Каталізатор для селективного відновлення оксидів азоту аміаком та спосіб його одержання

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Катализатор для селективного восстановления оксидов азота аммиаком в отходящих газах на основе оксидов титана и ванадия на носителе, отличающийся тем, что в качестве носителя катализатор содержит смесь аэросилогеля с огнеупорной глиной, сформованную в виде элементов сотовой структуры, при соотношении компонентов, мас.%:

 

и оксиды на поверхности носителя катализатор содержит в виде слоев вначале оксида титана, а затем оксида ванадия в равных количествах, составляющих 3-10% от массы носителя каждый.

2. Катализатор по п. 1, отличающийся тем, что катализатор содержит на поверхности носителя от 2 до 4 чередующихся слоев оксида титана и оксида ванадия.

3. Способ получения катализатора для селективного восстановления оксидов азота аммиаком в отходящих газах путем нанесения оксидов титана и ванадия на сформованный носитель, отличающийся тем, что используют носитель, содержащий 60-75 мас.% аэросилогеля и 25-40 мас.% огнеупорной глины, сформованный в виде элементов сотовой структуры, на поверхность которого наносят от 2 до 4-х чередующихся слоев оксида титана и оксида ванадия путем последовательной пропитки носителя вначале водным раствором тетра-ацетата титана или солянокислого раствора хлорида титана, затем водным раствором оксалата ванадия или оксалата ванадата аммония и проведения сушки при 100-150°С и термообработки при 450-550°С после нанесения каждого слоя, процесс осуществляется при содержании оксида титана и оксида ванадия в равных количествах, составляющих 3-10% от массы носителя в каждом слое.

Текст

Изобретение относится к катализаторам защиты окружающей среды от токсиных выбросов и может быть применено в энергетической, химической, металлургической, автомобильной и других отраслях промышленности, имеющих отходящие газы, в которых содержатся оксиды азота. Известен сотовидный керамический катализатор на основе оксидов ванадия и титана с добавками оксидов других металлов (La, Sm, Nd, Eu и т. д.) или без них для восстановления оксидов азота аммиаком [1]. Катализатор получают п утем растворения или суспендирования V2 O5 и паравольфрамата аммония в воде с добавкой этаноламина с последующим добавлением тонкого порошка с образованием жидкого шлама. В этот шлам погружают сотовидный керамический носитель, выдерживают несколько минут и сушат при 120°С в течение 30-60 мин, а затем прокаливают 3 ч при 500°С. Операцию нанесения активного слоя можно повторять с промежуточной сушкой и прокаливанием. Недостатком катализатора является его низкая каталитическая активность в реакции восстановления оксидов азота аммиаком. Наиболее близким к предлагаемому катализатору по составу, эффективности очистки и способу приготовления является катализатор на основе оксидов ванадия и оксидов титана, нанесенных на Аl2О3 [2]. При получении данного катализатора смесь V2O 5 с ТiO2 в отношении от 1:99 до 1:2 с добавлением щавелевой кислоты и поливинилацетатной эмульсии в виде пасты наносят на гранулы Аl2О 3, а затем прогревают при температуре 400°С в течение 3 ч. Степень очистки отходящих газов, содержащих 0,08-0.1% NO и NH3 и 5% О2, при 250°С равнялось 99%. Полученный таким способом катализатор имеет недостаточно высокую каталитическую активность в присутствии оксидов серы, характеризуемую снижением степени очистки до 30-35%. В основу данного изобретения положена задача разработки состава и способа получения катализатора для селективного восстановления оксидов азота аммиаком путем использования нового состава носителя и способа формирования его структуры, что обеспечивает упрощение процесса приготовления катализатора, повышение его эффективности и механической прочности. Поставленная задача решается тем, что, согласно изобретению, в качестве носителя для оксидов ванадия и титана используют смесь аэросилогеля с огнеупорной глиной, сформованную в виде элементов сотовой структуры при соотношении компонентов, мас.