RU2750802C1 - Method for preparing deep oxidation catalyst and method for catalytic combustion of sludge from municipal wastewater treatment plants - Google Patents
Method for preparing deep oxidation catalyst and method for catalytic combustion of sludge from municipal wastewater treatment plants Download PDFInfo
- Publication number
- RU2750802C1 RU2750802C1 RU2020131551A RU2020131551A RU2750802C1 RU 2750802 C1 RU2750802 C1 RU 2750802C1 RU 2020131551 A RU2020131551 A RU 2020131551A RU 2020131551 A RU2020131551 A RU 2020131551A RU 2750802 C1 RU2750802 C1 RU 2750802C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- catalyst
- sludge
- active component
- treatment plants
- acid
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/46—Removing components of defined structure
- B01D53/62—Carbon oxides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/46—Removing components of defined structure
- B01D53/72—Organic compounds not provided for in groups B01D53/48 - B01D53/70, e.g. hydrocarbons
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
- B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
-
- 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
-
- 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
- B01J23/32—Manganese, technetium or rhenium
- B01J23/34—Manganese
-
- 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
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/72—Copper
-
- 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
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/74—Iron group metals
- B01J23/745—Iron
-
- 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
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/74—Iron group metals
- B01J23/75—Cobalt
-
- 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
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/76—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
- B01J23/84—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
-
- 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
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/76—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
- B01J23/84—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
- B01J23/85—Chromium, molybdenum or tungsten
- B01J23/86—Chromium
-
- 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
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/76—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
- B01J23/84—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
- B01J23/85—Chromium, molybdenum or tungsten
- B01J23/88—Molybdenum
- B01J23/882—Molybdenum and cobalt
-
- 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
- B01J37/04—Mixing
-
- 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
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/32—Freeze drying, i.e. lyophilisation
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области разработки способов приготовления катализаторов глубокого окисления СО и органических веществ и способам сжигания иловых осадков коммунальных очистных сооружений.The invention relates to the development of methods for the preparation of catalysts for the deep oxidation of CO and organic substances and methods of burning sludge from municipal treatment facilities.
Известен катализатор сжигания топлива (SU 1216862, B01J 23/26, 23.12.1991), представляющий собой оксид алюминия, содержащий хромит магния и оксид алюминия следующего состава: хромит магния 10-26 мас. %, оксид алюминия 74-90%. Данный катализатор обладает повышенной термостабильностью и износоустойчивостью, однако в некоторых технологических процессах с повышенными экологическими требованиями активности данного катализатора недостаточно для полного исключения эмиссии оксида углерода (Закономерности глубокого каталитического окисления некоторых классов органических соединений и развитие научных основ каталитического сжигания топлива в каталитических генераторах тепла: Дис. докт. хим. наук: 02.00.15 / Исмагилов З.Р. Ин-т катализа им. Г.К. Борескова СО РАН. - Новосибирск, 1988. - 502 с.). Known catalyst for fuel combustion (SU 1216862, B01J 23/26, 23.12.1991), which is an aluminum oxide containing magnesium chromite and aluminum oxide of the following composition: magnesium chromite 10-26 wt. %, aluminum oxide 74-90%. This catalyst has increased thermal stability and durability, however, in some technological processes with increased environmental requirements, the activity of this catalyst is not enough to completely eliminate the emission of carbon monoxide (Regularities of deep catalytic oxidation of some classes of organic compounds and the development of scientific foundations of catalytic fuel combustion in catalytic heat generators: Dis. Doctor of Chemical Sciences: 02.00.15 / Ismagilov ZR.In-t of Catalysis named after G.K.Boreskov SB RAS. - Novosibirsk, 1988. - 502 p.).
Известен катализатор для сжигания топлива (SU 1295566, B01J 23/86, 18.06.1985), представляющий собой оксид алюминия, содержащий одновременно хромит медимагния общей формулы: Mg1-xCuxCr2O4, где х=0.08-0.40. Данный катализатор обладает повышенной термостабильностью, износоустойчивостью и активностью в окислении органических веществ и СО. В качестве носителя для данного катализатора используются сферические гранулы оксида алюминия, полученные по сложной многостадийной технологии методом жидкостного формования. В связи с этим возникает проблема высокой стоимости носителя и, соответственно, катализатора на его основе. Known catalyst for fuel combustion (SU 1295566, B01J 23/86, 06/18/1985), which is an aluminum oxide containing at the same time copper-magnesium chromite of the general formula: Mg 1-x Cu x Cr 2 O 4 , where x = 0.08-0.40. This catalyst has increased thermal stability, wear resistance and activity in the oxidation of organic substances and CO. As a carrier for this catalyst, spherical alumina granules obtained by a complex multistage technology by liquid molding are used. This raises the problem of the high cost of the carrier and, accordingly, the catalyst based on it.
