SU716584A1 - Способ получени катализатора дл глубокого окислени органических веществ - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к области производства катализаторов глубокого окислени  органических веществ,йапример дл  сжигани  органической части газовых выбросов, в частности к производств катализаторов глубокого окислени , состо щих из окислов металов переменной валентности и носител .

Известен способ получени  катализатора дл  проведени  высокоэффективной очистки выхлопных газов от окисей углерода и азота fl. Катализатор получают при смешивании гидроокисей кобальта и алюмини  в соотношении 1:0,8 и последующем прокаливании в течение 2-5 ч при 500-800 С. Получение катализатора по данному способу имеет существенный недостаток - использование высокого отношени  гидроо-киси кобальта к гидроокиси алюмини , что значительно повышает стоимость катализатора.

Известен также способ полученй  катализатора дл  глубокого окислени , содержащего окись кобальта и носитель f2..Катализатор получают нагреванием смеси соединений кобальта , разлагающихс  при нагревании с образованием о.киси кобальта,

нитрата алюмини  и нитрата кальци  до первой температуры (250-300 С) , при которой образуетс  окись кобальта , но не разлагаетс  нитрат каль .ци .Затем формуют частицы катализатора и нагревают до второй температуры (650-980 С) , при которой нитрат кальци  реагирует с соединени ми алюмини  в тече тТё времени, достаточного дл  завершени  реакции между ними, причем втора  температура не превышает температуры, при которой дезактивируетс  окись кобальта . Использование нитратов алюмини  и кальци  в процессе получе- ни  катализатора удорожает его стоимость и увеличивает количество газовых выбросов в виде окислов азота при прокаливании катализатора.

Описан способ получени  катализатора дл  очистки отработанных газов 3. Катализатор получают нагреэанием смеси порошка двуокиси кремни , порошка соли кобальта и отверждающей полимерной композиции. В качестве двуокиси кремни  используют инфузорную землю, каолин, тальк или бентонит, в качестве соли кобальта ацетат и/или нитрат кобальта, а в качестве полимерной композиции, -

композицию, котора  имеет температуру разложени  ниже, чем температура каталитической реакции, и котора  может оГверждатьс  при действии 6твердителей или тепла. Нагревание сме си при температуре менее вызывает отверждение полимерной смолы, разложение соли металла и кальцинирование катализатора. В этом способе получени  катализатора отличительной чертой йвл етс  использование полимерной композиции. Использование органических веществ (ацетата кобальта и полимерной композиции), с одной стороны , увеличивает стоимость катализатора , а сдругой - не позвол ет получить высокоактивный катализатор. Из известных способов получени  катализатора глубокого окислёни  органических веществ по количеству операций и их последовательности наиболее близким техническим решением  влг етс . способ получени катализатора 4, состо щий в том, что смеши , вают азотнокислый кобальт с носителем - окисью алюмини , добавл ют достаточное количество воды, чтобы полностью растворить нитрат кобальта, затем испар ют воду, нанос  таким ,

Температура в зоне реакции, С

Степень превращени  метанола,%

Удельна  скоростьокислени  метанола , г метанола/кг катализатора .Ч Цель предлагаемого изобретени  получение катализатора дл  глубоког окислени  органических веществ, обладающегб высокой каталитической активностью и невысокой себестоимос Поставленна  цель достигаетс  те что в предлагаемом способе, включаю щем смещивание раствора азотнокисло кобальта с носителем,последующее уп ривание суспензии, cyiiiKy пасты и прокаливание каталйзаторной массы, в качестве носител  используют золу сгорани  каменных углей состава, вес. %: - - - , SiOz ,43-55 AiEj Oj16-22 Fe Oj12-18 CaO 5-12 MgOi-3 CuO0,05-0,7 Продукты неполного сгорани  угл  (потери после прокали-, вани ) (п.п.п.) , .а смешивание водорастворимых соединений кобальта с золой провод т при начальном рН. суспензии, равном 0,54

o6pa3ON известное количество кобальта на окись алюмини . Сушку катализатора провод т при 100с, а прокаливание при 400-1300с в течение не менее 30 мин. При прокаливании образуетс  алюминат кобальта со структурой шпинели синего цвета.

Недостатком описанного способа  вл етс  то, что при получении катализатора используют синтетическую окись

алюмини , катализатор быстро тер ет свою активность при окислении окиси углерода в двуокись, в св зи с чем его необходимо част регенерировать. Все это увеличивает стоимость как

5 самого катализатора, так и процесса очистки с его использованием. Кроме того, катализа1;ор, полученный по этом способу, недостаточно активен. Дл  сравнени  был приготовлен катализатор с содержаниемкобальта

13, вес.% и определена его активность в реакции глубокого окислени  метанола . Дл  этого в реактор загрузили 0,1 г катализатора и пропустили

5 паровоздушную смесь, содержащую

1,2 об.% метанола. Результаты представлены в табл.1.

