способ получения катализатора для очистки газа от органических веществ и оксида углерода

Классы МПК:B01J37/025 с использованием особого промежуточного слоя, например субстрат-подложка-активный слой
B01D53/62 оксиды углерода
B01D53/72 органические соединения, не указанные в группах  53/48
Патентообладатель(и):Гончаров Алексей Иванович (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2004-04-27
публикация патента:

Описывается способ получения катализатора нанесением первоначально жидкого натриевого стекла на металлическую или стеклотканевую поверхность, затем на влажную поверхность покрытия напыляют смесь оксидов переходных металлов, имеющих следующий состав и соотношение компонентов, мас.%: оксид хрома (III) - 18-35, оксид марганца (IV) - 18-35, оксид алюминия - остальное, или оксид меди (II) - 5-15, оксид хрома (III) - 10-15, оксид алюминия - остальное, или оксид меди (II) - 12-35, оксид алюминия - остальное, а затем покрытие сушат на воздухе в течение суток, затем осуществляют формирование его плавной ступенчатой термообработкой до температуры 400°С и при этой температуре выдерживают 2-2,5 часа. Техническим результатом является получение катализатора с увеличенным сроком эксплуатации с сохранением его каталитической эффективности. 2 з.п. ф-лы, 6 табл.

Формула изобретения

1. Способ получения катализатора для очистки газа от органических веществ и оксида углерода, включающий нанесение на поверхность металла, стеклоткани покрытия, содержащего оксиды металлов, сушку и последующую термообработку покрытия, отличающийся тем, что предварительно на поверхность металла и стеклоткани наносят слой жидкого натриевого стекла с силикатным модулем 2,6-3,0, затем на влажную поверхность покрытия напыляют смесь оксидов переходных металлов следующего состава, мас.%:

Оксид хрома (III)18-35
Оксид марганца (IV) 18-35
Оксид алюминия Остальное
или состава, мас.%:  
Оксид меди (II)5-15
Оксид хрома (III)10-15
Оксид алюминия Остальное
или состава, мас.%: 
Оксид меди (II)12-35
Оксид алюминия Остальное

причем дисперсность частиц составляет не более 80 мкм, формируют каталитическое покрытие плавной ступенчатой термообработкой с выдержкой через каждые 50°С, начиная от температуры 50 до 400°С, в течение 0,3-0,4 ч, а при температуре 400°С выдерживают в течение 2-2,5 ч.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед нанесением слоя жидкого натриевого стекла на металлическую поверхность производят ее очистку механическим способом и гофрирование на прессе.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при изготовлении катализаторов на основе металлической и стеклотканевой поверхностей гофрированную металлическую ленту и ленту из стеклоткани после нанесения слоя жидкого натриевого стекла и напыления слоя оксидов металлов сушат на воздухе в течение суток, затем сматывают в рулон таким образом, чтобы стеклоткань с каталитическим покрытием была расположена между слоями гофрированной металлической ленты с каталитическим покрытием.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к области производства катализаторов, которые могут быть использованы для очистки выхлопных газов от автомобильного транспорта, выбрасываемых газов от окрасочных камер и других производственных установок, где выбрасываемые газы в атмосферу содержат вредные органические вещества и оксид углерода.

Известен катализатор для очистки газовых выбросов от вредных примесей (Патент РФ 2062144, Бюл. №18, 1994), состоящий из никелькобальтовой шпинели, оксида никеля и оксида алюминия. Известен катализатор глубокого окисления органических соединений и оксида углерода (Патент РФ 2063803, Бюл. №20, 1996), состоящий из оксидов марганца и алюминия.

Способ получения данных катализаторов имеет трудоемкую и сложную технологию, поэтому себестоимость таких катализаторов достаточно высокая.

Известен способ получения катализатора для очистки газа от органических веществ и оксида углерода (Патент РФ 2068298, Бюл. №30, 1996). Катализатор получают следующим образом: вначале готовят связующий раствор, состоящий из оксидов алюминия, хрома (III) и ангидрида ортофосфорной кислоты, затем готовят каталитически активную шихту, состоящую из оксидов хрома (III), меди (II) и бария. Далее готовят водную суспензию, включающую связующий материал и шихту, которой покрывают металлическую поверхность. После подсушки покрытия на воздухе на ее влажную поверхность наносят тонкий слой мелкодисперсного высокоактивного алюмоплатинового катализатора.

