Процес селективного каталітичного перетворення газофазного піридину в нетоксичні продукти

Процес селективного перетворення високотоксичного піридину в газовій фазі в нетоксичні продукти шляхом гетерогенно-каталітичного окисню 3 71365 4 400°С (об'ємна швидкість 7000год-1). При цьому Водночас, окиснювальний розклад гетероциклу до має місце повна конверсія субстрату в продукти нетоксичних СО2, Н2О і N2 на зразках типу пентаокиснювального розкладу - СО2, Н2О, N2 і слідові силу (СuЦВН(96)) і морденіту (Сu М) відбувається кількості закису азоту (N2О). (Аналіз реактантів і за умов часткового перетворення зв'язаного азоту продуктів здійснювали за допомогою газової хросубстрату в високотоксичний NО2. (Для всіх предматографії і мас-спектрометрії електронного удару ставлених в табл. зразків спостерігалось також на приладі МХ-1310; контроль продуктів на присуутворення слідових кількостей N2О в ході реакції). тність NО2 - за допомогою тестової реакції з водТаким чином, ефективне знешкодження газоним розчином КІ.) вих викидів від високотоксичних домішок піридину Окиснювальний розклад газофазного піридину може бути здійснене за рахунок процесу його сеза вищевказаних умов на зразках CuHY зі ступелективного каталітичного перетворення в нетоксинем йонного обміну 10; 30; 50% також призводить чні продукти на катіон-декатіонованих мідьвмісних до селективного утворення нетоксичних продуктів, цеолітах типу фожазиту CuHY, синтезованих мев тому числі молекулярного азоту. Відповідні темтодом йонного обміну в твердій фазі. Аналіз фотопературні інтервали приведено в таблиці. каталітичних процесів деградації вказаного гетеВ табл. представлено також дані, що ілюстр уроциклу [1, 2], прототипу [3] (приклад 1) та ють ефективність деяких інших мідьвмісних цеоліприкладів 2-5, що заявляються і є найближчими до тів (і прототипу) стосовно знешкодження газофазпрототипу, свідчить, що тільки запропонований ного піридину. Як видно з табл., газоочистка з процес забезпечує селективний окислювальний використанням зразків CuNаY призводить до розклад піридину в газовій фазі до нетоксичних утворення екологічно прийнятних продуктів (СО2, СО2, Н2 O, N2 Н2О і N2) і високотоксичного монооксиду вуглецю. Таблиця Утворення нетоксичних і високотоксичних продуктів в процесі окиснювальної деструкції газофазного піридину на катіон-декатіонованих CuHY та Сu-вмісних цеолітних каталізаторах і прототипі (адсорбенті-каталізаторі b -MnO2×H2 O) за умов повної конверсії гетеро циклу 1 2 3 4 5 6 Каталізатор 1 CuHY(10) CuHY(20) CuHY(30) CuHY(50) CuM* СuЦВН(96 SіO2/Аl2О 3 2 4,8 4,8 4,8 4,8 12,4 37 7 CuNaY(19) 4,8 8 CuNaY(94) 4,8 9 ToС 3 371-402 334-400 317-374 311-350 464-475 412-434 335 370 400 335 370 Нетоксичні продукти Високотоксичні продукти 4 5 СО2, Н2 О, N2 СО2, Н2 О, N2 СО2, Н2 О, N2 СО2, Н2 О, N2 СО2, Н2 О, N2 NО2 СО2, Н2 О, N2 NО2 СО2, Н2 О, N2 СО СО2, Н2 О, N2 СО СО2, Н2 О, N2 СО СО2, Н2 О, N2 СО СО2, Н2 О, N2 СО b -MnO2×H 2O 40-300** СО2, Н2 О, N2 (сліди) NО2 (прототип) зразки 1-4 отримано йонним обміном в твердій фазі; ( ) - ступінь йонного обміну Nа+ на Сu+; * - вміст міді в зразку 5 складає 0,4мг-екв/г; ** - температурні умови регенерації адсорбента-каталізатора (прототипу) після насичення його поверхні піридином з газової фази при 40°С. Таким чином, технічне рішення, що заявляється, відповідає критерію винаходу "новизна". Аналіз відомих каталітичних процесів знешкодження газових викидів від піридину показує, що жодний з них не забезпечує водночас з утворенням СO2 і Н2О в ході газоочистки також і селективну конверсію зв'язаного азоту субстрату в N2. Винахід ілюструється такими прикладами. Приклад 1 (ПРОТОТИП) Газову суміш, що містить піридин (0,3об.