SU810256A1 - Катализатор дл очистки газовыхВыбРОСОВ OT ВРЕдНыХ пРиМЕСЕй - Google Patents

Description

количество окислов азота, выдел ющихс  в процессе производства катализатора на стадии прокаливани  (400 кг на 1 т катализатора ). Кроме того, нанесение 26 вес. % СиО на y-AljOs из насыщенного раствора (65%-иый раствор) азотнокислой меди требует устройств дл  упаривани  35%-ного раствора, вы.пускаемого промыщленностью, или растворени  окиси меди в азотной кислоте , что усложн ет технологию и повышает стоимость катализатора.

iFIoHCK нутей создани  медноалю.моокиспого катализатора, лиигенного указанных недостатков, предусматривает, во-первых, использование в качестве сырь  соли меди, не дающей вредных выбросов при прокаливании катализатора, взамен азотнокислой и, по-вторых, на основе уже существующей промышленной технологии производства катализатора ИК-12-1 максимально возможное снижение содержани  окиси меди в готовом катализаторе без ухудшени  его каталитических свойств. .Последнее дает экономию дефицитной азотнокислой соли

Свойства медноалюмоокисных катализаторов (крупное зерно)

меди, возможность использовани  готового промышленного раствора нитрата меди дл  иропитки и уменьшает количество выдел ющихс  при прокаливании окислов азота . Наиболее близким к изобретению но технической сущности и достигаемому эффекту  вл етс  «корочный медноалюмоокисный катализатор 4, полученный пропиткой Y-OKHCH алюмини  (шариковой или

марки А-1) раствором аммиачного комплекса карбоната меди. Это позвол ет улучшить технологию (выбросы окислов азота .отсутствуют) н одновременно нонизить общее содержание СиСЗ в катализаторе до

8-13 вес. %. В таком катализаторе окись меди распределена неравномерно по сечению гранулы, основна  ее часть сосредоточена в корке - наружном слое гранулы (содержание СиО в корке составл ет

20 вес. %). Это снижает внутридиффузионное торможение и повыщает активность единицы веса нанесенной окиси меди по сравнению с катализатором ИК-12-1 в высокотемлературной области (табл.1, иример 3).

Т а блица 1

Исследовани , проведенные в другом направлении , тюказали, что в кинетической области (зерно 0,5-0,25 мм каталитическа  активность на 1 т катализатора дл  образцов, полученных лропиткой раствором азотнокислой меди, при иаменевин содержани  СиО от 26 до 10-8 вес. % практически посто нна и несколько уменьшаетс  дл  образцов, содержащих 6-2 вес. % СиО (табл. 2). Однако при повыщении температуры активность образцов выравниваетс : й5% превращени  окисл емого вещества на всех катализаторах достигаетс  практически при одной и той же температуре 49.0±б°С. Темлература и длительность пропитки не оказывают существенного вли ни  на активность (образцы 3, 9 и 0 табл. 2). Веро тно, активность медноалюмоокисных катализаторов обусловлена

нар ду с нзбыточной фазой СиО поверхностным соединением окиси меди с окисью алюмини  и увеличиваетс  с ростом общей удельной поверхности образцов при снижении содержани  меди (табл. 2). Окись меди , получаема  (прокаливанием азотнокислой соли меди, имеет низкую удельную поверхность ( ) 1. Поэтому вклад активности избыточной фазы СиО в нанесенных катализаторах с высоким содержанием окиси меди невелик и нивелируетс  уменьшением общей удельной поверхности цри увеличении содержани  меди. Напротив, в образцах с низким содержанием СиО рост удельной .поверхности компенсирует отсутствие более активной фазы СиО.

Из табл. 2 видно, что эффективность использовани  единицы веса нанесенной CtfO

в этих образцах существенно увеличиваетс  по сравнению с катализатором ИК-12-1.

Исследова1ние активности низкопроцентных образцов, используемых во внутридиффузиоппой области (в виде крупных зерен), показало (табл. 1, примеры 4-8), что при 500°С независимо от состава достигаетс  примерно одна и та же степень превращени  окисл емого вещества, а именно 65- 70%, т. е. така  же, как и дл  катализаторов ИКт12-1 (пример 2) и корочного (пример 3). Активность единицы веса нанесенной меди при этом возрастает.

Таким образом, использование низкопроцентных медноалюмоокисных катализаторов эффективно как в кинетической, так и во внутридиффузионной области при высоких тем1пературах. Кинетические зависимости .показывают, что лроцесс окислени  на этих катализаторах идет с больщей по сравне«ию с массивной окисью меди и катализатором ИК-12-1 энергией активации, и повыщение температуры .процесса способствует выравниванию активности высоко- и низкопроцентных образцов.

Однако основным недостатком известного катализатора  вл етс  относительно низка  активность единицы веса окиси меди, так, например, константа скорости реакции превращени  метаиа при 450°С, отнесенна  к 1 г СиО, равна ву8-9,4.

Целью изобретени   вл етс  повыщение активности единицы веса окиси меди.

