Катализатор для очистки отходящего газа от окиси углерода — SU 677174 (original) (raw)
(19) (11) 1) 4 В 01 Л 23/44, // С 10 К 3/04 Об // ННЫЙ НОМИТЕТ СССРОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ ОСУДАРС О ДЕЛА САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Томас Ч, Промышленные каталитические процессы и эффективные катализаторы. М., "Мир", 1973,с. 174-17Авторское свидетельство СССРпо заявке 9 2477206/23-04,кл. В 01 3 23/44, 1977,(54) (57) КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ОЧИСТКИ ОТХОДЯЩЕГО ГАЗА ОТ ОКИСИ УГЛЕРОДА, содержащий палладий на носителе, при следующем соотношении компонентов, мас.Е: палладий 0,1-05; носитель - остальное, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения активности катализатора, он содержит в ,качестве носителя нитрид кремния,67 У Изобретение относится к области защиты окружающей среды от окиси углерода и может быть применено в металлургической, автомобильной, химической и других отраслях промьппленности, 5 имеющих отходящие газы, в которых содержится окись углерода.Среди известных катализаторов для очистки выбросных газов от окиси углерода наибольшее распространение полу чили катализаторы на основе палладия, содержащие добавки других металлов, окислов металлов или без них.Сущность известных катализаторов заключается в том, что в их состав 15 входит РЬ и в их присутствии окись углерода, содержащаяся в выходных газах, окисляется кислородом воздуха до двуокиси углерода.Ближайшим решением аналогичной за дачи по технической сущности и достигаемому эффекту является известный катализатор для очистки отходящего газа от окиси углерода, содержащий палладий на носителе-пористом титане 25 при следующем соотношении компонентов, мас.Е: палладий 0,1-0,5, титан - остальное. При очистке сухих или увлаженных газовых смесей, содержащих 2% окиси углерода и О, 13 сернистого 30 ангидрида, высокая степень окисления окиси углерода (95-1003) достигается " в присутствии известного катализатора при температурах 200-245 С и объемных скоростях 12000, 36000 чК недостаткам известного катали затора следует отнести его невысокую активность при больших содержаниях окиси углерода в отходящих газах и больших объемных скоростях газовых 40 выбросов.Следует отметить также, что для приготовления известного катализатора используют дорогостоящий пористый титан.45Цель изобретения - повышение активности катализатора, т.е. созданиетакого катализатора, который позволил бы очищать газовые выбросы, содержащие 2-103 окиси углерода, как в присутствии влаги, так и без нее свысокой степенью окисления окиси углерода при более низких температурах и более высоких объемных скоростях,Цель достигается тем, что катализатор для очистки отходящего газа от окиси углерода содержит палладий наносйтеле-нитриде кремния при следую 174 2щем соотношении компонентов, мас.Х: палладий 0,1-0,5; носитель - остальное.Отличительным признаком изобрете"ния является содержание в катализаторе в качестве носителя нитрида кремния.Настоящий катализатор для очистки отходящего газа от окиси углерода обладает повышенной по сравнению с известным активностью, и для его изготовления не требуется дорогостоящий носитель, 95-1007 степень окисления окиси углерода в выбросных газах достигается при 130-190 С и объемныхоскоростях 12000-2000 ч 1 . Наличие влаги в отходящем газе не снижает температуру полного окисления. Носитель-нитрид кремния получается путем азотирования порошка кремния в средеазота при температуре 1600 С.