%; активные составляющие на поверхности содержатся в виде слоев сначала оксид титана, а затем оксид ванадия в равных количествах, составляющи х 3-10 мас.% от массы носителя каждый. Активность катализатора повышается в присутствии оксидов серы, если на поверхности содержится от 2 до 4 чередующи хся слоев оксида титана и оксида ванадия. Нанесение диоксида титана и пентаоксида ванадия на поверхность пор элементов сотовой структуры осуществляют пропиткой их соответственно водными растворами тетраацетата титана или солянокислого раствора хлорида титана с последующей пропиткой водными растворами оксалата ванадия или оксалатованадата аммония, сушкой при температуре 100-150°С и прокаливанием элементов при температуре 450-550°С после каждой пропитки. Для получения элементов сотовой структуры используют массу на основе аэросилогеля. Аэросилогель представляет собой пористые гранулы диоксида кремния, которые получают из аэросила. Аэросил - это чистый ультрадисперсный диоксид кремния. Его синтезируют парофазным гидролизом четыреххлористого кремния в пламени водорода при температуре 1100-1400°С. В нашей стране аэросил выпускают трех марок: А-175, А-300 и А-380. Средний размер частиц диоксида кремния для марок А-175 составляет 10-400Å, А-300 50-200 Å, А-380 - 50-150 Å. Аэросилогель в форме гранул го товят п утем смешения 20-30 мас.% аэросила с водой в высокооборотном смесителе. Приготовленную водную суспензию аэросила замораживают при температуре (-4)-(-25)°C, а затем размораживают и суша т гидрогель при температуре 50-120°С В процессе замораживания водной суспензии аэросила рост кристаллов льда приводил к обжатию геля и его уплотнению. При размораживании образовывался зернистый гидрогель, который при сушке самопроизвольно распадался на частицы размером 50-150 мкм. Насыпная плотность аэросилогеля 200-260 г/л. Формовку элементов сотовой структуры осуществляют выдавливанием с помощью ленточного или поршневого пресса влажной массы на основе аэросилогеля через формирующую головку. Для улучшения формируемости массы, а также в конечном итоге увеличения механической прочности элементов ши хту готовят с добавлением огнеупорной глины (ТУ 14-8-162-75). Состав шихты, мас.%: аэросилогель - 60-75; глина - 25-40. Отформованные изделия сушат при температуре 60-120°С и обжигают при температуре 9501050°С. Применение в качестве связующего огнеупорной глины позволяет получать элементы сотовидной структуры с высокой механической прочностью. Одновременно глина в исходной шихте выполняет пластифицирующую функцию. Экструдируя пластичную массу через формующую головку, можно получать элементы сотовой структуры, например, в форме призм, шестигранников или цилиндров со сквозными каналами квадратного, треугольного или шестиугольного сечения с размером стороны от 3 мм и выше и толщиной перегородок 0,5-2 мм. Наслоение диоксида титана и пентаоксида ванадия на поверхность пор носителя, сформованного в виде элементов сотовой структуры, осуществляют пропиткой их водными растворами тетраацетата титана или солянокислым раствором хлорида титана, а затем водными растворами оксалата ванадия или оксалатованадата аммония с последующей сушкой и прокаливанием элементов при температурах 