RU53184U1 - CATALYTIC SYSTEM FOR HETEROGENEOUS REACTIONS - Google Patents

CATALYTIC SYSTEM FOR HETEROGENEOUS REACTIONS Download PDF

Info

Publication number
RU53184U1
RU53184U1 RU2005136562/22U RU2005136562U RU53184U1 RU 53184 U1 RU53184 U1 RU 53184U1 RU 2005136562/22 U RU2005136562/22 U RU 2005136562/22U RU 2005136562 U RU2005136562 U RU 2005136562U RU 53184 U1 RU53184 U1 RU 53184U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
clusters
catalytic system
band
bimetallic
platinum
Prior art date
Application number
RU2005136562/22U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Баир Садыпович Бальжинимаев
Евгений Александрович Паукштис
Андрей Николаевич Загоруйко
Людмила Григорьевна Симонова
Original Assignee
Институт Катализа Им. Г.К. Борескова Сибирского Отделения Российской Академии Наук
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт Катализа Им. Г.К. Борескова Сибирского Отделения Российской Академии Наук filed Critical Институт Катализа Им. Г.К. Борескова Сибирского Отделения Российской Академии Наук
Priority to RU2005136562/22U priority Critical patent/RU53184U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU53184U1 publication Critical patent/RU53184U1/en

Links

Landscapes

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

Abstract

Изобретение относится к области химической промышленности, к новым катализаторам, которые могут использоваться, в частности, для селективного гидрирования полиненасыщенных углеводородов, глубокого окисления СО, органических и галогенорганических соединений, окисления диоксида серы, селективного хлорирования и оксихлорирования углеводородов, восстановления оксидов азота и во многих других каталитических реакциях. Изобретение может найти применение в процессах получения и очистки ценных химических продуктов и полупродуктов, а также при переработке и утилизации разнообразных газообразных и жидких отходов.The invention relates to the field of chemical industry, to new catalysts that can be used, in particular, for the selective hydrogenation of polyunsaturated hydrocarbons, the deep oxidation of CO, organic and halogen-organic compounds, the oxidation of sulfur dioxide, the selective chlorination and oxychlorination of hydrocarbons, the reduction of nitrogen oxides and many others catalytic reactions. The invention can find application in the processes of obtaining and purifying valuable chemical products and intermediates, as well as in the processing and disposal of a variety of gaseous and liquid wastes.

Каталитическая система для гетерогенных реакций, представляет собой геометрически структурированную систему включающую микроволокна высокококремнеземистого волокнистого носителя диаметром 5-20 мкм который, характеризуется наличием в инфракрасном спектре полосы поглощения гидроксильных групп с волновым числом ν=3620-3650 см-1 и полушириной 65-75 см-1, имеет удельную поверхность, измеренную методом БЭТ по тепловой десорбции аргона, SAr=0,5-30 м2/г, и по крайней мере один активный элемент. При этом носитель имеет величину поверхности, измеренную методом щелочного титрования, SNa=5-150 м2/г при соотношении SNa/SAr=5-50, а активный элемент выполнен с возможностью формирования заряженных либо металлических, либо биметаллических кластеров, характеризующихся в УФ-Вид спектре диффузного отражения специфическими полосами в области 34000-42000 см-1 и соотношением интегральной интенсивности полосы, относящейся к заряженным либо металлическим, либо биметаллическим кластерам к интегральной интенсивности полосы, относящейся, соответственно, либо к металлическим, либо к биметаллическим частицам не менее 1.0. Формула изобретения содержит 1 независимый и 3 зависимых пункта.The catalytic system for heterogeneous reactions is a geometrically structured system comprising microfibers of a high siliceous fibrous carrier with a diameter of 5-20 μm, which is characterized by the presence in the infrared spectrum of the absorption band of hydroxyl groups with a wave number of ν = 3620-3650 cm -1 and a half width of 65-75 cm - 1 has a specific surface area measured by the BET method for thermal desorption of argon, S Ar = 0.5-30 m 2 / g, and at least one active element. In this case, the carrier has a surface value measured by the alkaline titration method, S Na = 5-150 m 2 / g at a ratio of S Na / S Ar = 5-50, and the active element is configured to form charged metal or bimetal clusters characterized by UV-Vis spectrum of diffuse reflectance in specific bands 34000-42000 cm -1 and the ratio of the integrated intensity of the band attributable to the charged or metallic or bimetallic clusters to the integrated intensity of the band attributable respectively Or a metal or a bimetallic particles of at least 1.0. The claims contain 1 independent and 3 dependent clauses.

Description

Изобретение относится к области химической промышленности, к новым катализаторам, которые могут использоваться, в частности, для селективного гидрирования полиненасыщенных углеводородов, глубокого окисления СО, органических и галогенорганических соединений, окисления диоксида серы, селективного хлорирования и оксихлорирования углеводородов, восстановления оксидов азота и во многих других каталитических реакциях. Изобретение может найти применение в процессах получения и очистки ценных химических продуктов и полупродуктов, а также при переработке и утилизации разнообразных газообразных и жидких отходов.The invention relates to the field of chemical industry, to new catalysts that can be used, in particular, for the selective hydrogenation of polyunsaturated hydrocarbons, the deep oxidation of CO, organic and halogen-organic compounds, the oxidation of sulfur dioxide, the selective chlorination and oxychlorination of hydrocarbons, the reduction of nitrogen oxides and many others catalytic reactions. The invention can find application in the processes of obtaining and purifying valuable chemical products and intermediates, as well as in the processing and disposal of a variety of gaseous and liquid wastes.

