют в среде сухого воздуха при 700°С в течение 2 ч. Мольный состав активной части формованного катализатора без учета связующего 0.012·Fe2O3·0.042·Al2O3·10-5·Na2O·SiO2.The nitrous oxide decomposition catalyst is obtained by molding the zeolite of the MFI structure (Si / Al = 12) in the H-form with a phosphorus-modified binder - aluminum hydroxide of the pseudoboehmite structure. For this, 14 g of pseudoboehmite is maintained for peptization in 20 ml of a 0.65 M solution of FeCl 3 containing 2 ml of concentrated nitric acid for 2 hours at 40 ° C. To the resulting mass was added 3.7 g (NH 4 ) 2 HPO 4 and 30 g of MFI zeolite (Si / Al = 12) with a molar composition of 0.042 · Al 2 O 3 · 10 -5 · Na 2 O · SiO 2 and mixed in an extruder within 40 minutes After obtaining the plastic mass, the mixture is extruded through a die of the desired size. The granules obtained are dried in air at room temperature for 12 hours and at 110 ° C for 10 hours and activated in dry air at 700 ° C for 2 hours. The molar composition of the active part of the molded catalyst without taking into account the binder 0.012 · Fe 2 O 3 · 0.042 · Al 2 O 3 · 10 -5 · Na 2 O · SiO 2 .

В проточный реактор загружают 10 г полученного катализатора, через слой которого пропускают реакционную смесь состава: 5 мол.% N2O в гелии, время контакта - 2 с. При температуре 450°С наблюдается полная конверсия закиси азота, которая сохраняется при повышении температуры вплоть до 800°С. Температура полупревращения закиси азота (50% конверсии закиси азота) - 400°С.10 g of the obtained catalyst are loaded into a flow reactor, through the bed of which a reaction mixture of the composition: 5 mol% N 2 O in helium is passed, the contact time is 2 s. At a temperature of 450 ° C, a complete conversion of nitrous oxide is observed, which persists with increasing temperature up to 800 ° C. The temperature of the half-conversion of nitrous oxide (50% conversion of nitrous oxide) is 400 ° C.

Пример 17Example 17

Катализатор 2% Fe2O3 - 68% MFI (12)-30% Al2O3 Catalyst 2% Fe 2 O 3 - 68% MFI (12) -30% Al 2 O 3

Аналогично примеру 1, с тем отличием, что для модифицирования псевдобемита используют 0.33 М раствор соли двухвалентного железа FeCl3 с добавлением 2 мл концентрированной азотной кислоты. Высушенные гранулы активируют в среде сухого воздуха при 850°С в течение 4 ч. Мольный состав активной части формованного катализатора без учета связующего 0.012·Fe2O3·0.042·Al2O3·10-5·Na2O·SiO2.Analogously to example 1, with the difference that a 0.33 M solution of ferrous iron salt FeCl 3 with the addition of 2 ml of concentrated nitric acid is used to modify pseudoboehmite. The dried granules are activated in dry air at 850 ° C for 4 hours. The molar composition of the active part of the molded catalyst without taking into account the binder 0.012 · Fe 2 O 3 · 0.042 · Al 2 O 3 · 10 -5 · Na 2 O · SiO 2 .

В проточный реактор загружают 10 г полученного катализатора, через слой которого пропускают реакционную смесь состава: 5 мол.% N2O в гелии, время контакта - 2 с. При температуре 350°С наблюдается полная конверсия закиси азота, которая сохраняется при повышении температуры вплоть до 800°С. Температура полупревращения закиси азота (50% конверсии закиси азота) - 330°С.10 g of the obtained catalyst are loaded into a flow reactor, through the bed of which a reaction mixture of the composition: 5 mol% N 2 O in helium is passed, the contact time is 2 s. At a temperature of 350 ° C, a complete conversion of nitrous oxide is observed, which persists with increasing temperature up to 800 ° C. The temperature of the half-conversion of nitrous oxide (50% conversion of nitrous oxide) is 330 ° C.

Пример 18Example 18

Катализатор 1.5% Fe2O3 - 68,5% MFI (12)-30% Al2O3 Catalyst 1.5% Fe 2 O 3 - 68.5% MFI (12) -30% Al 2 O 3

Аналогично примеру 1, с тем отличием, что для модифицирования псевдобемита используют 20 мл равноэквивалентной смеси 0.33 М раствора соли двухвалентного железа FeCl3 и 0.33 М раствора соли трехвалентного железа FeCl3 с добавлением 2 мл концентрированной азотной кислоты. Высушенные гранулы активируют в среде инертного газа при 850°С в течение 4 ч. Мольный состав активной части формованного катализатора без учета связующего 0.09·Fe2O3·0.042·Al2O3·10-5·Na2O·SiO2.Analogously to example 1, with the difference that for the modification of pseudoboehmite, 20 ml of an equally equivalent mixture of 0.33 M solution of ferrous iron salt FeCl 3 and 0.33 M solution of ferric iron salt FeCl 3 with the addition of 2 ml of concentrated nitric acid are used. The dried granules are activated in an inert gas at 850 ° C for 4 hours. The molar composition of the active part of the molded catalyst excluding the binder 0.09 · Fe 2 O 3 · 0.042 · Al 2 O 3 · 10 -5 · Na 2 O · SiO 2 .

