Катализатор для очистки газов от окислов азота и окиси углерода

. Корнее вторы бретон е Р ДЛЯ ОЧИСТКИ ГАЗОВАЗОТА И ОКИСИ УГЛЕРОДА(54) КАТАЛИЗАОТ ОКИСЛО 2Изобретение относится к катализу, основой для нанесения ренеевских никеле- в частности к созданию металлических в ых сплавов явл тся ник ль. ого бысть катализаторов гила никеля-Ренея для также использованы в качестве основы процессов окисления и восстановления. литое железо, нержавеющая сталь, алюИзвестны катализаторы,. которые сос- миний. Для улучшения сцепления ренеев 5тоят из пористого слоя каталитически ского сплава с основой иэ нержавеющей активного сплава на металлической осно- стали на основу предварительно наносят ве различной конфигурации. Основой этих промежуточный слой молибдена 23, нанесенных катализаторов могут быть Однако известный катализатор харакнержавеюшая с 1 аль, нихром, инконель 603, тернзуется недостаточной активностью и молибден. Для улучшения адгезни ката- корроэионной стойкосгью, Так,степень лизатора на основу предварительно нано- превращения окислов азота и окиси углесится никель, Активный слой состоит из рода при проведении очистки газа в при-Сг-Сц-И 1 и С-Со сплавов 13сутсгвни известного катализатора сосКатализатор обладает невысокой же; 5 тавляет при 700 С соответственно 34% ростойкостью и гермостабильностыо, н 15%. Коррозионная стойкость известНаиболее бпизким к предлагаемому - ного катализатора, например, лри дейпо технической сущности и достигаемомУ . ствни щелочи невысокая, Катализатор с эффекту является катализатор для очистки промежуточяам слоем из молибдена не- газов от окислов азота и окиси углерода,20 сгоек при работе в окислитепьных средах. содержащий металлическую основу, проме- Иолибден, интенсивно окнсляясь при темжуточный молибденовый слой и активный пературах выше 450 С и образуя лету- слой из сплава Ренея, например никеле- чие окислы, может способствовЬть разрувого или серебряного. Предпочгительной шению катализатора. Кроме того, молиб3 0504ден окисляется при 700 - 800 оС сернистым газом, который может присутствоватьв выхлопных газах,Цель изобретения - увеличение активности и коррозионнои стоикости катализатора,Для достижения поставленной цели катализатор для очистки газов от окисловазота и окиси углерода, содержащий металлическую основу, промежуточный слой 10из никель-титанового сплава, содержащегопреимущественно 54-56 вес.% никеля и44-46 вес,% титана, и активный слой изникеля -Ренея при следующем соотношении компонентов, вес.%:15Активнй слой из никеляРенея 32-57Никель-титановый сплав 1 8-53Металлическая основа 1 5-2 5Катализатор согласно изобретению посравнению с известньгм обладает повышенной активностью и коррозионной стойкостью. Так, степень превращения окисловазота и окиси углерода при проведенииочисгки газа в присутствии настоящего ка тализатора составляет при 600 оС соответственно 100% и 57%, Предлагаемыйкатализаторобладает высокой коррозионной стойкостью в щелочной среде как в, жидкой, так и в газовой фазах, Исследованием химической с"гойкости катализатора с промежуточным слоем из сплава,содержащего 55,4 мас,% никеля и44,2 мас,% титана, установлено, что показатель коррозии этого слоя в щелочной среде при концентрации едкого калия355-15% и 20-80 о.С равен 0,003 мм/годв газовой фазе и.0,007-0,03 мм/годв жидкой фазе. Предлагаемый катализаторобладает высокой термостабильностью,дене теряет активности в процессе длительной работы при 700 С и выдерживаеткратковременные перегревы выше э"гойтемпературы.