Способ приготовления катализатора для комплексной очистки газов от оксида азота, оксида углерода и углеводородов

(51) 01 29/40 (2006.01) 01 29/42 (2006.01) 01 31/28 (2006.01) 01 53/94 (2006.01) МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ очистки газов от оксида азота, оксида углерода и углеводородов. Предложенный катализатор включает первичный носитель - нитрид кремния,связывающий компонент - оксинитрат алюминия 1,6 мас., цеолитовый вторичный носитель 12,0 мас., палладий в качестве промотора 0,03-0,05 мас., а также никель, медь и хром в составе полиметаллического комплекса кластерного типа при следующем содержании металлов, мас. никель - 1,5-2,3 медь-3,5-4,0 хром-0,2-0,5. При уменьшении содержания суммы активных металлов(, С, С) в катализаторе до 6,0 мас. и палладия до 0,03-0,05 мас., применяемого в качестве промотора, сохраняется активность катализатора и его термическая устойчивость.(72) Тунгатарова Светлана Александровна Абдулина Сауле Амангельдыевна Саденова Маржан Ануарбековна(73) Акционерное общество Институт органического катализа и электрохимии им. Д.В. Сокольского(54) СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРА ДЛЯ КОМПЛЕКСНОЙ ОЧИСТКИ ГАЗОВ ОТ ОКСИДА АЗОТА,ОКСИДА УГЛЕРОДА И УГЛЕВОДОРОДОВ(57) Изобретение относится к способу приготовления катализатора для комплексной Изобретение относится к способу получения катализаторов для комплексной очистки технологических газов от оксида азота, оксида углерода и углеводородов. Известные в мировой практике катализаторы на основе , ,либо их смесей обладают высокой эффективностью, термической стабильностью и долговечностью, однако являются дорогостоящими. Поэтому актуальной остается проблема разработки новых составов и методов получения усовершенствованных катализаторов на основе переходных металлов с пониженным содержанием платиноидов, устойчивых к воздействию высоких температур и каталитических ядов. Известен катализатор, содержащий оксид титана,соединение одного или нескольких металлов платиновой группы на носителе на основе оксида алюминия. Катализатор дополнительно содержит оксид натрия и/или калия Исаева Г.Г.,Макаренко М.Г., Виноградов Е.Ю. и др. Катализатор для очистки газов от углеводородов, оксидов азота,оксида углерода и способ его получения. Патент РФ 2135279. 1999. Способ включает пропитку твердого носителя соединением одного или нескольких металлов платиновой группы, сушку, прокаливание при температуре 200-600 С. Для получения катализатора используют носитель, представляющий собой оксид алюминия с равномерно распределенным в нем мелкодисперсным оксидом титана. Носитель получают введением соединения титана в шихту, включающую гидроксид алюминия,путем пластификации, формовки, сушки и прокаливания при температуре 500-1250 С. Полученный носитель пропитывают раствором соли металла платиновой группы, причем дополнительно вводимые соединения натрия и/или калия вносят либо в шихту для приготовления носителя или одновременно с пропиткой солью металла платиновой группы. Пластификацию проводят азотной кислотой с Мк-0,02-0,2. В шихту для приготовления носителя вводят порообразующие добавки древесную муку,целлюлозу,карбоксиметилцеллюлозу, карбоксиэтилцеллюлозу в количестве 1-10 мас., силикагель в количестве 1-10 мас., соединение металлов из группы , С, в количестве 0,1-7,0 мас Недостатками способа являются сложность получения катализатора, высокая энергоемкость процесса и,соответственно, высокая стоимость катализатора. Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ приготовления катализатора для комплексной очистки газов от оксида азота, оксида углерода и углеводородов, содержащего, мас. платина - 0,025-0,05 рутений - 0,025-0,05 церий 5,0-6,6 медь - 3,0 оксинитрит алюминия - 1,60 цеолит -5 - 12,0 нитрид кремния - остальное Саденова М.А., Попова Н.М., Досумов К. и др. Катализатор для комплексной очистки газов от оксидов азота, углерода и от углеводородов. Патент РК 13005. 