100-150 и 450~550°С соответственно. Нанесение ультратонкого слоя диоксида титана анатазной модификации на поверхность пор элементов сотовой структуры достигают благодаря использованию водных растворов тетраацетата титана или солянокислых растворов хлорида титана. Тетраацетат титана синтезируют по реакции: Обычно к ледяной уксусной кислоте добавляют четыреххлористый титан. Температура синтеза 60-70°С. Выход тетраацетата титана составляет 95%. Для пропитки элементов сотовой структуры используют водный раствор тетраацетата титана. Высушенные изделия подвергают прокаливанию при 450-550°С в течение 1-3 часов: При пропитке элементов сотовой структуры солянокислым раствором хлорида титана исходный раствор ТiOСl2 · пН2О, содержащий 400 г/л ТiO2, разбавляют дистиллированной водой до концентрации 50-100 г/л в расчете на ТiO2 и этим раствором заливают готовые блоки. Выдерживают блоки в солянокислом растворе хлорида титана в течение 24 часов, затем излишки раствора сливают и пропитанные блоки заливают 3-5%ным раствором NH4OH до рН - 6-7, нагревают до кипения и выдерживают при температуре кипения 10-20 мин. Избыток раствора сливают и пропитанные блоки сушат при температуре 100-150°С в течение 1-3 часов и прокаливают при температуре 450-550°С в течение 3-5 часов: Благодаря высокой растворимости используемых соединений титана и хорошей проницаемости этих растворов в поры носителя удается создать однородный покров ТiO2 анатазной модификации на всей поверхности пор. Между матрицей (подложкой) SiO2 и наслоенным ТiO2 реализуется химическая связь. º ТіO-Si º. Рентгенофазовый анализ образцов подтверждает анатазную структур у осажденного слоя ТiO2. Минимальное количество диоксида титана, которое должно быть наслоено на поверхность пор аэросилогеля, составляет 3 мас. %. Уменьшение количества диоксида титана ниже 3 мас.% нежелательно, поскольку, в аэросилогеле, например, с удельной поверхностью более 200 м 2/г образуется неоднородный покров ТiO2 толщиной всего 20 Å и менее. Увеличение количества ТiO2, осажденного на поверхности пор аэросилогеля выше 11-12 мас.% нецелесообразно, поскольку резко уменьшается удельная поверхность и объем пор материала. Последующее наслоение пентаоксида ванадия на диоксид титана осуществляют путем пропитки элементов водным раствором оксалата ванадия или оксалатованадата аммония, их сушки при температуре 100-150°С и прокаливания при температуре 450-550°С в течение 1-3 часов. Водный раствор оксалата ванадия получают в результате взаимодействия V2O5 с водным раствором щавелевой кислоты при температуре 50-60°С по реакции: Водный раствор оксалатованадата аммония получают из метаванадата аммония также путем взаимодействия с водным раствором щавелевой кислоты при температуре не более 60°С: После сушки элементов сотовой структуры на поверхности пор аэросилогеля, модифицированного ТіО2, осаждают оксалат ванадия или оксалатованадат аммония, которые образуют при прокаливании слой V2O5 . Нижеследующие примеры иллюстрируют получение носителя, приведенного в формуле изобретения. Пример А. Предварительно измельченную и увлажненную часовьярскую или латнинскую глину (содержание основных компонентов, мас. %: SiO2- 48-56%, Аl2О 3 - 29-35%, ТiО2 - 1-2,5%, Fe 2O 3 - 0,7-1,2%, СаО - 0,5-1%) в количестве 25 мас.% в пересчете на сухое ве щество смешивают в двухвальном z-образном смесителе с 75 мас.% аэросилогеля, добавляют воду в количестве 25% от массы порошков. Приготовленную массу загружают в шнековый пресс и с помощью фильер формуют сотовидные заготовки, которые сушат при температуре 60-120°С и спекают при температуре 950-1050°С. Приготовленный носитель характеризуется следующими показателями: состав - 25 мас.