RU2546120C1 - Способ приготовления катализатора для окисления водорода - Google Patents
Способ приготовления катализатора для окисления водорода Download PDFInfo
- Publication number
- RU2546120C1 RU2546120C1 RU2014103174/04A RU2014103174A RU2546120C1 RU 2546120 C1 RU2546120 C1 RU 2546120C1 RU 2014103174/04 A RU2014103174/04 A RU 2014103174/04A RU 2014103174 A RU2014103174 A RU 2014103174A RU 2546120 C1 RU2546120 C1 RU 2546120C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- temperature
- carrier
- solution
- dried
- palladium
- Prior art date
Links
Landscapes
- Catalysts (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способу приготовления катализатора для окисления водорода, состоящего из носителя с промежуточным покрытием из γ-оксида алюминия и активной части, содержащей каталитически активный металл - палладий. Предложенный способ включает обработку, подготовку и пропитку носителя с промежуточным покрытием солевым раствором активной фазы. При этом носитель готовят из ретикулированного пенополиуретана путем пропитки керамическим шликером, содержащим инертный наполнитель - электроплавленный корунд, дисперсный порошок оксида алюминия с добавками оксидов магния и титана и раствор поливинилового спирта (ПВС), подсушивают при температуре 100…120°С, обжигают при температуре 1470…1510°С. Затем полученную керамическую высокопористую блочно-ячеистую матрицу последовательно пропитывают раствором алюмозоля в количестве до 10,0 мас.% от массы носителя, подсушивают при температуре 100…120°С и прокаливают в воздушной среде при температуре 550…600°С, охлаждают, обрабатывают раствором хлористого палладия с содержанием палладия 1,5…4,0 г/л, сушат при температуре не более 120°С, прокаливают при температуре 450…500°C в воздушной среде, восстанавливают в токе молекулярного водорода до образования каталитического слоя в виде металлического палладия с массовым содержанием не более 1,0 мас.% при температуре 60…85°С. Предлагаемый способ позволяет получать катализаторы, обладающие высокой активностью в процессе окисления водорода, а также снизить температуру их эксплуатации. 4 пр.
Description
Предлагаемое изобретение относится к химической технологии приготовления гетерогенных блочных катализаторов для каталитического окисления водорода и может быть использовано на предприятиях химической и ядерной промышленности.
Известен способ приготовления катализатора (Патент РФ №2169614. Опубликован 27.06.2001), состоящего из блочного металлического носителя, поверхность которого имеет промежуточное покрытие из модифицированного оксида алюминия, нанесенного суспензионным методом, с нанесенной на него активной фазой, содержащей один или нескольких каталитически активных металлов платиновой группы (Pt-Rh, Pt-Pd, Pt-Pd-Rh), и включающий термообработку инертного носителя, пропитку носителя с промежуточным покрытием водным раствором активного компонента.
К недостаткам катализатора относят его низкие значения термостабильности структурных характеристик, прочности каталитического покрытия.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ приготовления катализатора (Патент РФ №2470708, Способ приготовления катализатора и катализатор окисления и очистки газов / Мальцева Н.В., Власов Е.А., Постнов А.Ю. и др. Опубликовано 27.12.2012), включающий в себя следующие стадии: предварительную обработку инертного блочного сотового носителя из Al-содержащей фольги прокаливанием в токе воздуха, нанесение на его поверхность промежуточного покрытия - модифицированного оксида алюминия из суспензии, термообработку блока с промежуточным покрытием при температуре 660-700°C, пропитку носителя с промежуточным покрытием раствором активной фазы, содержащей один или нескольких каталитически активных металлов платиновой группы (Pt-Rh, Pt-Pd, Pt-Pd-Rh). Катализатор, приготовленный таким способом, состоит из блочного металлического носителя, поверхность которого имеет промежуточное покрытие из модифицированного оксида алюминия, нанесенного суспензионным методом, с нанесенной на него активной фазой, содержащей один или несколько каталитически активных благородных металлов платиновой группы, содержащей (9,0…20,0) мас.% модифицированного Al2O3, имеющего удельную поверхность 120…140 м2/г, включающего оксид алюминия, оксид церия, причем модифицированный оксид алюминия дополнительно содержит базальт.