Наиболее близким к заявленному по технической сущности и достигаемому эффекту является способ приготовления катализатора глубокого окисления (RU 2591955, B01J 37/02, 20.07.2016). Оксидный носитель пропитывают солями переходных металлов, затем сушат и прокаливают. Катализатор, полученный данным способом, содержит в качестве активного компонента оксиды переходных металлов или их смеси, нанесенные на оксидный носитель. При этом в качестве оксидного носителя он содержит гранулы пропанта, состоящего из кварца и силикатов магния, или его модификаций. Предлагаемый катализатор обладает высокой активностью и высокой механической прочностью. Однако из-за не высокой удельной поверхности оксидного носителя - модифицированного пропанта, его активность оказалось недостаточной, чтобы эффективно и экологически безопасно реализовать процесс сжигания иловых осадков в кипящем слое катализатора. The closest to the claimed technical essence and the achieved effect is a method for preparing a deep oxidation catalyst (RU 2591955, B01J 37/02, 20.07.2016). The oxide support is impregnated with transition metal salts, then dried and calcined. The catalyst obtained by this method contains as an active component oxides of transition metals or mixtures thereof, supported on an oxide support. In this case, as an oxide carrier, it contains granules of proppant, consisting of quartz and magnesium silicates, or its modifications. The proposed catalyst has high activity and high mechanical strength. However, due to the low specific surface area of the oxide support, the modified proppant, its activity turned out to be insufficient to efficiently and ecologically safely implement the process of combustion of sludge in a fluidized bed of catalyst.
Задача, решаемая настоящим изобретением, состоит в разработке способа приготовления катализатора, не уступающего по своей активности в процессе сжигания иловых осадков коммунальных очистных сооружений известным катализаторам глубокого окисления СО и органических веществ на основе оксидов переходных металлов.The problem solved by the present invention is to develop a method for preparing a catalyst that is not inferior in its activity in the process of burning sludge from municipal treatment facilities to known catalysts for deep oxidation of CO and organic substances based on transition metal oxides.
Задача решается способом приготовления катализатора окисления CO и органических веществ, содержащего в качестве активного компонента оксиды переходных металлов или их смеси и оксидный носитель. Гранулы катализатора получают методом окатывания порошков активного компонента на основе оксидов переходных металлов или их смеси, с содержанием их не менее 50 мас. % (в пересчете на сухое вещество), гидроксида алюминия, кислоты пептизатора и воды, с последующей сушкой и прокаливанием. При этом получают сферический катализатор, содержащий в качестве оксидного носителя оксид алюминия в количестве не более 50 мас. %, а в качестве активного компонента Fe2O3 в количестве 48-75 мас.%, а также CuO и/или Mn2O3 и/или Co2O3 и/или Cr2O3 в количестве 2-10 мас.%.The problem is solved by the method of preparing a catalyst for the oxidation of CO and organic substances, containing as an active component oxides of transition metals or mixtures thereof and an oxide support. Catalyst granules are obtained by rolling powders of an active component based on transition metal oxides or mixtures thereof, with a content of at least 50 wt. % (in terms of dry matter), aluminum hydroxide, peptizer acid and water, followed by drying and calcining. In this case, a spherical catalyst is obtained containing alumina as an oxide carrier in an amount of not more than 50 wt. %, and as an active component Fe 2 O 3 in an amount of 48-75 wt.%, as well as CuO and / or Mn 2 O 3 and / or Co 2 O 3 and / or Cr 2 O 3 in an amount of 2-10 wt. .%.
В качестве кислоты пептизатора используют HNO3 и/или CH3COOH. Значение кислотного модуля в смеси составляет не более 0.01. Содержание воды в смеси составляет не более 20 мас.%. HNO 3 and / or CH 3 COOH are used as peptizing acid. The acid modulus in the mixture is no more than 0.01. The water content in the mixture is not more than 20% by weight.
Задача также решается способом сжигания илового осадка коммунальных очистных сооружений в кипящем слое катализатора, полученного предлагаемым способом.The problem is also solved by the method of burning the sludge of municipal sewage treatment plants in a fluidized bed of catalyst obtained by the proposed method.
