Катализатор для окисления окиси углерода и газообразных углеводородов и способ его приготовления

ОП ИСАНИЕИЗЬВРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51)1 Й. Кл.В 01 723/24 В 01 Х 37/04 С 10 К 1/34 3 ЬеуааустеаиЯ кемктет СССР ав делам кзфбуетеннЯ к етхрмтхЯ(54) КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ОКИСЛЕНИЯ ОКИСИ УГЛЕРОИ ГАЗООБРАЗНЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ И СПОСОБ ЕГО ПРИГОТОВЛЕНИЯ Изобретение относятся к производству Недостатки известного катализатора,каталкзаторов,применяемых для оккслення представляющего собой оцементкрованныегазообразных органкческкх веществ к окк- агломераты - нкзкая газопронкцаемость,ск углерода, в частности для очистки га- большая обьемная масса, высокое содерзов промьппленных производств к выхлоп- жанке неэффективно нспользуемых каталкных газов двкгагелей внутреннего сгора- тически активных соедкненкй, многостанкя, а также для получения тепла в ката- дкйность к длктельность процесса затверлнтнческкх нагревательных приборах. деванкя контактной массы.Известен каталкзатор для глубокого Наиболее блкзккм я предлагаемому поокисления газообразных органических ве- технической сущности к достигаемому эфществ, содержащкй в качестве каталктк- фекту является кагалкзагар для окксленкятВческнх активных соедкненкй, вес.%: сое- газов, включающкй двуокись марганца кдиненкя марганца, никеля, меди 50- соедкненкя переходных металлов 1 У перк 70 вес.%и а в качестве носкгеля-цемент- ода, тергостойкое мкнеральное волокнокое клк гдннкстое связующее 20-501 к 21 к связующее прн следующем соотношенкн5Известный каталкзатор готовят смещекнт 1 зеднентов, вес.%: двуокнсь марганцакием указанных компонентов с последую-75, гкщ)оокнсь железа 5-15%, гкдрощкм увдажненнем, фармованкем, сущкой кснкарбонат меди 2-10, алюмкнат хальк, в сдучае кспользованкя в качестве свя- цкя (клн цемент) 15-25, минеральное зующего цемента - повторной обработкой волокно - остальное 13.водой до конного отвердения, к прокалкой. Способ пркготовлення этого каталкзаПолученные катализаторы харакгернзуются тара закдючаегск в смещеккн двуокнск высокой механкческой прочностью н термк- марганца к соединений переходных металческой устойчивостью, дов 1 У пернода к термосгойкого мкнераль 8 МЯ 38 4ного волокна в присутствии воды с последующим формованием смеси, в присутствиисвязующего, сушкой, повторной обработкойводой до полного отвердения и прокаливанием при 220-850 С в течение 1-5 ч,При этом в качестве гермосгойкого минерального волокна испопьзуют кремнеземное,коаляновое, металлическое и стекловолокно диаметром 0,5 мм,Недостатки катализатора - низкая газопроницаемость (К 4-80-100 см /с смэлатм) и большая объемная масса (более1500 кгlм ), в результате чего ухудшаются эксплуатационные свойства катализаторовв, в часгностя снижается активность.Недостатком способа приготовленияэтого катализатора является его сложность, обусловленная необходимостьюпроведения повторной обработки водой до 20полного отвердевания кагализагорной массы.Цель - повышение газопроницаемостии уменьшения объемной массы катализатора и упрощение способа его приготовпения.Поставленная цель достигается тем,что катализатор для окисления окиси углерода и н-бутана включает двуокись марганца и соединение переходного металла 301 У периода - окись хрома, термостойкоеминеральное волокно и связующее Нс 1 -бентонит при следующем соотношенииингредиентов, вес.%:Двуокись марганца 20-40 35Окись хрома 5-20Ка-бентон иг 9-15Минеральное волокно ОстальноеСпособ приготовления этого катализатора достигается приготовлением катализатора путем смешеняя двуокиси марганца, соединения переходного металла1 У периода, в качестве которого используют окись хрома, и термосгойкого волокна диаметром 5-9 мкм сухим способом 45с одновременной грануляцией смеси, пооледующим формованием в присутствии связующего, в качестве которого используютЙа-бентонит, влажностью 85-94%,и термообрабогкой.