К недостаткам катализатора, приготовленного таким способом, можно отнести следующее: низкая активность катализатора, повышенные температуры эксплуатации блочного катализатора окисления водорода.
Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, является способ приготовления блочного катализатора, предназначенного для повышения его активности в процессе окисления водорода и снижение температуры его эксплуатации.
Для достижения указанного технического результата предлагается способ приготовления катализатора, состоящего из керамического носителя с промежуточным покрытием из γ-оксида алюминия, и активной фазы, содержащей один каталитически активный благородный металл платиновой группы - палладий, включающий обработку, подготовку носителя, нанесение на его поверхность промежуточного покрытия - модифицированного оксида алюминия и последующую пропитку носителя раствором активной фазы и заключающийся в следующем.
Высокопористый ячеистый носитель для катализатора изготавливают из ретикулированного пенополиуретана, пропитывают последний шликером, содержащим инертный наполнитель - электроплавленный корунд, дисперсный порошок оксида алюминия с добавками оксидов магния и титана и раствор поливинилового спирта (ПВС), с последующей подсушкой при температуре 100…120°C и обжигом при температуре 1470…1510°C. В результате такой обработки органическая основа выгорает полностью и получается керамическая высокопористая блочно-ячеистая матрица с общей открытой пористостью не менее 90…93%, с микропористостью 20…30%, содержащий более 90% α-оксида алюминия. Для развития поверхности катализатора на полученную матрицу наносят промежуточное покрытие последовательной пропиткой раствором алюмозоля в количестве до 10 мас.% от массы носителя, затем образцы керамического носителя с промежуточным покрытием подсушивают при температуре 100…120°C, прокаливают при температуре 550…600°C, обрабатывают раствором хлористого палладия с содержанием палладия 1,5…4,0 г/л, сушат при температуре не более 120°C, прокаливают при температуре 450…500°C в воздушной среде, восстанавливают в токе молекулярного водорода до образования каталитического слоя в виде металлического палладия с массовым содержанием не более 1,0 мас.% при температуре 60…85°C.
Предлагаемый способ приготовления гетерогенного блочного высокопористого ячеистого катализатора для окисления водорода подтверждается следующими примерами.
Пример 1
Заготовку из ретикулированного пенополиуретана, изготовленную в виде цилиндра, пропитывают керамическим шликером, содержащим инертный наполнитель - электроплавленный корунд, дисперсный порошок оксида алюминия с добавками оксидов магния и титана и раствор поливинилового спирта (ПВС), методом циклического сжатия и растяжения с последующей сушкой при температуре 100°C и обжигом при температуре 1470°C. В результате такой обработки органическая основа полностью выгорает. Образующаяся керамическая высокопористая блочно-ячеистая матрица содержит более 90% α-оксида алюминия.
Затем полученную матрицу последовательно пропитывают раствором алюмозоля в количестве до 9,1 мас.% от массы носителя, сушат при температуре 100°C, прокаливают при температуре 550°C, обрабатывают раствором хлористого палладия с содержанием палладия 1,5 г/л, сушат при температуре 115°C и прокаливают при температуре 450°C в воздушной среде, восстанавливают в токе молекулярного водорода в инертной среде при температуре 65°C до образования каталитического слоя в виде металлического палладия с массовым содержанием не более 0,83 мас.%.
Исследование каталитической активности приготовленного таким способом блочного ячеистого катализатора окисления водорода проводили на экспериментальном стенде.
Воздух компрессором влажного воздуха подавали в установку через контроллер, предназначенный для измерения и регулирования потока. Компрессор влажного воздуха имеет производительность до 40 м3/ч. Относительная влажность и температура воздуха измеряются гигрометром. Подача водорода в основной поток из баллона дозируется с помощью газового контроллера.
Расход водорода, подаваемого в реактор, равнялся 75 мл/мин.
Далее газовая смесь поступает в электрообогреваемый теплообменник. Температуру потока после него контролировали с помощью термопары. Поток водородно-воздушной смеси с температурой 50,8°C направляли в стальной каталитический изотермический реактор с загруженным в него исследуемым образцом катализатора. Объем катализатора 54,8 см3, диаметр 30 мм, высота 83 мм, плотность 0,28 г/см3, общая открытая пористость 85%. Предел механической прочности при сжатии 3,2 МПа. Реактор (d=32 мм, Н=150 мм) термоизолирован, снабжен электрообогревом и автоматической системой поддержания заданной температуры, контролируемой с помощью помещенной непосредственно в реактор термопары. Выходящий после реактора поток газа поступает в охлаждаемый водой холодильник и затем в проточные датчики для измерения концентрации водорода: термокаталитический датчик с пределами измерения от 0 до 2000 ppm и влагомер.
