Каталізатор для глибокого окиснення рідких та газоподібних вуглеводнів органічного палива

Каталізатор для глибокого окиснення рідких та газоподібних вуглеводнів органічного палива, що 3 Співвідношення СrО:СоО =1:3, загальна кількість компонентів нанесених на носій (SiO2) складає 2532% від ваги носія. Добавки Pd і Sr призначені для підвищення термічної стійкості і стабілізації активної фази в процесі глибокого окиснення газоподібних вуглеводнів. Недоліком каталізатора є пониження активності і зменшення ресурсу роботи після 1.5-2.0 тис. годин його роботи на рідкому паливі. Дезактивація каталізатора відбувається внаслідок розкладу змішаної шпінелі на прості оксиди і метали під дією вуглеводнів та інших сполук, які містить рідке паливо. Таким чином, актуальним є завдання створення каталізатора для глибокого окиснення рідких та газоподібних вуглеводнів, який має підвищену ефективність та збільшений ресурс роботи у реакціях каталітичного окиснення органічного палива. Поставлена задача вирішується тим, що каталізатор для глибокого окиснення рідких і газоподібних вуглеводнів органічного палива, що містить носій на основі оксиду кремнію, на який нанесено оксиди кобальту, хрому та паладій, додатково містить оксид нікелю при наступному вмісті компонентів, %: Оксид кобальту (II) 16-19 Оксид хрому (III) 6-9,5 Оксид хрому (II) 1-2,0 Паладій 0,2-0,5 Оксид нікелю 9-13 Носій решта. Відповідність критерію «новизна» запропонованому каталізатору забезпечує те, що заявлена сукупність ознак не міститься ні в одному з об'єктів існуючого рівня розробки каталізаторів глибокого окиснення рідких і газоподібних вуглеводнів органічного палива. У корисній моделі запропоноване нове рішення для каталізаторів, яке полягає в тому, що каталізатор для глибокого окиснення рідких та газоподібних вуглеводнів органічного палива, що містить носій на основі оксиду кремнію або оксиду алюмінію, на який нанесено оксиди кобальту, хрому та паладій, додатково містить оксид нікелю при наступному вмісті компонентів, %: Оксид кобальту (II) 16-19 Оксид хрому (III) 6-9,5 Оксид хрому (II) 1-2,0 Паладій 0,2-0,5 Оксид нікелю 9-11 Носій решта. Тому ознака, яка не зустрічається в жодному з аналогів - каталізатор для глибокого окиснення рідких та газоподібних вуглеводнів органічного палива, що містить носій на основі оксиду кремнію або оксиду алюмінію, на який нанесено оксиди кобальту, хрому та паладій, додатково містить оксид нікелю при наступному вмісті компонентів, %: 60727 4 Оксид кобальту (II) 16-19 Оксид хрому (III) 6-9,5 Оксид хрому (II) 1-2,0 Паладій 0,2-0,5 Оксид нікелю 9-11 Носій решта, - забезпечує пристрою, що заявляється необхідну «новизну». Промислове використання запропонованої корисної моделі не вимагає спеціальних технологій і матеріалів, його реалізація можлива на існуючих хімічних підприємствах приладобудівної промисловості, які виготовляють нанесені каталізатори для окиснення рідких і газоподібних вуглеводнів. Згідно з корисною моделлю, запропонований каталізатор містить оксиди кобальту, хрому, нікелю та паладій у кількості від 33 до 42%. Активні компоненти каталізатора (оксиди Co, Cr, Ni та паладій), нанесені на пористий оксид кремнію шляхом його просочування відповідними водними розчинами нітратів (Со(NО3)2, Сr(NО3)3, Ni(NО3)2) та PdCl2 з подальшою ступінчатою термічною обробкою каталізатора при температурі 4050°С 6 годин, 80-90°С - 6 годин та 550-600°С протягом 1 години. Концентрація розчину солей металів розраховується у залежності від максимальної вологоємності та ваги пористого носія. Підвищена ефективність каталізатора досягається збільшенням концентрації активних компонентів (порівняно з прототипом), а також комплексною дією паладію та іонів нікелю. Добавки паладію понижують температуру початку реакції, тобто збільшують його ефективність при низьких температурах. Введення в склад кобальтхромового каталізатора іонів Ni дозволяє тривалий час зберігати активну форму шпінельної структури, тобто структуру активної шпінелі, що забезпечує стабільну роботу каталізатора протягом тривалого часу. Ефективність каталізатора у реакціях глибокого окиснення рідкого палива (бензину) та газоподібного (суміші пропан-бутану) досліджували у проточному реакторі неперервної дії. За критерій ефективності вибрано величину конверсії вуглеводнів палива та максимальну температуру, яка досягається у шарі каталізатора. Вміст неокисненого палива в продуктах згоряння визначали за допомогою хроматографа СХ-04П Selmi з полум'яним детектором, максимальну температуру в процесі каталітичного окиснення виміряли за допомогою термопари (хромель-копель). Результати дослідження наведено у таблицях 1, 2. Склад каталізатора у таблицях наведено у відсотках оксидів активних металів Co, Cr, Ni та чистого Pd, які нанесені на пористий оксид кремнію. 5 60727 6 Таблиця 1 Максимальна температура в шарі каталізатора та ступінь конверсії рідкого і газового палива 3 в залежності від кладу каталізатора. Витрата пропан-бутану і бензину - 1,8 г/см год. Пропан-бутан ступінь конверT max,°С сії, % 560 95.3 585 98.1 592 99.8 596 99.7 590 99.4 560 98.8 560 97.2 554 96.1 582 99.6 Склад каталізатора (%) Co(18)Cr(9.0)Pd (0.4)Ni(6.5) Co(18)Cr(9.0)Pd (0.4)Ni(8.0) Co(18)Cr(9.0)Pd(0.4)Ni(9.0) Co(18)Cr(9.0)Pd (0.4)Ni(10.0) Co(18)Cr(9.0)Pd(0.4)Ni(11.0) Co(18)Cr(9.0)Pd (0.4)Ni(12.0) Co(16)Cr(8.0)Pd (0.4)Ni(9.0) Co(19)Cr(9.5)Pd (0.4)Ni(9.0) Co-Cr(29.0)Pd(0.2)Sr(0.5) (прототип) Бензин Б-70 ступінь конверT max,°С сії, % 548 96.4 570 99.5 581 99.9 588 99.8 583 99.6 579 99.4 552 94.2 550 96.8 545 96.3 Таблиця 2. Ступінь конверсії бензину Б-70 в залежності від складу каталізатора 3 та часу неперервної роботи каталізатора. Витрата палива 1,8 г/см год. Склад каталізатора (%) Co(18)Cr(9.0)Pd (0.4)Ni(9.0) Co-Cr(29.0)Pd (0.2)Sr(0.5) 1 99.9 97.1 Як видно з наведених результатів досліджень, запропонований каталізатор ефективний в реакціях окиснення як рідкого, так і газоподібного палива. Порівняно з відомим прототипом час неперервної роботи запропонованого каталізатора на рідкому паливі збільшено практично у 3 рази при збереженні високого ступеня конверсії. Запропонований каталізатор може використовуватись в каталітичних джерелах тепла, що працюють на рідкому і газоподібному паливі. Література 1. А.с. SU1466785. МПК: B01J 23/86, B01D 53/36. Катализатор для глубокого окисления углеводородов и кислородсодержащих соединений отходящих газов промышленных производств. / Комп’ютерна верстка М. Ломалова Час неперервної роботи,тис. год. 3 4 5 6 Ступінь конверсії, % 99.6 99.5 99.0 98.5 98.0 97.4 95.2 91.2 83.4 78.0 2 7 96.8 72.2 М.И. Мясоедов, В.А. Левин, Н.А. Комаровский, А.Л. Цайлингольд, Г.П. Катюряева, Э.А. Шмулевич Опубл. 23.03.1989, Бюл. №11. 2. Алхазов Т.Г., Марголис Л.Я. Глубокое каталитическое окисление органических веществ. - М.: Химия, 1985. - 186с. 3. Патент (RU) 2039601. МПК: B01J 37/02, 23/72, 23/74. Способ приготовления оксидных катализаторов глубокого окисления органических веществ./ О.В.Исаев, В.И.Сакеев, С.Н. Русаков, Э.К.Буяновский - Опубл. 20.07.1995. 4. Патент (UA) №12131. МПК: B01J 10/00. Каталізатор для глибокого окиснення газоподібних вуглеводнів. / Л.Т. Струтинська, В.Я. Михайловський. - Опубл. 16.01.2006. Бюл. №1. Підписне Тираж 24 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