Технический результат - высокая активность заявляемого катализатора глубокого окисления, приготовленного методом окатывания, влияющая на степень выгорания иловых осадков коммунальных очистных сооружений в процессе их сжигания и высокая механическая прочность катализатора в режиме кипящего слоя.The technical result is the high activity of the inventive deep oxidation catalyst prepared by the pelletizing method, which affects the degree of burnout of sludge sediments of municipal treatment facilities during their combustion and high mechanical strength of the catalyst in the fluidized bed mode.
Сущность изобретения иллюстрируется следующими примерами.The essence of the invention is illustrated by the following examples.
Пример 1 (Прототип)Example 1 (Prototype)
Гранулы пропанта диаметром 2-3 мм обрабатывают раствором КОН (мольная доля КОН в растворе составляет 40%) в течение 3 ч (при температуре, близкой к температуре кипения раствора), после охлаждения промывают дистиллированной водой до нейтрального рН и обрабатывают избытком 20% раствора азотной кислотой. Промывают дистиллированной водой до нейтрального рН, сушат при 110°C в течение 2 ч. Полученные гранулы носителя с удельной поверхностью 15 м2/г, состоящего по данным РФА из кварца SiO2 и силикатов магния (энстатита MgSiO3 и форстерита Mg2SiO4), содержащего SiO2 50 мас. %, MgO 31 мас. %, пропитывают раствором бихромата меди, сушат при 100°C в течение 3 ч и прокаливают при 600°C в течение 4 ч. Содержание активного компонента CuCr2O4 - 6 мас. %.Proppant granules with a diameter of 2-3 mm are treated with a KOH solution (the molar fraction of KOH in the solution is 40%) for 3 hours (at a temperature close to the boiling point of the solution), after cooling, they are washed with distilled water to neutral pH and treated with an excess of 20% nitrogen solution acid. It is washed with distilled water to neutral pH, dried at 110 ° C for 2 h. The resulting support granules with a specific surface area of 15 m 2 / g, which, according to XRD data, consists of quartz SiO 2 and magnesium silicates (enstatite MgSiO 3 and forsterite Mg 2 SiO 4 ) containing SiO 2 50 wt. %, MgO 31 wt. %, impregnated with a solution of copper dichromate, dried at 100 ° C for 3 hours and calcined at 600 ° C for 4 hours. The content of the active component CuCr 2 O 4 is 6 wt. %.
В качестве меры каталитической активности катализаторов в процессе сжигания иловых осадков коммунальных очистных сооружений была выбрана степень выгорания илового осадка в процессе сжигания. Испытания проводили в реакторе с кипящим слоем катализатора по методике, описанной в работе (Симонов А.Д., Чуб О.В., Языков Н.А. Каталитическое сжигание осадков сточных вод коммунального хозяйства. Химия в интересах устойчивого развития. 2010. Т.18. №6. С.749-753.). As a measure of the catalytic activity of catalysts in the process of burning sludge from municipal wastewater treatment plants, the degree of sludge burnout during combustion was chosen. The tests were carried out in a fluidized bed reactor according to the method described in the work (Simonov A.D., Chub OV, Yazykov N.A. Catalytic combustion of sewage sludge from municipal services. Chemistry for sustainable development. 2010. Vol. 18. No. 6. P.749-753.).
На фигуре приведена принципиальная схема установки по каталитическому сжиганию в кипящем слое. Установка включает реактор 1, теплообменник 2, внешний электронагреватель 3, ротаметры 4, бункер с иловым осадком 5, транспортер 6, эжектор 7, циклон 8, емкость для сбора зольных остатков 9, регулировочные вентили 10.The figure shows a schematic diagram of a catalytic fluidized bed combustion plant. The installation includes a
Способ сжигания илового осадка коммунальных очистных сооружений осуществляли следующим образом.The method of incineration of sludge from municipal sewage treatment plants was carried out as follows.