Известна каталитическая система для гетерогенных реакций, представляющая собой геометрически структурированную систему включающую микроволокна высокококремнеземистого волокнистого носителя диаметром 5-20 мкм который, характеризуется наличием в инфракрасном спектре полосы поглощения гидроксильных групп с волновым числом ν=3620-3650 см-1 и полушириной 65-75 см-1, имеет удельную поверхность, измеренную методом БЭТ по тепловой десорбции аргона, SAr=0,5-30 м2/г, величину поверхности, измеренную методом щелочного титрирования, SNa=10-250 м2/г при соотношении SNa/SAr=5-30, и по крайней мере один активный элемент, выбранный из группы включающей платину, палладий, родий, иридий, серебро, цирконий, хром, кобальт, никель, марганец, медь, олово, золото (Патент №2257952, В 01 OJ 1/08, приоритет от 26.12.03, опубл. 10.08.05, БИ №22).A known catalytic system for heterogeneous reactions, which is a geometrically structured system comprising microfibers of a high siliceous fibrous carrier with a diameter of 5-20 μm, which is characterized by the presence in the infrared spectrum of the absorption band of hydroxyl groups with a wave number of ν = 3620-3650 cm -1 and a half-width of 65-75 cm -1, has a specific surface area measured by the BET method of thermal desorption of argon, S Ar = 0,5-30 m 2 / g, BET surface area, as measured by alkali titration, S Na = 10-250 m 2 / g soot Ocean S Na / S Ar = 5-30, and at least one active element selected from the group consisting of platinum, palladium, rhodium, iridium, silver, zirconium, chromium, cobalt, nickel, manganese, copper, tin, gold (No. No. 2257952, 01 OJ 1/08, priority dated 12/26/03, published on 08/10/05, BI No. 22).

Недостатками известной каталитической системы являются относительно невысокая активность, дезактивация в агрессивных реакционных средах, а также низкая селективность превращений в ряде реакций, например в процессах селективного гидрирования полиненасыщенных углеводородов, восстановлении оксидов азота, хлорирования и оксихлорирования углеводородов.The disadvantages of the known catalytic system are relatively low activity, deactivation in aggressive reaction media, as well as low selectivity of transformations in a number of reactions, for example, in the processes of selective hydrogenation of polyunsaturated hydrocarbons, reduction of nitrogen oxides, chlorination and oxychlorination of hydrocarbons.

Перед авторами ставилась задача разработать каталитическую систему для гетерогенных реакций, обладающую более высокой активностью, стойкостью к дезактивации и повышенной селективностью в процессах окисления углеводородов, хлорорганических соединений, диоксида серы, The authors were tasked with developing a catalytic system for heterogeneous reactions with higher activity, resistance to deactivation and increased selectivity in the oxidation of hydrocarbons, organochlorine compounds, sulfur dioxide,

окислительного дегидрирования легких парафинов, селективное хлорирования углеводородов, восстановление оксидов азота, селективного гидрирования полиненасыщенных углеводородов.oxidative dehydrogenation of light paraffins, selective chlorination of hydrocarbons, reduction of nitrogen oxides, selective hydrogenation of polyunsaturated hydrocarbons.

Поставленная задача решается тем, что в каталитической системе для гетерогенных реакций, представляющей собой геометрически структурированную систему, включающую микроволокна высокококремнеземистого волокнистого носителя диаметром 5-20 мкм который, характеризуется наличием в инфракрасном спектре полосы поглощения гидроксильных групп с волновым числом ν=3620-3650 см-1 и полушириной 65-75 см-1, имеющий удельную поверхность, измеренную методом БЭТ по тепловой десорбции аргона, SAr=0,5-30 м2/г, величину поверхности, измеренную методом щелочного титрирования, SNa=5-150 м2/г при соотношении SNa/SAr=5-50, и по крайней мере один активный элемент, последний выполнен с возможностью формирования заряженных либо металлических, либо биметаллических кластеров, характеризующихся в УФ-Вид спектре диффузного отражения специфическими полосами в области 34000-42000 см-1 и соотношением интегральной интенсивности полосы, относящейся к заряженным либо металлическим, либо биметаллическим кластерам к интегральной интенсивности полосы, относящейся, соответственно, либо к металлическим либо к биметаллическим частицам не менее 1.0. При этом металлические кластеры сформированы из атомов либо платины, либо палладия, либо родия, либо иридия, либо серебра, либо никеля, либо меди, либо олова, либо золота, а биметаллические кластеры сформированы из соединения атомов либо палладия либо платины с атомами либо серебра, либо кобальта, либо никеля, либо меди, либо олова, либо золота.The problem is solved in that in a catalytic system for heterogeneous reactions, which is a geometrically structured system that includes microfibers of a highly siliceous fibrous carrier with a diameter of 5-20 μm, which is characterized by the presence in the infrared spectrum of the absorption band of hydroxyl groups with a wave number ν = 3620-3650 cm - 1 and half-width 65-75 cm -1, having a specific surface area measured by the BET method of thermal desorption of argon, S Ar = 0,5-30 m 2 / g, BET surface area, as measured by alkali t trirovaniya, S Na = 5-150 m 2 / g at a ratio S Na / S Ar = 5-50, and at least one active element, the latter is configured to generate a charged metallic or bimetallic clusters, characterized in the UV-Vis specific diffuse reflection spectrum bands in region 34000-42000 cm -1 and the ratio of the integrated intensity of the band attributable to the charged or metallic or bimetallic clusters to the integrated intensity of the band attributable respectively to either metal or to the bimetallic m particles of at least 1.0. In this case, metal clusters are formed from atoms of either platinum or palladium, or rhodium, or iridium, or silver, or nickel, or copper, or tin, or gold, and bimetallic clusters are formed from a combination of atoms or palladium or platinum with atoms or silver, either cobalt, or nickel, or copper, or tin, or gold.

