RU2678766C1 - Способ изготовления катализаторов для очистки выхлопных газов - Google Patents
Способ изготовления катализаторов для очистки выхлопных газов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2678766C1 RU2678766C1 RU2018134160A RU2018134160A RU2678766C1 RU 2678766 C1 RU2678766 C1 RU 2678766C1 RU 2018134160 A RU2018134160 A RU 2018134160A RU 2018134160 A RU2018134160 A RU 2018134160A RU 2678766 C1 RU2678766 C1 RU 2678766C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- temperature
- minutes
- mixture
- calcined
- dried
- Prior art date
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 41
- 239000007789 gas Substances 0.000 title claims abstract description 19
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 title claims abstract description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 30
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims abstract description 13
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 9
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 8
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 7
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000010953 base metal Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229910001593 boehmite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- WMWXXXSCZVGQAR-UHFFFAOYSA-N dialuminum;oxygen(2-);hydrate Chemical compound O.[O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] WMWXXXSCZVGQAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 claims abstract description 4
- FAHBNUUHRFUEAI-UHFFFAOYSA-M hydroxidooxidoaluminium Chemical compound O[Al]=O FAHBNUUHRFUEAI-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 claims abstract description 4
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims abstract description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 13
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 abstract description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 15
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 6
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 6
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 6
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 6
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 5
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 5
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 description 4
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 3
- IEQIEDJGQAUEQZ-UHFFFAOYSA-N phthalocyanine Chemical compound N1C(N=C2C3=CC=CC=C3C(N=C3C4=CC=CC=C4C(=N4)N3)=N2)=C(C=CC=C2)C2=C1N=C1C2=CC=CC=C2C4=N1 IEQIEDJGQAUEQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical class [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000003584 silencer Effects 0.000 description 2
- KWOLFJPFCHCOCG-UHFFFAOYSA-N Acetophenone Natural products CC(=O)C1=CC=CC=C1 KWOLFJPFCHCOCG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 239000012876 carrier material Substances 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000010410 dusting Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 150000002391 heterocyclic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 125000000623 heterocyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000000904 isoindolyl group Chemical group C=1(NC=C2C=CC=CC12)* 0.000 description 1
- 229910052743 krypton Inorganic materials 0.000 description 1
- DNNSSWSSYDEUBZ-UHFFFAOYSA-N krypton atom Chemical compound [Kr] DNNSSWSSYDEUBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004433 nitrogen atom Chemical group N* 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007344 nucleophilic reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002574 poison Substances 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 150000004032 porphyrins Chemical class 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 229910000314 transition metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012855 volatile organic compound Substances 0.000 description 1
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/08—Heat treatment
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
- B01J21/02—Boron or aluminium; Oxides or hydroxides thereof
- B01J21/04—Alumina
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
- B01J21/06—Silicon, titanium, zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/16—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
- B01J23/24—Chromium, molybdenum or tungsten
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/16—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
- B01J23/24—Chromium, molybdenum or tungsten
- B01J23/28—Molybdenum
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/16—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
- B01J23/24—Chromium, molybdenum or tungsten
- B01J23/30—Tungsten
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способу получения катализатора для очистки выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания и газовых промышленных выбросов, согласно которому пористую основу покрывают каталитическим покровным слоем, причем в качестве пористой основы используют пористую керамическую заготовку, которую вначале прокаливают в вакуумной муфельной печи при температуре 630-632°С в течение 13-15 минут с последующим остыванием до 30°С, погружают в жидкость со взвешенными в ней мелкими частицами гидрата окиси алюминия в концентрации 7-9% с высокотемпературным связующим и удерживают в ней в течение 3 минут, а затем высушивают при температуре до 75°С, после чего прокаливают в течение 10-12 минут в муфельной печи при температуре 780-783°С с последующим остыванием до 30°С и помещают на 3 минуты в смесь в равных частях органических растворителей (мас.% бутиловый спирт - 20 ацетон - 10 сольвент - 33, бензин - 10 и изопропанол - 27), солей недрагоценных металлов (мас.%: вольфрама - 9, молибдена - 23, титана - 7 и аллюминия - 61) и взвешенных в ней смеси мелких частиц (мас.%: двуокиси титана - 50 и двуокиси бемита - 50) и далее извлекают из смеси и после удаления стекающего ее остатка высушивают в безвоздушной камере при температуре 32-36°С и производят термообработку для перевода солей металлов в оксиды, которую проводят при температуре 633-987°С в течение двух минут. Технический результат заключается в расширении области применения и обеспечении создания катализаторов с повышенной эффективностью и надежностью применения в широком диапазоне температур при высокой экономичности. 1 ил.