В реактор 1 загружают 400 мл катализатора с размером частиц 1.5-2.0 мм. Диаметр реактора 40 мм, высота 1000 мм. С помощью внешнего электронагревателя 3 слой катализатора в реакторе разогревают до необходимой рабочей температуры 500-700°С. Затем через ротаметры 4 подают воздух под газораспределительную решетку для псевдоожижения слоя катализатора и на эжектор 7.Общий расход воздуха составляет 3 м3/ч. Осадок в количестве 360 г/ч из бункера 5 подают по транспортеру 6 в эжектор 7, далее с воздухом отходы поступают в нижнюю часть кипящего слоя катализатора. Избыточную теплоту, выделившуюся при сгорании отходов, отводят с помощью водоохлаждаемого теплообменника 2. Твердые продукты сгорания отходов отделяют от дымовых газов в циклоне 8 и собирают в емкости 9. Содержание влаги, летучих веществ и золы в исходном осадке и твердых продуктов сгорания определяют техническим анализом по ГОСТ 11014-2001, ГОСТ 6382-2001, ГОСТ 11022-95 соответственно. Степень выгорания горючей массы осадка определяют по формуле:
где A - зольность тверды продуктов сгорания, B - исходная зольность сухого осадка.where A is the ash content of solid combustion products, B is the initial ash content of the dry sludge.
Активность катализатора в реакции окисления CO определяют на приборе «Хемосорб» импульсным методом по температуре 50% конверсии CO. Прочность гранул катализатора определяют с помощью прибора МП-9С как среднее значение 30 измерений.The activity of the catalyst in the CO oxidation reaction is determined on a Chemosorb device by the pulse method at the temperature of 50% CO conversion. The strength of the catalyst granules is determined using the MP-9S device as the average value of 30 measurements.
Температура 50% конверсии CO составляет 225°C. Степень выгорания осадка 94.3 %. Механическая прочность составляет 49 МПа. Размер гранул 1,5±0,5 мм. Полученные гранулы катализатора обладают идеальной сферической формой.The 50% CO conversion temperature is 225 ° C. The degree of sludge burnout is 94.3%. The mechanical strength is 49 MPa. Granule size 1.5 ± 0.5 mm. The resulting catalyst granules have an ideal spherical shape.
Пример 2Example 2
Гидроксид алюминия типа псевдобемит, измельченный порошок активного компонента (нанокомпозит, полученный прокаливанием солей нитратов, с поверхностью не менее 10 м2/г, полученный по методике, описанной в работе (Fedorov A.V., Tsapina A.M., Bulavchenko O.A., Saraev A.A., Odegova G.V., Ermakov D.Y., Zubavichus Y.V., Yakovlev V.A., Kaichev V.V., Structure and Chemistry of Cu-Fe-Al Nanocomposite Catalysts for CO Oxidation, Catalysis Letters. 2018. - V.148., N12. - P.3715-3722. DOI: 10.1007/s10562-018-2539-5), воду и кислоту пептизатор перемешивают в тарельчатом грануляторе, окатывают, с получением сферических гранул катализатора. Величина кислотного модуля (мольное отношение кислоты к оксиду алюминия) составляет 0.005. Содержание воды в пластифицированной массе составляет 10 мас. %. Гранулы сушат на воздухе в течение 24 ч, при 110°С в течение 2 ч и прокаливают при 700°С в течение 1 ч. Полученный катализатор содержит 3.0 мас. % CuO, 50.0 мас. % Fe2O3 и 47.0 % Al2O3. Such as aluminum hydroxide, pseudoboehmite, pulverized powder of the active ingredient (nanocomposite obtained by calcination of salts of nitrates, with a surface area of at least 10 m 2 / g, obtained by the method described in (Fedorov AV, Tsapina AM, Bulavchenko OA, Saraev AA, Odegova GV, Ermakov DY, Zubavichus YV, Yakovlev VA, Kaichev VV, Structure and Chemistry of Cu-Fe-Al Nanocomposite Catalysts for CO Oxidation, Catalysis Letters. 2018. - V.148., N12. - P.3715-3722. DOI: 10.1007 / s10562-018-2539-5), water and acid peptizer are mixed in a disc granulator, poured to obtain spherical catalyst granules.The value of the acid modulus (molar ratio of acid to aluminum oxide) is 0.005. The water content in the plasticized mass is 10 wt. The granules are dried in air for 24 h, at 110 ° C for 2 h and calcined at 700 ° C for 1 h. The resulting catalyst contains 3.0 wt% CuO, 50.0 wt% Fe 2 O 3, and 47.0% Al 2 O 3 .
Температура 50% конверсии CO составляет 210°C. Степень выгорания осадка 98.2 %. Механическая прочность составляет 18 МПа. Размер гранул 3,0±2,1 мм. Полученные гранулы катализатора обладают идеальной сферической формой.The 50% CO conversion temperature is 210 ° C. The degree of sludge burnout is 98.2%. The mechanical strength is 18 MPa. Granule size 3.0 ± 2.1 mm. The resulting catalyst granules have an ideal spherical shape.