Технический эффект заявляемого изобретения заключается в более высокой активности каталитической системы и повышенной стойкости к дезактивации в агрессивных средах в реакциях окисления, хлорирования и оксихлорирования, а также повышенной селективностью в процессах селективного гидрирования полиненасыщенных углеводородов, восстановлении оксидов азота, хлорирования и оксихлорирования углеводородов.The technical effect of the claimed invention consists in a higher activity of the catalytic system and increased resistance to deactivation in aggressive environments in the oxidation, chlorination and oxychlorination reactions, as well as increased selectivity in the processes of selective hydrogenation of polyunsaturated hydrocarbons, reduction of nitrogen oxides, chlorination and oxychlorination of hydrocarbons.

Это происходит благодаря использованию каталитической системы, включающей либо Pd, либо Pt, либо Rh, либо Ir, либо Ag, либо Ni, либо Cu, либо Sn, либо Au, нанесенные на высококремнеземистый волокнистый носитель с заявляемым набором физико-химических и геометрических свойств, что приводит к формированию активного элемента в виде заряженных кластеров металла Meδ+. Кроме этого введением дополнительных элементов, таких как Co, Ag, Ni, Cu, Sn, Au и др. формируются биметаллические кластеры, отличающиеся от монометаллических кластеров зарядовым состоянием.This is due to the use of a catalytic system comprising either Pd, or Pt, or Rh, or Ir, or Ag, or Ni, or Cu, or Sn, or Au, supported on a highly siliceous fibrous carrier with the claimed set of physicochemical and geometric properties, which leads to the formation of the active element in the form of charged metal clusters Me δ + . In addition, the introduction of additional elements, such as Co, Ag, Ni, Cu, Sn, Au, etc., forms bimetallic clusters that differ from the monometallic clusters in the charge state.

Предлагаемый в изобретении высококремнеземистый носитель, включающий 50.0-98,8 мас% диоксида кремния, характеризуется набором следующих физико-химических свойств:The high-silica carrier proposed in the invention, comprising 50.0-98.8 wt.% Silicon dioxide, is characterized by a set of the following physicochemical properties:

- в инфракрасном спектре имеется полоса поглощения гидроксильных групп с волновым числом 3620-3650 см-1 и полушириной 65-75 см-1 - in the infrared spectrum there is an absorption band of hydroxyl groups with a wave number of 3620-3650 cm -1 and a half-width of 65-75 cm -1

- носитель имеет удельную поверхность, измеренную методом БЭТ по тепловой десорбции аргона, SAr=0,5-30 м2/г и величину поверхности, измеренную методом щелочного титрования, SNa=5.0-150 м2/г, при этом соотношение SNa/SAr=5-50.- the carrier has a specific surface area measured by the BET method for thermal desorption of argon, S Ar = 0.5-30 m 2 / g and a surface value measured by the alkaline titration method, S Na = 5.0-150 m 2 / g, and the ratio S Na / S Ar = 5-50.

Совокупность заявляемых признаков свидетельствует о специфическом строении волокнистого носителя и возможности формирования на нем активных состояний наносимого компонента. Например, наличие в инфракрасном спектре полосы поглощения ОН групп в области волновых чисел 3620-3650 см-1 и малая полуширина этой полосы свидетельствует о наличии в носителе значительного количества ОН групп, локализованных не на внешней поверхности, как для традиционных силикагелей, а в маленьких и достаточно однородных по геометрии полостях. Аналогичные полосы описаны в литературе для силикатных материалов, содержащих ОН группы в объеме глобул или в очень мелких порах (Айлер Р. Химия кремнезема. М.: Мир, 1982. Т.2. С.870. Чукин Г.Д, Апретова А.И., Сильверстова И.В.//Кинетика и катализ. 1994. Т.35. С.426.) Кроме того, в данном изобретении заявляются большие различия в величинах удельной поверхности, измеряемой методом БЭТ по физической адсорбции аргона SAr=0,5-30 м2/г и методом Сирса по хемосорбции заряженных частиц - катионов натрия SNa=5.0-150 м2/г (G.W.Sears //Anal. Chem. - 1956. - V.28. - р.1981.. Р.Айлер. Химия кремнезема. - М.: The combination of the claimed features indicates the specific structure of the fibrous carrier and the possibility of forming active states of the applied component on it. For example, the presence in the infrared spectrum of the absorption band of OH groups in the region of wave numbers 3620-3650 cm -1 and the small half-width of this band indicates the presence in the carrier of a significant amount of OH groups located not on the external surface, as for traditional silica gels, but in small and cavities quite homogeneous in geometry. Similar bands are described in the literature for silicate materials containing OH groups in the volume of globules or in very small pores (Euler R. Chemistry of silica. M: Mir, 1982. V.2. P.870. Chukin G.D., Apretova A. I., Silverstova I.V. // Kinetics and Catalysis 1994. T.35. S.426.) In addition, in this invention there are large differences in the specific surface area measured by the BET method for the physical adsorption of argon S Ar = 0 , 5-30 m 2 / g and Sears method for the chemisorption of charged particles - sodium cations S Na = 5.0-150 m 2 / g (GWSears // Anal. Chem. - 1956. - V.28. - p. 1981 .. R. Euler. Silica Chemistry. - M .:

Мир, 1982. - Т.2. - С.480.), Значительное превышение величины поверхности, измеряемой по хемосорбции натрия SNa, величины удельной поверхности, определяемой методом БЭТ по физической адсорбции аргона, SNa/SAr=5-50, свидетельствует о наличии в волокнистом носителе активных центров доступных для хемосорбции заряженных частиц - катионов Na+ (диаметр ~1.4А) и ограниченно доступных для физической адсорбции молекул Ar.Mir, 1982.- T.2. - S.480.), A significant excess of the surface area measured by sodium chemisorption S Na , the specific surface area determined by the BET method for physical adsorption of argon, S Na / S Ar = 5-50, indicates the presence of active centers in the fibrous carrier for chemisorption of charged particles - Na + cations (diameter ~ 1.4A) and limited Ar molecules for physical adsorption.

