Катализатор для комплексной очистки газов от оксидов азота, углерода и от углеводородов

КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ ной очистки выхлопных газов автотранспорта от оксидов азота, углерода и углеводородов, содержащего небольшие количества металлов платиновой группы, достигается высокая эффективность очистки газов, отвечающих требованиям мировых стандартов. Предложен катализатор для комплексной очистки газов от оксидов азота, углерода и углеводородов, который включает первичный носитель-нитрид кремния, связующий компонент - оксинитрат алюминия, вторичный носитель. Платина, рутений и церий содержатся в катализаторе в виде полиметаллического комплекса кластерного типа, кроме того,катализатор содержит медь при следующем соотношении металлов, мас. платина - 0,025-0,05 рутений - 0,025-0,05 церий - 5,0-6,6 медь - 3,0 а в качестве вторичного носителя - цеолит -5 при следующем соотношении компонентов, мас. полиметаллический комплекс кластерного типа 8,05-9,70 связующий компонент оксинитрит алюминия 1,60 вторичный носитель цеолит -5 12,0 первичный носитель нитрид кремния остальное.(72) Саденова Маржан Ануарбековна Попова Нина Михайловна Досумов Кусман Кайгалтырова Каныша Жумагалиевна(73) Дочернее государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Институт органического катализа и электрохимии им. Д.В. Сокольского Республиканского государственного предприятия на праве хозяйственного ведения Центр химикотехнологических исследований Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ КОМПЛЕКСНОЙ ОЧИСТКИ ГАЗОВ ОТ ОКСИДОВ АЗОТА, УГЛЕРОДА И ОТ УГЛЕВОДОРОДОВ(57) Изобретение относится к катализаторам на носителе и может быть использовано для очистки выхлопных газов бензиновых двигателей и отходящих газов промышленности от вредных примесей,например, оксидов азота, углерода и углеводородов. Широкое применение известных катализаторов экономически невыгодно из-за содержания дорогостоящих платиновых металлов. Благодаря использованию предлагаемого катализатора для комплекс 13005 Изобретение относится к катализаторам на носителе и может быть использовано для очистки выхлопных газов бензиновых двигателей и отходящих газов промышленности от вредных примесей, например, оксидов азота, углерода и углеводородов. Известны катализаторы для очистки продуктов сжигания газообразного и жидкого топлива в различных областях производства и выхлопных газов автомобильного транспорта (Капустин И.А., Горшунов О.Л., Линович В.Г. Нефтегазовые технологии. май-июнь 2000,3, с. 30-34), имеющие сложный полиметаллический состав с добавками благородных металлов, например, металлонанесенные сотовые катализаторы, содержащие ,0- 0,5 на А 2 О 3 либо ,0- 0,5 на А 2 О 3, включающий добавки Ва, , , , О 2. Указанные выше катализаторы, восстановленные в токе водорода (2 ч при 450-470 С), применяют для превращения оксидов углерода и азота, а также метана в модельной смеси с азотом и кислородом. Известные катализаторы, обладая высокой активностью в указанных процессах, являются дорогостоящими из-за большого содержания таких дефицитных металлов, как палладий и рений, а также технологически трудоемкими из-за сложности состава. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному результату являются платинорутенийсодержащий катализатор очистки газов от СО,и С 3 Н 6 (Попова Н.М., Антонова Н.А., Мороз Э.М. // Кинетика и катализ. 1997, т. 38, 5, с. 749-761). Платинорутенийцериевый катализатор на окиси алюминия содержит, мас. Се - 8,0- 0,150,15 оксид алюминия - остальное. Катализатор готовят методом совместной или последовательной пропитки носителя по влагоемкости водноэтанольными (11) растворами солей Се (3)3 62,(ОН)С 3 и Н 2 РС 6 с последующей сушкой(200, 4 ч) и прогревом на воздухе при 500-550 С в течение 1-3 ч. Известные платинорутенийсодержащие катализаторы очистки газовых смесей от СО,и углеводородов проявляют высокую активность и стабильность, но, наряду с этим, широкое применение их экономически невыгодно из-за высокого содержания дорогостоящих платиновых металлов в составе катализаторов. Технической задачей заявляемого изобретения является