гетерогенный катализатор окисления неорганических и/или органических соединений на керамическом носителе

Классы МПК:B01J23/745 железо
B01J21/16 глины или прочие минеральные силикаты
B01J21/18 углерод
B01J21/08 диоксид кремния
C02F1/72 окислением
Автор(ы):, ,
Патентообладатель(и):Кочетков Алексей Юрьевич (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2003-03-07
публикация патента:

Изобретение относится к области производства гетерогенных катализаторов процессов жидкофазного окисления органических и/или неорганических, в том числе сернистых соединений кислородом воздуха. Описан катализатор, содержащий в качестве активного компонента смесь соединений металлов переменной валентности, плавень - кремнесодержащее соединение на носителе - глине и дополнительно, модифицирующую добавку - углеродсодержащий материал, при следующем содержании компонентов катализатора, массовая доля в %: активный компонент 15-50, модифицирующая добавка 0,5-20, плавень 10-50, носитель - остальное. Технический результат - повышение общей активности катализатора, придание поверхности катализатора дополнительных специфических свойств - высокая удерживающая способность по взвешенным примесям и антибактериальная активность. 6 табл.

Формула изобретения

Гетерогенный катализатор окисления неорганических и/или органических соединений, содержащий активный компонент и плавень - кремнесодержащее соединение на носителе - глине, отличающийся тем, что в качестве активного компонента катализатор содержит смесь соединений металлов переменной валентности и дополнительно модифицирующую добавку - углеродсодержащий материал при следующем содержании компонентов катализатора, мас.%:

Активный компонент15-50
Модифицирующая добавка 0,5-20
Плавень 10-50
Носитель остальное

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области производства гетерогенных катализаторов процессов жидкофазного окисления неорганических (сернистых, фосфорных и др.) и органических (ПАВ, фенолов, нефтепродуктов и др.) соединений кислородом воздуха.

Указанные катализаторы могут быть использованы в энергетической, нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической, целлюлозно-бумажной, горнодобывающей и других отраслях промышленности для локальной каталитической очистки сточных вод, абсорбционно-каталитической очистки газовых выбросов, биологической очистки и каталитической доочистки сточных вод, для обеззараживания воды в промышленности и коммунальном хозяйстве, а также в некоторых технологических процессах, например, каталитическом окислении сульфида натрия белого щелока, каталитической интенсификации процесса кислородно-щелочной отбелки и др.

Известен гетерогенный катализатор окисления сернистых соединений /Патент 2059428 РФ, МПК6, В 01 J 23/86, В 01 J 23/86, В 01 J 23/86/, содержащий следующие компоненты в количестве, массовая доля в %:

пиритный огарок (Fe2 O3)10-15
оксид меди (II)5-10
оксид хрома (VI) 3-5
оксид ванадия (V) 3-5
оксид цинка 5-10
нефтяной кокс 7-10
глинаостальное

Катализатор обладает удовлетворительной активностью в процессе окисления сернистых соединений - сероводорода, меркаптанов, диоксида серы и мало активен в процессах жидкофазной окислительно-восстановительной конверсии прочих неорганических и органических соединений.

Известен адсорбент-катализатор, содержащий пиритный огарок (Fe2O3) 20-25%, натрий тетраборнокислый (буру) 1,5-2,0%, нефтяной кокс 1,0-1,5% и стекло 1,5-2,0% на носителе - глине, предназначенный для использования в процессе доочистки сточных вод путем фильтрации /Патент 2108298 РФ, МПК6, С 02 F 01/28, В 01 I 20/02, В 01 D 39/002/. Этот катализатор обладает высокой сорбционной способностью и активностью в процессе окислительно-восстановительной конверсии органических соединений, что дает возможность получать хорошие результаты по снижению ХПК и взвешенных примесей при доочистке сточных вод по методу фильтрации. Однако этот катализатор имеет низкую активность в процессах каталитического окисления сернистых соединений.

Все перечисленные аналоги так же не обладают высокой антибактериальной активностью и не эффективны при использовании процессах каталитического обеззараживания воды.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является гетерогенный катализатор окисления сернистых соединений /Патент 2089287 РФ, МПК6, В 01 J 23/86, В 01 D 53/86/, содержащий активный компонент, включающий пиритный огарок, пиролюзит-руду, а также плавень и носитель, в качестве которого используется глина, при следующем содержании компонентов катализатора, массовая доля в %:

пиритный огарок13-15
пиролюзит-руда43-45
плавень10-12
глинаостальное

Указанный катализатор отличается хорошей активностью в процессах жидкофазного окисления сернистых соединений. Однако указанный катализатор-прототип недостаточно активен в процессе окислительно-восстановительной конверсии прочих неорганических и органических соединений, обладает малой сорбционной способностью по взвешенным веществам и антибактериальной активностью, что делает невозможным его применение в процессах биокаталитической очистки и доочистки сточных вод по методу фильтрации, в процессе обеззараживания воды.