% глины, 75 мас.% аэросилогеля; удельная поверхность 110-140 м 2/г, объем пор - 0,4-0,7 см 3/г и прочность на сжатие 100-125 кг/см 2. Полученный носитель используют в нижеследующих примерах 2 и 3 для приготовления катализаторов. Пример Б. Предварительно измельченную и увлажненную часовьярскую или латнинскую глину (содержание основных компонентов аналогично примеру А) в количестве 40 мас.% в пересчете на сухове вещество смешивают в двухвальном z-образном смесителе с 60 мас.% аэросилогеля, добавляют воду в количестве 25% от массы порошков. Приготовленную массу загружают в шнековый пресс и с помощью фильер формуют сотовидные заготовки, которые сушат при температуре 60-120°С и спекают при температуре 950-1050°С. Приготовленный носитель характеризуется следующими показателями: состав - 40 мас.% глины, 60 мас.% аэросилогеля; удельная поверхность 140-200 м 2/г, объем пор - 0,6-0,7 см 3/г, прочность на сжатие 120130 кг/см 2. Полученный носитель используют в нижеследующих примерах 1, 6, 7 и 8 для приготовления катализаторов. Пример В. Предварительно измельченную и увлажненную часовьярскую или латнинскую глину (содержание основных компонентов аналогично примеру А) в количестве 50 мас.% в пересчете на сухое вещество смешивают в двухвальном z-образном смесителе с 50 мас.% аэросилогеля, добавляют воду в количестве 25% от массы порошков. Приготовленную массу загружают в шнековый пресс и с помощью фильер формуют сотовидные заготовки, которые сушат при температуре 60-120°С и спекают при температуре 950-1050°С. Приготовленный носитель характеризуется следующими показателями: состав - 50 мас.% глины, 50 мас.% аэросилогеля; удельная поверхность 115-140 м 2/г, объем пор 0,4-0,65 см 3/г, прочность на сжатие 115125 кг/см 2. Полученный носитель используют в нижеследующи х примерах 4 и 5 для приготовления катализаторов. Пример 1. Блоки сотовой структуры в виде прямоугольных призм размером 68 х 68 х 300мм со сквозными квадратными отверстиями 5x5 мм, толщиной стенок 1,2 мм, массой 470 г, удельной поверхностью 140 м 2/г, объемом пор 0,64 см 3/г погружают в водный раствор тетраацетата титана концентрации 166,9 г/л, выдерживают в этом растворе 10-15 минут, высушивают при 100-150°С и прокаливают при 450-550°С в течение 1-3 часов. Затем охлажденные блоки погружают в водный раствор оксалата ванадия концентрации 71,8 г/л, выдерживают в этом растворе 10-15 минут, высушивают при 100-150°С и прокаливают при 450-550°С в течение 1-3 ч. Приготовленный катализатор имеет следующий состав, мас.%: ТiО2 - 3,00, V2 O5 - 3,00, остальное - носитель. Объем пор катализатора 0,55 см 3/г, удельная поверхность 130 м 2/г, прочность на сжатие 120 кг/см 2, При работе с катализатором, содержащим 3 мас.% ТiO2 и 3 мас.% V2O5 получены следующие характеристики: газовая смесь 0,05% МО + 0,045% NH3 + 6% O2, объемная скорость газового потока 15000 ч-1, 80-90%-ная степень восстановления оксида азота до азота достигается при 250-350°С; газовая смесь 0,05% NO + 0,045% NH3 + 0,02% SO2 + 6% О2, объемная скорость газового потока 15000 ч-1, 45-55%-ная степень восстановления оксида азота до азота достигается при 250-350°С. Пример 2. Блоки сотовой структуры в виде шестигранной призмы размером круга 53 мм, длиной 195мм со сквозными треугольными отверстиями 8x8 мм, толщиной стенок 1,5 мм, массой 145 г, удельной поверхностью 115 м 2/г, объемом пор 0,4 см 3/г, погружают в водный раствор тетраацетата титана концентрации 213 г/л, выдерживают в этом растворе 10-15 мин, сушат при 100-150°С и прокаливают при 450-550°С в течение 1-3 ч. Затем