%) і кисень (20об.%) (решта - гелій), пропускали через шар гідратованого діоксиду марганцю b -МnО 2×Н2О у вигляді гранул (розмір зерен 0,25-0,50мм) при 40°С. Після насичення поверхні адсорбента каталізатора гетероциклом проводили регенерацію в потоці суміші Не-О2 за умов термопрограмованого нагріву (3°С/хв) в інтервалі 40-300°С. В якості продуктів окиснювального розкладу хемосорбованого піридину реєстрували нетоксичні СO2, Н2O, слідові кількості N2, N2O, високотоксичний діоксид азоту NO2. Приклад 2 Газову суміш (п.1) пропускали через шар катіон-декатіонованого фожазиту CuHY (ступінь йонного обміну 20%) у вигляді гранул (розмір зерен 0,25-0,5мм) при температурах 334-400°С (об'ємна швидкість 7000год-1). Аналіз продуктів окиснювального розкладу піридину (за умов повної конверсії 5 71365 6 гетероциклу) виявив нетоксичні СO2, H2О, N2, слірення нетоксичних СО2, Н2О, N2, слідових кількосдові кількості закису азоту. тей N2О, високотоксичного діоксиду азоту NО 2. Приклад 3 Приклад 11 Газову суміш (п.1) пропускали через шар катіОкиснювальний розклад піридину в кисеньвміон-декатіонованого фожазиту CuHY (ступінь йонсній атмосфері (див. п.1) з використанням цеоліту ного обміну 10%) у вигляді гранул (розмір зерен CuHY(30) при температурах 380-400°С (за умов 0,25-0,50мм); при температурах 371-402°С (об'ємповної конверсії гетероциклу) призводив до утвона швидкість 7000год-1). Аналіз продуктів окиснюрення нетоксичних СО2, Н2О, N2, слідових кількосвального розкладу піридину (за умов повної контей N2О, високотоксичного діоксиду азоту NО 2. версії гетероциклу) виявив нетоксичні СO2, Н2О, Приклад 12 N2, слідові кількості закису азоту. Окиснювальний розклад піридину в кисеньвміПриклад 4 сній атмосфері (див. п.1) з використанням цеоліту Газову суміш (п.1) пропускали через шар катіCuHY(20) при температурах 408-430°С (за умов он-декатіонованого фожазиту CuHY (ступінь йонповної конверсії гетероциклу) призводив до утвоного обміну 30%) у вигляді гранул (розмір зерен рення нетоксичних СО2, Н2О, N2, слідових кількос0,25-0,50мм) при температурах 317-374°С (об'ємтей N2О, високотоксичного діоксиду азоту NО 2. на швидкість 7000год-1). Аналіз продуктів окиснюПриклад 13 вального розкладу піридину (за умов повної конОкиснювальний розклад піридину в кисеньвміверсії гетероциклу) виявив нетоксичні CO2, H2O, сній атмосфері (див. п.1) з використанням цеоліту N2, слідові кількості закису азоту. CuHY (10) при температурах 406-430°С (за умов Приклад 5 повної конверсії гетероциклу) призводив до утвоГазову суміш (п.1) пропускали через шар катірення нетоксичних СО2, Н2О, N2, слідових кількосон-декатіонованого фожазиту CuHY (ступінь йонтей N2О, високотоксичного діоксиду азоту NО 2. ного обміну 50%) у вигляді гранул (розмір зерен Приклад 14 0,25-0,50мм); при температурах 311-350°С (об'ємОкиснювальний розклад газофазного піридину на швидкість 7000год-1). Аналіз продуктів окиснюпроводили згідно до п.2 з використанням фожазивального розкладу піридину (за умов повної конту CuNаY(19). При температурах 335-400°С (за версії гетероциклу) виявив нетоксичні СО2, Н2О, умов повної конверсії гетероциклу) в якості продуN2, слідові кількості закису азоту. ктів реєстрували нетоксичні СО2, Н2О, N2 , слідові Приклад 6 кількості N2О і високотоксичний монооксид вуглеОкиснювальний розклад піридину в кисеньвміцю. сній атмосфері (див. п.1) з використанням цеоліту Приклад 15 CuHY(50) при температурах 280-300°С відбувався Окиснювальний