Для устранения указанных недостатков предлагается использовать катализатор, который в качестве активного компонента содержит смесь соединений металлов переменной валентности (Со3O4, Fe 2O3, CuO, AgNO3 ), плавень - кремнесодержащее соединение и дополнительно модифицирующую добавку - углеродсодержащий материал, на носителе глине, при следующем содержании компонентов катализатора, массовая доля в %:

активный компонент15-50
модифицирующая добавка 0,5-20
плавень 10-50
носитель остальное

В качестве модифицирующей добавки - углеродсодержащего материала, были взяты нефтяной кокс, сапропилит, доломит.

Изменение состава активного компонента и введение модифицирующей добавки в состав катализатора позволяет повысить общую активность катализатора в окислительно-восстановительных процессах и придать поверхности катализатора дополнительные специфические свойства - приобретается высокая удерживающая способность по взвешенным примесям и антибактериальная активность, что существенно расширяет область применения.

Предлагаемый катализатор, по сравнению с прототипом, отличается большей активностью в процессе жидкофазного окисления неорганических соединений и органических соединений (нефтепродукты, жирные кислоты, спирты, альдегиды, кетоны, фенол и его гомологи и продукты их окисления), азот-, фосфор-, серо- и углеродсодержащих соединений (сероводорода, сульфидов, сульфитов, меркаптанов, диоксида серы, окислов азота, гептила и продукты его разложения, оксида углерода, ионов аммония и фосфатов и др.) и обеззараживания по микрофлоре в широком интервале исходных концентраций и при рН 7-12. На этом основано применение катализатора в процессах:

- очистки сточных вод и газовых выбросов методом жидкофазного окисления и методом каталитического окисления до диоксида углерода, диоксида серы и воды;

- биокаталитической очистки сточных вод;

- адсорбционно-каталитической очистки и доочистки сточных и питьевых вод;

- обеззараживания сточных и питьевых вод;

- окисления сульфида натрия белого щелока.

Каталитическая активность тесно связана с адсорбционной активностью поверхности катализатора. Предварительной стадией катализа является адсорбция молекул кислорода и окисляемого вещества (субстрата) на поверхности катализатора. При этом адсорбированные молекулы кислорода и субстрата, особенно при наличии полярных групп, определенным образом ориентированы к поверхности катализатора. Возникающие поверхностные соединения характеризуются повышенной реакционной способностью. Повышение реакционной способности связано с характером промежуточного взаимодействия реагирующих веществ с катализатором.

На поверхности катализатора, благодаря составу активного компонента и введению модифицирующей добавки, создается определенный Z-потенциал, который обуславливает специфическую способность адсорбировать кислород как из жидкой фазы, так и из воздуха при аэрации жидкой фазы. Концентрация кислорода (в активированной форме) на поверхности катализатора значительно превышает его концентрацию в жидкой фазе. При этом общее содержание кислорода в жидкой фазе в присутствии катализатора существенно выше, чем в отсутствии катализатора при одинаковых условиях аэрации.

Активные центры Ме-комплексного катализатора способны обратимо оксигенироваться в водных растворах и проводить активацию координированного O2 во внутренней сфере иона металла за счет переноса электронной плотности с центрального иона металла на О2. В результате кислород приобретает свойства супероксид-ионов О2 - и О2- или пероксид-иона O 2 2-.

Повышение реакционной способности координированного молекулярного кислорода ионами металлов катализатора может сводиться либо к облегчению термодинамически выгодного четырехэлектронного переноса с понижением полного окислительно-восстановительного потенциала реакции восстановления кислорода:

O 2+4H++4e-гетерогенный катализатор окисления неорганических и/или органических   соединений на керамическом носителе, патент № 22953862O,

равного 1,23 В, либо к значительному понижению энергии активации свободных триплетных молекул О2, переводя их после координации в синглетное состояние, что облегчает реакции с синглетными молекулами субстрата. Активирующее действие ионов металлов может также быть связано с образованием моноядерных и двухядерных дикислородных комплексов, например, Fe(II)O2 или 2Fe(III)O, которые в значительной степени определяют активность синтезированных катализаторов.