Недостатком данного способа получения катализатора являются:

- сложность технологического процесса;

- высокая стоимость алюмоплатинового катализатора;

- высокая себестоимость получаемого катализатора.

Известен способ получения катализатора для очистки от органических веществ и оксида углерода, выбранный за прототип (Патент РФ 2131772, Бюл. №17, 1999). Катализатор получают нанесением покрытия на поверхность металла, или стеклоткани, или керамики методом окунания в суспензию, содержащую оксиды хрома (VI), хрома (III) и марганца (IV) при следующем соотношении компонентов, мас.%:

оксид хрома (VI) 18-20
оксид хрома (III) 18-20
оксид марганца (IV) 30-32
вода деминерализованная остальное,

с последующей сушкой при температуре более 80°С в течение не менее 4 ч и прокалкой при температуре 300-400°С в течение 1 ч.

Недостатком данного способа получения катализатора являются:

- применение в технологии получения катализатора сильноагрессивного и токсичного вещества - ангидрида хромовой кислоты;

- невысокие твердость, пластичность и адгезия каталитического покрытия.

Задачами способа получения катализатора для очистки газа от органических веществ и оксида углерода являются создание безопасных и безвредных условий получения катализатора, повышение твердости, пластичности и адгезии каталитического покрытия к покрываемой поверхности, увеличение срока эксплуатации катализатора с сохранением его каталитической эффективности, снижение себестоимости катализатора.

Указанные задачи достигаются тем, что предварительно на поверхность металла или металла и стеклоткани наносят слой жидкого натриевого стекла с силикатным модулем 2,6-3,0, затем на влажную поверхность покрытия напыляют смесь оксидов переходных металлов следующего состава, мас.%:

оксид хрома (III) 18-35
оксид марганца (IV) 18-35
оксид алюминия остальное

или состава, мас.%:

оксид меди (II) 5-15
оксид хрома (III) 10-15
оксид алюминия остальное

или состава, мас.%:

оксид меди (II) 12-35
оксид алюминия остальное

причем дисперсность частиц составляет не более 80мкм, затем формируют каталитическое покрытие плавной ступенчатой термообработкой с выдержкой через каждые 50°С, начиная от 50°С до 400°С, в течение 0,3-0,4 часа на каждой ступени, а при 400°С выдерживают в течение 2-2,5 часов.

Перед нанесением слоя жидкого натриевого стекла на металлическую поверхность производят ее очистку механическим способом и гофрирование на прессе.

Гофрированную металлическую ленту и ленту из стеклоткани после нанесения слоя жидкого натриевого стекла и напыления смеси оксидов переходных металлов сушат на воздухе в течение суток, затем сматывают в рулон таким образом, чтобы стеклоткань с каталитическим покрытием была расположена между слоями гофрированной металлической ленты с каталитическим покрытием.

Если требуется изготовить катализатор полностью из металлической ленты, тогда ленту из стеклоткани заменяют на металлическую ленту.

Совокупность признаков заявляемого технического решения - способа получения катализатора для очистки газа от органических веществ и оксида углерода имеет отличие от прототипа и не следуют явным образом из изученного уровня техники, поэтому автор считает, что способ является новым и имеет изобретательский уровень.

Способ получения катализатора для очистки газа от органических веществ и оксида углерода позволяет производить по низкой себестоимости каталитические фильтры для очистки выхлопных газов автомобильного транспорта от вредных веществ или каталитических фильтров для очистки выбрасываемых газов в атмосферу от органических веществ и оксида углерода от различных производственных установок и эффективно их эксплуатировать в течение длительного времени. Способ получения катализатора для очистки газа от органических веществ и оксида углерода осуществляют следующим образом.

Пример.

