Патент на изобретение №2156653
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) КАТАЛИЗАТОР ОКИСЛЕНИЯ ОКСИДА УГЛЕРОДА И УГЛЕВОДОРОДОВ
(57) Реферат: Описывается катализатор окисления оксида углерода и углеводородов, который может быть использован для очистки выхлопных газов ДВС, для обезвреживания отходящих газов промышленных предприятий, содержащих в своем составе оксид углерода и углеводороды. Он включает в себя диоксид марганца и диоксид свинца и отличается тем, что в качестве катализатора используют анодный шлам, образующийся на свинцовом аноде при электролитическом восстановлении цинка из кислых сульфатных растворов состава, мас.%: диоксид марганца 53,9, диоксид свинца 15, оксид серебра 0,06, примеси -остальное. Предварительно анодный шлам отмывали от остатков электролита и сушили на воздухе. Технический результат заключается в высокой степени очистки отработанных газов от экологически опасных составляющих с одновременной экономичностью процесса. 4 табл. Изобретение относится к области очистки газов от экологически опасных составляющих и может быть использовано для очистки выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания, для обезвреживания отходящих газов промышленных предприятий, ТЭЦ, асфальто-бетонных заводов и других технологических производств и агрегатов, содержащих в своем составе оксид углерода. Известен катализатор окисления [патент РФ N 96113717/04 от 11.07.97, кл. 6 В 01 J 21/02, 21/04, 23/10, опубл. БИ N 8, 1998, с. 17-18] на основе металлического алюминия и окисленного композита, содержащего оксид алюминия и оксиды переходных металлов, а также другие составляющие. Недостатками катализатора являются относительно высокая стоимость и сложность изготовления. Наиболее близким техническим решением является катализатор для очистки отработанного газа, представляющий собой смесь оксида или оксидов марганца и оксида или оксидов свинца [SU 450388, 30.11.74, В 01 J 23/34]. Недостатком катализатора является необходимость его изготовления, затраты на материалы и производство. Задачей изобретения является использование побочного продукта электрохимического восстановления металла из водного раствора электролита в качестве недорогого и эффективного катализатора окисления оксида углерода и углеводородов. Технический результат, который может быть достигнут при осуществлении изобретения, заключается в высокой степени очистки отработанных газов от экологически опасных составляющих с одновременной экономичностью процесса. Этот технический результат достигается тем, что в известном катализаторе окисления оксида углерода и углеводородов, включающем диоксид марганца и диоксид свинца, используют анодный шлам, образующийся на свинцовом аноде при электролитическом восстановлении цинка из кислых сульфатных растворов, предварительно отмытый от электролита и высушенный, и содержащий, маc.%: Диоксид марганца – более 50, Диоксид свинца – до 15, Оксид серебра – до 0,15, Примеси – остальное. Сущность каталитического воздействия анодного шлама заключается в том, что при его образовании в электрохимическом процессе анодного окисления составляющих шлама происходят химические и структурные превращения, приводящие к образованию соединений, обладающих эффективным каталитическим действием в процессе окисления оксида углерода и углеводородов. Примеры практического применения. В качестве катализатора использовали анодный шлам, образующийся на свинцовом аноде при электролитическом восстановлении цинка из кислых сульфатных растворов, состава, мас.%: диоксид марганца 53,9; диоксид свинца 15; оксид серебра 0,06; примеси – остальное. Предварительно анодный шлам отмывали от остатка электролита и сушили на воздухе в течение 3 суток, затем катализатор сушили при 80oC в течение 45 минут, при этом содержание основного компонента диоксида марганца повысилось до 54,89 мас.%. Порошок анодного шлама помещали в U-образную трубку диаметром 15 мм, через которую пропускали очищаемый газ. Скорость газа регулировали таким образом, чтобы газ и порошок создавали “кипящий слой” в одном из колен трубки и таким образом создавали максимально возможный контакт между поверхностью катализатора и очищаемым газом. Благодаря высокой плотности порошка и малой скорости газового потока унос катализатора незначителен и контролировался фильтром, заполненным стекловатой. Скорость очищаемого газа 0,20-0,50 дм3/мин. U – образную стеклянную трубку диаметром 15 мм с катализатором помещали в песчаную баню с электроподогревом. Газовую смесь контролировали на содержание оксида углерода газоанализатором марки АФА – 121 и на содержание углеводородов газоанализатором марки УГ-2. Контроль указанных составляющих газовой смеси осуществляли на входе в U-образную трубку (до катализатора) и на выходе из нее (после катализатора). Контроль температуры в песчаной бане (температура внешняя) катализатора и выходящего из трубки очищенного газа осуществляли с помощью ртутного термометра. В табл. 1-2 даны результаты очистки газа от оксида углерода (табл. 1) и углеводородов (табл. 2) для различных условий работы катализатора. Пример 1 (табл. 1). В табл. 1 даны результаты очистки газа от оксида углерода. Для генерации оксида углерода использовали печь, в которой сжигали древесно-стружечный материал при неполном сгорании топлива. Из печи полученную газовую смесь пропускали через поглотительную склянку с концентрированной серной кислотой, затем через склянку – поглотитель с 10% водным раствором NaOH, через брызгоуловитель со стеклянными шарами и собирали в резиновой камере, откуда газовая смесь проходила через U-образную стеклянную трубку диаметром 15 мм с катализатором. Из данных табл. 1 следует, что лучшие показатели получены при условиях, представленных в табл. А. В течение 3,6 часа работы катализатора его масса уменьшилась на 12,59% в основном за счет удаления газообразных составляющих, при этом содержание диоксида марганца возросло до 62,80 мас.%. Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что при температуре катализатора более 100oC степень очистки газа от CO превышает 50%, с повышением температуры катализатора степень очистки газа от CO возрастает и при температуре 250oC достигает 90-97 % при скорости газового потока 0,35-0,50 дм3/мин. Нагревание катализатора до 500oC не влияет на активность катализатора. Пример 2 (табл. 2). В табл. 2 даны результаты очистки газа от углеводородов. В качестве углеводородов использовали сольвент нефтяной (ГОСТ 10214-78), представляющий смесь ароматических углеводородов бензольного ряда, полученных в процессе каталитической ароматизации нефтяных фракций, и применяемый в качестве растворителей лаков, красок и эмалей. Из данных табл. 2 следует, что лучшие показатели получены при условиях, представленных в табл. В. В течение 1,8 часа работы катализатора его масса уменьшилась на 13,75 %, при этом содержание диоксида марганца возросло до 62,49 мас.%. Очистка от углеводородов осуществляется при более низкой температуре, чем в случае очистки от оксида углерода. Экспериментально установлено, что очистка газа от смеси оксида углерода и углеводородов осуществляется аналогично опытам примеров 1 и 2 (табл. 1 и 2). Содержание основных компонентов анодного шлама находится в пределах, мас. %: диоксид марганца 50-90, диоксид свинца до 15, оксид серебра до 0,15, влага и примеси – остальное. При необходимости анодный шлам легко прессуется в виде таблеток. По сравнению с прототипом использование анодного шлама – побочного продукта электрохимического восстановления металла из водного раствора электролита в качестве недорогого и эффективного катализатора окисления оксида углерода и углеводородов не требует дополнительных расходов на его изготовление. Формула изобретения
Диоксид марганца – Более 50 Диоксид свинца – До 15 Оксид серебра – До 0,15 Примеси – Остальное РИСУНКИ
MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 30.10.2000
Номер и год публикации бюллетеня: 1-2003
Извещение опубликовано: 10.01.2003
|
||||||||||||||||||||||||||