Отличительными признаками катализатора являются содержание в качестве соединений переходных мегалпов двуокиси марганца и окиси хрома, а в качестве связующего Кс - бентонята при определенном соотношения ингредиентов.Огличягельными признаками способа по данному изобретению являются использование двуокиси марганца, окиси хрома и Мо-бентонята влажностью 85-94% в качестве соединений переходных металлов и связующего и проведение смешения двуокиси марганца и окиси хрома с волокном диаметром 5-9 мкм сухим способом с одновременной грануляцией смеси.Преимуществами предложенного катализатора является его более высокая сравнительно с известным катализатором газопроницаемость и меньшая обьемная масса. Так, сформованный в виде плит катализатор толщиной 10 мм имеет коэффициент газопроницаемости 320-1000 см / /ссл 1 отм при объемной массе 370- 700 кг/м"3Преимуществом предложенного способа является его упрощение, т.е. исключение стадии повторной обработки водой до полного огвердевания кагализагорной массы.Повышение газопроницаемости и снижение объемной массы катализатора достигается как за счет увеличения пористости, что обеспечивается введением 25- 63 масс.% гранулярованных минеральных волокон, так и за счет снижения доли кдталитически активных соединений и связующего.Для пра отовления катализатора используют различные виды минеральных волокон: кремнеземное, каолиновое и сгекловолокно. Температуросгойкость катализаторов, приготовленных на основе кремне- земного и каолинового волокна до 1000 С, а на основе стекловолокна - доо600 С,Выбор диаметра применяемых волокон обусловлен границами способности волокон к грануляции: волокна с диаметром ниже 5 мк не сворачиваются в гранулы, волокна же с диаметром выше 9 мк при грануляции ломаются.Выбор в качестве связующего Ис-бентонита обусловлен тем, что он не оказывает вредного влияния на минеральные волокна, йс 1-бентонит получали яз бентонита известным способом 23.1Диапазон влажности Иц-бентон игового связующего 85-94% выбран исходя из оптимального связывающего эффекта, обус ловленного сочетанием двух факторов: равномерного распределения связующего и достаточного его содержания. Иа-бейтонит с влажностью меньше 85% обладает ограФниченной проникающей способностью и не обеспечивает связывания волокон и частиц внутри гранул. При влажности бентонитаВвылив 94% наблюдается переувлажноняе38 6П р и м е р 2. Катализатор ри ото- .,;юг по примеру 1,только исходные компоненты берут в следующих количествах,вес.ч.:Йвуокись марганца 18,7Окись хрома 6,3Стеклов олокно 27,41 а -бентониг, влажностью 85% 47,г;и влажные плиты сушат при 200 до постоянного вев.Получают катализатор следующего сьстава, вес.%:Двуокись марганца 31,5Окись хрома 10,5Стенловолокно 46,0(р-бентонит 12,0Коэффкциент газопроницвемости катализатора 580-650 см/с см атм, объемнаямасса 510-525 кг/м.Активность катализатора определяетсятак же, нак в примере 1. Полному превращению окиси углерода соответствуеттемпература 300 С, н-бутан практическиополностью окисляется при 335 С,П р и м е р 3. Катализатор приготовляют по примеру 1, только исходные компоненты берут в следующих количестмх,вес.ч.:Лвуонись марганцаОкись хромаКаолиновое волокноЙс 1-бентониг влажностью 94% 73,5и для удаления влаги плиты сушат при200 оС.Получают катализатор следующего состава, весЛ:Двуокись марганца 40Окись хрома 20Каолиновое волокноЯс-бентон ктКоэффициент газопроницаемостк катализатора 320-350 см /с см атм, обьемнвя масса 700 кг/м, температуры пол 3ного превращения окиси углерода и н-буо,тана соответственно равны 290 и 320 С..Для выяснения воэможности использования предлагаемого катализатора для. беспламенного сжигания углеводородноготоплива в каталитических нагревательныхприборах были проведены испытания образцов катализаторов на полноту окислениябензина Б, имеющего следующий химический состав, вес,%:Ароматические углеводороды 1 1,0Нафтены3Парафины,1 .1 12,76,17,4 1,518,0Остальное Н-бутанКислород Гелий 50 Практически полное превращение окисиуглерода в углекислый гю к воду достигается на предлагаемом катализаторе и скорости газового потока 15000 ч- при температуре 325 оС, Н-бутан практически полностью окисляется в углекислый газ и воду при 345 С и сксрости потока гвээвой смеси 1500 ч ,5 8565формовочной массы и дегрануляция волокон.