Катализатор для удаления вредных углеводородов, присутствующих в отходящих или технологических газах, и способ изготовления такого катализатора
Формула / Реферат
1. Катализатор для удаления галогенированных и негалогенированных углеводородов и/или их производных из отходящих и технологических газов, содержащий структуру катализатора с пористым носителем, на поверхности которого находятся активные компоненты, характеризующийся тем, что указанным носителем является оксид алюминия, кремния, титана или циркония или цеолит либо их смесь в количестве 10-600 г/дм3 структуры катализатора, а активные компоненты включают
один или несколько благородных металлов, выбранных из группы, содержащей Pt, Pd, Rh, Ru, Ir и/или Hg;
V;
одну или несколько добавок первого типа, выбранных из группы, состоящей из Cr, Mn, Fe, Co и Ni;
одну или несколько добавок второго типа, выбранных из группы, состоящей из W, Mo, Nb и Hf.
2. Катализатор по п.1, отличающийся тем, что структура катализатора является сотовой структурой или смешанной структурой, состоящей из прямых или изогнутых каналов потоков, и изготовлена из металла, керамики, самого каталитического материала или их смеси.
3. Катализатор по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что пористый носитель включен в структуру катализатора, в которой имеются каналы между стенками, при этом гидравлический диаметр каналов или среднее расстояние стенок друг от друга составляет 0,1-20 мм.
4. Способ изготовления катализатора для удаления галогенированных и негалогенированных углеводородов и/или их производных из отходящих и технологических газов, в котором в структуру катализатора включают пористый носитель, на поверхность которого добавляют активные компоненты, характеризующийся тем, что указанным носителем является оксид алюминия, кремния, титана или циркония или цеолит либо их смесь в количестве 10-600 г/дм3 структуры катализатора, а в качестве активных компонентов добавляют
один или несколько благородных металлов, выбранных из группы, содержащей Pt, Pd, Rh, Ru, Ir и/или Hg;
V;
одну или несколько добавок первого типа, выбранных из группы, состоящей из Cr, Mn, Fe, Co и Ni;
одну или несколько добавок второго типа, выбранных из группы, состоящей из W, Mo, Nb и Hf.
5. Способ по п.4, отличающийся тем, что благородный металл или металлы, V и одну или несколько добавок первого типа добавляют в носитель таким образом, что благородный металл или металлы добавляют в носитель перед добавлением V, а добавку или добавки первого типа добавляют в носитель после добавления V.
6. Способ по п.4 или 5, отличающийся тем, что ванадий добавляют в катализатор из раствора, содержащего щавелевую кислоту.
Текст
КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ВРЕДНЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ,ПРИСУТСТВУЮЩИХ В ОТХОДЯЩИХ ИЛИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ГАЗАХ, И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТАКОГО КАТАЛИЗАТОРА Изобретение относится к катализатору для удаления вредных галогенированных и негалогенированных углеводородов в различных отходящих или технологических газах. Изобретение также относится к способу изготовления такого катализатора. Катализатор согласно изобретению включает в себя структуру катализатора с пористым носителем, на поверхности которого находятся активные компоненты, причем указанным носителем является оксид алюминия,кремния, титана или циркония или цеолит либо их смесь в количестве 10-600 г/дм 3 структуры катализатора, а активные компоненты включают один или несколько благородных металлов,выбранных из группы, содержащей Pt, Pd, Rh, Ru, Ir и/или Hg; V; одну или несколько добавок первого типа, выбранных из группы, состоящей из Cr, Mn, Fe, Co и Ni, и одну или несколько добавок второго типа, выбранных из группы, состоящей из W, Mo, Nb и Hf.