Пример 3Example 3
Аналогичен примеру 2.Similar to example 2.
Полученный катализатор содержит 75.0 мас. % Fe2O3 и 25.0 % Al2O3. The resulting catalyst contains 75.0 wt. % Fe 2 O 3 and 25.0% Al 2 O 3 .
Температура 50% конверсии CO составляет 225°C. Степень выгорания осадка 97.8 %. Механическая прочность составляет 11 МПа. Размер гранул 2,8±1,8 мм. Полученные гранулы катализатора обладают идеальной сферической формой.The 50% CO conversion temperature is 225 ° C. The degree of sludge burnout is 97.8%. The mechanical strength is 11 MPa. Granule size 2.8 ± 1.8 mm. The resulting catalyst granules have an ideal spherical shape.
Пример 4Example 4
Аналогичен примеру 2.Similar to example 2.
Полученный катализатор содержит 5.0 мас. % Mn2O3, 60.0 мас. % Fe2O3 и 35.0 % Al2O3. The resulting catalyst contains 5.0 wt. % Mn 2 O 3 , 60.0 wt. % Fe 2 O 3 and 35.0% Al 2 O 3 .
Температура 50% конверсии CO составляет 230°C. Степень выгорания осадка 98.1 %. Механическая прочность составляет 13 МПа. Размер гранул 2,5±1,7 мм. Полученные гранулы катализатора обладают идеальной сферической формой.The 50% CO conversion temperature is 230 ° C. The degree of sludge burnout is 98.1%. The mechanical strength is 13 MPa. Granule size 2.5 ± 1.7 mm. The resulting catalyst granules have an ideal spherical shape.
Пример 5Example 5
Аналогичен примеру 2.Similar to example 2.
Полученный катализатор содержит 4.5 мас. % Cr2O3, 60.0 мас. % Fe2O3 и 35.5 % Al2O3. The resulting catalyst contains 4.5 wt. % Cr 2 O 3 , 60.0 wt. % Fe 2 O 3 and 35.5% Al 2 O 3 .
Температура 50% конверсии CO составляет 230°C. Степень выгорания осадка 98.0 %. Механическая прочность составляет 14 МПа. Размер гранул 3,2±2,0 мм. Полученные гранулы катализатора обладают идеальной сферической формой.The 50% CO conversion temperature is 230 ° C. The degree of sludge burnout is 98.0%. The mechanical strength is 14 MPa. The size of the granules is 3.2 ± 2.0 mm. The resulting catalyst granules have an ideal spherical shape.
Пример 6Example 6
Аналогичен примеру 2.Similar to example 2.
Полученный катализатор содержит 4.0 мас. % Co2O3, 61.0 мас. % Fe2O3 и 35.0 % Al2O3. The resulting catalyst contains 4.0 wt. % Co 2 O 3 , 61.0 wt. % Fe 2 O 3 and 35.0% Al 2 O 3 .
Температура 50% конверсии CO составляет 205°C. Степень выгорания осадка 98.9 %. Механическая прочность составляет 12 МПа. Размер гранул 3,4±2,0 мм. Полученные гранулы катализатора обладают идеальной сферической формой.The 50% CO conversion temperature is 205 ° C. The degree of sludge burnout is 98.9%. The mechanical strength is 12 MPa. Granule size 3.4 ± 2.0 mm. The resulting catalyst granules have an ideal spherical shape.
Пример 7Example 7
Аналогичен примеру 2.Similar to example 2.
Полученный катализатор содержит 4.0 мас. % Co2O3, 6.0 мас. % CuO, 55.0 мас. % Fe2O3 и 35.0 % Al2O3. The resulting catalyst contains 4.0 wt. % Co 2 O 3 , 6.0 wt. % CuO, 55.0 wt. % Fe 2 O 3 and 35.0% Al 2 O 3 .
Температура 50% конверсии CO составляет 185°C. Степень выгорания осадка 99.6 %. Механическая прочность составляет 14 МПа. Размер гранул 3,2±2,1 мм. Полученные гранулы катализатора обладают идеальной сферической формой.The 50% CO conversion temperature is 185 ° C. The degree of sludge burnout is 99.6%. The mechanical strength is 14 MPa. Granule size 3.2 ± 2.1 mm. The resulting catalyst granules have an ideal spherical shape.
Пример 8Example 8
Аналогичен примеру 2.Similar to example 2.