расширение ассортимента катализаторов для комплексной очистки выхлопных газов автотранспорта от вредных компонентов - оксидов углерода, азота, углеводородов, содержащих небольшие количества металлов платиновой группы и обеспечивающих при этом эффективную очистку выхлопных газов, отвечающую требованиям мировых стандартов. Постановленная техническая задача достигается предлагаемым составом катализатора для комплексной очистки газов от оксидов азота, углерода и углеводородов, включающим первичный носитель нитрид кремния, связывающий компонент - окси 2 нитрат алюминия, вторичный носитель, а также платину, рутений, церий, отличительной особенностью которого является то, что катализатор содержит платину, рутений и церий в виде полиметаллического комплекса кластерного типа, дополнительно содержащего медь при соотношении металлов,ма. платина - 0,025-0,05 рутений - 0,025-0,05 церий - 5,0-6,6 медь - 3,0, а в качестве вторичного носителя - цеолит -5 при следующем соотношении компонентов, мас. полиметаллический комплекс кластерного типа 8,05-9,70 связующий компонент оксинитрит алюминия 1,60 вторичный носитель цеолит -5 12,0 первичный носитель нитрид кремния остальное. Предлагаемый катализатор для комплексной очистки выхлопных газов автотранспорта готовят последовательным нанесением на керамический блок сотовой структуры сначала вторичного носителя в присутствии связывающего компонента оксинитрата алюминия путем многократной прописки(до достижения содержания смеси 5 оксинитрат алюминия 13,6 ма.), а затем активной фазы из водного раствора нитрата соответствующего металла методом капиллярной пропитки по влагоемкости. Образцы затем высушивают и прогревают при 550 С, 3 ч на воздухе. Активность катализаторов определяют в процессе очистки газовой смеси, близкой по составу к выхлопному газу бензинового двигателя и содержащей следующие компоненты, об. СО - 0,35-0,380,10-0,15 С 3 Н 6 - 0,06-0,08 2 - 0-1,0- остальное. Степень 70-ного превращения оксида углерода и углеводорода наблюдается при температуре 320 С,а оксида азота - при 295 С, что соответствует нормам стандартных требований. Таким образом, предлагаемый состав катализатора, содержащий небольшие концентрации дорогостоящих металлов платиновой группы, обеспечивает эффективную очистку выхлопных газов автотранспорта. Предлагаемое изобретение иллюстрируется следующими примерами. Пример 1. Готовят суспензию из 6 г цеолита-5, 0,96 г оксинитрата алюминия, 50 мл дистиллированной воды. Пористый блок сотовой структуры, состоящий из нитрида кремния весом 3,5 г, в течение 5 мин пропитывают вышеуказанной суспензией методом прокачивания. Избыток суспезии выдувают из пор блока потоком воздуха. Сушат на воздухе при комнатной температуре в течение 12-14 ч, затем прогревают в сушильном шкафу в атмосфере воздуха при постепенном повышении температуры от комнатной до 300 С в течение 2 часов и выдерживают при 300 С 2 часа. После охлаждения блок взвешивают, рассчитывают привес. Процедуру пропитки повторяют многократно, до достижения 13,6 ма. смеси 5 и оксинитрата алюминия на блоке, после чего про 13005 гревают в атмосфере воздуха при 550 С в течение 3 часов. Получают 13,6(-5 оксинитрат алюминия) 34. На следующем этапе блок пропитывают раствором, содержащим 6,0 мл дистиллированной воды и 7,56 мл водного раствора нитрата меди с титром 0,262 г/л по вышеописанной методике. При необходимости процедуру пропитки повторяют до достижения концентрации активного компонента меди 3,0 ма Затем по описанной выше методике последовательно наносят оставшиеся активные металлы(5,0 ма. церия, 0,025 ма. рутения, 0,025 ма. платины), добиваясь указанных концентраций данных элементов. Получают полиметаллический комплекс кластерного типа, содержащий, мас. платина - 0,025 рутений - 0,025 церий - 0,5 медь - 3,0. В результате получают катализатор, содержащий, ма. полиметаллический комплекс кластерного типа - 8,05 связующий компонент - оксинитрат алюминия - 1,60 вторичный носитель - цеолит-5 - 12,00 первичный носитель - нитрид кремния - 78,35. Пример 2. Готовят суспензию из 6 г цеолита-5, 0,96 г оксинитрата алюминия, 50 мл дистиллированной