В проточный реактор загружают 10 г полученного катализатора, через слой которого пропускают реакционную смесь состава: 5 мол.% N2O в гелии, время контакта - 2 с. При температуре 340°С наблюдается полная конверсия закиси азота, которая сохраняется при повышении температуры вплоть до 800°С. Температура полупревращения закиси азота (50% конверсии закиси азота) - 325°С.10 g of the obtained catalyst are loaded into a flow reactor, through the bed of which a reaction mixture of the composition: 5 mol% N 2 O in helium is passed, the contact time is 2 s. At a temperature of 340 ° C, a complete conversion of nitrous oxide is observed, which persists with increasing temperature up to 800 ° C. The temperature of the half-conversion of nitrous oxide (50% conversion of nitrous oxide) is 325 ° C.

Пример 19Example 19

Катализатор 3% Fe2O3 - 67% MFI-MEL-BEA (38)-30% Al2O3 Catalyst 3% Fe 2 O 3 - 67% MFI-MEL-BEA (38) -30% Al 2 O 3

Аналогично примеру 1, с тем отличием, что для синтеза катализатора используют механическую смесь цеолитов разных структур в весовом соотношении 1:1:1 MFI:MEL:BEA (Si/Al=38) мольного состава 0.013·Al2O3·10-5·Na2O·SiO2 в Н-форме также с модифицированным железом связующим - гидроксидом алюминия структуры псевдобемита. Высушенные гранулы активируют в среде сухого воздуха при 800°С в течение 2 ч. Мольный состав активной части формованного катализатора без учета связующего 0.017·Fe2O3·0.013·Al2O3·10-5·Na2O·SiO2.Analogously to example 1, with the difference that a mechanical mixture of zeolites of different structures in a weight ratio of 1: 1: 1 MFI: MEL: BEA (Si / Al = 38) with a molar composition of 0.013 · Al 2 O 3 · 10 -5 is used · Na 2 O · SiO 2 in the H-form also with an iron-modified binder - aluminum hydroxide pseudoboehmite structure. The dried granules are activated in dry air at 800 ° C for 2 hours. The molar composition of the active part of the molded catalyst without taking into account the binder 0.017 · Fe 2 O 3 · 0.013 · Al 2 O 3 · 10 -5 · Na 2 O · SiO 2 .

В проточный реактор загружают 10 г полученного катализатора, через слой которого пропускают реакционную смесь состава: 5 мол.% N2O в гелии, время контакта - 2 с. При температуре 340°С наблюдается полная конверсия закиси азота, которая сохраняется при повышении температуры вплоть до 800°С. Температура полупревращения закиси азота (50% конверсии закиси азота) - 320°С.10 g of the obtained catalyst are loaded into a flow reactor, through the bed of which a reaction mixture of the composition: 5 mol% N 2 O in helium is passed, the contact time is 2 s. At a temperature of 340 ° C, a complete conversion of nitrous oxide is observed, which persists with increasing temperature up to 800 ° C. The temperature of the half-conversion of nitrous oxide (50% conversion of nitrous oxide) is 320 ° C.

Основные параметры катализаторов и их каталитические свойства приведены в таблице.The main parameters of the catalysts and their catalytic properties are shown in the table.

Катализаторы, приведенные в таблице, различаются типом связующего, модифицирующим элементом, количеством введенного металла, соотношениями цеолит:связующее, режимами активации.The catalysts shown in the table differ in the type of binder, modifying element, amount of metal introduced, zeolite: binder ratios, activation modes.

Величины концентрации активных центров и каталитическая активность катализаторов сравнивались с активностью немодифицированных и модифицированных железом цеолита и псевдобемита. Эти системы демонстрируют значительно более низкую активность в разложении закиси азота по сравнению с заявленным катализатором.The concentration of active sites and the catalytic activity of the catalysts were compared with the activity of unmodified and iron-modified zeolite and pseudoboehmite. These systems exhibit significantly lower activity in the decomposition of nitrous oxide compared with the claimed catalyst.