2003. Бюл. 5. Известный катализатор готовят из суспензии цеолита дистиллированной воды. Керамический блок сотовой структуры пропитывают вышеуказанной суспензией,а затем наносят активную фазу из водного раствора нитрата соответствующего металла методом капиллярной пропитки по влагоемкости. Образцы высушивают и прогревают при 550 С 3 ч на воздухе. Катализатор используют в процессе комплексной очистки газов от оксида азота, оксида углерода и углеводородов в реакторе проточного типа путем пропускания реакционной смеси, содержащей следующие компоненты, об. СО-0,35-0,38 0,10-0,15 СзН 6-0,06-0,08 2-0-1,0 А-остальное. Степень 70-ного превращения оксида углерода наблюдается при температуре 160 С, углеводорода при 320 С, а оксида азота-при 310 С. Недостатком известного катализатора является дороговизна благородных металлов платины и рутения, входящих в его состав. Технической задачей заявляемого изобретения является разработка способа,позволяющего приготовить катализатор с повышенной термической устойчивостью и активностью для комплексной очистки технологических газов от вредных компонентов - оксида азота, оксида углерода и углеводородов при уменьшении суммы активных металлов, входящих в полиметаллический комплекс кластерного типа, а также снижении общего содержания драгоценных металлов в катализаторе. Поставленная техническая задача достигается предлагаемым способом приготовления катализатора для комплексной очистки газов, в состав которого входит первичный носитель - нитрид кремния,связывающий компонент - оксинитрат алюминия-1,6 мас., цеолитовый вторичный носитель-12,0 мас.,палладий в качестве промотора 0,03-0,05 мас., а также никель, медь и хром в составе полиметаллического комплекса кластерного типа при следующем содержании металлов, мас. никель 1,5-2,3 медь - 3,5-4,0 хром - 0,2-0,5. Предлагаемый катализатор для комплексной очистки технологических газов от вредных компонентов 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 мас.), а затем активной фазы из водных растворов нитратов соответствующих металлов методом капиллярной пропитки по влагоемкости. Образцы затем высушивают и прогревают при 550 С 3 ч и 800 С 10 ч на воздухе. Активность катализаторов определяют в процессе очистки газовой смеси, близкой по составу к технологическим газам и содержащей следующие компоненты, об. СО-0,35-0,38 -0,10-0,15 С 3 Н 60,06-0,08 О 2-0-1,0 А-остальное. Разработанный катализатор обеспечивает трехкомпонентную очистку уже при 220-320 С, причем ширина окна бифункциональности составляет от 0,3 до 0,43. Степень 70-ного превращения оксида углерода,оксида азота и углеводорода наблюдается при температуре 220-320 С, что соответствует нормам стандартных требований. Высокотемпературный прогрев данного катализатора вызывает ухудшение его свойств,которое выражается в повышении температуры 70 превращения токсичных компонентов до 365-420 С и сужении окна бифункциональности до 0,02. Промотирование катализатора введением следовых количеств палладия (0,03-0,05 мас.) позволяет сохранить широкое окно бифункциональности,которое находится в пределах от 0,26 до 0,34 даже после термической тренировки катализатора на воздухе при 800 С. Полученный /// катализатор обеспечивает комплексную очистку газов на 70 уже при 300-350 С. Предлагаемое изобретение иллюстрируется следующими примерами. Пример 1 этап 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 0,08 ч пропитывают вышеуказанной суспензией методом прокачивания. Избыток суспензии 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 25 С до 300 С в течение 2 ч и выдерживают при 300 С 2 ч. 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 ч. Получают 13,6 (-5 оксинитрат алюминия) 34.этап На блок наносят активные металлы путем последовательной пропитки по влагоемкости носителя водными растворами нитратов хрома(0,2 мас.), меди (3,5 мас.) и никеля (2,3 мас.). Получают полиметаллический комплекс кластерного типа, содержащий, мас. никель - 2,3 медь - 3,5 хром - 0,2. В результате получают катализатор, содержащий, мас. полиметаллический комплекс кластерного типа - 6,0 связующий компонент - оксинитрат алюминия - 1,6 вторичный носитель - цеолит -5-12,0 первичный носитель нитрид кремния - остальное. Пример 2 этап приготовления катализатора аналогичен описанному в Примере 1.