Ленту стали 12.18H10Т толщиной 0,15 мм и шириной 35 мм очистили с двух сторон наждачной бумагой, затем произвели гофрирование на прессе. На гофрированную стальную ленту и ленту из стеклоткани шириной 35 мм и толщиной 0,25 мм нанесли с обеих сторон слой жидкого натриевого стекла с силикатным модулем 2,61-3,0 (ГОСТ 13078 марка Б), затем на гофрированную стальную ленту и ленту из стеклоткани, имеющих влажное покрытие жидким натриевым стеклом, напылили с обеих сторон слой смеси оксидов переходных металлов, имеющих следующие составы и соотношения компонентов:

Первый вариант

  Соотношение компонентов, мас.%
Оксид хрома (III)1835 1540 2520
Оксид марганца (IV)1835 2525 1540
Оксид алюминия6430 6035 6040

Второй вариант

  Соотношение компонентов, мас.%
Оксид меди (II)515 417 1010
Оксид хрома (III)1510 1515 820
Оксид алюминия 8075 816882 70

Третий вариант

 Соотношение компонентов, мас.%
Оксид меди (II) 1235 1040
Оксид алюминия8265 9060

Во всех опытах дисперсность оксидов переходных металлов составляла 20-80 мкм.

Ленты с покрытием выдерживали в комнатных условиях в течение суток, затем производили смотку гофрированной стальной ленты и ленты из стеклоткани в рулон таким образом, что лента из стеклоткани находилась между слоями гофрированной стальной полосы.

Полученные образцы катализаторов связывали нихромовой проволокой. Образцы катализаторов имели размеры: диаметр - 30 мм, высота - 35 мм. Образцы катализаторов подвергли термообработке в муфельной печи с остановками на 25 минут через каждые 50°С, начиная с 50°С и до 400°С, а при 400°С образцы выдержали в течение 2 часов. После термообработки образцы охладили в комнатных условиях. Образцы катализаторов испытали на очистку газа от ксилола и оксида углерода. Концентрация ксилола в газе составляла 0,25 об.%, оксида углерода - 0,15 об.%. Температура газа и катализатора составляла 360-380°С. Удельная объемная скорость газового потока через образец катализатора составляла 1,8·104 ч-1.

Опыты по испытанию образцов катализаторов были проведены с целью определения влияния граничных технологических параметров способа получения катализатора на его каталитическую эффективность. Полученные результаты по первому варианту сведены в таблицу 1, по второму варианту - в таблицу 2, по третьему варианту - в таблицу 3.

При испытании образцов катализаторов, изготовленных полностью из металлической ленты, причем лента из стеклоткани была заменена на металлическую ленту толщиной 0,25 мм, получены результаты по каталитической активности, практически одинаковые с результатами, полученными в примере 1.

Таблица 1

Влияние соотношения компонентов в смеси оксидов переходных металлов, предназначенной для покрытия поверхности металла и стеклоткани, на каталитическую эффективность фильтра
№ опытовСоотношение оксидов хрома (III), марганца (IV) и алюминия, мас.% Дисперсность оксидов хрома (III), марганца (IV) и алюминия, мкм Каталитическая эффективность фильтра, %
Cr2 O3MnO 2Al2O 3По ксилолу По оксиду углерода
1 181864 20-8092,690,1
235 353020-80 94,892,7
31525 6020-8090,8 89,9
440 2535 20-8092,191,0
525 156020-80 89,388,2
62040 4020-8093,5 91,8

Таблица 2

Влияние соотношения компонентов в смеси оксидов переходных металлов, предназначенной для покрытия поверхности металла и стеклоткани, на каталитическую эффективность фильтра
№ опытов, Соотношение оксидов меди (II), хрома (III), алюминия, мас.%Дисперсность оксидов меди (II), хрома (III) и алюминия, мкм Каталитическая эффективность фильтра, %
 CuOCr 2O3Al 2O3  по ксилолу по оксиду углерода
1 51580 20-8093,7 91,9
215 1075 20-8094,3 92,7
34 1581 20-8090,1 89,3
417 1568 20-8092,1 90,8
510 882 20-8090,2 89,5
610 2070 20-8091,3 89,2

Таблица 3

Влияние соотношения компонентов в смеси оксидов переходных металлов, предназначенной для покрытия поверхности металла и стеклоткани, на каталитическую эффективность фильтра
№ опытов Соотношение оксидов меди (II) и алюминия, мас.%Дисперсность оксидов меди (II) и алюминия, мкмКаталитическая эффективность фильтра, %
  CuOAl2O 3 по ксилолу по оксиду углерода
11288 20-8091,788,9
235 6520-8093,3 89,7
310 9020-80 88,487,6
44060 20-8090,388,1

Каталитическая эффективность фильтров составляет 90-94%. Технический результат - упрощение технологического процесса получения катализатора и снижение его себестоимости.

Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2271865

patent-2271865.pdf

Класс B01J37/025 с использованием особого промежуточного слоя, например субстрат-подложка-активный слой

способ получения наноструктурных каталитических покрытий на керамических носителях для нейтрализации отработавших газов двигателей внутреннего сгорания -  патент 2515727 (20.05.2014)
удерживающие nox материалы и ловушки, устойчивые к термическому старению -  патент 2504431 (20.01.2014)
способ приготовления катализатора для очистки отработавших газов двигателей внутреннего сгорания и катализатор, полученный этим способом -  патент 2502561 (27.12.2013)
способ приготовления катализатора и катализатор окисления водорода для устройств его пассивной рекомбинации -  патент 2486957 (10.07.2013)
способ гидродесульфуризации потока углеводородов -  патент 2480511 (27.04.2013)
способ приготовления катализатора и катализатор окисления и очистки газов -  патент 2470708 (27.12.2012)
композитный катализатор для получения полиэтилена, способ его получения и способ получения полиэтилена -  патент 2466145 (10.11.2012)
способ получения катализатора дожига дизельной сажи -  патент 2455069 (10.07.2012)
способ приготовления блочных сотовых кордиеритовых катализаторов очистки отработавших газов двигателей внутреннего сгорания -  патент 2442651 (20.02.2012)
носитель с каталитическим покрытием, способ его получения и содержащий его реактор, а также его применение -  патент 2424849 (27.07.2011)

Класс B01D53/62 оксиды углерода

способ получения продукта для регенерации воздуха -  патент 2518610 (10.06.2014)
катализатор для избирательного окисления монооксида углерода в смеси с аммиаком и способ его получения (варианты) -  патент 2515529 (10.05.2014)
катализатор для избирательного окисления монооксида углерода в смеси с аммиаком и способ его получения -  патент 2515514 (10.05.2014)
способ получения водорода с полным улавливанием co2 и рециклом непрореагировавшего метана -  патент 2509720 (20.03.2014)
усовершенствованный интегрированный химический процесс -  патент 2504426 (20.01.2014)
наноструктурированный катализатор для дожигания монооксида углерода -  патент 2500469 (10.12.2013)
устройство и способ улавливания co2, основанный на применении охлажденного аммиака, с промывкой водой -  патент 2497576 (10.11.2013)
способ и устройство для отделения диоксида углерода от отходящего газа работающей на ископаемом топливе электростанции -  патент 2495707 (20.10.2013)
системы и способы удаления примесей из сырьевой текучей среды -  патент 2490310 (20.08.2013)
устройство и способ усовершенствованного извлечения со2 из смешанного потока газа -  патент 2486946 (10.07.2013)

Класс B01D53/72 органические соединения, не указанные в группах  53/48

способ приготовления катализатора для полного окисления углеводородов, катализатор, приготовленный по этому способу, и способ очистки воздуха от углеводородов с использованием полученного катализатора -  патент 2515510 (10.05.2014)
способ выделения метана из газовых смесей -  патент 2500661 (10.12.2013)
катализатор для очистки отходящих газов, содержащих летучие органические соединения, способ его получения и способ очистки отходящих газов, содержащих летучие органические соединения -  патент 2490062 (20.08.2013)
установка для очистки дымового газа -  патент 2484883 (20.06.2013)
способ комплексной термохимической переработки твердого топлива с последовательным отводом продуктов разделения -  патент 2464294 (20.10.2012)
способ уменьшения содержания формальдегида в газе -  патент 2450852 (20.05.2012)
способ очистки от углеводородов парогазовой среды -  патент 2445150 (20.03.2012)
способ обработки и извлечения энергии отработанного газа реакции окисления -  патент 2438763 (10.01.2012)
способ получения катализатора для глубокого окисления co и углеводородов и катализатор, полученный этим способом -  патент 2434678 (27.11.2011)
способ обработки потока продукта -  патент 2430142 (27.09.2011)
Наверх