(71)(73) Заявитель и патентовладелец: ДИНЕКС ЭКОКАТ ОЙ (FI) Область техники Настоящее изобретение относится к катализатору для удаления вредных галогенированных и негалогенированных углеводородов, присутствующих в различных отходящих или технологических газах, в виде безвредных соединений. Изобретение также относится к способу изготовления такого катализатора. Предшествующий уровень техники Углеводороды (НС) используются в качестве реагентов, растворителей либо они образуются в ходе некоторых процессов, в процессе горения или в иных условиях. Вредные углеводородные соединения,присутствующие в отходящих газах, также называют VOC (летучими органическими соединениями), т.е. они являются газообразными при обычных условиях окружающей среды или технологического процесса. Выбросы VOC являются опасными для здоровья, кроме того, они создают очаги неприятных запахов,поскольку многие соединения имеют низкий порог восприятия запаха. Углеводороды реагируют вместе с оксидами азота и под действием солнца образуют так называемый фотохимический туман. Вследствие этого недопустимо, чтобы значительные количества таких соединений выпускались после процесса вместе с отходящими газами, а потому соответствующими органами установлены предельно допустимые концентрации выбросов или общий объем выбросов. Известно, что галогенированные (хлор-, бром-, фтор- и йодсодержащие НС) углеводороды (Н-НС) обычно более опасны для организмов и растений, чем другие углеводороды или окисленные углеводороды. Для хлорированных углеводородов используют также аббревиатуру C-VOC. Некоторые соединения(диоксины и полициклические ароматические соединения), как известно, обладают канцерогенным действием уже в низких концентрациях при кратковременном воздействии. Такие соединения являются вредными еще и потому, что их биологическое разложение протекает крайне медленно, настолько, что соединения, накапливающиеся в организме, не исчезают естественным образом. Галогенированные углеводороды, кроме того, содействуют уменьшению толщины озонового слоя, окружающего землю. В качестве способов удаления VOC из газов или жидкостей используют термическое сжигание, абсорбционные/адсорбционные методы, мембраны, конденсацию, биологические способы и каталитическое сжигание. При термическом сжигании углеводородных соединений под действием очень высоких температур возможно превращение основной части вредных соединений в воду, диоксид углерода и,вероятно, в соответствующие галогеноводороды. Однако при высоких температурах образуются значительные количества вредных оксидов азота (NOx). Для галогенированных углеводородов требуются особенно высокие температуры, поскольку они являются стабильными и при этом никаких вредных соединений из них не должно оставаться в выделяющемся газе. При использовании абсорбционных и адсорбционных методов образуются остатки, которые необходимо обрабатывать. В качестве адсорбционных материалов, хорошо подходящих для удаления небольших количеств из отходящих газов, используются, например, активированный уголь и цеолиты. Окисление вредных соединений можно также осуществить путем использования, например,плазменных или УФ-технологий. Приобретают популярность методы каталитического сжигания,поскольку из-за низкой температуры при их использовании не образуется ни остатков, ни оксидов азота. Применение катализаторов при сжигании позволяет использовать низкую рабочую температуру (200500 С), вследствие чего не будут образовываться оксиды азота, но при этом эффективность удаленияVOC и Н-НС соединений будет достаточно высокой. Катализаторы на основе благородных металлов (Pt, Pd) или неблагородных металлов (Cr, Mn, Co,Ni, Fe, V) в металлической или окисленной форме используют для сжигания углеводородов и галогенированных углеводородов (Dissanayake 2006, Chemical Industries 2006, 108 (Metal Oxides), 543). Эти металлы способны изменять свою степень окисления в ходе реакции, что имеет существенное значение при каталитическом окислении VOC. Оксиды металлов восстанавливаются углеводородами и снова окисляются кислородом в газе. В качестве подложки для таких активных компонентов используют, например,оксид алюминия. Благородные металлы на поверхности нитрида бора также хорошо работают при удалении VOC соединений (US Patent 2003/0078156). От катализатора, используемого для удаления галогенированных углеводородов, требуется достаточно высокая износостойкость, поскольку реагенты и продукты реакции вызывают коррозию, а образующиеся галогениды (хлориды) металлов дезактивируют катализаторы. Большинство из известных катализаторов для VOC (Pt или Pd на поверхности TiO2, Al2O3 или SiO2) теряют, по существу, активность при низкой температуре в присутствии Н-НС (Sinquin et al. 2000, Appl. Catal. 