Процес виготовлення каталізатора для глибокого окиснення газоподібних вуглеводнів та монооксиду вуглецю

1. Процес виготовлення каталізатора на основі благородних металів з групи платини і паладію для глибокого окиснення газоподібних вуглеводнів та монооксиду вуглецю шляхом просочування носія розчинними солями вищенаведених металів, його висушування, прожарювання та наступного відновлення цих металів, який відрізняється тим, що додатково містить стадію попереднього прожарювання носія та його просочування летким органічним розчинником. 3 26393 цю, який дозволяє змінювати характер розподілу активної фази каталізатора в об'ємі гранули носія (об'ємний або поверхневий), задавати потрібну активність каталізатора без зміни концентрації просочувального розчину. Вказане завдання розв'язується тим, що процес виготовлення каталізатора на основі благородних металів з групи платини і паладію для глибокого окиснення газоподібних вуглеводнів та моноксиду вуглецю шляхом просочування носія розчинними солями вищенаведених металів, його висушування, прожарювання та послідуючого відновлення цих металів, який відрізняється тим, що додатково містить стадію попереднього прожарювання носія та його просочування летким органічним розчинником. Відповідність критерію „новизна" запропонованому процесу забезпечує та обставина, що заявлена сукупність ознак не міститься ні в одному з об'єктів існуючого рівня розробки процесів виготовлення каталізаторів глибокого окиснення газоподібних вуглеводнів і моноксиду вуглецю. У корисній моделі запропоноване нове рішення для процесу виготовлення каталізаторів глибокого окиснення газоподібних вуглеводнів та моноксиду вуглецю, яке полягає в тому, що процес виготовлення каталізатора на основі благородних 4 металів з групи платини і паладію для глибокого окиснення газоподібних вуглеводнів та моноксиду вуглецю шляхом просочування носія розчинними солями вище наведених металів, його висушування, прожарювання та послідуючого відновлення цих металів, додатково містить стадію попереднього прожарювання носія та його просочування летким органічним розчинником. Тому ознака, яка не зустрічається ні в одному з аналогів - додатково містить стадію попереднього прожарювання носія та його просочування летким органічним розчинником - забезпечує заявленому процесу необхідний Корисна модельницький рівень. Промислове використання запропонованоЇ корисної моделі не вимагає спеціальних технологій і матеріалів, його реалізація можлива на існуючих хімічних підприємствах. У відповідності з корисною моделлю процес виготовлення каталізатора на основі благородних металів з групи платини і паладію на першому етапі здійснюється термічним прожарюванням носія на основі гранульованого АІ 2O3 при температурі 300-400°С на повітрі протягом 1 год. (табл. 1), в якій Т - температура прожарювання носія на основі АІ 2О3; a - ступінь окиснення палива. Таблиця 1 Температура прожарювання АІ 2О3, Т, °С 100 200 300 400 500 Залишкова вологість, % 10 7 5 3 1,5 Ступінь окиснення палива, a,% 82 90 98 100 93 З таблиці слідує, що для отримання каталізатора з високою каталітичною активністю оптимальним температурним режимом прожарювання носія на основі гранульованого АІ 2О3 є інтервал температур 300-400°С. Другій етап підготовки носія включає процес його просочування летким органічним розчинником, в якості якого використовували ацетон. Аналогічний ефект дає застосування толуола або чо тирьох хлористого вуглецю. Час просочування носія летким розчинником вибирається в залежності від того, який розподіл активної фази необхідно отримати у процесі виготовлення каталізатора. Цей час складає 20-30 год. - у випадку рівномірного розподілу активної фази каталізатора в об'ємі гранули носія (табл. 2), і 15-20 хв. - у випадку поверхневого (табл. 3). Таблиця 2 Час просочування, год. 5 10 15 20 30 40 Глибина проникнення активної фази, l/l0* 0,4 0,6 0,8 