Величина наблюдаемой константы скорости реакции, k, с-1: 8.83.
Для сравнения: блочный сотовый катализатор окисления водорода прототипа при расходе водорода, подаваемого в реактор, равном 192 мл/мин, температуре потока водородно-воздушной смеси 50,0°C имеет величину наблюдаемой константы скорости реакции k, с-1: 4.24.
Пример 2
Заготовку из ретикулированного пенополиуретана, изготовленную в виде цилиндра пропитывают керамическим шликером, содержащим инертный наполнитель - электроплавленный корунд, дисперсный порошок оксида алюминия с добавками оксидов магния и титана и раствор поливинилового спирта (ПВС), методом циклического сжатия и растяжения с последующей сушкой при температуре 110°C и обжигом при температуре 1490°C. В результате такой обработки органическая основа полностью выгорает. Образующаяся керамическая высокопористая блочно-ячеистая матрица содержит более 90% α-оксида алюминия.
Затем полученную матрицу последовательно пропитывают раствором алюмозоля в количестве до 9,4 мас.% . от массы носителя, сушат при температуре 110°C, прокаливают при температуре 570°C, обрабатывают раствором хлористого палладия с содержанием палладия 2,5 г/л, сушат при температуре 120°C и прокаливают при температуре 465°C в воздушной среде, восстанавливают в токе молекулярного водорода в инертной среде при температуре 70°C до образования каталитического слоя в виде металлического палладия с массовым содержанием не более 0,88 мас.%.
Исследование каталитической активности блочного ячеистого катализатора окисления водорода проводили по примеру 1.
Расход водорода, подаваемого в реактор, равнялся 75 мл/мин, температура потока водородно-воздушной смеси 75,8°C.
Величина наблюдаемой константы скорости реакции k, с-1: 38.53.
Для сравнения: блочный сотовый катализатор окисления водорода прототипа при расходе водорода, подаваемого в реактор, равном 192 мл/мин, температуре потока водородно-воздушной смеси 100,0°C имеет величину наблюдаемой константы скорости реакции k, с-1: 5.92.
Пример 3
Заготовку из ретикулированного пенополиуретана, изготовленную в виде цилиндра пропитывают керамическим шликером, содержащим инертный наполнитель - электроплавленный корунд, дисперсный порошок оксида алюминия с добавками оксидов магния и титана и раствор поливинилового спирта (ПВС), методом циклического сжатия и растяжения с последующей сушкой при температуре 120°C и обжигом при температуре 1500°C. В результате такой обработки органическая основа полностью выгорает. Образующаяся керамическая высокопористая блочно-ячеистая матрица содержит более 90% α-оксида алюминия.
Затем полученную матрицу последовательно пропитывают раствором алюмозоля в количестве до 9,7 мас.%, от массы носителя, сушат при температуре 115°C, прокаливают при температуре 585°C, обрабатывают раствором хлористого палладия с содержанием палладия 3,2 г/л, сушат при температуре 120°C и прокаливают при температуре 485°C в воздушной среде, восстанавливают в токе молекулярного водорода в инертной среде при температуре 75°C до образования каталитического слоя в виде металлического палладия с массовым содержанием не более 0,92% масс.
Исследование каталитической активности блочного ячеистого катализатора окисления водорода проводили по примеру 1.
Расход водорода, подаваемого в реактор, равнялся 75 мл/мин, температура потока водородно-воздушной смеси 96.4°C.
Величина наблюдаемой константы скорости реакции k, с-1: 70.71.
Для сравнения: блочный сотовый катализатор окисления водорода прототипа при расходе водорода, подаваемого в реактор, равном 192 мл/мин, температуре потока водородно-воздушной смеси 150,0°C имеет величину наблюдаемой константы скорости реакции k, с-1: 7.49.