этап На блок наносят активные металлы путем последовательной пропитки по влагоемкости носителя водными растворами нитратов хрома(0,5 мас.), меди (3,5 мас.) и никеля (2,0 мас.). Получают полиметаллический комплекс кластерного типа, содержащий, мас. никель - 2,0 медь - 3,5 хром - 0,5. В результате получают катализатор, содержащий, мас. полиметаллический комплекс кластерного типа - 6,0 связующий компонент - оксинитрат алюминия - 1,6 вторичный носитель - цеолит -5-12,0 первичный носитель нитрид кремния - остальное. Пример 3 этап приготовления катализатора аналогичен описанному в Примере 1.этап На блок наносят активные металлы путем последовательной пропитки по влагоемкости носителя водными растворами нитратов хрома(0,2 мас.), меди (4,0 мас.) и никеля (1,8 мас.). Получают полиметаллический комплекс кластерного типа, содержащий, мас. никель - 1,8 медь - 4,0 хром - 0,2. В результате получают катализатор, содержащий, мас. полиметаллический комплекс кластерного типа - 6,0 связующий компонент - оксинитрат алюминия - 1,6 вторичный носитель - цеолит -5-12,0 первичный носитель нитрид кремния - остальное. Пример 4 этап приготовления катализатора аналогичен описанному в Примере 1.этап На блок наносят активные металлы путем последовательной пропитки по влагоемкости носителя водными растворами нитратов хрома(0,5 мас.), меди (4,0 мас.) и никеля (1,5 мас.). Получают полиметаллический комплекс кластерного типа, содержащий, мас. никель-1,5 медь-4,0 хром-0,5. В результате получают катализатор, содержащий, мас. полиметаллический комплекс кластерного типа-6,0 связующий компонент - оксинитрат алюминия - 1,6 вторичный носитель - цеолит -5-12,0 первичный носитель нитрид кремния - остальное. Пример 5 этап приготовления катализатора аналогичен описанному в Примере 1, аэтап - в Примере 4.этап Далее наносят палладий из хлорида-палладия в количестве 0,05 мас. от веса блочного катализатора,затем сушат на воздухе при 500-550 С в течение 1 ч для изучения эффекта промотирования никель-медьхром-содержащих цеолитных катализаторов палладием. В результате получают катализатор, содержащий,мас. палладий - 0,05 мас. полиметаллический комплекс кластерного типа - 6,0 связующий компонент - оксинитрат алюминия-1,6 вторичный носитель - цеолит -5-12,0 первичный носитель нитрид кремния - остальное. Пример 6 этап приготовления катализатора аналогичен описанному в Примере 1, аэтап - в Примере 4.этап Далее наносят палладий из хлорида палладия в количестве 0,03 мас. от веса блочного катализатора,затем сушат на воздухе при 500-550 С в течение 1 ч для изучения эффекта промотирования никель-медьхром-содержащих цеолитных катализаторов палладием. В результате получают катализатор, содержащий,мас. палладий-0,03 мас. полиметаллический комплекс кластерного типа - 6,0 связующий компонент - оксинитрат алюминия - 1,6 вторичный носитель - цеолит -5-12,0 первичный носитель нитрид кремния - остальное. Полученные катализаторы испытаны в процессе комплексной очистки газов от оксида азота, оксида углерода и углеводородов. Результаты представлены в таблице 1. Преимущество предлагаемого изобретения состоит в сохранении активности катализатора и его термической устойчивости при уменьшении содержания суммы активных металлов (, С, С) в катализаторе до 6,0 мас. и палладия до 0,03-0,05 мас., применяемого в качестве промотора. Таблица 1 Комплексная очистка газов на катализаторах, полученных по предлагаемому способу ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ приготовления катализатора для комплексной очистки газов от оксида азота, оксида углерода и углеводородов, в состав которого входит первичный носитель - нитрид кремния, связывающий компонент -оксинитрат алюминия, вторичный носитель - цеолит -5, палладий в качестве промотора, а также никель, медь и хром в виде полиметаллического комплекса кластерного типа при содержании в нем металлов, мас. никель - 1,5-2,3 медь - 3,5-4,0 хром - 0,2-0,5, при следующем соотношении компонентов, мас. промотор - палладий 0,03-0,05 полиметаллический комплекс кластерного типа связующий компонент - оксинитрат алюминия вторичный носитель - цеолит -5 первичный носитель - нитрид кремния отличающийся тем,что в процессе приготовления катализатора на пористый блок из нитрида кремния наносят вторичный носитель, затем полиметаллический комплекс кластерного типа,содержащий никель, медь и хром, и на заключительной стадии - палладий.