Окислительно-восстановительные процессы образования на поверхности катализаторов активированного кислорода в форме супероксид-ионов O2 - и О2- или пероксид-иона O 2 2- также обусловливает и антибактериальную активность катализаторов, которая используется в процессах обеззараживания воды. Образующиеся супероксид-ионы взаимодействуют с водой с образованием Н2O2 и ион-радикалов состава HO2 ·, НО·, которые обладают высокой окисляющей способностью. Кроме того, указанные ион-радикалы обладают существенно большей скоростью диффузии внутрь клеток микроорганизмов через клеточные мембраны и активностью в реакциях взаимодействия с энзимами внутри клеток по сравнению с молекулярным кислородом.

Процесс каталитического обеззараживания осуществляется путем фильтрования воды через слой катализатора. Установлено, что для эффективного и устойчивого обеззараживания питьевой воды достаточно после каталитической обработки произвести дополнительное хлорирование при расходе хлора 0,05-0,10 мг/дм 3. При данной технологии обеззараживания достигается 10-15 кратное снижение расхода хлора в зависимости от исходного качества воды. Кроме того, исключается присутствие в очищенной воде свободного хлора за счет взаимодействия последнего с ион-радикалами НО 2 · и НО· с образованием HOCl. Наличие HOCl позволяет увеличить время экспозиции обеззараживающего агента.

За счет вновь приобретенных специфических свойств поверхности, катализатор также отличается высокой поглотительной (задерживающей) способностью по отношению к взвешенным примесям. Благодаря этому, катализатор может быть использован в процессах доочистки сточных вод по методу фильтрования, обеспечивая при этом доочистку по ХПК за счет окисления органических примесей как катализатор, и доочистку по взвешенным веществам, работая при этом как адсорбент за счет специфических свойств поверхности; и кроме того, обеспечивая обеззараживание по коли-индексу с 107 особ/дм3 до 103 особ/дм3.

Введение модифицирующей добавки в состав активного компонента обеспечивает прочную фиксацию активного компонента в массе катализатора, что дает стабильную его активность в течение длительного времени, а также повышает пластичность катализаторной массы при формовке, а в результате наблюдается высокое качество катализатора по грануляционному составу и показателям плотности и механической прочности. Механический износ носителя на поверхности гранул катализатора в процессе работы не приводит к потере активности, т.к. вступают в работу внутренние слои гранул катализатора. Срок службы предлагаемого катализатора колеблется от 3 до 7 лет в зависимости от процесса и параметров его ведения: температуры, рН среды, количества подаваемого воздуха и др. В случае необходимости катализатор может быть изготовлен в виде гранул любого размера, колец Рашига и др.

Следующие примеры иллюстрируют настоящее изобретение.

Пример 1.

Катализатор состава, массовая доля, %:

активный компонент30,0
модифицирующая добавка 10,0
плавень 10,0
носитель - глина 50,0

изготовляют по следующей технологии.

Подготовка исходных веществ включает сушку при температуре 100-110°С в течение 4 часов. Дозировку компонентов катализатора делают на технических лабораторных весах из расчета, что масса загрузки мельницы составляет 200 г:

- активный компонент (представляющий собой смесь соединений металлов переменной валентности) - 60,0 г (30,0%);

- модифицирующая добавка - 20,0 г (10,0%):

- плавень - 20,0 г (10,0%);

- носитель (глина) - 100,0 г (50,0%).

В качестве модифицирующей добавки были взяты нефтяной кокс, сапропилит, доломит. В качестве активного компонента была взята смесь Со3О4 , Fe2О3, CuO. AgNO 3.

Смешение и размол всех компонентов катализатора проводят одновременно по сухому способу в вибрационной мельнице 3 часа. Это позволяет получить материал с величиной частиц не более 50 мкм, что в значительной мере определяет конечный результат - получение после прокаливания катализатора, обладающего необходимой структурой и фазовым составом. Полученную смесь, состоящую из активных компонентов, натриевой соли поликремниевой кислоты, носителя и модифицирующей добавки, гранулируют по методу экструзионной формовки пастообразных масс. Формовочную массу получают путем смешения компонентов катализатора с затворяющей жидкостью, в качестве которой используется вода. Смешение проводят на механической мешалке в течение 60 минут. Массовая доля воды в формовочной массе - в пределах 38-42%, в зависимости от индивидуальных свойств смеси для каждого образца катализатора. Формовка гранул осуществляется с помощью экструдера с винтовым шнеком и фильерой с диаметром отверстия 5 мм. Полученный экструдат разрезается на гранулы длиной 5-7 мм. Сушка экструдатов осуществлялась при комнатной температуре на воздухе в течение 24 часов.