27(2000), 105). Катализаторами для C1-C-VOC с длительным сроком службы являются V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni и Cu. Перовскиты (например, LaCoO3 или LaMnO3+x) также используют для каталитического удаления C-VOC соединений. ННС удаляют с помощью La, Ce, Zr или Pr, стабилизированных оксидом алюминия или другими оксидами-носителями, к которым добавляют соединение, содержащее благородный металл и серу, такое как сульфид Pt, серная кислота, сульфат аммония, сульфат оксида титана, сульфат титана или сульфат циркония (US 2004/0028589). Н-НС и другие НС соединения можно эффективно удалять с помощью катализатора, содержащего оксид циркония и благородный металл, а также оксид Mn, Се и/или Со вместе с оксидами V (US 5283041). Высокой эффективности удаления Н-НС соединений можно достичь с помощью катализатора, содержащего хром (US 5635438, 1994). Существенное значение имел обжиг катализа-1 021965 тора при температуре в пределах 725-1100 С. Для удаления хлорированных углеводородов также используют Cr-Cu/ZSM-5 катализаторы (J. Hazardous Mat. B129 (2006 39. C-VOC катализаторы стабилизируют путем предварительной обработки их галогенидами (US 2001/0016555). Раскрыт также способ удаления НС и Н-НС соединений, согласно которому негалогенированные соединения реагируют в присутствии первого катализатора на первом носителе с низкой кислотностью, а галогенированные углеводороды - в присутствии второго катализатора на втором носителе с высокой кислотностью (US 5643545,1995). Даже при проведении опытных работ температура катализатора в Н-НС объектах в процессе использования обычно должна была быть повышенной, чтобы поддерживать требуемую степень превращения. Повышение же температуры будет снова приводить к увеличению расхода энергии и термическому дезактивированию. Раскрытие изобретения Изобретен катализатор, подходящий для удаления галогенированных и негалогенированных углеводородов в отходящих и технологических газах. Объект изобретения охарактеризован в независимых пунктах формулы изобретения. В остальных пунктах формулы изобретения отражены некоторые предпочтительные варианты осуществления изобретения. Изобретение основано на том, что жидкую смесь, включающую в себя углеводороды, направляют на катализатор согласно изобретению, в присутствии которого галогенированные и негалогенированные углеводороды реагируют с образованием неопасных или менее опасных соединений. Катализатор согласно изобретению включает в себя структуру катализатора с пористым носителем,на поверхности которого находятся активные компоненты, причем указанным носителем является оксид алюминия, кремния, титана или циркония или цеолит, либо их смесь, в количестве 10-600 г/дм 3 структуры катализатора, а активные компоненты включают один или несколько благородных металлов, выбранных из группы, содержащей Pt, Pd, Rh, Ru, Ir и/или Hg;V; одну или несколько добавок первого типа, выбранных из группы, состоящей из Cr, Mn, Fe, Co и Ni; и одну или несколько добавок второго типа, выбранных из группы, состоящей из W, Mo, Nb и Hf. В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения структура катализатора является сотовой структурой или смешанной структурой, изготовленной из металла, керамики, материала катализатора как такового или их смеси, и состоит из прямых или изогнутых каналов потоков. В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения пористый носитель включают в структуру катализатора, в которой каналы расположены между стенками, при этом гидравлический диаметр каналов или среднее расстояние от одной стенки до другой составляет 0,1-20 мм. В способе изготовления описанного выше катализатора для удаления галогенированных и негалогенированных углеводородов и/или их производных из отходящих и технологических газов, согласно изобретению, в структуру катализатора включают пористый носитель, на поверхность которого добавляют активные компоненты. В