воды. Пористый блок сотовой структуры, состоящей из нитрида кремния весом 3,5 г. в течение 5 мин. пропитывают вышеуказанной суспензией методом прокачивания. Избыток суспензии выдувают из пор блока потоком воздуха. Сушат на воздухе при комнатной температуре в течение 1214 ч, затем прогревают в сушильном шкафу в атмосфере воздуха при постепенном повышении температуры от комнатной до 300 С в течение 2 часов и выдерживают при 300 С 2 часа. После охлаждения блок взвешивают, рассчитывают привес. Процедуру пропитки повторяют многократно, до достижения 13,6 мас. смеси -5 и оксинитрата алюминия на блоке, после чего прогревают в атмосфере воздуха при 550 С в течение 3 часов. Получают 13,6(-5 оксинитрат алюминия) 34. На следующем этапе блок пропитывают раствором, содержащим 6,0 мл дистиллированной воды и 7,56 мл водного раствора нитрата меди с титром 0,262 г/л по вышеописанной методике. При необходимости процедуру пропитки повторяют до достижения концентрации активного компонента меди 3,0 мас Затем по описанной выше методике последовательно наносят оставшиеся активные металлы платины), добиваясь указанных концентраций данных элементов. Получают полиметаллический комплекс кластерного типа, содержащий, мас. платины - 0,04 рутений - 0,04 церий - 5,8 медь - 3,0. В результате получают катализатор, содержащий, мас. полиметаллический комплекс кластерного типа - 8,88, связывающий компонент - оксинитрат алюминия - 1,60, вторичный. носитель - цеолит -5 - 12,00, первичный носитель - нитрид кремния - 80,52. Пример 3. Готовят суспензию из 6 г цеолита-5, 0,96 г оксинитрата алюминия, 50 мл дистиллированной воды. Пористый блок сотовой структуры, состоящий из нитрида кремния весом 3,5 г, в течение 5 мин. пропитывают вышеуказанной суспензией методом прокачивания. Избыток суспензии выдувают из пор блока потоком воздуха. Сушат на воздухе при комнатной температуре в течение 1214 ч, затем прогревают в сушильном шкафу в атмосфере воздуха при постепенном повышении температуры от комнатной до 300 С в течение 2 часов и выдерживают при 300 С 2 часа. После охлаждения блок взвешивают, рассчитывают привес. Процедуру пропитки повторяют многократно, до достижения 13,6 мас.смеси -5 и оксинитрата алюминия на блоке, после чего прогревают в атмосфере воздуха при 550 С в течение 3 часов. Получают 13,6(-5 оксинитрат люминия) 34. На следующем этапе блок пропитывают раствором, содержащим 6,0 мл дистиллированной воды и 7,56 мл водного раствора нитрата меди с титром 0,262 г/л по вышеописанной методике. При необходимости процедуру пропитки повторяют до достижения концентрации активного компонента меди 3,0 мас Затем по описанной выше методике последовательно наносят оставшиеся активные металлы(6,6 мас. церия, 0,05 мас. рутения, 0,05 мас. платины), добиваясь указанных концентраций данных элементов. Получают полиметаллический комплекс кластерного типа, содержащий, мас. платина - 0,05, рутений - 0,05, церий - 6,6, медь - 3,0. В результате получают катализатор, содержащий, мас. полиметаллический комплекс кластерного типа - 9,70 связующий компонент - оксинитрат алюминия - 1,60 вторичный носитель - цеолит-5 - 12,00 первичный носитель - нитрид кремния - 76,70. Полученные катализаторы испытаны в процессе комплексной очистки вышеуказанной газовой смеси. Результаты представлены в таблице. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Катализатор для комплексной очистки газов от оксидов азота, углерода и от углеводородов, включающий первичный носитель - нитрид кремния, связующий компонент - оксинитрат алюминия, вторичный носитель, а также платину, рутений, церий, отличающийся тем, что катализатор содержит платину, рутений и церий в виде полиметаллического комплекса кластерного типа, дополнительно содержащего медь, при следующем соотношении метал лов, мас. платина - 0,0250,05 рутений 0,0250,05 церий - 5,06,6 медь - 3,0, а в качестве вторичного носителя - цеолит -5 при следующем соотношении компонентов, мас. полиметаллический комплекс кластерного типа 8,059,70 связующий компонентоксинитрат алюминия 1,60 вторичный носительцеолит 28 М-5 12,0 первичный носительнитрид кремния остальное.