Полученный катализатор содержит 7.0 мас. % Mn2O3, 3.0 мас. % CuO, 52.0 мас. % Fe2O3 и 38.0 % Al2O3.The resulting catalyst contains 7.0 wt. % Mn 2 O 3 , 3.0 wt. % CuO, 52.0 wt. % Fe 2 O 3 and 38.0% Al 2 O 3 .
Температура 50% конверсии CO составляет 185°C. Степень выгорания осадка 99.0 %. Механическая прочность составляет 15 МПа. Размер гранул 3,5±2,2 мм. Полученные гранулы катализатора обладают идеальной сферической формой.The 50% CO conversion temperature is 185 ° C. The degree of sludge burnout is 99.0%. The mechanical strength is 15 MPa. Granule size 3.5 ± 2.2 mm. The resulting catalyst granules have an ideal spherical shape.
Пример 9Example 9
Аналогичен примеру 2.Similar to example 2.
Величина кислотного модуля составила 0.01.The acid modulus was 0.01.
Температура 50% конверсии CO составляет 210°C. Степень выгорания осадка 98.5 %. Механическая прочность составляет 13 МПа. Размер гранул 3,5±2,3 мм. Полученные гранулы катализатора обладают идеальной сферической формой.The 50% CO conversion temperature is 210 ° C. The degree of sludge burnout is 98.5%. The mechanical strength is 13 MPa. Granule size 3.5 ± 2.3 mm. The resulting catalyst granules have an ideal spherical shape.
Пример 10Example 10
Аналогичен примеру 2.Similar to example 2.
Величина кислотного модуля составила 0.0001.The acid modulus was 0.0001.
Температура 50% конверсии CO составляет 215°C. Степень выгорания осадка 99.0 %. Механическая прочность составляет 15 МПа. Размер гранул 3,2±2,1 мм. Полученные гранулы катализатора обладают идеальной сферической формой.The 50% CO conversion temperature is 215 ° C. The degree of sludge burnout is 99.0%. The mechanical strength is 15 MPa. Granule size 3.2 ± 2.1 mm. The resulting catalyst granules have an ideal spherical shape.
Пример 11Example 11
Аналогичен примеру 9.Similar to example 9.
Вместо азотной кислоты HNO3 используют уксусную кислоту CH3COOH.Acetic acid CH 3 COOH is used instead of nitric acid HNO 3.
Температура 50% конверсии CO составляет 220°C. Степень выгорания осадка 98.6 %. Механическая прочность составляет 16 МПа. Размер гранул 3,5±2,2 мм. Полученные гранулы катализатора обладают идеальной сферической формой.The 50% CO conversion temperature is 220 ° C. The degree of sludge burnout is 98.6%. The mechanical strength is 16 MPa. Granule size 3.5 ± 2.2 mm. The resulting catalyst granules have an ideal spherical shape.
Пример 12Example 12
Аналогичен примеру 9.Similar to example 9.
Вместо азотной кислоты HNO3 используют смесь азотной и уксусной кислоты CH3COOH.Instead of nitric acid HNO 3 , a mixture of nitric and acetic acid CH 3 COOH is used.
Температура 50% конверсии CO составляет 215°C. Степень выгорания осадка 98.5 %. Механическая прочность составляет 14 МПа. Размер гранул 3,4±2,0 мм. Полученные гранулы катализатора обладают идеальной сферической формой.The 50% CO conversion temperature is 215 ° C. The degree of sludge burnout is 98.5%. The mechanical strength is 14 MPa. Granule size 3.4 ± 2.0 mm. The resulting catalyst granules have an ideal spherical shape.
Пример 13Example 13
Аналогичен примеру 2.Similar to example 2.
Содержание воды в пластифицированной массе составляет 10 мас. %. The water content in the plasticized mass is 10 wt. %.
Температура 50% конверсии CO составляет 220°C. Степень выгорания осадка 98.4 %. Механическая прочность составляет 12 МПа. Размер гранул 3,0±2,1 мм. Полученные гранулы катализатора обладают идеальной сферической формой.The 50% CO conversion temperature is 220 ° C. The degree of sludge burnout is 98.4%. The mechanical strength is 12 MPa. Granule size 3.0 ± 2.1 mm. The resulting catalyst granules have an ideal spherical shape.
Пример 14Example 14
Аналогичен примеру 2.Similar to example 2.
Содержание воды в пластифицированной массе составляет 5 мас. %. The water content in the plasticized mass is 5 wt. %.