Description
Настоящее изобретение относится к катализаторам для очистки выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания и газовых промышленных выбросов.
Двигатели внутреннего сгорания вырабатывая топливо, способны загрязнять окружающую среду. Оксиды азота и монооксид углерода занимает примерно 0,25-7,50% общего объема выхлопных газов. В целях снижения доли выбросов вредных веществ применяется процесс окисления продуктов неполного сгорания с одновременным восстановлением оксидов азота с помощью катализаторов выхлопных газов.
При изготовлении катализаторов для получения рабочего слоя применяют составы из благородных металлов, таких как платина, палладий или родий, сложным способом напыляемых на основу катализатора. Это обусловливает высокую стоимость катализаторов.
Кроме того, основным техническим недостатком известных катализаторов является относительно низкая устойчивость покрытий основы катализаторов к воздействию каталистических ядов, которые разъедают и «выветривают» состав, содержащий драгоценные металлы, повреждая структуру рабочего слоя.
Эти выводы можно сделать из анализа уровня техники катализаторов.
Известен катализатор [DE 3917900 А1, 06.12.1990], в котором на основу нанесен рабочий слой из фталоцианинов переходных металлов для окислительной обработки выхлопных газов, содержащих кислородсодержащие и/или азотсодержащие летучие органические соединения, причем, катализатор загружает носитель по меньшей мере одним фталоцианином переходного металла и активирует загруженный носитель, причем, в носитель катализатора загружают в дополнение к фталоцианину переходного металла с, по меньшей мере, одним оксидом переходного металла, переходным металлом является, по меньшей мере, один из Cr, Mo, Mn, Fe, Со, Ni или Cu, а в качестве материала носителя используют оксиды алюминия, силикаты, цеолиты или алюмосиликаты.
Недостатком этого технического решения является относительно низкая эффективность и надежность применения, поскольку оно не работоспособно при температуре выше 300°С. Этот недостаток приводит к тому, что, например, при очистке выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания, где в глушителе разогретого двигателя температура может достигать до 633°С, длительность эксплуатации данного катализатора ничтожно мала. Кроме того, установлено, что высшие гетероциклические соединения, состоящие из изоиндольных колец, соединенные между собой через sp2-гибридизованный атом азота металлов возгоняются при температуре до 300°С [Б.Д. Березин. Координационные соединения порфиринов и фталоцианинов. М.: "Наука", 1987, с. 25].
Наиболее близким по технической сущности к предложенному является катализатор очистки выхлопного газа [RU 2572810 C1, B01J 23/63, B01J 23/56, B01J 37/02, 20.01.2016], включающий в себя основу и каталитический покровный слой, сформированный на поверхности этой основы, при этом, каталитический покровный слой сформирован в виде слоистой структуры с верхним и нижним слоями, причем, нижний слой лежит ближе к поверхности основы, а верхний слой лежит относительно дальше от нее, каталитический покровный слой содержит родий и палладий в качестве катализаторов из драгоценных металлов, каталитический покровный слой содержит в качестве носителя материал, характеризующийся способностью к накоплению кислорода, родий содержится в верхнем слое каталитического покровного слоя, палладий содержится и в верхнем слое, и в нижнем слое каталитического покровного слоя, носитель для родия в верхнем слое выполнен из сложного оксида ZrO2, содержащего Y2O3, по меньшей мере, часть палладия в верхнем слое и в нижнем слое нанесена на материал со способностью к накоплению кислорода, и отношение массы палладия в верхнем слое к массе палладия в нижнем слое составляет не менее чем 0,01 и не превышает 0,4.
Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно низкая эффективность и надежность применения, поскольку оно не работоспособно при температуре выше 250-300°С. Этот недостаток приводит к тому, что, например, при очистке выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания, где в глушителе разогретого двигателя температура может достигать до 633°С, длительность эксплуатации данного катализатора ничтожно мала. Кроме того, известный катализатор обладает относительно низкой экономичностью, поскольку в нем используются драгоценные металлы.
Задачей, которая решается в изобретении, является расширение арсенала технических средств при производстве катализаторов и создание способа, позволяющего изготавливать катализаторы, в которых рабочий слой (пропитывающий состав катализатора) не содержит драгоценные металлы, а сами катализаторы служат для эффективной нейтрализации выхлопных газов в широком диапазоне температур от 35 до 650°С.
Требуемый технический результат заключается в расширении области применения и обеспечения создания катализаторов с повышенной эффективностью и надежностью применения в широком диапазоне температур при высокой экономичности.
Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается в способе, в котором пористую основу покрывают каталитическим покровным слоем, согласно изобретению, в качестве пористой основы использую пористую керамическую заготовку, которую вначале прокаливают в вакуумной муфельной печи при температуре 630-632°С в течение 13-15 минут с последующим остыванием до 30°С, погружают в жидкость со взвешенными в ней мелкими частицами гидрата окиси алюминия в концентрации 7-9% с высокотемпературным связующим и удерживают в ней в течение 3 минут, а затем высушивают при температуре до 75°С, после чего прокаливают в течение 10-12 минут в муфельной печи при температуре 780-783°С с последующим остыванием до 30°С и помещают на 3 минуты в смесь в равных частях органических растворителей (масс % бутиловый спирт - 20 ацетон - 10 сольвент - 33, бензин - 10, и изопропанол - 27), смесь солей недрагоценных металлов (масс % вольфрама - 9, молибдена - 23, титана - 7 и аллюминия - 61) и взвешенных в ней смеси мелких частиц (масс % двуокиси титана - 50 и двуокиси бемита - 50) и далее извлекают из смеси и после удаления стекающего ее остатка высушивают в безвоздушной камере при температуре 32-36°С и производят термообработку для перевода солей металлов в оксиды, которую проводят при температуре 633-987°С в течение двух минут.
На изображении представлен изготовленный предложенным способом образец катализатора.
Предложенный способ изготовления катализаторов для очистки выхлопных газов реализуется следующим образом.
На первом этапе керамические блоки (заготовки основы катализаторов) прокаливают при температуре 630-632°С в муфельной печи с применением вакуумной подготовки камеры печи. В процессе остывания, доведя температуру керамического блока до 30°С, керамические носители погружают в жидкость со взвешенными в ней мелкими твердыми частицами гидрата окиси алюминия с высокотемпературным связующим. После удержания в составе в течении 3 минут происходит сушка керамического блока при температуре до 75°С.
Вторым этапом керамические блоки прокаливают при температуре 780-783°С в муфельной печи.
Следующим этапом на основе смесей растворителей органического происхождения готовится раствор солей недрагоценных металлов со взвешенными в нем мелкими твердыми частицами двуокиси титана и двуокиси бемита. Керамический блок с готовой подложкой погружается в полученный раствор на 3 минуты, после чего извлекая его из раствора удаляется с помощью сжатого воздуха стекающий остаток пропитывающего материала. Далее блок высушивается в безвоздушной камере при температуре 32-36°С. Основным процессом нанесения состава катализатора после окончательной сушки, является термообработка блока для перевода солей металлов в оксиды.
Главное преимущество получаемого покрытия заключается в очень большой площади удельной поверхности высокопористого материала, что делает работу катализатора максимально эффективной, надежной и долговечной. Учитывая отсутствие в составе дорогостоящих компонентов из благородных металлов, себестоимость производственного процесса катализаторов снижается в несколько раз, а простота изготовления катализатора позволяет в кратчайшие сроки организовать производственный цикл практически в любом месте.
По результатам проведенных экспериментов, выявлено значительное увеличение эффективности полученного состава катализатора. При проверке на NO в катализаторе, изготовленном предлагаемым способом, степень очистки составляла в среднем 98,9%, в отличие от существующих, где степень восстановления по четырем образцам составляет 83%. Исследования проводилось на всех образцах с одинаковыми условиями проведения испытаний, при одинаковой, с точностью до 1°С температурой 200°С.
Предлагаемый состав наполнения керамического носителя позволяет увеличить термостойкость катализатора к высоким и сверх высоким температурам. Во время испытаний при непрерывной работе каталитического блока при температуре 300°С в течение 100 часов степень очистки практически не изменялась.
При этом накопления и потери массы катализатора не наблюдается, что свидетельствует об отсутствии разложения нанесенного на керамический носитель вещества и его «сдува».
Термообработку требуется проводить в режиме температур 633-987°С. При температуре до 633°С необходимого спекания азотсодержащих гетероциклических колец не происходит, а при температуре свыше 987°С начинаются процессы разрушения нанесенного вещества.
Процесс спекания единой структуры идет очень быстро, в течение 2 минут, для чего важен резкий «электродный» нагрев до температуры начала спекания материалов. Необходимость присутствия в камере спекания сначала вакуума, а во время прохождения процесса подачи инертного газа важно для того, чтоб исключить присутствие кислорода в термокамере во время обработки. Это исключает присутствие в камере обработки газов результата горения, а при наличии кислорода в камере до розжига происходит окисление исходного состава металлсодержащего вещества.
