Патент на изобретение №2162011
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ОЧИСТКИ ГАЗА ОТ ОКСИДОВ АЗОТА И УГЛЕРОДА
(57) Реферат: Изобретение относится к катализаторам очистки газовых выбросов от оксидов азота и оксида углерода (II). Описывается катализатор для очистки газа от оксидов азота и оксида углерода (II), содержащий активную массу, нанесенную на подложку на основе хромникелевого пористого материала. При этом в качестве пористого материала он содержит ФНС-5, а активная масса содержит А1, Ni, Cu при следующем соотношении компонентов, вес.%: алюминий – 10,0: медь – 0,5 – 1,5; никель – 0,5 – 1,5; ФНС-5 – остальное. Технический результат – повышение степени очистки целевого продукта за счет использования нового катализатора. 1 табл. Изобретение относится к каталитической химии и может быть использовано в процессах очистки газов ТЭС и выхлопных газов автотранспорта от оксидов азота и оксида углерода (II). Известен катализатор восстановления оксидов азота углеводородами в окислительной атмосфере, представляющий собой композицию MeO-ZrO2, где Me-Са, Sr, Y, Се или Al2O3-SrO-ZrO2 [см. Патент России N 2043146, кл. B 01 J 23/02, 23/10, B 01 D 53/94, 1992]. Основным недостаткоми данного катализатора является наличие в продуктах превращения оксидов азота и углеводородов достаточно большого количества оксида углерода (II), являющегося токсичным веществом (4 класс опасности) и высокая температура процесса (500-710oC). Кроме того, степень превращения NOx при 500oC составляет лишь 31%. Известен катализатор Cu/цеолит, полученный многократной пропиткой носителя (цеолита) раствором азотнокислой меди, сушкой и прокаливанием при 600oC. Недостатком известного катализатора является невысокая степень очистки от оксидов азота [см. Патент ФРГ N 3642018, кл. B 01 D 53/36, 1987]. Известен катализатор, представляющий собой сплав платины с родием или палладием, покрывающий однородным слоем поверхность керамических элементов, имеющих форму сот [см. Экологические проблемы на транспорте. Экспресс-информация. М.: ВИНИТИ. 1993. N29]. Однако данный катализатор является дорогостоящим. Однако он позволяет очищать газы только от оксидов азота. Наиболее близким к предлагаемому решению является катализатор (прототип) на основе никель-хромового пористого материала, содержащий 3-5 мас.% хрома [см. Анциферов В. Н., Калашникова М.Ю., Макаров А.М., Порозова С.Е., Филимонова И.В. Блочные катализаторы дожигания углеводородов и монооксида углерода на основе высокопористых ячеистых катализаторов. Журн. прикладной химии. 1997. Т.70. вып.1. C.111-114]. Данный катализатор проявляет активность в реакции кислородной конверсии метана и в процессе очистки отходящих газов от монооксида углерода. Недостатком прототипа является отсутствие данных о его активности в процессе комплексной очистки газовых выбросов от NOx и CO. Задача настоящего изобретения заключается в создании катализатора, позволяющего достичь высокой степени очистки кислородсодержащих газов от оксидов азота и оксида углерода (II). Поставленная задача решается тем, что катализатор для очистки газа от оксидов азота и монооксида углерода на основе хромникелевого пористого материала с нанесенной на него активной массой, в качестве пористого материала содержит ФНС-5, а активная масса имеет следующий состав, вес.%: Алюминий – 10,0 Медь – 0,5-1,5 Никель – 0,5-1,5 ФНС-5 – Остальное Пористый материал ФНС-5 (ТУ 14-1-1400-75) представляет собой пластину толщиной 0,14-0,20 мм, обладающую пористостью 32-37%, изготовленную методом прокатки порошка нержавеющей стали марки Х18Н15-2. Активная масса составляет 11-13 вес.%. Предложенный катализатор обладает удельной поверхностью (Sуд) – 3 м2/г, теплопроводностью – 2,4 Вт/м  К, пористостью – 32-37%.