Температура 50% конверсии CO составляет 215°C. Степень выгорания осадка 98.3 %. Механическая прочность составляет 17 МПа. Размер гранул 3,5±2,5 мм. Полученные гранулы катализатора обладают идеальной сферической формой.The 50% CO conversion temperature is 215 ° C. The degree of sludge burnout is 98.3%. The mechanical strength is 17 MPa. Granule size 3.5 ± 2.5 mm. The resulting catalyst granules have an ideal spherical shape.
Сравнительные характеристики катализаторов глубокого окисления приведены в Таблице.Comparative characteristics of deep oxidation catalysts are shown in the Table.
Таблица Table
Сравнительные характеристики катализаторовComparative characteristics of catalysts
Приведенные примеры показывают, что катализаторы глубокого окисления, приготовленные методом окатывания, по активности не уступают известным катализаторам глубокого окисления. При этом степень выгорания осадка при использовании заявляемых катализаторов превышает 97,8 %, что выше, чем у известных катализаторов (94,3 %). Катализаторы обладают высокой механической прочностью (≥11 МПа), которая удовлетворяет требованиям (10 МПа), предъявляемым к катализаторам глубокого окисления для кипящего слоя (Пармон В.Н., Симонов А.Д., Садыков В.А., Тихов С.Ф. Каталитическое сжигание: достижения и проблемы // Физика горения и взрыва. 2015. Т. 51. № 2. С. 5-13.).The above examples show that the catalysts for deep oxidation prepared by the method of pelletizing are not inferior in activity to the known catalysts for deep oxidation. At the same time, the degree of sludge burnout when using the claimed catalysts exceeds 97.8%, which is higher than that of the known catalysts (94.3%). The catalysts have high mechanical strength (≥11 MPa), which meets the requirements (10 MPa) for deep oxidation catalysts for a fluidized bed (Parmon V.N., Simonov A.D., Sadykov V.A., Tikhov S.F. Catalytic Combustion: Achievements and Problems // Physics of Combustion and Explosion. 2015. V. 51. No. 2. P. 5-13.).
Claims (4)
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020131551A RU2750802C1 (en) | 2020-09-25 | 2020-09-25 | Method for preparing deep oxidation catalyst and method for catalytic combustion of sludge from municipal wastewater treatment plants |
CN202180074222.6A CN116490271A (en) | 2020-09-25 | 2021-09-21 | Catalyst for sludge incineration and preparation method thereof |
EA202192326A EA202192326A1 (en) | 2020-09-25 | 2021-09-21 | CATALYST FOR SLUDGE BURNING AND METHOD FOR PREPARING THIS CATALYST |
PCT/RU2021/050304 WO2022066055A1 (en) | 2020-09-25 | 2021-09-21 | Catalyst for incinerating sewage sludge and method for preparing this catalyst |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020131551A RU2750802C1 (en) | 2020-09-25 | 2020-09-25 | Method for preparing deep oxidation catalyst and method for catalytic combustion of sludge from municipal wastewater treatment plants |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2750802C1 true RU2750802C1 (en) | 2021-07-02 |
Family
ID=76820421
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020131551A RU2750802C1 (en) | 2020-09-25 | 2020-09-25 | Method for preparing deep oxidation catalyst and method for catalytic combustion of sludge from municipal wastewater treatment plants |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN116490271A (en) |
EA (1) | EA202192326A1 (en) |
RU (1) | RU2750802C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU988329A1 (en) * | 1981-08-06 | 1983-01-15 | Ленинградский Ордена Октябрьской Революции И Ордена Трудового Красного Знамени Технологический Институт Им.Ленсовета | Method of producing sphere catalyst of oxydation for carbon oxide and hydrocarbons |
JP2001220108A (en) * | 2000-02-10 | 2001-08-14 | Osaka Gas Co Ltd | Carbon monoxide removing method and carbon monoxide removing catalyst |
RU2188707C1 (en) * | 2001-05-23 | 2002-09-10 | Открытое акционерное общество "Катализатор" | Catalyst for deep oxidation of organic compounds and carbon monoxide in gaseous effluents and method of catalyst production (versions) |
RU2434678C1 (en) * | 2010-06-04 | 2011-11-27 | Учреждение Российской академии наук Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН | Method of producing catalyst for profound oxidation of co and hydrocarbons and catalyst obtained using said method |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101168128A (en) * | 2006-10-25 | 2008-04-30 | 刘芬 | Composite metal oxide catalyst and its preparing process and use |