соответствии с одним из вариантов осуществления способа согласно изобретению благородный металл/благородные металлы добавляют в носитель перед добавлением V, а добавку/добавки первого типа добавляют в носитель после добавления V. В соответствии с другим вариантом осуществления способа ванадий добавляют в катализатор из раствора, содержащего щавелевую кислоту. К областям применения изобретения относятся отходящие газы на объектах, где смеси содержат галогенированные углеводороды и (избыточно) кислород. Таким образом, среда также может быть жидкостью или смесью жидкостей и газов. Катализаторы согласно изобретению также могут использоваться для очистки углеводородных соединений, содержащих азот, серу или кислород. Серо- и азотсодержащие соединения могут также отличаться от производных углеводородов и быть такими, как SOx, H2S, COS,NOx, NH3, HCN или другие соответствующие соединения. При очистке отходящих газов, образующихся при сгорании серосодержащих сортов топлива (например, дизельного топлива, угля, биотоплива), катализатор изобретения может использоваться для того, чтобы препятствовать отравлению серой и предотвращать образование сульфатов, добавляющих количество измеримых твердых частиц (РМ). Такими объектами являются, например, движущиеся транспортные средства и средства перемещения (автомобили, поезда и корабли) либо стационарные силовые установки или оборудование. В этих объектах из композиции можно исключить добавку первого и/или второго типа (промотор) и/или ванадий. Кроме того, в таких объектах обычно должен сохраняться умеренный расход благородного металла (приблизительно 0,35-1,1 г/л Pt), чтобы не образовывалось большого количества сульфатов. Умеренные расходы Pt могут,таким образом, использоваться с добавками согласно изобретению, которые необходимы, чтобы гарантировать продолжительное действие СО и НС. При использовании стандартных катализаторов окисления расход Pt должен быть даже ниже 0,04 г/л во избежание образования вредных количеств сульфатов. Каталитические композиции согласно изобретению наносят путем напыления покрывающей сус-2 021965 пензии по отдельности на гладкую и складчатую открытую металлическую фольгу или поверхность. После нанесения покрытия катализатор сушат и обжигают. Или же, каталитические покрытия наносят путем окунания или погружения готовой, обычно сотовой металлической или керамической структуры катализатора в катализаторную суспензию. При изготовлении может использоваться также и комбинация данных технологических процессов. Активные металлы и промоторы добавляют в суспензию, или их наносят на покрытый катализатор и они абсорбируются. Покрытия и активные компоненты могут также добавляться разными способами из газообразных или твердых исходных материалов. Каталитическое покрытие согласно изобретению может быть заранее или впоследствии помещено в обычные керамические или металлические ячейки или структуры, у которых форма отверстия (например, квадратная, треугольная), плотность отверстий (10-2000 cpsi (отверстий на квадратный дюйм),1200 отверстий/см 2) или толщина стенок (10-2000 мкм) могут варьироваться в широком интервале в зависимости от используемого объекта. Когда отходящий газ содержит значительные количества частиц или примесей, в катализаторе могут использоваться очень большие размеры каналов (100 cpsi). В случае объектов с очень мелкими частицами в ячейке могут использоваться очень маленькие размеры каналов(например,500 cpsi). Типичное количество отверстий лежит в пределах 300-600 cpsi. Эти переменные величины могут изменяться также в одной и той же ячейке или в последовательности ячеек, чтобы достичь преимуществ, например, за счет эффективного перемешивания, низкого перепада давления или механической прочности. Структуры катализаторов могут быть получены при помощи использования гранулированных, экструдированных или порошкообразных катализаторов. Покрываемая ячейка может также образовывать нечто наподобие статической перемешивающей конструкции с зонами перемешивания (например, изгибами, ограничениями потоков, сужениями сечения) в отдельных каналах, либо конструкция образуется путем вставки складчатой непокрытой