Figure 00000001
Figure 00000001

Claims (6)

1. Способ приготовления катализатора для разложения закиси азота смешением цеолита структуры, выбранного из следующего ряда: MFI, MEL, BEA, FER, MOR и имеющего состав: y·El2On·SiO2, где у=10-5-5·10-2, El - по крайней мере, алюминий и один из элементов 2, 3, 4, 5 периода Периодической системы элементов, n - валентность элемента, с модифицированным железом связующим, в качестве связующего используют оксид алюминия с добавками, выбранными из ряда следующих оксидов: оксид кремния, оксид титана, оксид циркония, оксид железа, оксид кобальта, оксид меди, оксид лантана, оксид фосфора при массовом соотношении оксид алюминия/любой другой из перечисленных оксидов, изменяющимся в пределах от 0,01:100 до 10:100, при массовым соотношении цеолит/связующее от 1:9 до 9:1, где модифицирующее железо в составе катализатора соответствует x·Fe2O3, где х=10-5-5·10-2, модифицирование осуществляют введением в связующее сухой или гидратированной соли и/или раствора соли железа с последующим формованием и активацией катализатора с получением катализатора, в котором, по меньшей мере, от 0,5 до 50% содержащегося железа и не менее 5·1017 атомов железа на грамм катализатора находится в восстановленной форме в виде специальных комплексов - α-центров, регистрируемых и измеряемых специальным методом, заключающимся в определении количества поверхностного кислорода, посаженного из закиси азота при температуре от 100 до 300°С на поверхность катализатора.1. A method of preparing a catalyst for the decomposition of nitrous oxide by mixing a zeolite structure selected from the following series: MFI, MEL, BEA, FER, MOR and having the composition: y · El 2 O n · SiO 2 , where y = 10 -5 -5 · 10 -2 , El - at least aluminum and one of the elements 2, 3, 4, 5 of the Periodic table of the elements, n - the valency of the element, with a binder modified with iron, aluminum oxide with additives selected from the following series is used as a binder oxides: silicon oxide, titanium oxide, zirconium oxide, iron oxide, cobalt oxide, copper oxide, lanthanum oxide, about phosphorus seed at a mass ratio of alumina / any of the other oxides, ranging from 0.01: 100 to 10: 100, with a mass ratio of zeolite / binder from 1: 9 to 9: 1, where the modifying iron in the composition of the catalyst corresponds to x · Fe 2 O 3 , where x = 10 -5 -5 · 10 -2 , the modification is carried out by introducing into the binder a dry or hydrated salt and / or solution of an iron salt, followed by molding and activation of the catalyst to obtain a catalyst in which at least from 0.5 to 50% of iron and not less than 5 · 10 17 atoms iron per gram of catalyst is in reduced form in the form of special complexes - α-centers, recorded and measured by a special method, which consists in determining the amount of surface oxygen deposited from nitrous oxide at a temperature of from 100 to 300 ° C on the surface of the catalyst. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в связующее вводят соли двух- и/или - трехвалентного железа.2. The method according to claim 1, characterized in that salts of ferrous and / or ferric iron are introduced into the binder. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что активацию катализатора проводят в среде сухого воздуха и/или водяного пара, и/или восстановительного агента, и/или паро-газовой среде, содержащей все эти компоненты.3. The method according to claim 1, characterized in that the activation of the catalyst is carried out in an environment of dry air and / or water vapor, and / or a reducing agent, and / or a vapor-gas medium containing all of these components. 4. Способ обезвреживания отходящих газов промышленных производств от закиси азота N2O без образования вредных побочных продуктов, отличающийся тем, что разложение закиси азота осуществляют на катализаторе, приготовленном по любому из пп.1-3.4. The method of neutralization of industrial exhaust gas from nitrous oxide N 2 O without the formation of harmful by-products, characterized in that the decomposition of nitrous oxide is carried out on a catalyst prepared according to any one of claims 1 to 3. 5. Способ обезвреживания по п.4, отличающийся тем, что обезвреживание ведут при температуре 400-750°С.5. The method of neutralization according to claim 4, characterized in that the neutralization is carried out at a temperature of 400-750 ° C. 6. Способ обезвреживания по п.4, отличающийся тем, что обезвреживание ведут при времени контакта 0,1-5,0 с. 6. The method of neutralization according to claim 4, characterized in that the neutralization is carried out at a contact time of 0.1-5.0 s.
RU2011125203/04A 2011-06-17 2011-06-17 Method of preparing catalyst for decomposing nitrous oxide and process of decontaminating gas emissions containing nitrous oxide RU2477177C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011125203/04A RU2477177C2 (en) 2011-06-17 2011-06-17 Method of preparing catalyst for decomposing nitrous oxide and process of decontaminating gas emissions containing nitrous oxide

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011125203/04A RU2477177C2 (en) 2011-06-17 2011-06-17 Method of preparing catalyst for decomposing nitrous oxide and process of decontaminating gas emissions containing nitrous oxide

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011125203A RU2011125203A (en) 2012-12-27
RU2477177C2 true RU2477177C2 (en) 2013-03-10

