Спосіб одержання каталізатора-сорбента на основі хромвмісних сполук для очистки газових сумішей від хлорорганічних речовин

Изобретение относится к области катализа, в частности к способам получения катализаторов-сорбентов для очистки отходящи х газов от хлорсодержащих углеводородов, и может быть использовано для приготовления катализаторов, применяемых на предприятиях по производству и переработке хлорорганических ве ществ. Известен способ приготовления катализатора-сорбента для очистки газовых смесей от винилхлорида в сорбционно-каталитическом режиме, заключающийся в совместном осаждении аммиаком гидроксидов меди, кобальта и хрома из водного раствора из азотнокислых солей, сушке и прокаливании осадка в среде инертного газа при температуре 425-450°С [1]. Существенным недостатком этого способа является образование промывных вод, загрязненных ионами меди, кобальта и хрома. Кроме того. при термической обработке соосажденной массы выделяются токсичные окислы азота, попадание которых в атмосфер у воздуха недопустимо. Известен также способ получения катализатора путем пропитки носителя раствором активного вещества с последующей термообработкой [2], Этот способ является экологически более чистым. Однако, получаемый при этом катализатор непригоден для сорбционно-каталитической очистки газов вследствие низкой сорбционной емкости по реагирующим веществам. Так, например, меднохромовый катализатор для глубокой очистки газовоздушных смесей от винилхлорида при температуре 60°С адсорбирует всего 0,05 мг винилхлорида на 1 г катализатора. Наиболее близок по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому способу метод получения алюмохромового катализатора, используемого в способе очистки от хлорорганических веществ [3]. Катализатор готовят путем пропитки водным раствором оксида хрома (VI) g -оксида алюминия, предварительно обработанного соляной кислотой. Обработку носителя осуществляют 0,1-0,5 об. % раствором соляной кислоты при комнатной температуре в течение 2-4 ч с последующей прокалкой при температуре 220°С. Данный способ позволяет получать контакты, пригодные для сорбционно-каталитической очистки газов от хлорорганических веществ. Однако сорбционная емкость таких катализаторов по хлорорганическим веществам все же недостаточно высока (8,4 мг/г по винилхлориду). Задача изобретения - разработка способа получения катализатора-сорбента на основе хромсодержащих соединений для очистки газовых смесей от хлорорганических веществ, который обеспечивает путем предварительной обработки носителя кислотой повышенную сорбционную емкость по хлорорганическим веществам. Поставленная задача решается тем, что носитель g -Аl2 О3 , используемый для приготовления катализатора, перед нанесением активной массы подвергают обработке одной из следующи х кислот: щавелевой, уксусной или азотной. Кислотную обработку проводят при 50-100°С, а затем после фильтрации и сушки g -Аl2 О3подвергают его термической обработке в воздухе при 220°С. Оксиднохромовый катализатор, приготовленный на основе обработанного таким образом носителя, существенно увеличивает свою сорбционную емкость по винилхлориду. Так, оксиднохромовый катализатор, состоящий из 40 мас.% Сr2О3 и 60 мас.%. в случае обработки носителя соляной кислотой при комнатной температуре имеет сорбционную емкость по винилхлориду при температуре 60°С, равную 8.4 мг/г, в то время как катализатор того же состава, носитель которого подвергнут обработке при кипячении щавелевой кислотой, имеет сорбционную емкость 11,5 мг/г (5.0 об % раствор). Пример 1. Приготовление катализатора. Для приготовления 100 г оксиднохромового катализатора, содержащего 40 мас.% оксида хрома (III), берут 52,4 г оксида хрома (VI) и растворяют в 42 см 3 дистиллированной воды. Полученным раствором про-питывают 60 г g -Аl2 О3, обработанного кислотой. Пропитанный носитель после сушки при 110°С подвергают термической обработке в инертной среде при температуре 425-450°С в течение 10 ч. Обработку кислотами g -Аl2О 3 осуществляют следующим образом. Носитель в виде гранул неправильной формы помещают в стакан, заливают пятикратным по объему 2; 3.5; 5.0; 6.5 или 8.0 об.% раствором щавелевой, уксусной или азотной кислот, подвергают кипячению в течение 2 ч. а затем отфильтровывают и подвергают термической обработке в атмосфере воздуха при 200-225°С. Пример 2. Очистка газовой смеси. В проточный реактор диаметром 16 мм помещают 6 см оксиднохромового катализатора, содержащего 40 мас.