Наличие этих признаков может обусловливать формирование высокоактивных состояний наносимого металла, в форме заряженных кластеров металла Meδ+, характеризующихся в УФ-Вид спектре диффузного отражения специфической полосой 34000-42000 см-1 Причем доля заряженных кластеров должна быть достаточно велика: отношение интегральной интенсивности полосы 34000-42000 см-1, относящейся к заряженным кластерам металла, к интегральной интенсивности полосы с максимумом при 48000 см-1, относящейся к металлическим частицам, должно быть не менее 1, Iкласт/Iмет≥1.0. Образование биметаллических кластеров незначительно сказывается на отношении Iкласт/Iмет, но приводит к изменению зарядового состояния кластеров, которое проявляется в смещении максимума полосы 34000-42000 см-1 в область низких частот при увеличении заряда обусловленного взаимодействием атомов платины или палладия с ионами второго металла.The presence of these signs can lead to the formation of highly active states of the deposited metal, in the form of charged metal clusters Me δ + , characterized in the UV-type diffuse reflection spectrum by a specific band of 34000-42000 cm -1 Moreover, the fraction of charged clusters should be quite large: the ratio of the integrated intensity of the band is 34000 -42000 cm -1 related to charged metal clusters, to the integrated intensity of the band with a maximum at 48000 cm -1 related to metal particles, must be at least 1, I clt / I met ≥1.0. The formation of bimetallic clusters slightly affects the I cl / I met ratio, but leads to a change in the charge state of the clusters, which manifests itself in a shift of the band maximum 34000-42000 cm -1 to the low frequency region with increasing charge due to the interaction of platinum or palladium atoms with ions of the second metal .

Высококремнеземистый волокнистый носитель содержит 50-98,8 мас% SiO2 и, по крайней мере, один элемент, выбранный из группы, включающей щелочные, щелочноземельные, редкоземельные элементы, алюминий, железо, молибден, титан, цирконий, хром, марганец.Highly siliceous fibrous carrier contains 50-98.8 wt.% SiO 2 and at least one element selected from the group including alkaline, alkaline earth, rare earth elements, aluminum, iron, molybdenum, titanium, zirconium, chromium, manganese.

Наличие в носителе заявляемых промоторов изменяет состав и строение ближайшего окружения наносимых активных элементов палладия и платины и, соответственно может дополнительно влиять на их свойства: размер и электронное состояние (величину заряда) кластеров. Например, взаимодействие Pd и Се понижает наблюдаемый для палладия максимум поглощения в УФ спектрах от 41000 см-1 до 38000 см-1 Это приводит к повышению удельной каталитической активности Pd в различных реакциях в несколько раз (например, в реакции гидрирования ацетилена - в 2,5 раза).The presence of the claimed promoters in the carrier changes the composition and structure of the immediate environment of the applied active elements of palladium and platinum and, accordingly, can additionally affect their properties: the size and electronic state (charge value) of the clusters. For example, the interaction of Pd and Ce reduces the absorption maximum observed for palladium in the UV spectra from 41,000 cm -1 to 38,000 cm -1 This leads to an increase in the specific catalytic activity of Pd in various reactions by several times (for example, in the acetylene hydrogenation reaction - by 2, 5 times).

Микроволокна высококремнеземистого носителя диаметром 5-20 мкм должны быть структурированы в виде нетканого либо прессованного Microfibres of high siliceous carrier with a diameter of 5-20 microns should be structured in the form of non-woven or pressed

материала типа ваты и войлока, или в виде нитей диаметром 0.5-5.0 мм, или в виде тканей из этих нитей с плетением типа сатин, полотно, сетка с ячейкой размером 0.5-5.0 мм. Такое геометрическое строение обеспечивает отсутствие диффузионных затруднений для тепло- и массообмена и может давать дополнительный вклад в увеличение активности и селективности. Кроме того, геометрическое структурирование улучшает технологические параметры протекания реакции: увеличивает проницаемость слоя катализатора, снижает его гидравлическое сопротивление, что важно для достижения высокой объемной скорости потока, а, следовательно, и высокой производительности промышленного процесса.material such as cotton wool and felt, or in the form of threads with a diameter of 0.5-5.0 mm, or in the form of fabrics from these threads with weaving such as satin, linen, mesh with a mesh size of 0.5-5.0 mm. Such a geometric structure ensures the absence of diffusion difficulties for heat and mass transfer and can make an additional contribution to an increase in activity and selectivity. In addition, geometric structuring improves the technological parameters of the reaction: it increases the permeability of the catalyst layer, reduces its hydraulic resistance, which is important to achieve a high volumetric flow rate, and, consequently, high productivity of the industrial process.

В сочетании с вышеуказанными активными состояниями вводимого активного элемента, это может обусловливать более высокую активность каталитической системы и ее повышенную стойкость к дезактивации в агрессивных средах в реакциях окисления, хлорирования и оксихлорирования, а также повышенную селективность в процессах селективного гидрирования полиненасыщенных углеводородов, восстановлении оксидов азота, хлорирования и оксихлорирования углеводородов.In combination with the above active states of the introduced active element, this can lead to a higher activity of the catalytic system and its increased resistance to deactivation in aggressive environments in the oxidation, chlorination and oxychlorination reactions, as well as increased selectivity in the processes of selective hydrogenation of polyunsaturated hydrocarbons, reduction of nitrogen oxides, chlorination and oxychlorination of hydrocarbons.