Термическая обработка проводилась в электрических печах в условиях свободного доступа воздуха по следующему температурному графику:

- подъем температуры до 500-530°С со скоростью 120°С за 60 минут;

- выдержка при 500-530°С в течение 240 минут;

- подъем температуры до 1100°С с той же скоростью;

- выдержка при 1100°С в течение 15 минут:

- охлаждение в течение приблизительно 4 часов.

Аналогичным образом изготовляют образцы катализаторов, содержащие компоненты (активную основу, модифицирующую добавку, натриевую соль поликремниевой кислоты и носитель) в различных массовых соотношениях - составы образцов представлены в табл.1. Среди них имеются образцы, отличающиеся большим и меньшим содержанием активной основы и модифицирующей добавки, чем предусмотрено настоящим изобретением. - №1-7, 13, 14, 20, 21, 27, 28, 34, 35, 41-47.

Пример 2.

Проводят испытания механической прочности гранул образцов катализаторов, полученных по примеру 1, где в качестве модифицирующей добавки взяты нефтяной кокс, сапропилит, доломит. Предел прочности гранул на сжатие определяют по ГОСТ 473.6-77. Результаты испытаний для образцов представлены в табл.1.

Анализ результатов показывает, что при содержании активной основы более 50% (обр. №42-47) или модифицирующей добавки более 20% (обр. №6, 13, 20, 27, 34, 41), наблюдается снижение механической прочности гранул катализатора. То есть, введение активной основы или модифицирующей добавки в количестве большем, чем предусмотрено настоящим изобретением, приводит к падению механической прочности гранул. У катализатора с механической прочностью ниже 30 МПа срок службы составляет менее 3 лет.

гетерогенный катализатор окисления неорганических и/или органических   соединений на керамическом носителе, патент № 2295386 гетерогенный катализатор окисления неорганических и/или органических   соединений на керамическом носителе, патент № 2295386

Пример 3.

Проводят испытания активности образцов катализатора в процессе окисления кислородом воздуха сульфид-, метилмеркаптид-, сульфит-ионов и суммы органических соединений в растворах в лабораторных условиях. При окислении по предлагаемому способу использовали катализаторы, полученные в примере 1, за исключением тех, которые были забракованы по результатам испытаний механической прочности по примеру 2. В качестве модифицирующей добавки взяты нефтяной кокс, сапропилит, доломит.

Эксперименты проводят на реальных сульфидных сточных водах ОАО «Ангарская нефтехимическая компания» (ОАО «АНХК») с содержанием сульфид-ионов 900-1200 мг/дм3 (рН 10,2-11,0), ХПК 1200-1500 мгО/дм3. Также в экспериментах используют модельные растворы, содержащие метилмеркаптид-иона - 200-350 мг/дм3 (рН 9,5-10,0) и сульфита натрия - 800-950 мг/дм3 (рН 8,0-8,5). Модельные растворы готовят добавлением метилмеркаптана и сульфита натрия в дистиллированную воду в расчетных количествах для получения заданной концентрации. pH модельных растворов доводят путем добавления 10%-ного раствора NaOH. Для получения раствора, содержащего все три указанных компонента, в реальную сульфидную сточную воду с содержанием сульфид-ионов 900-1200 мг/дм 3 и ХПК 200-1500 мгО/дм3 вводят добавку метилмеркаптана и сульфита натрия в расчетных количествах.

Определение концентрации H2S и меркаптанов в исходной и окисленной водах производят потенциометрическим методом по ГОСТ 22985-75, концентрации сульфитов - иодометрическим методом и ХПК титриметрическим методом ПНД Ф 14.1.2.100-97 /Лурье Ю.Ю., Рыбникова А.И. Химический анализ производственных и сточных вод. М., Химия. 1974 г., с.115/.

Процесс окисления по предлагаемому способу проводят в лабораторном реакторе периодического действия. Каждый образец катализатора загружали в лабораторный реактор слоями, между которыми устанавливали ограничительные сетки, что обеспечивало хороший массообмен.

Объемная доля образца катализатора в реакторе окисления составляет 50% (включая свободный объем). Подача воздуха в реактор осуществляется снизу с использованием диспергатора. Процесс окисления сернистых и органических соединений проводят при следующих параметрах: температура - 90°С; давление - 0,3 МПа; удельный расход воздуха - 10 м33, время окисления - 5 мин.