% оксида хрома (III) на обработанном щавелевой, уксусной или азотной кислотами g -оксиде алюминия. Через реактор, нагретый до 60°С, пропускают 6 л/ч газовоздушной смеси, содержащей 279 мг/м 3 винилхлорида или 288 мг/м 3 этилхлорида, до насыщения катализатора, регистрируя время защитного действия контакта. Затем температуру поднимают до 350°С и выдерживают при этой температуре в течение 2 ч. Данные, характеризующие конкретные условия проведения опытов по определению величины сорбциоиной емкости контактов по хлорорганическим веществам, приведены в табл. 1. Из приведенных данных следует, что образцы, приготовленные с использованием g -Аl2О 3, обработанного щавелевой, уксусной или азотной кислотами, обладают более высокой сорбционной емкостью, чем контакты, приготовленные на основе носителя, обработанного соляной кислотой. Это наблюдается как в условиях по прототипу (образец 16), так и в условиях заявляемого способа (образец 17). Наиболее целесообразна обработка 3,5-6,5 об.% растворами кислот, оптимальной является концентрация 5%. В этом случае достигается максимальная сорбционная емкость катализаторов. Образцы, приготовленные с использованием носителей, обработанных 2 об.% растворами кислот, имеют более низкую сорбционную емкость, чем по прототипу. Применение 8 об.% растворов кислот также приводит к снижению сорбционных свойств контактов. Показатели, характеризующие эффективность предложенного способа получения катализаторов для очистки газовых смесей от хлорсодержащих ве ществ а сорбционно-каталитическом режиме, представлены в табл. 2. Пример 3. Для приготовления 100 г кобальтхромового катализатора, содержащего 40 мас.% хромита кобальта, берут 35,2 г оксида хрома (VI), 51.2 г азотнокислого кобальта и растворяют в 39 см3 дистиллированной воды. Полученным раствором пропитывают 60 г g -оксида алюминия, обработанного кислотой. Пропитанный носитель после сушки при 110°С подвергают термической обработке в инертной среде при температуре 425450°С в течение 10ч. Обработку g -АІ 2О3 осуществляют 5 об. % растворами щавелевой, уксусной или азотной кислот при кипячении в течение 2 ч, а затем отфильтровывают и подвергают термической обработке в атмосфере воздуха при 200-225°С. Определение величины сорбционной емкости по винилхлориду проводят в проточном реакторе диаметром 16 мм, в который помещают 6 см 3 катализатора. Через реактор, нагретый до 60°С, пропускают 6 л газовоздушной смеси в 1 ч, содержащей 279 мг/м 3 винилхлорида, до насыщения катализатора, регистрируя время защитного действия контакта. Результаты проведенных экспериментов приведены в табл. 3. Из приведенных данных следует, что и на кобальтхромовых образцах, приготовленных с использованием g оксида алюминия, обработанного 5 об.% растворами щавелевой, уксусной и азотной кислот, сорбционная емкость по винилхлориду выше по сравнению с катализатором того же состава с g -АІ2 О3, обработанным 0,5 об.% раствором соляной кислоты. Пример 4. Для приготовления 100 г оксиднохромового катализатора, содержащего 40 мас.% оксида хрома (III), бер ут 52,4 г оксида хрома (VI) и растворяют в 42 см 3 дистиллированной воды. Полученным раствором пропитывают 60 г g -оксида алюминия, обработанного кислотой. Пропитанный носитель после сушки при 100°С подвергают термической обработке в инертной среде при температуре 425-450°С в течение 10 ч. Обработку носителя осуществляют при 50 и 75°С, варьируя продолжительность обработки. Отфильтрованный носитель подвергают термической обработке в атмосфере воздуха при 220-225°С, Определение величины сорбционной емкости по винилхлориду приготовленных образцов проводят так, как описано в примере 1. Полученные результаты приведены в 1абл. 4. Из данных табл. 4 видно, что катализаторы, приготовленные с использованием g -АІ 2О3 , обработанного кислотой при температурах ниже 100°С, обладает сорбционной емкостью по винилхлориду более высокой. чем у прототипа. Причем увеличение времени обработки повышает величину сорбционной емкости. Из приведенных данных видно, что катализаторы, приготовленные по предлагаемому способу, обладают более высокой сорбционной емкостью по хлорорганическим веществам, чем контакты, полученные известным способом. На катализаторах сорбционно-каталитической очистки, приготовленных с использованием носителей, обработанных щавелевой, уксусной или азотной кислотами, сорбционная емкость по винилхлориду повышается почти на 25%.