Каталитическая система, используемая в заявляемом изобретении, может быть приготовлена, например, пропиткой высококремнеземного волокнистого носителя с заявляемыми свойствами водными растворами солей активных элементов, с последующим удалением пропиточного раствора и термообработкой каталитической системы в воздухе или в водороде, или в инертной атмосфере.The catalytic system used in the claimed invention can be prepared, for example, by impregnation of a high-silica fibrous carrier with the claimed properties by aqueous solutions of salts of active elements, followed by removal of the impregnation solution and heat treatment of the catalytic system in air or in hydrogen, or in an inert atmosphere.

Входящие в носитель модифицирующие элементы, выбранные из группы, включающей щелочные, щелочноземельные, редкоземельные элементы, алюминий, железо, молибден, титан, цирконий, хром, марганец вводятся в волокнистый носитель либо на стадии приготовленияносителя, либо непосредственно перед введением активных элементов.The modifier elements included in the carrier are selected from the group consisting of alkaline, alkaline earth, rare earth elements, aluminum, iron, molybdenum, titanium, zirconium, chromium, manganese are introduced into the fibrous carrier either at the carrier preparation stage or immediately before the introduction of the active elements.

Примеры использования заявляемой каталитической системы:Examples of the use of the inventive catalytic system:

Пример 1Example 1

Производят селективное гидрирование этилен-ацетиленовой смеси, для чего газовую смесь, содержащую 1% ацетилена, 1.6% водорода, 97.4 об % Selective hydrogenation of the ethylene-acetylene mixture is carried out, for which a gas mixture containing 1% acetylene, 1.6% hydrogen, 97.4%

этилена (соотношение этилен/ацетилен=97.4), пропускают через каталитическую систему при 100°С и объемной скорости 5000 час-1.ethylene (ethylene / acetylene ratio = 97.4), passed through a catalytic system at 100 ° C and a space velocity of 5000 h -1 .

Носитель каталитической системы характеризуется наличием в инфракрасном спектре полосы поглощения гидроксильных групп с волновым числом ν=3630 см-1 и полушириной 70 см-1. Носитель имеет удельную поверхность, измеренную методом БЭТ по тепловой десорбции аргона, SAr=1-2 м2/г, величину поверхности, измеренную методом щелочного титрования, SNa=26 м2/г и соотношение SNa/SAr=21.7. Каталитическая система содержит 0.02 мас% Рс), причем основная часть палладия присутствует в виде заряженных кластеров Pdδ+ 0<δ<2, которые характеризуются в УФ-Вид спектре диффузного отражения полосой с максимумом 38000 см-1. Соотношение интегральной интенсивности полосы с максимумом при 38000 см-1, относящейся к заряженным кластерам палладия, к интегральной интенсивности полосы с максимум при 48000 см-1, относящейся к металлическим частицам палладия составляет 1 (Iкласт/Iмет=1.0).The support of the catalytic system is characterized by the presence in the infrared spectrum of the absorption band of hydroxyl groups with a wave number of ν = 3630 cm -1 and a half-width of 70 cm -1 . The carrier has a specific surface area measured by the BET method for thermal desorption of argon, S Ar = 1-2 m 2 / g, surface area measured by the alkaline titration method, S Na = 26 m 2 / g and the ratio S Na / S Ar = 21.7. The catalytic system contains 0.02 wt% Pc), with the bulk of palladium present in the form of charged clusters Pd δ + 0 <δ <2, which are characterized by a band with a maximum of 38,000 cm -1 in the UV-type diffuse reflection spectrum. The ratio of the integrated intensity of the band with a maximum at 38000 cm -1 related to charged palladium clusters to the integrated intensity of the band with a maximum at 48000 cm -1 related to metallic palladium particles is 1 (I cl / I met = 1.0).

Носитель каталитической системы представляет собой микроволокна высококремнеземистого носителя, включающего 95.8 мас% SiO2, а также 1.55 мас% Al, 0.04 Mac% Fe, 0.08 Mac% Na, 0.5 мас% Са, 0.3 мас% Mg. Носитель имеет структуру ткани сетчатого плетения, в которой волокна с диаметром 10 мкм спрядены в нити диаметром 1.5 мм, из которых соткана сетка с квадратной ячейкой 3.0×3.0 мм и размером отверстий 1.5×1.5 мм.The catalyst system carrier is a microfibre of a high siliceous carrier comprising 95.8 wt% SiO 2 , as well as 1.55 wt% Al, 0.04 Mac% Fe, 0.08 Mac% Na, 0.5 wt% Ca, 0.3 wt% Mg. The support has a net weave fabric structure in which fibers with a diameter of 10 μm are spun into strands with a diameter of 1.5 mm, of which a mesh with a square mesh of 3.0 × 3.0 mm and aperture size of 1.5 × 1.5 mm is woven.

Образец по примеру 1 показал высокую конверсию ацетилена 88.2% и увеличение концентрации этилена в продуктах реакции на 0.72%. Отсутствие потерь этилена свидетельствует о высокой селективности гидрирования ацетилена в этилен, без последующего гидрирования этилена в этан.The sample according to example 1 showed a high conversion of acetylene of 88.2% and an increase in the concentration of ethylene in the reaction products by 0.72%. The absence of ethylene losses indicates a high selectivity for the hydrogenation of acetylene to ethylene, without subsequent hydrogenation of ethylene to ethane.

