Способ очистки отходящих газов от углеводородов

(51)5 В 01 О 53/3 ГОСУДА СТВЕВЕДОМ ТВО СС(ГОСПА ЕНТ СССОПИСА ННОЕ ПАТЕНТНСР Р) ЕТ ИЯ ИЕ ИЗО К АВ 10 Р СВИДЕТЕЛЬС 1) 47 1181/2 й филиал Ре- ехнического(72) А. оров, В,Ное каталит веществ. -лесни ов и Б.Л.Резн (56) Ал азов Т.Г, и д ское о исление орга Химия 1985,И анов Г,А. и д нитар ая очистки га (54) СПОСОБ ОЧИС ЗОВ дТ УГЛЕВОДО Глубо ически шленная и са- , % 5, с. 26, 27. ХОДЯЩИХ ГАм зов, 1976 ТКИ ОТ РОДОВ бласти очистородов, вклю(57) Изо брет ки отхдящи е относится зов от углев- по газо(22) 22,12.894 7 02,93, Бюл. В 5 кий научно-техниче анского инженерн .Пестряков, С,В.До Изобретение относится к области очистки отходящих газов от углеводородов, в том числе от полициклических ароматических углевддородов (ПАУ), и может найти применение в системах очистки выхлопных газов транс(ортных средств и отходящих газов топливно-энергетических систем,Известны эффективные способы очистки отходящих газов с использованием платиновых катализаторов (нейтрализаторы фирм "Окси-франс" ), и родиевых катализатор)в (нейтрализаторы фирмы "ЧОЬо" и "ЯааЬ") на носителе - керамике,Данные катализаторы дефицитны и дорогост оящи из-за высокой стоимости благородных металлов и не обеспечивают очисткуотработанных газов от ПАУ, в частности от сильного канцерогена,4-бензпирена.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ качая полициклические ароматические углеводороды, и может быть использовано для очистки выхлопных газов транспортных средств, отходящих газов топливйо-энергетических систем, С целью повышения степени очистки окисление отходящих газов осуществляют при 300-12000 С йа катализаторе, содержащем металл, найесейный на металлическую основу - стальные сетки или . решетки. В качестве металла исйользуют металл цериевой подгруппы и окисел металла цериевой подгруппй при следующемсоотношении компонентов, мас.0 Д: металл цериевой подгруппы 25 - 75; окисел металла цериевой подгруппы 25 - 75. Обеспечивается степень очистки газов.от углеводородов 99. 6 табл. талитического дожига дымовых газов, включающий окисление отходящих газов на катализаторе 1 Л(платина, нанесенная на нихром),Степень очистки дымовых газов достигает 950, однако содержание ПАУ превышает ПДК этих канцерогенов в 2-4 раза, так как при повышении температуры дожига ыше 600 С происходит разрушение носиеля.Цель изобретения выщение степени очистки отходящих в от углеводородов, включая ПАУ.Цель достигается за счет того, что в известном способе, включающем окисление на катализаторе, содержащем металл, нанесенный на металлическую основу, в качестве металла используют металл цериевой подгруппы и дополнительно окисел металлацериевой подгруппы при следующем сост- там сгорания пропан-бутановой смесиношении компонентов, мас.0: (смесь 2), которые приведены в табл. 2, ВМеталл цериевой подгруппы 25 - 75 смеси 1 дополнительно содержалась сажа в.Окисел металла цериевой количестве 0,4 мг/м и 3,4-бензпирен в козподгруппы 25-75 5 личестве 0,02 мг/м, а в смеси 2 - 3,4-бензз-4 зв качестве основы испольэуютстальные сет- пирен в количестве 10 мг/м . Во всехки или решетки и процесс ведут при 300- испытаниях скорость подачи газов состав 200 оС ляла 50000 ч ".Использование в качестве активной Оценку содержания СО проводят покомпоненты пары: металл - окйсел металла "0 средством ИК-сйектроскопии, ИО 2-хромацериевой подгруппы обеспечивает широ- тографически, сажи - гравиметрически икий диапазон для каталитического окисле,4-бензпирена - методом кваэилинейчатойния органических углеводородов и люминесцентной спектроскопии. Эффекпродуктов их неполного сгорания, включаятивность катализатора (ЭК) оценивают поСО и ПАУ, которые адсорбируются на повер каждой компоненте согласно формулехности каталитической системы. Окисление С 0 С, 1органических веществ происходит в адсор- . ЭК = Р ) х 100,0;бированном слое, где в результате реакций Садсорбированной молекулы с металлом це- где С и С - концентрация 1-й компонентыриевой подгруппы происходят активация 20 всмесидо и после прохождения через катапервой вследствие образования- донорно- литическую систему.акцепторйого комплекса и окисление ее вОпределение влияния температуры досоставе этого комплекса адсорбйрованным, жига отходящих газов на степень очисткикислородом, Наличие окисла металла цери- проводят на комплекте из трех сеток с соевой подгруппы катализирует процесс акис-,25 ставом 3. Результаты приведены в табл. 3,.