фольги или пластин, совмещенных так, чтобы направление гребня волны отклонялось от входящего направления газа и чтобы гребни волн совмещенных пластин были расходящимися. В обычной металлической ячейке гребни волн складчатой фольги параллельны друг другу и направлению основного потока. Эффективность перемешивания может быть отрегулирована путем варьирования угла между гребнем волны и направлением основного потока, который обычно составляет 10-45, предпочтительно 10-20. Используя небольшой угол, можно сделать так, чтобы гребни прилегали, но противодавление не будет повышаться слишком высоко. В статических смесителях, использующихся только для смешения, угол может составлять приблизительно 45 и ширина канала может быть большой (высота складки 10 мм), вследствие чего поток в канале может быть сделан сильно турбулентным. Однако оптимальной для структуры катализатора является структура, в которой ширина каналов небольшая (высота складки приблизительно 1 мм), вследствие чего существует много геометрических поверхностей для покрытия катализатором. Угол в структуре катализатора должен быть небольшим, чтобы противодавление могло оставаться низким. Смесительная конструкция также может быть получена путем свертывания складчатой фольги, совмещаемой поочередно то вперед, то назад так, чтобы гребни волн складки упирались друг в друга, при этом образуется смесительная конструкция. С помощью смесительной конструкции может быть осуществлено перемешивание потока в радиальном направлении трубы, и тогда отдельные каналы становятся неактуальными. Также может быть получена смесительная конструкция для эффективного сбора частиц, эффективность которой выше, чем в случае стандартной конструкции ячейки. Форма катализаторов и каналов потоков может быть круглой, овальной, квадратной, угловой, либо комбинацией этого. В покрываемой конструкции вместо металлической фольги также может использоваться частично или полностью металлическая сетка, спеченный пористый металл, волокно или уловитель частиц. Катализатор согласно изобретению также может быть нанесен на две или несколько структур катализаторов, расположенных последовательно или параллельно в направлении потока. Структуры катализаторов разного или одинакового размеров могут находиться в одном и том же каталитическом преобразователе, либо они могут располагаться в разных преобразователях таким образом, чтобы между ними было необходимое количество труб. Каталитические композиции изобретения, расходы благородных металлов (например, Pt), количество отверстий (геометрические площади) или структуры могут быть одинаковыми или отличаться друг от друга. Подробное описание изобретения Некоторые варианты осуществления изобретения будут рассмотрены далее более подробно со ссылкой на прилагаемые таблицы, где в табл. 1 представлены сотовые катализаторы, использованные при испытании на активность. В таблице: cpsi = отверстий на квадратный дюйм, геометрическая площадь: 600 cpsi4,4 м 2/л, 500 cpsi3,9 м 2/л, 400 cpsi3,5 м 2/л, 300 cpsiм 2/л, в обозначении катализатора активный металл выражен в г/куб.фут, а остальные элементы - в % от рассматриваемого соединения на носителе; в табл. 2 представлены композиции газов, использованные при лабораторном моделировании. Обозначения: ДХМ = дихлорметан, РХЭ = перхлорэтилен, объемная скорость (SV) = расход отходящего газа/объем каталитической ячейки; в табл. 3 представлены результаты испытаний на активность. Обозначения: Т 50 - температура (С),при которой прореагировало 50% соединения, No - не определяли. Изготовление катализаторов, описанных в примерах. Готовили суспензию из каталитического сырья, к ней добавляли активные агенты и связующие вещества, предназначенные для обеспечения адгезии и когезии с поверхностью носителя. В качестве связующего вещества использовали золи Al и Ti. Приготовленной суспензией покрывали гладкую и складчатую металлическую фольгу толщиной 50 мкм. Образцы высушивали при температуре приблизительно 110 С и обжигали в течение 4 ч при температуре 550 С. На катализатор абсорбировали требуемое количество Pr, Pd, Rh, Cr и V, используя в качестве исходного материала растворы карбоната аммиаката