Катализатор получают путем нанесенияизвестным методом, например плазмен 45ным напылением на стальную жесть никель титанового и никель-алюминиевогопорошковых сплавов, Толщина покрытияпромежуточного и активного слоев катализатора равна 0,1-0,5 и 0,5-0,8 ммсоответственно, Увеличение толщины активного слоя, как показывают исследования, нецелесообразно из-зв снижениямеханической прочности катализатора,Промежугочный слой получают пчвктически беспористым с высокой прочнос-:тью сцепления с основой (450500 кгс/см 1). 27 фП р и м е р 1. Катализатор получакг плазменным напылением. На стальную жесть марки ст. О (ГОСТ 380-71) толшиной 0,3 мм при параметрах напыления; сила токо 300 А, напряжение 40 В, расход плвзматируюшей газовой смеси 4,1+ + Лг 40 л/мин, расстояние между пластиной и соплом 130 мм, наносят промежуточный слой толщиной 0,1 мм с каждой стороны из порошкового никель-титанового сплава состава, вес.%:й 54,0 и Т 46,0. Затем наносят порошковый сплав Н 50 Ю 50 толщиной 0,5 мм с каждой стороны, В результате получают катализатор следующего состава, вес,%: стальная основа 25; промежугочный слой 18; активный слой 57. Алюминий из сплава Н 50 Ю 50 удаляют на 50% путем растворения его в 5%-ном водном растворе едкого калия, Зв глубиной выщелачивания следят по количеству выделившегося водорода. Катализатор отмывают дистиллированной водой от алюмината и щелочи, пассивируют аэрацией в течение 10 ч, сушат при 25 С С на воздухе 3 ч,затем проквливают при 500 С в течение 3 ч на воздухе и при 700 С 3 ч в реакционной среде. Полное превращение окиси азота в смеси с окисью углерода достигается при 500 С. П р и м е р 2, Катализатор получают плазменным напылением, На стальнуюжесть марки ст. 3 (ГОСТ 380-71) толщиной 0,2 мм при параметрах напыления:сила тока 320 А, напряжение 40 В,расход плазматирующей газовой смесиММг 41 л/мин, расстояние между пластйной и соплом .140 мм, наносят промежуточный. слой толщиной 0,3 мм с каждой стороны из порошкового никель-титанового сплава состава, вес.%: М 56,0;7 44,0. Затем наносят порошковыйсплав состава Н 50 Ю 50 толщиной 0,8 ммс каждой стороны. В результате получаюткатализатор следующего состава, вес,%:стальная основа 16 промежуточныйслой 32; активный слой 52. Алюминийиз сплава Н 50 Ю 50 удаляют на.50% путем растворения его в 5%-ном водномрастворе едкого калия, За глубиной выщелачивания следят по количеству выделившегося водорода. Катализатор отмывают дистиллированной водой от алюминатов и щелочи, пассивируют аэрацней втечение 10 ч, сушат при 250 С на воздухе 3 ч, затем прокаливвкг при 500 Со,о,в течение 3 ч на воздухе и при 700 Св течение 3 ч в реакционной среде. Пол5 9504 ное превращение окиси азота в смеси с окисью углерода достигается при 450 ОС.П р и м е р 3. Катализатор получают плазменным напылением. На стальную 5 жесть марки ст. 6 (ГОСТ 380-71) толшиной 0,1 мм при параметрах напыления: сила тока 340 А, напряжение 45 В, расход плазматирующей газовой смеси М .4 Аг 43 л/мин, расстояние между плас О тиной и соплом 150 мм, наносят промежуточный слой толщиной 0,5 мм с каждой стороны из порошкового никель-титанового сплавасостава, вес.%:% 55,0; Т 1 45,0. Затем наносят порошковый сплав состава Н 50 Ю 50 толщиной 0,5 мм с каждой стороны. В результате чего получают катализатор следующего состава, вес,%: стальная основа 15; промежуточный слой 53; активный слой 32. Алю-О миний из сплава Н 501050 удаляют на 50% путем растворения его в 5%-ном водном расторе едкого калия, За глубиной вьпцелачивания следят по количеству выделившегося водорода. Катализатор от мывают дистиллированной водой от алюминатов и щелочи, пассивируют аэрацией в течение 10 ч, сушат при 250 оС на воздухе 3 ч, затем прокаливают при 500 С в течение 3 ч на воздухе и прив700 С в течение 3 ч в реакционной сре-де. Полное превращение окиси азота в смеси с окисью углерода достигается при 600 С,35Изготовляют и испытывают известные катализаторы с молибденовым