ъ. Полученный порошок нитрида кремнияразмалывается в вибромельнице до 15 мкм, смешивается с пластификатором и прессуется в остальных прессформахпри давлении 2 т/см, затем полученная заготовка спекается в засыпке изнитрида бора с добавкой кремния прио1600 С в течение двух часов. Для регулирования пористости образцов применяют добавку основного углекислогомагния в количестве от 0 до 30 мас,Е.Пористость нитрида кремния 357, Зерна или пластины пористого нитридакремния подвергают на влагоемкостьпор по воде или по спирту. Влагоемкость пористого нитрида составляет 0,3 мл/г. Соответственно готовят такое количество раствора соли палладия, чтобы он полностью поглотился пористым нитридом кремния. Нитрид кремния может содержать добавки окислов магния, алюминия, циркония,гафния, хрома или их смеси в количестве 0,5-257., 0,5-507. карбида кремния, а также добавки других тугоплавких соединений, совместимых с нитридом кремния при температуре спекания.Пример 1. Приготовленные зерна нитрида кремния пропитывают раствором азотнокислого палладия из расчета на 100 г нитрида кремния на 100 гнитрида кремния 0,1 г палладия. Раствор готовят следующим образом, Берут 30 мл дистиллированной воды или 30 мл этилового спирта (гидролизного и в них растворяют 0,21 г азотнокислого палладия. Раствор подкисляют азотной кислотой до нормальности 0,05. Затем зерна катализатора вы20 3 677 сушивают при 100 С, кипятят в 207 растворе гидрата гидразина в течениео10 мин, сушат при 100 С, Кипячение в гидрате гидрозина можно заменить про" кладкой в течение 3-4 ч при температуре 400-450 С,При работе с катализатором, содержащим 0,1 мас.7. палладия, имеет следующие характеристики: при содержании в отходящем газе 27. окиси угле рода полное превращение окиси углерода достигается при температуре 160 С и объемной скорости газового потока 12000 ч , 16.5 С - при 36000 ч 175 оС - при 72000 ч , при содержа нии 107 окиси углерода в отходящем газе полное превращение окиси углероода достигается при 180 С и объемных скоростях газового потока 12000 и 36000 ч , 190 С - при 72000 чПример 2. Приготовленные зерна нитрида кремния пропитывают раствором азотнокислого палладия из расчета на 100 г нитрида кремния 0,3 г палладия. 25Раствор готовят следующим образом. Берут 30 мл дистиллированной воды или 30 мл этилового спирта (гидролизного) и в них растворяют 0,63 г азотнокислого палладия. Раствор подкисляют азотной кислотой до нормальности 0,05. Затем зерна катализатора высушивают при 100 С, кипятят в 207 раствора гидрата гидразина в течение , 10 мин, сушат при 100 С, Кипячение в гидрате гидразина можно заменить прокладкой в течение 3-4 ч при 400- 450 С.При работе с,катализатором, содержащим 0,3 мас.7 палладия, имеют сле 40 дующие характеристики: при содержании в отходящем газе 27 окиси углерода полное превращение окиси углерода достигается при 140 С и объемных скоростях газового потока 12000 и 36000 ч , 150 С - при 72000 ч при содержании 107 окиси углерода в отходящем газе полное превращение окиси углерода достигается при 155 С н объемных скоростях газового потока 12000, 36000 и 72000 ч1 Пример 3. Зерна нитрида кремния пропитывают раствором азотнокислого палладия иэ расчета на 100 г нитрида кремния 0,5 г палладия. Раствор гото Ь вят следующим образом, В 30 мл дистиллированной воды или 30 мл этилового спирта (гидролизного) растворяют 174 41,05 г азотнокислого палладия. Раствор подкисляют азотной кислотой донормальности 0 05. Затем зерна катаролиэатора высушивают при 100 С, кипятят 10 мин в 207 растворе гидратаогидразина, сушат при 100 С. Кипячение в гидрате гидразина можно замеснить прокладкой при 400-450 С в течение 3-4 ч,При работе