Pt,нитрата Pd, нитрата Rh, нитрата Cr или ванадата аммония. Использованные методы адсорбции основывались на заполнении пор требуемым раствором либо на адгезии хемосорбционного типа активного компонента поверхностью носителя. С помощью этих способов активные компоненты диспергировались в виде мелких частиц в поверхность катализатора. После абсорбции катализатор сушили при температуре приблизительно 80-300 С и обжигали в воздухе. Образец с сотовой структурой получали, заворачивая вместе гладкую и складчатую покрытую фольгу. Удельная площадь активного носителя для разных образцов после приготовления составляла приблизительно 50-300 м 2/г. Количество носителя на поверхности металлической фольги составляло приблизительно 40-60 м 2/г или 150-230 г/л в ячейке. Активность катализаторов изучали в лабораторных условиях, имитируя отходящие газы, содержащие хлорированные углеводороды, воду и воздух. В настоящих отходящих газах обычно содержится небольшое количество воды, однако ее добавляли с целью ускорения каталитических реакций. Подачу композиции в лабораторный реактор регулировали при помощи управляемых компьютером регуляторов массового расхода, и композицию анализировали с помощью инфракрасных анализаторов с Фурьепреобразованием непрерывного действия, позволяющих отделять различные углеводороды и продукты реакции друг от друга. В некоторых опытах сырьевые газы содержали бромированные углеводороды или диметилформамид (ДМФА). Условия при измерении активности на лабораторном оборудовании были следующими. Пример 1. Окисление ДХМ (дихлорметилен) и ПХЭ (перхлорэтилен) изучали в лабораторном реакторе в ходе двух отдельных опытов, во время которых данные соединения по отдельности подавали в реактор вместе с кислородом и водой (табл. 2, 3). Добавлением в катализатор V и Cr можно было увеличить активность,особенно в отношении ПХЭ (опыты 1-6). В отсутствие активных неблагородных металлов не удалось достичь требуемой активности даже за счет повышения расхода благородного металла (опыт 12). Увеличение расхода до 250 г/куб.фут PtPd (1:4) ненамного увеличивает активность. Более высокий расход может иметь положительный эффект при более длительном использовании. При использовании катализатора Pt/Al2O3+0,5Cr+3,2V увеличение расхода Pt с 50 до 90 г/куб.фут ускоряло окисление ПХЭ (опыты 6 и 11). Пример 2. Отходящие газы редко содержат значительные концентрации воды. По мере окисления углеводородов изрядные количества воды образуются в смеси естественным образом. Во время проведения опытов отмечалось, что вода, добавленная в очищаемый газ, способствовала улучшению активности (03% воды, опыты 3, 6 и 8, 9). При снижении объемной скорости и увеличении количества воды в случае катализатора, содержащего Pt и PtPd, происходило снижение температуры возгорания (опыты 8-9, 13-16). Таким образом, при использовании катализатора согласно изобретению в очищаемую смесь можно добавлять воду, при этом размер катализатора планируют в соответствии с требуемыми рабочей температурой и целью конверсии. Пример 3. Катализатор согласно изобретению, содержащий Cr и V, является более активным, если в него также включить благородные металлы (опыт 19 vs. опыт 6). Катализатор PtRh/Al2O3 оказался очень активным в отношении ДХМ, но при этом очень слабым по отношению к ПХЭ. За счет добавления Cr и V температура в случае ПХЭ может быть уменьшена на 81 С (опыты 17 и 18). Поскольку катализаторы,содержащие Pt и PtRh, оказались активными в отношении удаления ДХМ, можно использовать комбинацию катализаторов, в которой по меньшей мере одна ячейка содержит только благородные металлы, а вторая ячейка содержит также V и Cr или аналогичные элементы согласно изобретению. Пример 4. Не содержащие благородных металлов катализаторы TiO2+Cr+V и TiO2+Cr+V+W хорошо зарекомендовали себя по отношению к ПХЭ, однако активность их в отношении ДХМ оказалась низкой (опыты 20 и 21). За счет добавления Pt к этим катализаторам можно понизить температуру возгорания в случае ДХМ (опыты 22 и 23). Особенно низкая температура возгорания для ПХЭ (330 С) может быть получена при использовании катализатора 50Pt/Al2O3+Cr+V+W, причем эта температура