Результат каталитической активности материала полученного катализатора проверяется реакцией окисления формальдегида кислородом при температуре 460°С. Параметры газа подлежащего очищению: скорость подачи объема газа 3000 ч-1. При этом содержание CO2+H2O→(CH2O) - 0,035-0,045%. Остальное в составе воздух.
Активность катализатора стабильна и не уменьшается при температурах от 275 до 650°С и его непрерывной работе в течение 72 часов.
Для каталитической очистки выбросов от оксидов азота и монооксида углерода (угарный газ), содержащем комплекс переходного металла из оксида алюминия нанесенного на носитель. При этом применение меди в качестве переходного металла выбрано комплексное соединение: - бензоил метан - хромовая нуклеофильная реакция.
Полученным составом пропитывается керамическая основа, основу которого составляет оксид алюминия.
Готовый блок катализатора подвергался испытаниям разными составами газов, смоделированных при разных условиях. Процесс очистки смоделированных газовых смесей проходил в интервале температур 35-650°С.
Эксперименты проходили на вакуумной установке с контролируемой проточной системой подачи инертного газа в загрузочном модуле 945 см3. В процессе эксперимента в смесь подачи входящих газов добавлялся Метан в пропорции до 1%. В качестве инертного газа использовался Криптон.
Для получения более качественных составов с максимально стабильными свойствами используют смесь порошков оксид кремния - 39%, оксид алюминия - 33%, кварцевый песок 12%, смесь металла с меламиноальдегидной смолой - 16%., которые перед спеканием смешивают на центрифуге.
Рекомендуется получение нанодисперсных и ультрадисперсных объемов порошков для дальнейшего их применения в составе для спекания с применением катализатора.
В опытном образце получен порошок размером ядра до 18 микрон.
При смешении порошков для получения стабильных составов в единую композицию достигается путем использования измельчающей центрифуги, что позволяет получить их максимально плотное соединение с максимальным взаимодействием. Это позволило, практически, свести на ноль возможность «запыливания» материала перед вспенивающем. Получения состава порошка максимально чистого, без примесей и вкраплений со стороны принесенного воздушным потоком. При этом можно в реальном времени регулировать по средствам вакуумного воздействия на камеру плотность спекаемого порошка.
Таким образом, благодаря усовершенствованию известного способа обеспечивается достижение требуемого технического результата, заключающегося в расширении области применения и обеспечении создания катализаторов с повышенной эффективностью и надежностью применения в широком диапазоне температур при высокой экономичности.
Claims (1)
- Способ изготовления катализаторов для очистки выхлопных газов, согласно которому пористую основу покрывают каталитическим покровным слоем, отличающийся тем, что в качестве пористой основы используют пористую керамическую заготовку, которую вначале прокаливают в вакуумной муфельной печи при температуре 630-632°С в течение 13-15 минут с последующим остыванием до 30°С, погружают в жидкость со взвешенными в ней мелкими частицами гидрата окиси алюминия в концентрации 7-9% с высокотемпературным связующим и удерживают в ней в течение 3 минут, а затем высушивают при температуре до 75°С, после чего прокаливают в течение 10-12 минут в муфельной печи при температуре 780-783°С с последующим остыванием до 30°С и помещают на 3 минуты в смесь в равных частях органических растворителей (мас.%: бутиловый спирт – 20, ацетон – 10, сольвент - 33, бензин - 10 и изопропанол - 27), солей недрагоценных металлов (мас.%: вольфрама - 9, молибдена - 23, титана - 7 и алюминия - 61) и взвешенных в ней смеси мелких частиц (мас.%: двуокиси титана - 50 и двуокиси бемита - 50) и далее извлекают из смеси и после удаления стекающего ее остатка высушивают в безвоздушной камере при температуре 32-36°С и производят термообработку для перевода солей металлов в оксиды, которую проводят при температуре 633-987°С в течение двух минут.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018134160A RU2678766C1 (ru) | 2018-09-28 | 2018-09-28 | Способ изготовления катализаторов для очистки выхлопных газов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018134160A RU2678766C1 (ru) | 2018-09-28 | 2018-09-28 | Способ изготовления катализаторов для очистки выхлопных газов |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018103874 Substitution | 2018-02-01 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2678766C1 true RU2678766C1 (ru) | 2019-02-01 |