1,0 1,0 1,0 Відносна швидкість подачі палива, n 1/n 0** 0,6 0,8 0,9 1,0 1,0 1,0 Таблиця 3 Час просочування, хв. Глибина проникнення активної фази, l/l0* 5 10 15 20 25 30 0,05 0,08 0,1 0,15 0,18 0,20 Відносна швидкість подачі палива, n 2/n 0** 0,6 0,8 1,0 1,0 0,95 0,9 де *l - товщина проникнення активної фази; l0 - розмір гранули носія; ** n 1, n2 - експериментальна швидкість подачі палива, л/год.; n 0 - максимальна швидкість подачі палива, при якій досягається повне згоряння палива, л/год. 5 26393 Отже, як слідує з таблиць 2, 3, час просочування носія летким розчинником протягом 2030год. забезпечує рівномірний розподіл активної фази в гранулі носія (l/l0 = 1), при цьому досягається максимальна швидкість окиснення палива у внутрішньодифузійному режимі. Просочування носія протягом 15-20хв. дозволяє значно збільшити швидкість подачі палива (n 2>n 1) і забезпечити максимальну ступінь окиснення палива у зовнішньо дифузійному режимі. Далі підготовлений відповідним чином носій просочується розчинними солями металів з групи платини (Н2РtСІ 6) і паладію (PdCl2). Розчини цих солей використовуються у таких концентраціях, які забезпечують вміст Pt, Pd або їх суміші від 0,2 до 5 ваг.%. При цьому поверхневий розподіл активної фази дозволяє отримувати більший вміст благородного металу у поверхневому шарі гранули порівняно з об'ємним, не змінюючи концентрацію просочувальних розчинів. 6 Наступними етапами виготовлення каталізатора є його висушування з поступовим підняттям температури від 50 до 250°С, прожарювання при температурі 300-500°С та відновлення Pt і /або Pd у проточному реакторі у відновлювальній атмосфері вільного водню при температурі 300-600°С протягом 1-10 год. На останньому етапі відбувається активація отриманого каталізатора в результаті відновлення оксидів Pt і / або Pd до вільних металів. Введення у процес виготовлення каталізатора додаткових стадій попереднього прожарювання носія і його просочування летким розчинником дозволяє регулювати розподіл активної фази у об'ємі носія, що надає можливість проводити процес безполум'яного окиснення газоподібних вуглеводнів і СО у зовнішньодифузійному режимі у випадку поверхневого розподілу і внутрішньодифузійному режимі - у випадку об'ємного розподілу активної фази. Результати досліджень наведені у таблиці 4. Таблиця 4 Вміст Pt, % Tmax,°C a, % Вміст Pd, % Tmax,°C a, % 0,2 470 96 0,2 475 95 0,5 485 98 0,5 490 97 1,0 500 99 1,0 503 98 2,5 510 100 2,5 512 100 5,0 518 100 5,0 520 100 Ефективність запропонованого процесу і каталізатора отриманого таким методом досліджували у реакції глибокого окиснення суміші пропану і бутану (співвідношення 4:1) у проточному реакторі неперервної дії. За критерій ефективності вибрано максимальну температуру процесу окиснення та ступінь перетворення вуглеводнів. Максимальна температура окиснення знаходилась у межах 470520°С, ступінь перетворення близько 100%. Як слідує з цих даних, оптимальними концентраціями платини і паладію є 0,2-5,0% від маси носія. Застосування запропонованого процесу дозволяє підвищити активність каталізатора у реакції глибокого окиснення вуглеводневого палива і CO. Крім того, такий процес дозволяє економити пла Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков тину і паладій у 1,5-2 рази, що забезпечує вагомий економічний ефект. Джерела інформації: 1. Пат. US 4818745, МКИ B01J21/04; B01J21/10; B01J23/89 Catalyst for oxidation of carbon monoxide and process for preparing the catalyst / John H. Kolts (US).- Опубл. 04.04.1989. 2. Пат. ЕР 0354525 Al, МКИ B01J 23/56; B01D 53/36; C10G 11/04 Carbon monoxide oxidation catalyst / Peters, Alan Winthrop (US).- Опубл. 14.02.1990. 3. Пат. ЕР 0337446 А2, МКИ B01D 53/36; B01J 23/40; B01J 23/42; B01J 23/44; B01J 23/89 Oxidation of carbon monoxide and catalyst therefore / John H. Kolts (US).- Опубл. 18.10.1989. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601