Пример 2Example 2

Производят утилизацию дихлорэтана, для чего пары дихлорэтана смешивают с воздухом (объемная концентрация дихлорэтана составляет 0.1-3.5%) и пропускают через слой катализатора. Каталитическая система, структурированная в виде тканного материала содержит около 0.05% платины, причем основная часть платины присутствует в виде заряженных кластеров Ptδ+ 0<δ<2, которые характеризуются в УФ-Вид спектре диффузного отражения Dichloroethane is recycled, for which vapors of dichloroethane are mixed with air (the volume concentration of dichloroethane is 0.1-3.5%) and passed through a catalyst bed. A catalytic system structured in the form of a woven material contains about 0.05% platinum, with most of the platinum present in the form of charged clusters Pt δ + 0 <δ <2, which are characterized in the UV-type diffuse reflection spectrum

полосой с максимумом 38000 см-1. Соотношение интегральной интенсивности полосы с максимумом при 38000 см-1, относящейся к заряженным кластерам платины, к интегральной интенсивности полосы с максимум при 48000 см-1, относящейся к металлическим частицам платины составляет 1.5 (Iкласт/Iмет=1.5).strip with a maximum of 38,000 cm -1 . The ratio of the integrated intensity of the band with a maximum at 38000 cm -1 related to charged platinum clusters to the integrated intensity of the band with a maximum at 48000 cm -1 related to metal particles of platinum is 1.5 (I cl / I met = 1.5).

В температурном диапазоне 400-500°С и объемной скорости подачи реакционной смеси 16-18 тыс. час-1 достигается полная конверсия дихлорэтана в хлористый водород, пары воды и углекислый газ. Прочие продукты окисления (продукты неполного окисления, элементарный хлор, СО, фосген, диоксины) не обнаруживаются при пороге чувствительности анализа не менее 1 ррм, что свидетельствует о высокой активности и селективности предлагаемой каталитической системы. Ведение эксперимента в указанных условиях в течение 60 часов показывает отсутствие снижения активности и селективности каталитической системы, что свидетельствует о высокой устойчивости предлагаемого катализатора.In the temperature range of 400-500 ° C and the volumetric feed rate of the reaction mixture of 16-18 thousand hours -1 , a complete conversion of dichloroethane to hydrogen chloride, water vapor and carbon dioxide is achieved. Other oxidation products (products of incomplete oxidation, elemental chlorine, CO, phosgene, dioxins) are not detected when the analysis sensitivity threshold is at least 1 ppm, which indicates the high activity and selectivity of the proposed catalyst system. The experiment under these conditions for 60 hours shows the absence of a decrease in the activity and selectivity of the catalytic system, which indicates the high stability of the proposed catalyst.

Использование известного катализатора, содержащего платину преимущественно в металлическом виде (соотношение интегральной интенсивности полосы с максимумом при 38000 см-1, относящейся к заряженным кластерам платины, к интегральной интенсивности полосы с максимум при 48000 см-1, относящейся к металлическим частицам платины составляет 0.6), приводит к образованию значительных количеств нежелательных побочных продуктов (хлорвинил, СО), а также к заметной дезактивации катализатора. Использование других известных катализаторов также приводит к образованию нежелательных побочных продуктов, кроме того, они подвергаются сильной дезактивации в указанных условиях.The use of a known catalyst containing platinum mainly in a metallic form (the ratio of the integrated intensity of the band with a maximum at 38000 cm -1 related to charged platinum clusters to the integrated intensity of the band with a maximum at 48000 cm -1 related to metal particles of platinum is 0.6), leads to the formation of significant quantities of undesirable by-products (chlorovinyl, CO), as well as to a noticeable deactivation of the catalyst. The use of other known catalysts also leads to the formation of undesirable by-products, in addition, they undergo a strong deactivation in these conditions.

Пример 3Example 3

Окисление диоксида серы осуществляют в лабораторном изотермическом реакторе, пропуская смесь, содержащую 10% (об.) SO2 и 10% O2 (остальное - азот) через каталитическую систему. Каталитическая система, структурированная в виде тканного материала содержит 0.1% платины, причем основная часть платины присутствует в виде заряженных кластеров Ptδ+ 0<δ<2, которые характеризуются в УФ-Вид спектре диффузного отражения полосой с The oxidation of sulfur dioxide is carried out in a laboratory isothermal reactor, passing a mixture containing 10% (vol.) SO 2 and 10% O 2 (the rest is nitrogen) through a catalytic system. A catalytic system structured in the form of a woven material contains 0.1% platinum, with most of the platinum present in the form of charged clusters Pt δ + 0 <δ <2, which are characterized by a band with

максимумом 38000 см-1. При 300°С и объемной скорости исходной газовой смеси 4000 час-1 достигается конверсия диоксида серы до 70%. В аналогичных условиях способ с использованием известного платинового катализатора обеспечивает конверсию не выше 10-15%, способ с использованием традиционного ванадиевого катализатора - менее 1-2%.a maximum of 38,000 cm -1 . At 300 ° C and a space velocity of the initial gas mixture of 4000 h -1 , a sulfur dioxide conversion of up to 70% is achieved. Under similar conditions, the method using the known platinum catalyst provides a conversion of not higher than 10-15%, the method using the traditional vanadium catalyst less than 1-2%.