с катализатором, содержащим 0,5 мас,палладия, имеемследующие характеристики, при содержании в отходящем газе 27 окиси углерода полное превращение окиси уголерода достигается при 130 С и объемных скоростях газового потока 12000и 36000 ч , 140 С - при 72000 чпри содержании 107 окиси углеродаполное превращение окиси углеродаодостигается при 135 С и объемных скоростях газового потока 12000 и36000 ч , 140 С - при 72000 чНитрид кремния можно пропитыватьрастворами других солей палладия,разлагающихся при кипячении в водныхрастворах гидрата гидразина или притемпературах 400-600 С образованиемметаллического палладия.В таблице приведены результаты испытания известного (1) и предлагаемого (11) катализаторов. Сравнениеактивности катализаторов проводилосьв реакторе проточного типа на искусственных газовых смесях,9Из приведенных данных видно, чтопри очистке отходящих газов от окисиуглерода в воздушных смесях, содержащих 2 и 10% окиси углерода, иобъемных скоростях 12000, 36000 и72000 ч , достигается достаточновысокая степень окисления окиси углерода при 130-155 С на контактах,содержащих 0,3-0,5 мас.7 палладия.Дальнейшее увеличение количества палладия не приводит к заметному снижению температуры полного окисленияокиси углерода. Наличие влаги в от-,ходящем газе не снижает температуруполного окисления СО,Сравнение температур полного окисления окиси углерода на нитрокремни"евопалладированном и титанопалладированном катализаторах показывает,что на предлагаемом контакте полноеоокисление происходит на 25-85 С ниже,чем на известном.;Катализатор на основе нитридакремния и палладия можно приготовить3 67 любой формы в виде пластин, лопастей, трубок зерен и т,д., что представляет интерес для очистки запыленных выбросных газов, где применение каталитических слоев в виде зерен становится затруднительным из-за высокого гидравлического сопротивления их./ РазностьтемпераПредлагаемый Известный катализа- катализатор (П) тор (1) Температуры полного превращения,С ОбъемСосотав газовой смеси,ная скоростьгазового потур полного катаэатоа ката лизаторе П евра щен тока, ч 160 Нитрид кремния+ Титан ++0,3 мас.% Рй +0,3 мас.7 Рй 205 3600 Нитрид кремни +0,5 мас.7 Рс 1 итан +0,5 мас,7 Рй 0 70 7 СО+воздух 20 Нитрид кремния+ Титан + +0,1 мас,7 Рс 1 +0,1 мас.7. 23 2000 Нитрид кремния Титан + +О, 3 мас . 7. Рй +О, 3 мас,% Рд 225 720 Нитрид кремния+ Титан ++0,3 мас,% Рй Титан + +0,3 мас.7. РЙ 155 2000 итрид кремния+ Титан +0,5 мас.7. Рй +0,5 мас.7. Рй 22 6000 итрид кремния+ Титан + 0,1 мас.7 Рс 1 +0,1 мас.% 80 0 36000 Нитрид кремния Титан ++0,3 мас.7. Рй +0,3 мас.% РЙ 230 2% СО+воздух 12000 174 бПрименение укаэанного катализатора позволяет очищать отходящие газы с высоким содержанием окиси углеродав них до 107. при достаточно больщих объемных скоростях и невысоких температурах 130- 155 С Титан +0,3 мас.% РйТитан +677174 Продолжение таблицы ОбъемСосстав газовой смеси ная тур полного на катализаторе 1 тока,ч+О, 1 мас,% Рй +О, 1 мас.% Рй 190 55 245 72000 Нитрид кремния+ Титан + +0,3 мас.% Рй +0,3 мас.% Рй 155 235 80 72000 Нитрид кремния+ Титан + +0,5 мас.% РЙ +0,5 мас.%РЙ 140 225 72000 Нитрид кремния+ Титан + +0,3 мас.% Рй +0,3 мас.% Рй 150 225 72000 Нитрид кремния+ Титан + +0,5 мас.% Рй +0,3 мас.% Рй 140 75 72000 Нитрид кремния+ Титан + +0,1 мас.% Рй +0,1 мас.% Рй190 250 60 72000 Нитрид кремния+ Титан + +0,3 мас,% Рс 1 +0,5 мас,% Ра 155 240 72000 Нитрид кремния+ Титан + +0,5 мас.% РЙ +0,5 мас.% Рй 140 225 Корректор В.Бутяга Техред И,Верес Редактор Л.Письман Заказ 1626/4 Тираж 527 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5