слоем, На листовое железо толщиной 0,2 мм наносят плазменным напылением молибденовый слой толщиной 0,1; 0,3 и 0,5 мм, затем напылением наносят активный слой, состоящий из никельалюминиевого сплава, толщина которого варьируется от 0,5 до 0,8 мм. Активный слой аналогичен по составу поверхностному слою предлагаемых катализаторов ( Й АО). Тол 1шина активного и промежуточных слоев варьируется аналогично в предлагаемом и известном катализаторах, Химическая и термическая обработка катализаторов проведена одинаково, Вьпцелачивание проводят 50%-ным водным раствором КОН с удалением 50% имекацегося в сплаве 27 6алюминия, За глубиной выщелачиванияследят по количеству выделившегося водорода. Катализаторы отмывают дистиллированной водой от алюминатов и ше-,ло гц, пяссивиржт аэрацией в течение10 ч, сушат при 250 оС на воздухе 3 ч,затем прокаливают при 500 С в течение3 ч на воздухе и при 700 ОС в течение3 ч в реакционной среде.По внешнему виду известные катализаторы отличаются от предлагаемого.на поверхности их наблюдается желтоватый налет, образование которого обьясняется окислением молибдена, проникновением летучих низших окислов черезпористый активный слой и доокислениемик на поверхности катализатора.Окислы молибдена, обладая кислотнойприродой, растворяются в щелочах и образуют молибдаты. Следовательно, действие щелочи способствует коррозии молибденового подслоя. Таким образом,коррозионная стойкость носителя с. молибденовым подслоем низка, он разрушаетсяв процессе химической и термической обработки,Катализаторы помещают в рабочуюгазовую среду (0,6-0,7 об.% МО; 1,01,1 об,% СС; остальное - аргон) при700 С и объемной скорости газао18000 ч на 3 ч, после чего определяют каталитическую активность.На катализаторах очень слабо превращаются окись азота и; окись углерода,а катализатор с подслоем 0,1 мм Мов изучаемом диапазоне температур неактивен,В табл. 1 приведена активность каталитических блоков в реащии восстановления окиси азота окисью углеродаСо =1,0-1 Л об,%;Су ф,6-0,7 об.%;Чя =18 тыс, чВ табл. 2 приведены составы газовых смесей до и после каталитическогореактора для проведения экспериментов( номера катализаторов соответствукггтабл. 1).Анализ газа проводят хроматографически. Окись углерода превращается вколичествах стехиометрических количествугаза-окислителя МО, степень превраще-.ния СО зависит только от количествагаза-окислителя,0 10 34 0,2 0,3 0,8 70 92 100 0,2 0,1 0,5 Известный М дС Мо Стальная основаО 0,2 0,1 0,5 Предлагаемый41 АзЙ 1-Т 3 (55% М 1; 45% Т 1 ) Стальная основа ИзвестныйЙММоСтальная основаПредлагаеиый81 А 6 М 1 -Т(56% М 1;44%Т 1 ) Стальная основа ПредлагаемыйФормула изобретения Катализатор для очистки газов от окислов азота и окиси углерода, содержащий металлическую основу, промежуточный слой и активный слой из никеля-Реиея, о т л и ч а ю ш и й с я тем, что, с целью увеличения акгивности и коррозионной стойкости катализаторе, он содержит в качестве промежуточного слоя никель фгитановый сплав при следуюшем соотношении компонекгов, вес.%:Активный слой из никеля- Ренея 427 12Никель-титановый сплав 18-53Металлическая основе 15-252. Катализатор по п,1, о т л и ч а -ю щ и й с я тем, что промежуточныйслой содержит компоненты в следуюшемсоотношении вес,%:Никель 54-56Титан 44-46Источники информации,10 принятые во внимание при:экспертизе1. Патенг США Л". 3925259,кл. В 01 Х 23/84, опублик. 1975.2. Патент США % 3637437,кл. 136-120, опублик, 1972 (прототип), Составитель В. Теплякова.Редактор Т. Веселова Техред М. Надь Корректор М КостаЗаказ 5808/12 Тираж 583 ПодписноеВНИИПИ Государствеиного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Рвушская нвб д, 4/5Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4