ления как за счет адсорбированного . из котоРой видно, что уже при температуреокислорода, так и за счет кислорода, входя-400 С для сажи наблюдается максищего в состав окисла. В качестве каталити- мальная конверсия всех компонент смеси 1,ческой пары можно использовать либо пару, Влияние состава покрытия испытываютметалл-окисел металла одного вида лан на комплектах из трех сеток с покрытиями,тана, церия и другой), либо пару металл- укаэанными в табл. 1, и на объемной сеткеокисел другого металла например, 21.при 400 С, Результаты испытаний в сравлантан-окись неодима) . нении с прототипом для смеси 1 приведеныИзобретение осуществляется следую- в табл. 4, а для смеси 2 - в табл, 5. Анализщим образом 35 полУченных данных показывает, ч 1 о вне диПодготовкукатализаторовпрсводятсле- . апазона концентРаций в имплантйрованном слое мас фдующим образом, В качестве металлической основы берут готовые стальные сетки Металл цериевой группы 25-75с диаметром ячеек 10-25 мкм или объемную . Окисел металла цериевойрешетку толщиной 2 мм с тем же самым 40 подгруппы . 25-75диаметром ячеек. Имплантацию металлов наблюдается падение зффектйвности катацериевой подгруппы и окислов металлов литическои системы,проводят путем обработки основы в плазме Каталитическую активность каталиэатотлеющего разряда при следующих парамет- ра определяют после обработки его отраврах; плотность тока 0,5 А/см 2, напряжение 45 ляющими или абразивнымй материалами,450 В, давление газа в камере 5 мм рт,стдля чего катализатор обрабатывают в течесодержание трисциклопентадиенила ланта- ние 6 ч воздушной смесью, содержащей серноида в газовой среде 5 мас,%. нистые соединения, или соединенияГлубину имплантированного слоя конт- "свинца, или искусственный пылевидный.оРолируютсогласно ОСТ 3-4704-80, Во всех 50 кварц при 1000 С. Эффективность каталислучаях она составляет 0,1-0,3 мкм. Состав зора иэтрех сеток с имплантированнымимплантированного слоя контролируют слоем 3 и объемной решетки при 400 оС длярентгенофазовыманализомнаприборедРОН смеси 1 показана в табл, 6.ЗУМ. Составы слоев проведены в табл, 1. Реализация изобретения позволяет поИспытания прототипа проводят на гото высить степень очистки отходящих газов отвом катализаторе Мсогласно методике углеводоРодов, включая ПАу, до 990 ь. Предлагаемый катализатор проявляет повышенИспытания проводят в лабораторных ную стойкость к отравлению сернистыми иусловиях на модельных смесях, отвечающих свинцовыми соединениями, к абразивномусоставу выхлопных газов (смесь 1) и продук,; Объемная решетк Таблиц 5ормула изобретения пособ очистки отходящих газов от углево ородов, включающий .окисление на ката изаторе, содержащем металл, нанесен ый на металлическую основу, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения степени очистки; в качестве металла используют металл цериевой подгруппы и дополнительно окисел металла цериевой подгруппы при следующем соотношении компонентов, мас. ф,:Металл цериевой подгруппы 25-75 Окисел металла. цериевойподгруппы 25-75 в качестве основы используют стальные сетки или решетки и процесс ведут при 300- 1200 С.1792728 Таблица 3 ЭК,Температуа о( СО СНгО С 4 Н 10 3,4-Бенэпи- ен Сажа ЙОг 200 300 400 500 600 700 800 1100 1200 79,3 100 100 100 100 100 100 100 100 61,8 99,9 100 100 100 100 100 100 100 78,4 99,8 99,9 99,9 99,9 100 100 100 100 31,2 90,1 100 100 1000 100 100 100 100 49,1 48,4 99,5 100 100 100 100 100 100 100 99,9 99,9 99,9 100 100 100 100 100 П Фисхо ит аз шение носителя 1300 Табл и ца 4 М Сетки ЭК, о СНгО СО С 4 Н и 3,4-Бензпи- ен Таблица 1 21792728 10 Продолжение табл, 5 ЭКМ Сетки СО С 4 Н 1 О СзН 8 СНгО 3,4-Бензпи- ен Сажа 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 Ч ототип 99,9 100 99,9 100 100 100 100 100 100 100 100 98,7 100 100 100 .1 00 100 100 100 100 100 100 100 83,4 99,0 99,5 99,8 100 99,3 99,8 99,9 99,9 99,9 100 99,8 90,7 99,3 99,6 99,9 99,9 99,9 99,8 99,9 100 100 100 99,5 91,3 100 100 100 100 100 100 100 100 .100 100 100 40,8 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 70,1 Таблица 6 ЭК Сетки Обработка СО С 4 Н ю СНгО ИОг Сажа 3,4-Бензпи ен 99,9 90,7 87,4 100 93,5 91,3 99,9 93,4 91,4 100 95,6 88,3 100 95,7 80,5 100 99,8 83,4 98,8 96,5 97,4 97,4 96,8 99,9 99,8 99,9 99,0 99,5 100 100 100 98,8 100 21 100 97,4 98,8 100 94,3 93,3 100 95,0 92,7 99,9 97,4 96,6 100 100 100 97,6 98,5 97,3 94,8 93,4 98,1 99,1 99,5 98,4 99,3 97,5 99,9Прототип 93,1 0,4 0,4 84,00,40,3 79,00,60,4 99,00,40,7 72,00,20,1 43,50,30,8 1,6 0,7 0,8 0,8 1,5 0,1 41,5 41,8 30,9 39,7 23,4 20,5 РеДактор Е,Хорина Заказ 470 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент",.г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Без обработки30 г 0,8%Ет 4 Р 0,07%Пылевидный кварцВоздух,100 ООСБез обработки50 г 0.8%Ет 4 Р 0,07%Пылевидный кварцВоздух,10 ОООСБез обработки30 г 08%Ет 4 Р 0,07 %