Пример 4Example 4

Хлорированию подвергают природный газ, содержащий 96% метана. Для этого природный газ смешивают с элементарным хлором в объемном соотношении 2:1 и при температуре 200-400°С и атмосферном давлении пропускают через каталитическую систему, содержащую активный компонент - платину в количестве 0,05 мас%, причем основная часть платины присутствует в виде заряженных кластеров Ptδ+ 0<δ<2, которые характеризуются в УФ-Вид спектре диффузного отражения полосой с максимумом 38000 см-1. Наблюдается полное превращение хлора, при этом конверсия метана составляет ~38%. Основным продуктом хлорирования является метилхлорид, причем селективность превращения метана в метилхлорид равна 96%. Селективность образования нежелательного метиленхлорида не превышает 4%, полихлорированных углеводородов - не более 1%, при этом нежелательные хлороформ, четыреххлористый углерод, фосген, оксид углерода и диоксины в продуктах реакции отсутствуют полностью.Natural gas containing 96% methane is chlorinated. For this, natural gas is mixed with elemental chlorine in a volume ratio of 2: 1 and at a temperature of 200-400 ° C and atmospheric pressure is passed through a catalytic system containing the active component - platinum in an amount of 0.05 wt%, and the main part of platinum is present in the form charged clusters Pt δ + 0 <δ <2, which are characterized in the UV-type spectrum of diffuse reflection by a band with a maximum of 38000 cm -1 . A complete conversion of chlorine is observed, while the methane conversion is ~ 38%. The main product of chlorination is methyl chloride, and the selectivity of the conversion of methane to methyl chloride is 96%. The selectivity of the formation of undesired methylene chloride does not exceed 4%, polychlorinated hydrocarbons - not more than 1%, while undesirable chloroform, carbon tetrachloride, phosgene, carbon monoxide and dioxins are completely absent in the reaction products.

Пример 5Example 5

Производят очистку выхлопных газов дизельных двигателей, пропуская выхлопы через каталитическую систему. Каталитическая система содержит волокнистый носитель (структурированный в виде ткани полотняного плетения с диаметром нити 0,5 мм) и активный компонент-платину в количестве 0,03 мас.%, причем основная часть платины присутствует в виде заряженных кластеров Ptδ+ 0<δ<2, которые характеризуются в УФ-Вид спектре диффузного отражения полосой с максимумом 38000 см-1. В диапазоне температур 300-600°С и объемных скоростей 20000-200000 час-1 достигается конверсия углеводородов и СО выше 90%, степень восстановления оксидов азота - до 70%. В аналогичных условиях способ с использованием известного Purify the exhaust gases of diesel engines by passing exhaust through the catalytic system. The catalytic system contains a fibrous carrier (structured in the form of a plain weave fabric with a thread diameter of 0.5 mm) and an active component of platinum in an amount of 0.03 wt.%, With most of the platinum present in the form of charged clusters Pt δ + 0 <δ < 2, which are characterized in the UV-type diffuse reflection spectrum by a band with a maximum of 38,000 cm -1 . In the temperature range of 300-600 ° C and space velocities of 20,000-200,000 h -1 the conversion of hydrocarbons and CO is higher than 90%, the degree of reduction of nitrogen oxides is up to 70%. In similar conditions, the method using the known

платинового катализатора обеспечивает конверсию оксидов азота не выше 30-40%.a platinum catalyst provides a conversion of nitrogen oxides of not more than 30-40%.

Пример 6Example 6

Производят очистку вентиляционных выбросов покрасочных производств от токсичных паров органических растворителей, пропуская выбросы через слой катализатора. Каталитическая система содержит волокнистый носитель (структурированный в виде сетки с квадратной ячейкой 1,5×1,5 мм) и активный компонент-платину в количестве 0,02 мас.%, причем основная часть платины присутствует в виде заряженных кластеров Ptδ+ 0<δ<2, которые характеризуются в УФ-Вид спектре диффузного отражения полосой с максимумом 38000 см-1. В диапазоне температур 250-600°С достигается полная конверсия токсичных органических примесей в безвредные вещества (пары воды, углекислый газ). В аналогичных условиях способ с использованием известного платинового катализатора обеспечивает конверсию примесей не выше 95-97%.Purify ventilation emissions of paint plants from toxic fumes of organic solvents by passing emissions through a catalyst bed. The catalytic system contains a fibrous support (structured in the form of a grid with a square cell of 1.5 × 1.5 mm) and an active component of platinum in an amount of 0.02 wt.%, With most of the platinum present in the form of charged clusters Pt δ + 0 < δ <2, which are characterized in the UV-type diffuse reflection spectrum by a band with a maximum of 38000 cm -1 . In the temperature range of 250-600 ° C, a complete conversion of toxic organic impurities to harmless substances (water vapor, carbon dioxide) is achieved. Under similar conditions, the method using the known platinum catalyst ensures the conversion of impurities not higher than 95-97%.

Claims (4)