приблизительно на 200 С ниже, чем в случае известных C-VOC катализаторов. При использовании катализатора, содержащего W, температура возгорания для ДХМ составляла 400 С, на основании чего можно сделать вывод,-4 021965 что хорошая активность в плане удаления ДХМ и ПХЭ может быть достигнута за счет комбинирования его с последовательными ячейками, содержащими, например, Pt/Al2O3, PtRh/Al2O3 или аналогичный катализатор окисления. Пример 5. Катализатор согласно изобретению (50Pt/Al2O3-0,5Cr-3,2V) эффективно удалял диметилформамид(ДМФА), при этом величина Т 50 составляла 227 С (объемная скорость 28000 ч-3 и 0,47 мл/ч, без воды). Таким образом, с помощью катализатора согласно изобретению можно эффективно удалять также и азотсодержащие производные углеводородов. Кроме того, катализатор может быть использован для каталитического удаления из отходящих газов углеводородных соединений или углеводородов, содержащих другие функциональные группы (включающие кислород, серу и азот, другие С-Н-связи). Пример 6. Катализаторы согласно изобретению готовили также в вариантах, не содержащих V. Катализаторы имели высокую концентрацию WO3 (26%) и, в частности, конверсия ДХМ была низкой. При использовании катализатора, содержащего 40 г/куб.фут Pt/TiO2+26WO3, Т 50 для ДХМ составила 299 С. Когда в ту же основу добавляли еще 0,5% Cr или 3% Fe, температуры возгорания для ДХМ составляли 225 и 276 С. Количество отверстий в этих образцах составляло 600 cpsi, и хотя было несколько больше носителя, чем в ячейках с 500 cpsi, но тем не менее, разница в отношении количества носителя была несущественной. Расход Pt составил лишь 40 г/куб.фут (1,41 г/л), так что низкая температура возгорания может быть достигнута при использовании катализаторов примера без ванадия, с меньшим количеством дорогостоящейPt и даже без Cr. Однако явного улучшения от использования Cr в отношении конверсии ПХЭ достичь не удалось. В опытах 20-24 также видно, как TiO2 оказывает благоприятное воздействие в качестве основного компонента носителя по сравнению, например, с Al2O3. Пример 7. Катализатор согласно изобретению использовали для очистки отходящих газов дизельных двигателей (имитационная смесь: 1500 м.д. СО, 80 м.д. пропена, 15 м.д. толуола, 15 м.д. декана, 14% кислорода,6% СО 2, 25 м.д. SO2, и недостающее до баланса количество азота (объемная скорость 30000. Образцы подвергали гидротермическому старению при температуре 700 С в течение 20 ч и сульфурировали в течение 1 ч при температуре 420 С в отходящем газе, содержащем 50 м.д. SO2. После сульфуризации катализатор больше не накапливал серу. С помощью сульфуризации было гарантировано, что катализатор не абсорбирует серу при режиме возгорания, а условия опыта соответствуют обычной ситуации с катализатором, использующимся в течение достаточно длительного периода. Режим возгорания осуществляли с сульфурированным образцом, используя упоминавшуюся выше смесь. Образование сульфата может быть изучено на основании конверсии SO2. SO2 окисляется до SO3 в особенности в присутствии катализатора, содержащего Pt, SO3 далее реагирует в присутствии воды с образованием сульфатов. При использовании обычных катализаторов окисления конверсия SO2 составляет более 60-70% после достижения температуры возгорания, в случае образца, содержащего V и W (20Pt/TiO2 + 16SiO2 + 1,9VO + 13WO3),максимальный уровень в 27% сохраняется при температуре 250 С и в среднем ниже 5% в интервале 100450 С при испытании на возгорание. В то же время температура возгорания СО была 160 С, а температура возгорания НС 228 С, так что сульфуризация и присутствие серы в отходящих газах не препятствуют протеканию требуемых реакций. Кроме того, относительно низкий расход Pt является существенным для удерживания окисления SiO2 и образования сульфатов на низком уровне. Такой катализатор подходит для очистки отходящих газов в двигателях, в которых используется топливо с высокой концентрацией серы (СО, НС, частицы). Когда образование сульфатов сведено к минимуму, с помощью таких катализаторов может понижаться масса частиц, поскольку летучие частицы частично окисляются в присутствии катализатора. В этих объектах можно использовать описанный выше катализатор или катализаторы,совсем не содержащие V, но содержащие добавку первого или второго типа и один или несколько благородных металлов. Катализатор 70Pt/TiO2 + 13SiO2 + 27Al2O3 + 3WO3 сульфурировали и подвергали старению тем же способом, что и катализатор, описанный выше, но его изучали в другой смеси (500 м.