CN102962064A (en) * | 2012-11-16 | 2013-03-13 | 北京石油化工学院 | Gamma-form alumina loaded metallic oxide catalyst as well as preparation method and application thereof |
CN109569678B (en) * | 2019-01-08 | 2020-08-14 | 西南化工研究设计院有限公司 | Carbon monoxide catalytic combustion catalyst and preparation method and application thereof |
-
2020
- 2020-09-25 RU RU2020131551A patent/RU2750802C1/en active
-
2021
- 2021-09-21 EA EA202192326A patent/EA202192326A1/en unknown
- 2021-09-21 CN CN202180074222.6A patent/CN116490271A/en active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU988329A1 (en) * | 1981-08-06 | 1983-01-15 | Ленинградский Ордена Октябрьской Революции И Ордена Трудового Красного Знамени Технологический Институт Им.Ленсовета | Method of producing sphere catalyst of oxydation for carbon oxide and hydrocarbons |
JP2001220108A (en) * | 2000-02-10 | 2001-08-14 | Osaka Gas Co Ltd | Carbon monoxide removing method and carbon monoxide removing catalyst |
RU2188707C1 (en) * | 2001-05-23 | 2002-09-10 | Открытое акционерное общество "Катализатор" | Catalyst for deep oxidation of organic compounds and carbon monoxide in gaseous effluents and method of catalyst production (versions) |
RU2434678C1 (en) * | 2010-06-04 | 2011-11-27 | Учреждение Российской академии наук Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН | Method of producing catalyst for profound oxidation of co and hydrocarbons and catalyst obtained using said method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EA202192326A1 (en) | 2022-03-31 |
CN116490271A (en) | 2023-07-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105642299B (en) | A kind of cadmium ferrite/clay nano structural composite material and its preparation method and application of nickel doping | |
CN101918133A (en) | Process for production of catalyst for use in the reforming of tar-containing gas, method for reforming of tar, and method for regeneration of catalyst for use in the reforming of tar-containing gas | |
JP2007309561A (en) | Chemical heat pump | |
CN102824909A (en) | Catalyst for low-temperature catalytic combustion of volatile organic compounds and preparation method thereof | |
CN1398196A (en) | Catalyst for decomposing N2O, its use and method for prodn. thereof | |
KR20190068850A (en) | Low Temperature SCR Catalyst Added Carbon Supported Active Catalystic Materials and Preparation Method Thereof | |
CN114950475B (en) | Low-temperature preparation method and application of high-entropy two-dimensional catalyst | |
RU2750802C1 (en) | Method for preparing deep oxidation catalyst and method for catalytic combustion of sludge from municipal wastewater treatment plants | |
Phewphong et al. | Biodiesel production process catalyzed by acid-treated golden apple snail shells (Pomacea canaliculata)-derived CaO as a high-performance and green catalyst. | |
RU2750800C1 (en) | Method for preparing deep oxidation catalyst and method for catalytic combustion of sludge from municipal wastewater treatment plants | |
RU2750799C1 (en) | Method for preparing deep oxidation catalyst and method for catalytic combustion of sludge from municipal wastewater treatment plants | |
JPH06100319A (en) | Multiple oxide with perovskite structure and its production | |
RU2750801C1 (en) | Deep oxidation catalyst and method for catalytic combustion of sludge from municipal wastewater treatment plants | |
CN108136326A (en) | The ozone oxidation decomposing process of VOC and/or vapor inorganic reproducibility compound in gas | |
Tikhov et al. | Catalytic combustion of brown coal particulates over ceramometal honeycomb catalyst | |
WO2022066055A1 (en) | Catalyst for incinerating sewage sludge and method for preparing this catalyst | |
CN111450823A (en) | Composite catalyst GQD/Bi for degrading NO2WO6And method for preparing the same | |
JP2016187786A (en) | Method for regenerating catalyst for modifying tar-containing gas | |
CN101733116B (en) | Cu3Mo2O9 catalyst and preparation method and application thereof | |
EA042079B1 (en) | CATALYST FOR SLUDGE BURNING AND METHOD FOR PREPARING THIS CATALYST | |
JPH06304449A (en) | Apparatus for removing nitrogen oxide | |
RU2496579C1 (en) | Method of preparing catalyst and method for catalytic fuel combustion in fluidised bed | |
US5880059A (en) | Catalyst for deep oxidation of carbon oxide and organic compounds | |
CN111167506B (en) | Sr2FeO4/SBA-15 composite catalyst material and preparation method thereof | |
JP6357466B2 (en) | Supported catalyst for malodor treatment |