Анализ результатов испытаний активности образцов показывает, что все образцы катализатора с содержанием активной основы 15-50% и модифицирующей добавки 0,5-20% имеют активность в процессе окисления сульфид-ионов - не менее 99,5%, метилмеркаптид-ионов - не менее 99,9%, сульфит-ионов - не менее 99,5%, ХПК - не менее 90,0%.

При снижении количества активного компонента менее 15% и модифицирующей добавки менее 0,5%, отмечается снижение активности образцов по всем компонентам ниже указанного уровня - обр. №1-5, 7, 14, 21, 28, 35.

В таблице 2 представлены результаты испытаний активности предлагаемого катализатора.

гетерогенный катализатор окисления неорганических и/или органических   соединений на керамическом носителе, патент № 2295386

Пример 4.

Проводят испытания активности образцов катализатора в процессе абсорбционно-каталитической очистки газов от SO2, Н 2S, меркаптанов. При окислении по предлагаемому способу использовали катализаторы, полученные в примере 1, за исключением тех, которые были забракованы по результатам испытаний механической прочности по примеру 2.

В качестве модифицирующей добавки взяты нефтяной кокс, сапропилит, доломит.

Испытание активности предлагаемого катализатора для очистки газов от сернистых соединений проводят на реальных газовых выбросах содорегенерационной печи ОАО «Байкальский ЦБК», в реакторе непрерывного действия при пленочном режиме абсорбционно-каталитического процесса. Абсорбент, в качестве которого используется вода, подается в реактор сверху, газ противотоком - снизу.

Активность катализатора оценивают по степени очистки газовой смеси от соединений серы, для этого определяют концентрацию соединений в газовой смеси на входе и на выходе реактора окисления.

Определение концентрации Н2S и меркаптанов производят потенциометрическим методом по ГОСТ 22985-75, SO 2-методом, описанным в /4/.

Ниже приведены параметры процесса абсорбционно-каталитического окисления оксида серы, сульфидов, меркаптанов в газе при указанных исходных концентрациях.

Концентрация, г/дм3: оксид серы0,01-4,5
сероводорода0,01-3,0
меркаптанов0,01-2,5
рН абсорбента7,1-8,2
Температура, °С60-80
Давление, МПаатмосферное
Удельный расход воздуха, дм3/дм 310,5-50
Расход абсорбента, дм3/дм 30,2-1,0
Время контакта газ: катализатор, с0,8-1,5
Отношение расхода абсорбента к расходу газа0,00015
Скорость газа, м/с0,14
Концентрация кислорода в газе, %10

Анализ результатов испытаний активности образцов показывает, что все образцы катализатора с содержанием активной основы 15-50% и модифицирующей добавки 0,5-20% имеют активность в процессе окисления оксида серы - 99,6%, сероводорода - не менее 99,7%, меркаптанов - не менее 99,9%.

При снижении количества активного компонента (менее 15%) и модифицирующей добавки (менее 0,5%), отмечается снижение активности образцов по всем компонентам ниже указанного уровня - обр. №1-5, 7, 14, 21, 28, 35.

В таблице 3 представлены результаты испытаний активности предлагаемого катализатора.

гетерогенный катализатор окисления неорганических и/или органических   соединений на керамическом носителе, патент № 2295386 гетерогенный катализатор окисления неорганических и/или органических   соединений на керамическом носителе, патент № 2295386

Пример 5.

Проводят испытания приготовленных по примеру 2 опытных образцов катализаторов (за исключением тех, которые были забракованы по результатам испытаний механической прочности по примеру 2), где в качестве модифицирующей добавки взяты нефтяной кокс, сапропилит, доломит, в процессе биокаталитической очистки сточных вод в биофильтре. Эксперименты проводят на лабораторной модели биофильтра, представляющей собой цилиндрическую емкость с внутренним диаметром - 295 мм, высотой рабочей части - 360 мм и объемом - 0,0254 м3.

Биофильтр загружают в три слоя высотой по 120 мм каждый следующим образом:

- поддерживающий слой гравия (фракция 20-40 мм);

- образец катализатора (фракция 11 мм);

- образец катализатора (фракция 8 мм).

В процессе очистки биофильтр заполняют водой полностью, т.е. уровень воды поддерживают выше уровня каталитической загрузки. Свободный объем биофильтра составляет 0,012 м 3. Воду подают в биофильтр сверху, воздух - снизу, противотоком. Для исследований используют сточную воду БОС ОАО «АНХК» того же состава, что в примере 6.