1. Каталитическая система для гетерогенных реакций, представляющая собой геометрически структурированную систему, включающую микроволокна высококремнеземистого волокнистого носителя диаметром 5-20 мкм, который характеризуется наличием в инфракрасном спектре полосы поглощения гидроксильных групп с волновым числом ν=3620-3650 см-1 и полушириной 65-75 см-1, имеет удельную поверхность, измеренную методом БЭТ по тепловой десорбции аргона, SAr=0,5-30 м2/г, и по крайней мере один активный элемент, отличающаяся тем, что носитель имеет величину поверхности, измеренную методом щелочного титрования, SNa=5-150 м2/г при соотношении SNa/SAr=5-50, a активный элемент выполнен с возможностью формирования заряженных либо металлических, либо биметаллических кластеров, характеризующихся в УФ-Вид спектре диффузного отражения специфическими полосами в области 34000-42000 см-1 и соотношением интегральной интенсивности полосы, относящейся к заряженным либо металлическим, либо биметаллическим кластерам к интегральной интенсивности полосы, относящейся соответственно либо к металлическим, либо к биметаллическим частицам не менее 1,0.1. The catalytic system for heterogeneous reactions, which is a geometrically structured system comprising microfibers of a high siliceous fibrous carrier with a diameter of 5-20 μm, which is characterized by the presence in the infrared spectrum of the absorption band of hydroxyl groups with a wave number of ν = 3620-3650 cm -1 and a half-width of 65- 75 cm -1 , has a specific surface area measured by the BET method for thermal desorption of argon, S Ar = 0.5-30 m 2 / g, and at least one active element, characterized in that the carrier has a surface ty measured by the alkaline titration method, S Na = 5-150 m 2 / g with the ratio S Na / S Ar = 5-50, and the active element is configured to form charged either metal or bimetallic clusters characterized in the UV-type spectrum diffuse reflection bands in specific 34000-42000 cm -1 and the ratio of the integrated intensity of the band attributable to the charged or metallic or bimetallic clusters to the integrated intensity of the band corresponding respectively to either a metal or a bimetallic m particles is not less than 1.0. 2. Каталитическая система для гетерогенных реакций по п.1, отличающаяся тем, что металлические кластеры сформированы из атомов либо платины, либо палладия, либо родия, либо иридия, либо серебра, либо никеля, либо меди, либо олова, либо золота.2. The catalytic system for heterogeneous reactions according to claim 1, characterized in that the metal clusters are formed from atoms of either platinum, or palladium, or rhodium, or iridium, or silver, or nickel, or copper, or tin, or gold. 3. Каталитическая система для гетерогенных реакций по п.1, отличающаяся тем, что биметаллические кластеры сформированы из соединения атомов либо палладия, либо платины с атомами, либо серебра, либо кобальта, либо никеля, либо меди, либо олова, либо золота.3. The catalytic system for heterogeneous reactions according to claim 1, characterized in that the bimetallic clusters are formed from a combination of atoms of either palladium or platinum with atoms, or silver, or cobalt, or nickel, or copper, or tin, or gold. 4. Каталитическая система для гетерогенных реакций по п.1, отличающаяся тем, что высокококремнеземистый волокнистый носитель содержит 50-98,8% SiO2, и по крайней мере один элемент выбранный из группы, включающей металлы алюминий, железо, молибден, титан, цирконий, хром, марганец, щелочные, щелочноземельные и редкоземельные элементы.4. The catalytic system for heterogeneous reactions according to claim 1, characterized in that the high-siliceous fibrous carrier contains 50-98.8% SiO 2 , and at least one element selected from the group comprising metals aluminum, iron, molybdenum, titanium, zirconium , chromium, manganese, alkaline, alkaline earth and rare earth elements.
RU2005136562/22U 2005-11-09 2005-11-09 CATALYTIC SYSTEM FOR HETEROGENEOUS REACTIONS RU53184U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005136562/22U RU53184U1 (en) 2005-11-09 2005-11-09 CATALYTIC SYSTEM FOR HETEROGENEOUS REACTIONS

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005136562/22U RU53184U1 (en) 2005-11-09 2005-11-09 CATALYTIC SYSTEM FOR HETEROGENEOUS REACTIONS

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU53184U1 true RU53184U1 (en) 2006-05-10

Family

ID=36657468

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005136562/22U RU53184U1 (en) 2005-11-09 2005-11-09 CATALYTIC SYSTEM FOR HETEROGENEOUS REACTIONS

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU53184U1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Liu et al. Facile and green synthetic strategy of birnessite-type MnO2 with high efficiency for airborne benzene removal at low temperatures
Reichelt et al. Fiber based structured materials for catalytic applications
CN115193430B (en) Ammonia decomposition catalyst and ammonia decomposition method using same
EP1570112A2 (en) Application of conductive adsorbents, activated carbon granules and carbon fibers as substrates in catalysis
US5002920A (en) Catalyst for ozone decomposition
Liu et al. A highly effective urchin-like MnCrOx catalyst for the selective catalytic reduction of NOx with NH3
Yang et al. Tin-Modified ɑ-MnO2 catalyst with high performance for benzene Oxidation, ozone decomposition and particulate matter filtration
CN101037374A (en) Catalyzed hydrogenation de-chlorine method of chlorinated aromatic hydrocarbons
RU2292950C1 (en) Catalytic system for heterogeneous reactions
US20060258528A1 (en) Catalyst for removing aromatic halogenated compounds comprising dioxin, carbon monoxide, and nitrogen oxide and use thereof
WO2000061514A1 (en) A low weight resistant porous glass fiber having physical chemical or biological properties
Kiwi-Minsker et al. Glass fiber catalysts for total oxidation of CO and hydrocarbons in waste gases
Wang et al. Catalytic oxidation of propane over nanorod-like TiO2 supported Ru catalysts: structure-activity dependence and mechanistic insights
CN103071515A (en) Catalyst for catalyzing, oxidizing and removing organic matters under hydrogen chloride atmosphere
Yang et al. Oxidation efficiency and reaction mechanisms of gaseous elemental mercury by using CeO2/TiO2 and CuO/TiO2 photo-oxidation catalysts at low temperatures in multi-pollutant environments
RU53184U1 (en) CATALYTIC SYSTEM FOR HETEROGENEOUS REACTIONS
CN115722220B (en) Catalytic oxidation catalyst and preparation method and application thereof
RU2069584C1 (en) Catalyst for chemical processes, in particular, for conversion of ammonia, oxidation of hydrocarbons, sulfur dioxide, and for purification of gases
RU2289565C1 (en) Process of selective hydrogenation of acetylene hydrocarbons in olefin-rich gas mixtures
CN108404920A (en) A kind of preparation method of the catalyst of degradation VOCs
RU2446877C2 (en) Catalyst system for heterogeneous reactions
CN108080018B (en) Preparation method of modified manganese oxide molecular sieve catalyst for catalytic combustion of toluene
RU2607950C1 (en) Catalyst system for heterogeneous reactions
RU2619274C1 (en) Method for deep oxidation of organic compounds
JP2010172849A (en) Carbon monoxide oxidation catalyst, method of manufacturing the same and carbon monoxide removal filter

Legal Events

Date Code Title Description
MG1K Anticipatory lapse of a utility model patent in case of granting an identical utility model

Ref document number: 2005136562/22

Country of ref document: RU

Effective date: 20070210