Таблица

280

270

300

70

87

57

2400 2980

1955 ИспоИьзование предлагаемого способа получени  катализатора позвол ет не только увеличить активность окиснокобальтового катализатора глубокого окислени  органических веществ в 1,2-1,4 раза, но и снизить себестоимость 1 т катализатора по CIiaвнeнию с себестоимостью катализатора, полученного по прототипу и имеющего такое же весовое отношение активного компонента к носителю, на 300-400 руб. а также частично утилизировать отходы при сгорании каменных углей на ТЭЦ. Каталитическую активность полученных катализаторов по насто щему способу определ ли на проточно-циркул ционной установке в реакции глубокого окислени  метанола и оценивали по удельной скорости окислени , выраженной в г метанола/кг катализатора ч. Пример 1. В термостойкий стакан заливают 60 мл дистиллированной воды и раствор ют в ней при перемешивании 4,93 г азотнокислого кобальта Со {NOg)2-6Н20, затем в раствор добавл ют 10 г золы сгорани  каменных углей состава, вес.%: SiOg 46,9;. ACnOj 18,2; 15,6; Саб 11,8; MgO 2,0; CuO 0,48; п.п.п. 5.1.. После перемешивани  в течение 10 мин рй суспензии довод т до 1,0 добавлением к суспензии необходимого количества 10-30%-ного раствора азотной кислоты и упаривают суспензию при бО-ЭО С, затем сушат пасту при lOO-llOC в течение 8 ч и прокаливают катализатор

Температура в зоне реакции,

Степень превращени  метанола, %

Удельна  скорость окислени  метанола , г метанола/кг катализатора ч

Пример 2. В термостойкий стакан заливают 60 мл дистиллированной воды и раствор ют в ней 3,45 г азотнокислого кобальта, добавл ют 10 г золы сгорани  кеменных углей состава,вес.%: SiO 43,2; 16,4s

при в течение 4 ч. Получают окиснокобальтовый катализатор на носителе , содержащий 10 вес.% кобальта на золе сгорани  каменных уг- . лей. в реактор загружают 0,1 г полученного катализатора и пропускают паровоздушную смесь, содержащую 1,2 об.% метанола, с объемной скоростью 20 л/ч. Результаты приведены в табл.2.

Таблица 2

280

270

300

79,0 91,0

100

3120

2710

3430

, 16,4; CaO 11,6; MgO 2,6; CuO 0,7; П.П.П. 7,5. Остальные операции , как в примере 1. Получают катализатор, содержащий 7 вёс.%

кобальта на золе сгорани  каменных углей. Результаты при:ведены в табл.3, Таблица 3

Удельна  скорость окислени , метанола , г метанол/кг катализатора-ч

Пример 3. В термостойкий стакан заливают 60 мл дистиллированной воды и раствор ют в ней при перемешивании 6,4 г азотнокислого кобальта, добавл ют 10 г золы сгорани  камен- 5  ых углей состава, вес.%: SiO2 54,7;

Температура в зоне реакции,С270

Степень превращени  метанола, %83,2

Удельна  скорость окислени  метанола, г метанола/кг-катализатора -ч2850

П р и м е р 4. Получают окиснокобальтовый катализатор, содержсиций 10 вес.% кобальта на золе сгорани  каменных углей, как в примере 1/ но при разном начальном рН суспензии.

2360 2720

3300

.Оз 20f3; Fe-jOj 12,1; CaO 5,8; MgO 1,9; CuO О,; п.п.п. 2,46.Остальные операции, как в примере 1. Получают катализатор, содержащий 13 вес.% кобальта на золе сгорани  каменных углей. Результаты приведены в табл.4.

Таблица 4

280 300 94,5 100

3240 3430

Результаты по определению активности, образцов одного и того же состава в зависимости от начального рН суспензии при температуре 280С при65 .ведены в табл.5.

рН суспензий

Степень преврашеIretKi МётайЬЖ при 280С,%

УдельЙа  icitopec-Tb окислени  метанола при 280/С, г метанола/кг катализатора ч 3140

Формула. . изобретени  1. Способ получени  катализатора дл  глубокого окислени  органических веществ, включающий емешйванйе раствора азотнокислого кобальта с носителем , последующёе упаривание суспензии , сушку пасты и прокаливание катализаторной массы, о т л и ч а ющ и и с   тем, что, с целью получени  катализатора с повышенной активностью , а также его себестоимости , в качестве носител  используют золу сгорани  каменных углей, а смешивание провод т при начальном рН суспензии, равном 0,5- 1,0, причем зола сгорани  каменных углей имеет следующий состав,вес.%: SiO243-55

АЕгОз16-22

Таблица 5 1,0 2,0 3,0

0,5

91,0 . 82,4 76,1

91,5

3120 2820 2510

FegOj12-18

СаО5-12

5 МдО1-3

СиО0,05-0,7

Продукты неполного

сгорани  угл 1-8.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1. Патент Японии № 51-11596, кл. 2ei), 1973,

2 Патент Великобритании 1310969, кл. В I Е, 1973.

3.За вка Японии № 50-22955, кл. , 1973.

4.За вка Франции 2228032, 0 кл. В 01 .J, 1973 (прототип).

Claims (1)

1. Способ получения катализатора для глубокого окисления органических 15 веществ, включающий смешивание раствора азотнокислого кобальта с носителем, последующее упаривание суспензии, сушку пасты и прокаливание ка- . · тализаторной массы, о т л и ч а ю- -щ и й с я тем, что, с целью получения катализатора с повышенной активностью, а также снижения его себестоимости , в качестве носителя используют золу сгорания каменных __ углей, а смешивание проводят при** начальном pH суспензии, равном 0,51,0, причем зола сгорания каменных углей имеет следующий состав,вес.%:

SiO₂43-55

Ае₂0з 16-2230

Fe₂0₃

СаО

МдО

СиО

Продукты'неполного сгорания угля

12-18 ' 5-12 1-3 0,05-0,7

1—8.