В течение первых 12 суток производят подготовку биофильтра к работе. В течение этого времени в биофильтре происходит наращивание биопленки и ее адаптация. Для этого орошают загрузку небольшим количеством активного ила в течение 2 суток. Затем начинают подавать разбавленную в соотношении 1:2 сточную воду в течение 4-5 суток и затем неразбавленную.

В течение первых 12 суток работы биофильтра в указанных параметрах завершается формирование первичной биопленки и биофильтр выходит на рабочий режим, т.е. эффективность очистки сточных вод по всем компонентам достигает достаточно высокого уровня.

Данные показывают, что после формирования первичной биопленки, эффективность работы биофильтра в период с 13-ые по 60-ые сутки продолжает увеличиваться. По истечении 60 суток эффективность работы биофильтра достигнув максимума, начинает снижаться, что обусловлено появлением избыточной биопленки, которая в большой части состоит из отмерших микроорганизмов.

Отмывку и удаление избыточной биопленки - регенерацию биофильтра, осуществляют при псевдоожижении загрузочного материала в процессе водовоздушной промывки. Необходима периодическая регенерация биофильтра каждые 60 суток. Эффективность работы биофильтра оценивают после завершения формирования первичной биопленки по истечении 14-15 суток работы биофильтра.

Испытания активности образцов катализаторов проводят при времени пребывания воды в биофильтре - 8 ч и удельном расходе воздуха 8,0 дм 3/дм3. Результаты испытаний опытных образцов катализаторов (оптимального состава) приведены в таблице 4.

Анализ результатов испытаний активности показывает, что все образцы катализаторов с содержанием активной основы 15-50% и модифицирующей добавки 0,5-20% имеют активность в процессе биокаталитической очистки в биофильтре по сероводороду 99,8-100%, азоту аммонийному - 99,5-99,8%, нитритам - 74-76%, нитратам - 74-76%, ХПК - 94-96%.

При снижении количества активного компонента менее 15% и модифицирующей добавки менее 0,5%, отмечается снижение активности образцов по всем показателям - обр. №1-5, 7, 14, 21, 28, 35.

гетерогенный катализатор окисления неорганических и/или органических   соединений на керамическом носителе, патент № 2295386 гетерогенный катализатор окисления неорганических и/или органических   соединений на керамическом носителе, патент № 2295386

Пример 6.

Проводят испытания эффективности предлагаемого способа получения полисульфидного варочного раствора с применением образцов катализатора, приготовленных по примеру 1, где для приготовления образцов катализатора в качестве модифицирующей добавки взяты нефтяной кокс, сапропилит, доломит.

Эксперименты проводят на реальном белом сульфатном щелоке, используемом для сульфатной варки целлюлозы на Байкальском ЦБК, следующего состава:

Общая щелочность105,0-117,0 г/дм3 ед. Na2O
NaOH76,0-78,0 г/дм 3 ед. Na2O
Активная щелочность95,0-108,0 г/дм 3 ед. Na2O
Сульфидность24-35%
Сера тиосульфатная0,8-1,3 г/дм 3 ед. Na2O
Сера полисульфидная0,4-0,5 г/дм 3 ед. Na2O
Взвешенные примесиНе более 80 г/дм 3

Процесс получения полисульфидного варочного раствора по предлагаемому способу проводят в лабораторном реакторе периодического действия. Каждый образец катализатора загружают в лабораторный реактор слоями, между которыми устанавливали ограничительные сетки. Объемная доля образца катализатора в реакторе окисления составляет 50% (включая свободный объем катализатора). Подача исходного белого щелока и воздуха в реактор осуществляется прямотоком снизу реактора с использованием диспергатора, обеспечивающего хороший массообмен газовой и жидкой фаз.

Процесс окисления белого щелока проводят при следующих параметрах: температура 80-85°С; удельный расход воздуха 8 м33, время окисления (фиктивное) - 15 мин.

Эксперименты проводят без предварительной очистки белого щелока от взвешенных примесей.

Эффективность процесса окисления оценивают по следующим показателям:

- степень окисления сульфида натрия;

- концентрация полисульфидов в окисленном щелоке;

- селективность процесса окисления.

Содержание сульфидной и полисульфидной серы определяют по методам, описанным в /4/.

Результаты испытаний эффективности предлагаемого способа получения полисульфидного щелока на образцах катализатора приведены в табл.5.