Пример 4
Заготовку из ретикулированного пенополиуретана, изготовленную в виде цилиндра пропитывают керамическим шликером, содержащим инертный наполнитель - электроплавленный корунд, дисперсный порошок оксида алюминия с добавками оксидов магния и титана и раствор поливинилового спирта (ПВС), методом циклического сжатия и растяжения с последующей сушкой при температуре 115°C и обжигом при температуре 1510°C. В результате такой обработки органическая основа полностью выгорает. Образующаяся керамическая высокопористая блочно-ячеистая матрица содержит более 90% α-оксида алюминия.
Затем полученную матрицу последовательно пропитывают раствором алюмозоля в количестве до 10,0% масс. от массы носителя, сушат при температуре 120°C, прокаливают при температуре 600°C, обрабатывают раствором хлористого палладия с содержанием палладия 4,0 г/л, сушат при температуре 120°C и прокаливают при температуре 500°C в воздушной среде, восстанавливают в токе молекулярного водорода в инертной среде при температуре 85°C до образования каталитического слоя в виде металлического палладия с массовым содержанием не более 1,0% масс.
Исследование каталитической активности блочного ячеистого катализатора окисления водорода проводили по примеру 1.
Расход водорода, подаваемого в реактор, равнялся 75 мл/мин, температура потока водородно-воздушной смеси 115,2°C.
Величина наблюдаемой константы скорости реакции k, с-1: 95.0.
Для сравнения: блочный сотовый катализатор окисления водорода прототипа при расходе водорода, подаваемого в реактор, равном 192 мл/мин, температуре потока водородно-воздушной смеси 250,0°C имеет величину наблюдаемой константы скорости реакции k, с-1: 12.55.
Ячеистая структура гетерогенного блочного катализатора окисления водорода с большой внешней поверхностью обеспечивает увеличение наблюдаемой константы скорости реакции при увеличении линейной скорости газа за счет полного распределения газового потока по сечению катализатора и лучшего отвода продуктов и подвода реагентов к его активным центрам. В результате приготовленный по предлагаемому способу катализатор способен работать при больших скоростях и расходах в вентиляционных газовых потоках с малыми концентрациями водорода (в том числе, тритированного).
Разработанные гетерогенные блочные катализаторы окисления водорода начинают окислять водород при температуре 50-70°C и активно стабильно работают уже при 110°C, что предполагает значительное снижение энергозатрат (до 50%) на предварительный подогрев газа.
Claims (1)
- Способ приготовления катализатора для окисления водорода, состоящего из носителя с промежуточным покрытием из γ-оксида алюминия и активной части, содержащей каталитически активный металл - палладий, включающий обработку, подготовку и пропитку носителя с промежуточным покрытием солевым раствором активной фазы, отличающийся тем, что носитель готовят из ретикулированного пенополиуретана путем пропитки керамическим шликером, содержащим инертный наполнитель - электроплавленный корунд, дисперсный порошок оксида алюминия с добавками оксидов магния и титана и раствор поливинилового спирта (ПВС), подсушивают при температуре 100…120°С, обжигают при температуре 1470…1510°С, затем полученную керамическую высокопористую блочно-ячеистую матрицу последовательно пропитывают раствором алюмозоля в количестве до 10,0 мас.% от массы носителя, подсушивают при температуре 100…120°С и прокаливают в воздушной среде при температуре 550…600°С, охлаждают, обрабатывают раствором хлористого палладия с содержанием палладия 1,5…4,0 г/л, сушат при температуре не более 120°С, прокаливают при температуре 450…500°C в воздушной среде, восстанавливают в токе молекулярного водорода до образования каталитического слоя в виде металлического палладия с массовым содержанием не более 1,0 мас.% при температуре 60…85°С.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014103174/04A RU2546120C1 (ru) | 2014-01-31 | 2014-01-31 | Способ приготовления катализатора для окисления водорода |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014103174/04A RU2546120C1 (ru) | 2014-01-31 | 2014-01-31 | Способ приготовления катализатора для окисления водорода |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2546120C1 true RU2546120C1 (ru) | 2015-04-10 |