Дл  достижени  .поставленной цели предложен катализатор дл  очистки газовых выбросов от вредных примесей, содержащий окись меди на окиси алюмини  при следующем соотношении компонентов, вес. % : окись меди 2-7,9, окись алюмини  остальное.

Отличительным приз.наком изобретени   вл етс  соотнощение ком понентов.

Катализатор согласно изобретению по сравнению с известным обладает повышенной активностью единицы веса окиси меди. Так, например, константа скорости реакции превращени  метана .при 450° С, отнесенна  к 1 г СиО, составл ет 14,4-.30,1.

Методика получени  нанесенных образцов заключаетс  в следующем: носитель у-А12Оз пропитывают по влагоемкости раствором азотнокислой меди расчетной концентрации при комнатной температуре в течение 30 мин (дл  отдельных образцов см. табл. 2), сущат при 100-i20°C в течение i сут. и прокаливают при заданной температуре в течение 2 ч (прокаливание в течение б ч не измен ет свойств катализаторов).

.В табл. 1 приведены лримеры 1-3, 10 известных катализаторов, а также образцов предлагаемого катализатора (примеры 5- 9), исследованных в виде крупных гранул, наиболее часто используемых в промыщлснности .

Пример 1. Образец массивной (без носител ) окиси меди 2, прокаленной при 500° С в течение 2 ч.

.Пример 2. Образец промышленного катализатора ИК-|12-1 3 с содержанием 26 вес. % СиО, прокаленный при 500° С в течение 2 ч.

Пример 3. Образец корочного катализатора с содержанием 10,7 вес. % СиО на 4, прокаленный при 500° С в течение 2 ч.

Пример 4. Гранулы .носител  А120з, предварительно высушенные в течение 6 ч при 110° С, пропитаны по влагоемкости раствором азотнокислой меди с концентрацией из расчета 12,8 вес. % СиО в готовом катализаторе. Продолжительность пропитки 30 мин, температура - комнатна . Сущат при 100-120° С в течеluie i сут. прокаливают при 500° С в течение 2 ч.

Пример 5. Аналогичен примеру 4. Отличие состоит в том, что содерн ание СиО в готовом катализаторе 7,9 вес. %.

in р и м е р 6. Аналогичен примеру 4. Отличие состоит в том, что содержание СиО в готовом катализаторе 5,9 вес. %.

Пример 7. Аналогичен примеру 4. Отличие состоит в том, что содержание СиО в готовом катализаторе 4,3 вес. %.

.П р и мер 8. Аналогичен примеру 4. Отличие состоит в том, что содержание СиО в готовом катализаторе 2 вес. %.

Пример 9. Аналогичен примеру 7. Отличие состоит в том, что катализатор прокаливают при 700° С в течение 4 ч.

При:мер 10. Аналогичен примеру 2. Отличие состоит в том, что катализатор прокаливают при 700° С в течение 4 ч.

Каталитическа  активность всех исследуемых образцов была испытана в отнощении реакции окислени  метана, выбранной в качестве модельной реакции на том основании, что катализаторы, окисл ющие метан - самый устойчивый из углеводородов ,  вл ютс  высокоактивными и в других реакци х, например окислени  водорода , с той лищь разницей, что окисление метана происходит .при более высоких тем1пературах. .Испытани  провод т в проточно-циркул ционной установке при атмосферном давлении. Активность характеризуют температурой (°С) достижени  заданной степени превращени  метана (табл. 2) или степенью превращени  метана при заданной температуре (табл. 1), а также константой скорости при 450° С. рассчитанной по уравнению лервого пор дка относительно .метана. Начальна  концентраци  метана в кислороде составл ет 1 об. %. Скорость потока газовой смеси 10 л/ч, скорость циркул ции 600 л/ч. Навеска катализатора 1 г, зерно 0,5-0,25 мм (табл. 2) и гранулы диаметром 4-6 м-м, длиной 4-8 мм (табл. 1).

Claims (4)

1. Свойства медноалюмоокисных катализаторов (зерно 0,5-0,25 мм) И р и меча н и е. Дл  всех образцов прокаливание п Формула изобретени  Катализатор дл  очистки газовых выбросов от вредных примесей, содерлсащий окись меди на окиси алюмини , о т л и ч а ющийс  тем, что, с целью повышени  активности единицы веса окиси меди, катализатор содержит компоненты в следующем окись меди 2-7,9, соотношении, вес. окись алюмини  остальное. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе:

   Т а б л и ц а 2 ° С. 1.Томас Ч. Промышленные каталитические процессы и эффективные катализаторы . М., «Мир, 1973, с. 173-175.
2. 2..А-вторское свидетельство СССР .1 60954Э, кл. В 01 J 37/02, 1977.
3. 3.Авторское свидетельство СССР Л -256736, кл. .В 01 J 23/70, 1969.
4. 4.Авторское свидетельство СССР по за вке № 2469226/23-04, кл. В 01 J 23/72,. 1977 (прототип).