Анализ результатов испытаний активности образцов показывает, что на всех образцах катализатора с содержанием активной основы 15-50% и модифицирующей добавки 0,5-20% степень окисления сульфида натрия - не менее 73%, концентрация полисульфидной серы в окисленном щелоке - не менее 6,5 г/дм3 и селективность процесса не менее 70%.

Данные показатели достигнуты при использовании белого сульфатного щелока низкой сульфидности - 29-31%. Полисульфидный щелок с данными показателями является наиболее пригодным для полисульфидной варки целлюлозы.

При снижении количества активного компонента менее 15% и модифицирующей добавки менее 0,5%, отмечается снижение активности образцов по всем компонентам ниже указанного уровня - обр. №1-5, 7, 14, 21, 28, 35.

Результаты испытаний активности опытных образцов катализаторов представлены в таблице №5.

гетерогенный катализатор окисления неорганических и/или органических   соединений на керамическом носителе, патент № 2295386 гетерогенный катализатор окисления неорганических и/или органических   соединений на керамическом носителе, патент № 2295386

Пример 7.

Проводят испытания по определению каталитической активности, задерживающей способности и обеззараживающего эффекта образцов адсорбента-катализатора, приготовленных по примеру 1 (за исключением образцов, которые забраковали по показателям механической прочности по примеру 2), где в качестве модифицирующей добавки для приготовления образцов катализатора были взяты нефтяной кокс, сапропилит, доломит в процессе очистки природных вод на лабораторной установке, моделирующей работу фильтра с зернистой загрузкой.

Процесс очистки природных вод проводится с постхлорированием с дозой хлора 0,05-0,1 мг/дм3 для предотвращения вторичного развития микрофлоры в распределительной системе. Стеклянную колонку d=30 мм и высотой 550 мм заполняют адсорбентом-катализатором h=400 мм с крупностью зерен 0,8-1,5 мм. Над слоем загрузки имеется свободный объем, предназначенный для расширения слоя при водовоздушной промывке. Скорость подачи воды на фильтровальную установку составляет 5 м/ч.

Лабораторный фильтр с подачей очищаемой воды сверху вниз оборудован системой равномерного распределения исходной воды через полиэтиленовую сетку. Регенерация осуществлялась промывкой загрузки с подачей водовоздушной смеси в течение 10-15 мин снизу установки.

Данные по определению каталитической активности (по ХПК, железу, сульфатам, жесткости), обеззараживающей эффективности (по коли-индексу) образцов адсорбентов-катализаторов оптимального состава в процессе очистки природных вод представлены в таблице 6.

гетерогенный катализатор окисления неорганических и/или органических   соединений на керамическом носителе, патент № 2295386 гетерогенный катализатор окисления неорганических и/или органических   соединений на керамическом носителе, патент № 2295386

Анализ результатов испытаний активности показывает, что все образцы с содержанием активной основы 15-50% и модифицирующей добавки 0,5-20% имеют активность в процессе биокаталитической очистки в биофильтре по сероводороду 99,8-100%, азоту аммонийному - 99,5-99,8%, нитритам - 74-76%, нитратам - 74-76%, ХПК - 94-96%.

Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2295386

patent-2295386.pdf

Класс B01J23/745 железо

каталитическая система в процессе термолиза тяжелого нефтяного сырья и отходов добычи и переработки нефти -  патент 2524211 (27.07.2014)
катализатор для избирательного окисления монооксида углерода в смеси с аммиаком и способ его получения (варианты) -  патент 2515529 (10.05.2014)
катализатор для дегидрирования алкилароматических углеводородов -  патент 2509604 (20.03.2014)
способ получения каталитически активных магниторазделяемых наночастиц -  патент 2506998 (20.02.2014)
способ извлечения молибдена и церия из отработанных железооксидных катализаторов дегидрирования олефиновых и алкилароматических углеводородов -  патент 2504594 (20.01.2014)
мобильный катализатор удаления nox -  патент 2503498 (10.01.2014)
способ получения катализатора синтеза углеводородов и его применение в процессе синтеза углеводородов -  патент 2502559 (27.12.2013)
применение твердых веществ на основе феррита цинка в способе глубокого обессеривания кислородсодержащего сырья -  патент 2500791 (10.12.2013)
способ изготовления каталитически активных геометрических формованных изделий -  патент 2495719 (20.10.2013)
способ изготовления каталитически активных геометрических формованных изделий -  патент 2495718 (20.10.2013)