Family

ID=49124316

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011125203/04A RU2477177C2 (en) 2011-06-17 2011-06-17 Method of preparing catalyst for decomposing nitrous oxide and process of decontaminating gas emissions containing nitrous oxide

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2477177C2 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5171553A (en) * 1991-11-08 1992-12-15 Air Products And Chemicals, Inc. Catalytic decomposition of N2 O
RU2071817C1 (en) * 1992-02-04 1997-01-20 Институт катализа СО РАН Method of purifying gases from nitrogen(i) oxide
EP0955080B1 (en) * 1998-05-08 2002-07-10 AlSi-PENTA Zeolithe GmbH Process to prepare a catalyst for exhaust gas purification
RU2297278C2 (en) * 2002-11-25 2007-04-20 Яра Интернэшнл Аса Method of production and activation of poly-metallic zeolite catalysts, composition and application of catalyst for decomposition of n2o
US20080044334A1 (en) * 2004-05-17 2008-02-21 Stichting Energieonderzoek Centrum Nederland Method for the Decomposition of N2O, Catalyst Therefor and Preparation of This Catalyst
US20100150801A1 (en) * 2007-09-19 2010-06-17 General Electric Company FORMED CATALYST FOR NOx REDUCTION

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5171553A (en) * 1991-11-08 1992-12-15 Air Products And Chemicals, Inc. Catalytic decomposition of N2 O
RU2071817C1 (en) * 1992-02-04 1997-01-20 Институт катализа СО РАН Method of purifying gases from nitrogen(i) oxide
EP0955080B1 (en) * 1998-05-08 2002-07-10 AlSi-PENTA Zeolithe GmbH Process to prepare a catalyst for exhaust gas purification
RU2297278C2 (en) * 2002-11-25 2007-04-20 Яра Интернэшнл Аса Method of production and activation of poly-metallic zeolite catalysts, composition and application of catalyst for decomposition of n2o
US20080044334A1 (en) * 2004-05-17 2008-02-21 Stichting Energieonderzoek Centrum Nederland Method for the Decomposition of N2O, Catalyst Therefor and Preparation of This Catalyst
US20100150801A1 (en) * 2007-09-19 2010-06-17 General Electric Company FORMED CATALYST FOR NOx REDUCTION

Also Published As

Publication number Publication date
RU2011125203A (en) 2012-12-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6480053B2 (en) Chabazite zeolite catalyst with low silica / alumina ratio
Clemens et al. Reaction-driven ion exchange of copper into zeolite SSZ-13
JP5841123B2 (en) ZrOx, Ce-ZrOx, Ce-Zr-REOx as host matrices of redox-active cations for low temperature, hydrothermal and toxic resistant SCR catalysts
KR102594931B1 (en) Synthesis of novel zeolites using fluoride sources
KR102381849B1 (en) Catalyst complexes and their use in the selective catalytic reduction of NOx
EP2653219B1 (en) An exhaust gas treatment system comprising Copper cha zeolite catalysts
JP6070230B2 (en) AFX type silicoaluminophosphate, method for producing the same, and nitrogen oxide reduction method using the same
JP5169779B2 (en) Nitrogen oxide purification catalyst and nitrogen oxide purification method
EP3097054B1 (en) Method for the production of a bimetal-exchanged zeolite beta from organotemplate-free synthesis
KR20190003615A (en) STA-20, a new molecular sieve framework type, manufacturing method and use
EP2067746A1 (en) -type zeolite for scr catalyst and method for converting nitrogen oxide using the zeolite
GB2563128A (en) Selective catalytic reduction catalyst composition
WO2008066275A1 (en) Hydrotalcite-zeolite composites and catalysts thereof by nox storage method
EP3733280A1 (en) Hydrocarbon adsorbent with metal-impregnated zeolite particle having regular mesopore and manufacturing method therefor
WO2018064276A1 (en) Novel synthesis of metal promoted zeolite catalyst
JP2020532480A (en) Method for Producing Hierarchical Mesoporous Zeolite Beta
KR20190056421A (en) High silica AEI zeolite
JP2014501612A (en) Method for converting nitrogen-containing compounds
KR101473007B1 (en) Nitrogen oxide-reducing catalyst and method for reducing nitrogen oxide
EP2949391A1 (en) Method for producing an iron-chabazite exhaust gas purification catalyst
WO2016061394A1 (en) CATALYSTS FOR ENHANCED REDUCTION OF NOx GASES AND PROCESSES FOR MAKING AND USING SAME
KR102486612B1 (en) SCR catalyst device containing vanadium oxide and iron containing molecular sieve
JP6503473B2 (en) Stabilized microporous crystalline material, method of making it and its use for the selective catalytic reduction of NOx
JP2013230471A (en) Method of decomposing n2o using catalyst based on cerium lanthanum oxide
JP2019093382A (en) Hydrocarbon adsorbent and hydrocarbon adsorption method

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190618