Family
ID=65273421
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018134160A RU2678766C1 (ru) | 2018-09-28 | 2018-09-28 | Способ изготовления катализаторов для очистки выхлопных газов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2678766C1 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120245024A1 (en) * | 2011-03-25 | 2012-09-27 | 3Dceram | Method for manufacturing a catalyst support |
| RU2515727C2 (ru) * | 2010-09-09 | 2014-05-20 | Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский технологический институт ремонта и эксплуатации машинно-тракторного парка Россельхозакадемии (ГНУ ГОСНИТИ Россельхозакадемии) | Способ получения наноструктурных каталитических покрытий на керамических носителях для нейтрализации отработавших газов двигателей внутреннего сгорания |
| US9084987B2 (en) * | 2007-07-04 | 2015-07-21 | Yara International Asa | Method for producing catalysts and catalysts thereof |
| RU2572810C1 (ru) * | 2011-12-28 | 2016-01-20 | Тойота Дзидося Кабусики Кайся | Катализатор очистки выхлопного газа |
-
2018
- 2018-09-28 RU RU2018134160A patent/RU2678766C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9084987B2 (en) * | 2007-07-04 | 2015-07-21 | Yara International Asa | Method for producing catalysts and catalysts thereof |
| RU2515727C2 (ru) * | 2010-09-09 | 2014-05-20 | Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский технологический институт ремонта и эксплуатации машинно-тракторного парка Россельхозакадемии (ГНУ ГОСНИТИ Россельхозакадемии) | Способ получения наноструктурных каталитических покрытий на керамических носителях для нейтрализации отработавших газов двигателей внутреннего сгорания |
| US20120245024A1 (en) * | 2011-03-25 | 2012-09-27 | 3Dceram | Method for manufacturing a catalyst support |
| RU2572810C1 (ru) * | 2011-12-28 | 2016-01-20 | Тойота Дзидося Кабусики Кайся | Катализатор очистки выхлопного газа |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9592492B2 (en) | Method and system for forming plug and play oxide catalysts | |
| AU635709B2 (en) | Catalytically active materials | |
| Banus et al. | Catalytic coating synthesized onto cordierite monolith walls. Its application to diesel soot combustion | |
| Banús et al. | Co, Ba, K/ZrO2 coated onto metallic foam (AISI 314) as a structured catalyst for soot combustion: Coating preparation and characterization | |
| JP2005046836A (ja) | ディーゼル微粒子フィルター | |
| US20090054227A1 (en) | Method for obtaining a homogeneous filtering structure for a catalytic application | |
| WO2006022181A1 (en) | Production method for noble-metal-cluster-supporting catalyst | |
| RU2515727C2 (ru) | Способ получения наноструктурных каталитических покрытий на керамических носителях для нейтрализации отработавших газов двигателей внутреннего сгорания | |
| Saracco et al. | Catalytic traps for diesel particulate control | |
| RU2678766C1 (ru) | Способ изготовления катализаторов для очистки выхлопных газов | |
| JPH08506992A (ja) | 酸化において使用する触媒 | |
| CN112844394A (zh) | 一种CuO-CeO2负载型催化剂的制备方法及在尾气NOx和CO无氧消除中的应用 | |
| Banus et al. | Structured catalyst for the catalytic combustion of soot: Co, Ba, K/ZrO2 supported on Al2O3 foam | |
| Sassykova et al. | Development of technology of synthesis of catalysts for neutralization of emissions of the industry and motor transport | |
| RU2177073C2 (ru) | Топливный фильтр и способ его получения | |
| JP5515635B2 (ja) | 貴金属担持炭化ケイ素粒子とその製造方法及びそれを含有する触媒並びにその製造方法 | |
| Yapaulo et al. | Impact of filtration velocities and particulate matter characteristics on diesel particulate filter wall loading | |
| KR20150093203A (ko) | 구획화된 디젤 산화 촉매 | |
| CN112295575B (zh) | 一种加氢催化剂的制备方法及一种加氢装置开工方法 | |
| JP4298071B2 (ja) | 排ガス浄化材及びその製造方法 | |
| KR100885682B1 (ko) | 고유황유를 사용하는 엔진의 일산화탄소, 탄화수소 및 피엠 제거용 복합촉매의 제조방법 | |
| JP5014086B2 (ja) | 排ガス浄化用触媒 | |
| MirMoghtadaei et al. | Strong Promoting Effect of Gold Nanoparticles on the CO Abatement Catalytic Activity of CoOx/Clay‐Bonded SiC Catalysts Produced by AA‐MOCVD Method Using Co (acac) 2 as Precursor | |
| Nargesi et al. | Design and Development of a promising Biochar-based Copper Catalyst. | |
| RU2615673C1 (ru) | Шихта с рудой кордиерита для получения пористого проницаемого каталитического материала |