Класс B01J21/16 глины или прочие минеральные силикаты

катализатор для переработки тяжелого нефтяного сырья и способ его приготовления -  патент 2527573 (10.09.2014)
шариковый катализатор крекинга "адамант" и способ его приготовления -  патент 2517171 (27.05.2014)
каталитическая добавка для повышения октанового числа бензина каталитического крекинга и способ ее приготовления -  патент 2516847 (20.05.2014)
содержащие вольфрамовые соединения катализаторы и способ дегидратации глицерина -  патент 2487754 (20.07.2013)
способ регенерации катализатора, используемого при дегидратации глицерина -  патент 2484895 (20.06.2013)
микросферический катализатор для крекинга нефтяных фракций и способ его приготовления -  патент 2473385 (27.01.2013)
микросферический бицеолитный катализатор для повышения октанового числа бензина крекинга вакуумного газойля и способ его приготовления -  патент 2473384 (27.01.2013)
микросферический катализатор для снижения содержания серы в бензине крекинга и способ его приготовления -  патент 2472586 (20.01.2013)
способ переработки бензинов термических процессов и катализатор для его осуществления -  патент 2469070 (10.12.2012)
способ приготовления блочных сотовых кордиеритовых катализаторов очистки отработавших газов двигателей внутреннего сгорания -  патент 2442651 (20.02.2012)

Класс B01J21/18 углерод

способ получения нановискерных структур оксидных вольфрамовых бронз на угольном материале -  патент 2525543 (20.08.2014)
способ изготовления металл-углерод содержащих тел -  патент 2520874 (27.06.2014)
катализатор на основе меди, нанесенный на мезопористый уголь, способ его получения и применения -  патент 2517108 (27.05.2014)
фотокатализатор на основе оксида титана и способ его получения -  патент 2508938 (10.03.2014)
способ селективного гидрирования фенилацетилена в присутствии стирола -  патент 2505519 (27.01.2014)
способ получения катализатора -  патент 2498852 (20.11.2013)
способ получения мембранного катализатора и способ дегидрирования углеводородов с использованием полученного катализатора -  патент 2497587 (10.11.2013)
способ модификации электрохимических катализаторов на углеродном носителе -  патент 2495158 (10.10.2013)
состав и способ синтеза катализатора гидродеоксигенации кислородсодержащего углеводородного сырья -  патент 2492922 (20.09.2013)
способ электрохимического получения катализатора pt-nio/c -  патент 2486958 (10.07.2013)

Класс B01J21/08 диоксид кремния

катализатор для получения синтетических базовых масел и способ его приготовления -  патент 2525119 (10.08.2014)
катализатор для получения этилена и способ получения этилена с использованием этого катализатора -  патент 2523013 (20.07.2014)
катализатор на подложке из оксида алюминия, с оболочкой из диоксида кремния -  патент 2520223 (20.06.2014)
способ приготовления катализатора для окислительной конденсации метана, катализатор, приготовленный по этому способу, и способ окислительной конденсации метана с использованием полученного катализатора -  патент 2515497 (10.05.2014)
способ одновременного получения ароматических углеводородов и дивинила -  патент 2495017 (10.10.2013)
способ изготовления текстильного катализатора (варианты) -  патент 2490065 (20.08.2013)
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)
композитный фотокатализатор для очистки воды и воздуха -  патент 2478413 (10.04.2013)
катализатор синтеза фишера-тропша, способ его приготовления и применения -  патент 2478006 (27.03.2013)
катализатор синтеза фишера-тропша, его изготовление и применение -  патент 2477654 (20.03.2013)

Класс C02F1/72 окислением

способ обеззараживания воды -  патент 2524944 (10.08.2014)
установка безреагентной очистки и обеззараживания воды -  патент 2524601 (27.07.2014)
способ очистки природной воды -  патент 2514963 (10.05.2014)
способ очистки воды -  патент 2502682 (27.12.2013)
способ разрушения аниона 1-гидроксиэтан-1,1-дифосфоновой кислоты в отходах производства -  патент 2500629 (10.12.2013)
способ обезвреживания отходов, содержащих углеводороды, с одновременным осаждением растворенных солей металлов и устройство для его осуществления -  патент 2485400 (20.06.2013)
способ глубокой очистки сточных вод от красителей -  патент 2480424 (27.04.2013)
способ очистки сточных вод от фенолов -  патент 2476384 (27.02.2013)
способ получения гранулы покрытого окисляющего вещества, полученная гранула и ее применение -  патент 2471848 (10.01.2013)
способ каталитического окисления аниона 1-гидроксиэтан-1,1-дифосфоновой кислоты в водном растворе -  патент 2460693 (10.09.2012)
Наверх