Отличительными признаками предлагаемого катализатора являются:1. Природа активного компонента, основу которого составляет спеченный прокат ФНС-5 с добавками алюминия, никеля и меди. 2. Способ получения, заключающийся в модифицировании используемой подложки ФНС-5 активными в катализе металлами, нанесенными методом порошковой металлургии и пропитки. 3. Температура процесса очистки газа – 250-550oC. Существенным отличительным признаком предлагаемого катализатора очистки кислородсодержащих газов от оксидов азота и оксида углерода (II) является то, что неизвестны катализаторы аналогичного состава для этого процесса, которые позволяли бы достичь селективного восстановления оксидов азота до азота и окисления оксида углерода (II). Каталитические свойства образцов, приготовленных в соответствии с указанным составом и способом синтеза, оценивали по степени превращения NOx и СО для стандартного состава смеси, об.%: NO – 1,4; NO2 – 0,1; N2O – 0,05; CO -2,0, остальное воздух при объемной скорости потока 1000 – 10000 ч-1. Исходные вещества, используемые при создании катализатора: Лента пористая ФНС-5 согласно ТУ 14-1-1400-75 используется в качестве носителя-подложки катализатора очистки газовых выбросов. Алюминий (Al). Оксид алюминия (  – Al2O3) – (МРТУ 6-09-3200-66). Аммоний хлористый (NH4Cl) с последующим смешением в составе, вес.%: алюминий – 10, оксид алюминия – 88, хлорид аммония – 2.
Никель азотнокислый Ni(NO3)2 согласно ГОСТ 4055-78, с последующим растворением в дистилированной воде при получении раствора с концентрацией 30 г Ni(NO3)2/л.
Медь уксуснокислая Cu(CHCOO)2H2O согласно ГОСТ 5852-79, с последующим растворением в дистилированной воде при получении раствора с концентрацией 30 г Cu(CHCOO)2H2O/л.
Изобретение иллюстрируется примерами конкретного выполнения.
Пример 1. Приготовление образцов катализатора проводилось по стадиям:а) алитирование (диффузионное сплавление алюминия с подложкой ФНС-5) в течение 1 часа при температуре 900oC. Алитирование проводилось из смеси состава, вес. %: алюминий – 10, оксид алюминия – 88, хлорид аммония – 2 при послойной засылке данной смеси и подложки в соотношении 1:1; б) окислительный отжиг алитированной подложки при температуре 600oC в токе воздуха; в) пропитка 100 г алитированной подложки в 100 мл раствора уксуснокислой меди, содержащего 10 г Cu (COOCH3)2 H2O, в течение 12 часов и высушивание при 120oC в течение 2 часов;г) пропитка 100 г полученного катализатора в 100 мл раствора азотнокислого никеля, содержащего 10 г Ni(NO3)2 H2O, в течение 12 часов и высушивание при 120oC в течение 2 часов;д) восстановительный отжиг при температуре 350oC в течение 1 часа в токе водорода. Полученный катализатор содержит, вес.%: алюминий – 10, медь – 1,0, никель – 1,0, ФНС-5 – остальное. Каталитическая активность полученной системы приведена в таблице. Пример 2. Аналогичен примеру 1. Отличие состоит в том, что пропитку 100 г алитированной подложки проводят в 100 мл раствора, содержащего 5 г уксуснокислой меди. Полученный катализатор имеет состав, вес.%: алюминий – 10,0, медь – 0,5, никель – 1,0, ФНС-5 – остальное. Каталитическая активность полученной системы приведена в таблице. Пример 3. Аналогичен примеру 1. Отличие состоит в том, что пропитку 100 г алитированной подложки проводят в 100 мл раствора, содержащего 15 г уксуснокислой меди. Полученный катализатор имеет состав, вес.%: алюминий – 10,0 медь – 1,5, никель – 1,0, ФНС-5 – остальное. Каталитическая активность полученной системы приведена в таблице. Пример 4. Аналогичен примеру 1. Отличие состоит в том, что пропитку 100 г алитированной подложки проводят в 100 мл раствора, содержащего 15 г уксуснокислой меди. Пропитка 100 г полученного катализатора в 100 мл раствора, содержащего 15 г азотнокислого никеля. Полученный катализатор имеет состав, вес.%: алюминий – 10,0, медь – 1,5, никель – 1,5, ФНС-5 – остальное. Каталитическая активность полученной системы приведена в таблице. Аналогично приведенным примерам приготавливают катализаторы, содержащие 10 вес. % алюминия, 1,0 вес.% меди, 0,5 вес.% никеля, ФНС-5 – остальное (пример 5); 10 вес. % алюминия, 0,5 вес.% меди, 0,5 вес.% никеля, ФНС-5 – остальное (пример 6); 10 вес. % алюминия, 1,0 вес.% меди, 1,5 вес.% никеля, ФНС-5 – остальное (пример 7); 10 вес. % алюминия, 0,5 вес.% меди, 1,5 вес.% никеля, ФНС-5 – остальное (пример 8); 10 вес. % алюминия, 1,5 вес.% меди, 0,5 вес.% никеля, ФНС-5 – остальное (пример 9). Формула изобретения
Алюминий – 10,0 Медь – 0,5 – 1,5 Никель – 0,5 – 1,5 ФНС-5 – 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: 26.04.2002
Номер и год публикации бюллетеня: 35-2003
Извещение опубликовано: 20.12.2003
|
||||||||||||||||||||||||||