розклад газофазного піридину за умов неповної конверсії гетероциклу. В продукпроводили згідно до п.2 з використанням фожазитах реєстрували нетоксичні СО2, Н2О, N2, слідові ту CuNаY(94). При температурах 335-370°С (за кількості N2О, високотоксичний піридин. умов повної конверсії гетероциклу) в якості продуПриклад 7 ктів реєстрували нетоксичні СО2, Н2О, N2 , слідові Окиснювальний розклад піридину в кисеньвмікількості N2О і високотоксичний монооксид вуглесній атмосфері (див. п.1) з використанням цеоліту цю. CuHY(30) при температурах 300-310°С (за умов Приклад 16 повної конверсії гетероциклу) призводив до утвоОкиснювальний розклад газофазного піридину рення нетоксичних СО2, Н2О, N2, слідових кількоспроводили згідно до п.2 з використанням фожазитей N2О, високотоксичного монооксиду вуглецю ту CuNаY(19). При температурах 410-425°С (за СО. умов повної конверсії гетероциклу) в якості продуПриклад 8 ктів реєстрували нетоксичні СО2, Н2О, N2 , слідові Окиснювальний розклад піридину в кисеньвмікількості N2О і високотоксичний діоксид азоту NО 2. сній атмосфері (див. п.1) з використанням цеоліту Приклад 17 CuHY(20) при температурах 300-320°С відбувався Окиснювальний розклад газофазного піридину за умов неповної конверсії гетероциклу. В продукпроводили згідно до п.2 з використанням фожазитах реєстрували нетоксичні СО2, Н2О, N2, слідові ту CuNаY(94). При температурах 408-430°С (за кількості СО2, Н2О, N2, високотоксичний монооксид умов повної конверсії гетероциклу) в якості продувуглецю СО, високотоксичний піридин. ктів реєстрували нетоксичні СО2, Н2О, N2 , слідові Приклад 9 кількості N2О і високотоксичний діоксид азоту NО 2. Окиснювальний розклад піридину в кисеньвміПриклад 18 сній атмосфері (див. п.1) з використанням цеоліту Перетворення газофазного піридину в продукCuHY(10) при температурах 330-360°С відбувався ти окиснювального розкладу проводили згідно до за умов неповної конверсії гетероциклу. В продукп.2 з використанням природного рекатіонованого тах реєстрували нетоксичні СО2, Н2О, N2, слідові морденіту CuМ (вміст міді складає 0,4мг-екв/г). кількості N2О, високотоксичний монооксид вуглецю При температурах 464-475°С (за умов повної конСО, високотоксичний піридин. версії гетероциклу) в якості продуктів реєстрували Приклад 10 нетоксичні СО2, Н2О, N2, слідові кількості N2О і Окиснювальний розклад піридину в кисеньвмівисокотоксичний діоксид азоту NО2 . сній атмосфері (див. п.1) з використанням цеоліту Приклад 19 CuHY(50) при температурах 355-370°С (за умов Окиснювальний розклад газофазного піридину повної конверсії гетероциклу) призводив до утвопроводили згідно до п.2 з використанням пентасилу СuЦВН(96). При температурах 412-434°С (за 7 71365 8 умов повної конверсії гетероциклу) в якості проду3. Капран А.Ю., Соловьев С.А., Власенко ктів утворювались нетоксичні СО2, Н2О, N2, слідові В.М.// Теорет. и эксперим. химия. -2000. -T.36, N2. кількості N2О, високотоксичний діоксид азоту NО2. -C.101-104. Джерела інформації: 4. Орлик С.Н.. Стружко В.Л., Марценюк1. Sampath S., Uchida Н., Yoneyama H./7 Кухарук М.Г. и др.// Теорет. и эксперим. химия. J.Catal. -1994. -V.149, N1. -P.189-194. 1997. -Т.33, N6. -С.381-384. 2. Alberici R.M., Canela M.C, Eberlin M.N., Jardin 5. Орлик С.Н., Стружко В.Л., Стасевич В.П. и W.F.// Appl. Catal. B-Environ. -2001. -V.30. -P.389др.// Там же. -1994. -Т.30, N6. -С.350-354. 397. 6. Кучеров А.В., Слинкии А.А.// Кинетика и катализ. -1987. -Т.28, N5. -С.1199-1205. Комп’ютерна в ерстка Л.Литв иненко Підписне Тираж 37 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601