Family
ID=53295746
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014103174/04A RU2546120C1 (ru) | 2014-01-31 | 2014-01-31 | Способ приготовления катализатора для окисления водорода |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2546120C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107803224A (zh) * | 2016-09-09 | 2018-03-16 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种低比重催化臭氧氧化催化剂及其制备方法 |
RU2703560C1 (ru) * | 2019-05-30 | 2019-10-21 | Акционерное общество "Екатеринбургский завод по обработке цветных металлов" | Способ приготовления катализатора |
CN115353374A (zh) * | 2022-08-24 | 2022-11-18 | 济南大学 | 一种超薄涂层的泡沫陶瓷的制备方法及其制备的钯催化剂 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2470708C2 (ru) * | 2011-01-25 | 2012-12-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научное конструкторско-технологическое бюро "Кристалл" (ФГУП "НКТБ "Кристалл") | Способ приготовления катализатора и катализатор окисления и очистки газов |
-
2014
- 2014-01-31 RU RU2014103174/04A patent/RU2546120C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2470708C2 (ru) * | 2011-01-25 | 2012-12-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научное конструкторско-технологическое бюро "Кристалл" (ФГУП "НКТБ "Кристалл") | Способ приготовления катализатора и катализатор окисления и очистки газов |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
И.Н.ТАТАРИНОВА, Блочный высокопористый ячеистый палладийсодержащий катализатор для жидкофазного каталитического процесса, АВТОРЕФЕРАТ ДИССЕРТАЦИИ НА СОИСКАНИЕ УЧЕНОЙ СТЕПЕНИ КАНДИДАТА НАУК, Москва, 2008, 19 стр. * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107803224A (zh) * | 2016-09-09 | 2018-03-16 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种低比重催化臭氧氧化催化剂及其制备方法 |
RU2703560C1 (ru) * | 2019-05-30 | 2019-10-21 | Акционерное общество "Екатеринбургский завод по обработке цветных металлов" | Способ приготовления катализатора |
CN115353374A (zh) * | 2022-08-24 | 2022-11-18 | 济南大学 | 一种超薄涂层的泡沫陶瓷的制备方法及其制备的钯催化剂 |
CN115353374B (zh) * | 2022-08-24 | 2023-04-25 | 济南大学 | 一种超薄涂层的泡沫陶瓷的制备方法及其制备的钯催化剂 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6753811B2 (ja) | 排ガス浄化用触媒 | |
US20140274674A1 (en) | Influence of Support Oxide Materials on Coating Processes of ZPGM Catalyst Materials for TWC Applications | |
RU2018141004A (ru) | Катализаторы на основе металлов платиновой группы, нанесенные на носитель на основе оксида алюминия с крупными порами | |
RU2546120C1 (ru) | Способ приготовления катализатора для окисления водорода | |
US4051073A (en) | Pellet-type oxidation catalyst | |
JPH0480738B2 (ru) | ||
Palma et al. | H2S purification from biogas by direct selective oxidation to sulfur on V2O5–CeO2 structured catalysts | |
CN103534027B (zh) | 用于氧化有机污染物的具有特别显著的疏水性的低温氧化催化剂 | |
WO2009139088A1 (ja) | 窒素酸化物浄化用触媒 | |
US3856706A (en) | High surface area siliceous support | |
RU2027505C1 (ru) | Катализатор и способ его получения | |
Lomonosov et al. | Pd/γ-Al 2 O 3 catalysts on cellular supports for VOC vapor neutralization | |
JPS5952530A (ja) | 触媒 | |
KR102580976B1 (ko) | 폴리머 필름 제조로 내 정화용 촉매 및 폴리머 필름 제조로 내 정화 방법 | |
RU2470708C2 (ru) | Способ приготовления катализатора и катализатор окисления и очистки газов | |
Alikin et al. | Partial regeneration of model TWC after high-temperature aging on engine bench | |
JP2015160763A (ja) | アルミナ粒子 | |
JP6347443B2 (ja) | アルミナ粒子 | |
KR20150086490A (ko) | 산화 촉매 및 이의 제조 방법 | |
US9789479B2 (en) | Catalyst with highly annealed Pd layer | |
JP2010201398A (ja) | 触媒及びその製造方法 | |
RU2475464C2 (ru) | Способ изготовления высокопористых ячеистых керамических изделий | |
RU2568118C1 (ru) | Керамический высокопористый блочно-ячеистый катализатор окисления водорода | |
RU2568118C9 (ru) | Керамический высокопористый блочно-ячеистый катализатор окисления водорода | |
Wu et al. | Preparation and catalytic properties of honeycomb catalyst for hydrogen isotope oxidation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170201 |