д. СО, 200 м.д. NO,160 м.д. пропена, 12% кислорода, 6% воды и 6% СО 2, 25 м.д. SO2 и недостающее до баланса количество азота (объемная скорость 30000 ч-1. Катализатор хорошо противостоял воздействию серы, при этом температура возгорания СО была 150, а температура возгорания НС - 186 С (T50). ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Катализатор для удаления галогенированных и негалогенированных углеводородов и/или их производных из отходящих и технологических газов, содержащий структуру катализатора с пористым носителем, на поверхности которого находятся активные компоненты, характеризующийся тем, что указанным носителем является оксид алюминия, кремния, титана или циркония или цеолит либо их смесь в количестве 10-600 г/дм 3 структуры катализатора, а активные компоненты включают один или несколько благородных металлов, выбранных из группы, содержащей Pt, Pd, Rh, Ru, Ir и/или Hg;V; одну или несколько добавок первого типа, выбранных из группы, состоящей из Cr, Mn, Fe, Co и Ni; одну или несколько добавок второго типа, выбранных из группы, состоящей из W, Mo, Nb и Hf. 2. Катализатор по п.1, отличающийся тем, что структура катализатора является сотовой структурой или смешанной структурой, состоящей из прямых или изогнутых каналов потоков, и изготовлена из металла, керамики, самого каталитического материала или их смеси. 3. Катализатор по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что пористый носитель включен в структуру катализатора, в которой имеются каналы между стенками, при этом гидравлический диаметр каналов или среднее расстояние стенок друг от друга составляет 0,1-20 мм. 4. Способ изготовления катализатора для удаления галогенированных и негалогенированных углеводородов и/или их производных из отходящих и технологических газов, в котором в структуру катализатора включают пористый носитель, на поверхность которого добавляют активные компоненты, характеризующийся тем, что указанным носителем является оксид алюминия, кремния, титана или циркония или цеолит либо их смесь в количестве 10-600 г/дм 3 структуры катализатора, а в качестве активных компонентов добавляют один или несколько благородных металлов, выбранных из группы, содержащей Pt, Pd, Rh, Ru, Ir и/или Hg;V; одну или несколько добавок первого типа, выбранных из группы, состоящей из Cr, Mn, Fe, Co и Ni; одну или несколько добавок второго типа, выбранных из группы, состоящей из W, Mo, Nb и Hf. 5. Способ по п.4, отличающийся тем, что благородный металл или металлы, V и одну или несколько добавок первого типа добавляют в носитель таким образом, что благородный металл или металлы добавляют в носитель перед добавлением V, а добавку или добавки первого типа добавляют в носитель после добавления V. 6. Способ по п.4 или 5, отличающийся тем, что ванадий добавляют в катализатор из раствора, содержащего щавелевую кислоту.
МПК / Метки
МПК: B01J 23/648, B01D 53/86, B01D 53/94, B01J 23/64
Метки: отходящих, удаления, присутствующих, способ, технологических, изготовления, катализатор, углеводородов, такого, вредных, катализатора, газах
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/8-21965-katalizator-dlya-udaleniya-vrednyh-uglevodorodov-prisutstvuyushhih-v-othodyashhih-ili-tehnologicheskih-gazah-i-sposob-izgotovleniya-takogo-katalizatora.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Катализатор для удаления вредных углеводородов, присутствующих в отходящих или технологических газах, и способ изготовления такого катализатора</a>
Предыдущий патент: Способ дистанционного обнаружения, локализации и текущего контроля критических повреждений в трубопроводах
Следующий патент: Устройство и способ обработки данных, а также кодирующее устройство и способ кодирования
Случайный патент: Пептиды, которые связываются с рецептором к эритропоэтину, и способы их применения