П р и м е р 1. В смесигель, представляющий собой двухвальную четьреллопасгную раствсромешвлку, загружают534,5 вес.ч. кремнеземного волокна (КВ 11) длиной 4-6 см и диаметром 5-9 мкм,порошкообразную смесь двуокиси марганца (10,5 вес.ч.) и окиси хрома(2,6 вес.ч.)и геремепкввюг. со скоростью 50-70 об 10/мин до образования гранул веретенообразной формы в теченке 5-7 мин,Затем полученные сухие гранулы, представляющие собой смесь кагвлитически активных компонентов с кремнеземным волокном, пропктыввют связующим, для чего добавляют в смеситель 52,4 вес.ч.водной суспензия Йо-бентонитв влажностью 91% к вновь перемешивают массу дополной пропитки гранул и получения однородного состава.Йпя получения катвлкзаторв из готовой формовочной массы ее выклвдыввюг нвметаллические поддоны, в которых методом подпрессовки и проката массе придвюг форму плиты толщиной 10 мм. Влвжные плиты сушат при температуре 150 Сдо постоянного веса.Получают катализатор следующего состава, вес.Ъ: 30Двуокись марганца 20Окись хрома.)Кремнеземное волокно 66ИО бентонитОбъемная масса катализатора состав- З 5ляет 370 нг/м, коэффициент газопрониЭцаемости 800-1000 ем/с см атм. Этоткатализатор был испытан в реакциях окисления окиси углерода и сжигания н-бугвнвв лабораторной установке проточного ти. па при следующих составах ревкционнойсмеси, обЛ:Окись углерода 0,8Кислород 3,5Гелий Остальное7 ЬМ 8 М ЬОбразцыкатализаторов сформованы в дом с помощью универсального газоаааливиде круглых насадок с диаметром 120 мм затора УГ,и трещиной 15 мм. Испытания проводятся В таблице приведена характеристикав макете аналитического натревательного предлагаемых катализаторов в процессеприбора. окисвщия бензина Б,Полнота окисления бензина на испытуе Полученные результаты показывают,мом катализаторе оценивается но содержа- что на катализатарах, приготовленных иренво окиси углерода и непрареагироваваих длагаемым способом, происходит практичеуглеводородов в отходящих газах, Концент- ски полное глубокое окисление углеводорорация окиси углерода и углеводородов оп о дов различного строения, входящих в сорейаяется линейно-коларистическим мето- став бензина.Д 1 686836 12Ф о р м у л,а и з о б р е т е н и я окиси марганца, соединения переходногометалла 1 У периода в термостойка о мв 1. Катализатор для окисления окиси уг- нерального ваиана с последующим фсрмо лерода в газообразных углеводородов, вклю- ваннам смеси в присутсгввв связующего чающий двуокись марганца и соединение в термообработкой, о г л и ч а ю щ и йпереходного металла 1 У периода, термо- с я тем, что, с целью упрощения способа, стойкое минеральное вопокно и связующее, в качестве соединения перехо 3 вого мегм- о г л в ч а ю щ в й с я тем, что, с це- ла используют окись хрома, а в качестлью повьппенвя газопроницаемости и уме- ве связующего Яц бентонит влажно ныпенвя обьемной массы катализатора, о стью 88-94%, и смешение двуокиси марв качестве соединения переходного метал- ганца и окиси хрома с волокном диамет ла он содержит окись хрома, а в качест- ром 8-9 мкм ведут сухим способом с одне связующего - Йс - бентонит, при сле- повременной грануляцией смеси. дующем соотношении ингредиентов, вес.%: Источники информации,Двуокись марганца 20-40принятые во внимание при экспертизеОкись хрома8-20 1. Патент СССР %469234,Кб-бентон ит 9-18 кл. В 01 Ю 23/34, 1971,Минеральное волокно Остальное 2. Авторское свидетельство СССР2. Способ приготовления катализатора М 881313, кл, С 04 В 43/02, 1977, дпя окисления окиси углерода и газообраз- о 3, Патент Великобритании % 1495101, ных углеводородов путем смешения аву - кл. В 01 Х 23/84,1977 (прототип).Составвель Т, БелослюдоваРедактор М. Ликович Гехред М. КоштуРа Ксррект М. ЙемчикЗаказ 7086/7 Тираж 867 ПодписноеВИИИПИ Государственного комитета СС:Рпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раршская наб., д. 4/8Филиал ППП Патеит", г. Ужгород, ул, Проектам,. 4