охлажденные блоки погружают в водный раствор оксалата ванадата аммония концентрации 144 г/л, выдерживают в этом растворе 10-15 минут, высушивают при 100-150°С и прокаливают при 450-550°С в течение 1-3 ч. Охлажденные блоки повторно погружают в водный раствор тетраацетата титана 213 г/л, выдерживают в этом растворе 10-15 минут, сушат при 100-150°С и прокаливают при 450-550 в течение 1-3 часов. Затем охлажденные блоки повторно погружают в водный раствор оксалата ванадата аммония, выдерживают в этом растворе 10-15 минут, сушат при 100-150°С и прокаливают при 450-550°С в течение 1-3 часов. Приготовленный катализатор имеет следующий состав, мас. %: TiO2 - 5,00, V2O5 - 5,00, остальное носитель. Объем пор катализатора 0,30 см 3/г, удельная поверхность 78 м 2/г, прочность на сжатие 115 кг/см 2. При работе с катализатором, содержащим 5 мас.% ТiO2 и, 5 мас.% V2O5 получены следующие характеристики: газовая смесь 0,05% МО + 0,045% NH3 + 6% 02, объемная скорость газового потока 15000 ч-1, 85-92%-ная степень восстановления оксида азота до азота достигается при температуре 250-350°С; газовая смесь 0,05% NO + 0,045% NH 3 + 0,02% SO2 + 6% О 2, объемная скорость газового потока 15000 ч-1, 50-60%-ная степень восстановления оксида азота до азота достигается при температуре 250-350°С. Пример 3. Блоки сотовой структуры в виде прямоугольных призм размером 68 x 68 x 300 мм, со сквозными квадратными отверстиями 5x5 мм, толщиной стенок 1,2 мм, массой 470 г, удельной поверхностью: 140 м 2/г, объемом пор 0,64 см 3/г погружают в солянокислый раствор хлорида титана концентрации 80 г/л в расчете на TiO2, выдерживают в этом растворе 24 часа, сливают излишки раствора, подсушивают блоки: на воздухе в течение 1 часа, заливают блоки 3%-ным раствором ΝΗ 4ΟΗ до рН - 6-7. Избыток ΝΗ4ΟΗ сливают, высушивают блоки при 100-150°С в течение 1-3 ч и прокаливают при 450-550°С в течение 3-5 ч. Затем охлажденные блоки погружают в водный раствор оксалата ванадия концентрации 207 г/л, выдерживают в нем 10-15 минут, высуши вают при 100-150°С и прокаливают при 450-550°С в течение 1-3 ч. Приготовленный катализатор имеет следующий состав, мас.%: ТiO2 - 5, V2 O5 - 5, остальное - носитель, Объем пор катализатора 0,5см 3/г, удельная поверхность 110 м 2/г, прочность на сжатие 124 кг/см 2. При работе с катализатором, содержащим 5 мас.% ТiO2 и 5 мас.% \/2О5 , имеем следующие характеристики: газовая смесь 0,05% NO + 0,045% NH3 + 6% О2, объемная скорость газового потока 15000 ч-1, 85-92%-ная степень восстановления оксида азота до азота достигается при температуре 250-350°С; газовая смесь 0,05% NO + 0,045% NH 3 + 0,02% SO2 + 6% О2, объемная скорость газового потока 15000 ч, 50-60%-ная степень восстановления оксида азота до азота достигается при температуре 250-350°С. Пример 4. Блоки сотовой структуры в виде прямоугольных призм размером 68 х 68 х 300мм со сквозными квадратными отверстиями 5x5 мм, толщиной стенок 1,2мм массой 470 г, удельной поверхностью 140 м 2/г, объемом пор 0,64см 3/г, погружают в водный раствор тетраацетата титана концентрации 111,2 г/л, выдерживают в этом растворе 10-15 минут, высушивают при 100-150°С и прокаливают при 450-550°С в течение 1-3 часов. Затем охлажденные блоки погружают в водный раствор оксалата ванадия концентрации 47,8 г/л, выдерживают в этом растворе 10-15 минут, сушат при 100-150°С и прокаливают при 450-550°С в течение 1-3 часов. Охлажденные блоки повторно погружают в водный раствор тетраацетата титана концентрации 111,2 г/л, выдерживают в этом растворе 10-15 минут, высушивают при 100-150°С и прокаливают при 450-550°С в течение 1-3 часов. Затем охлажденные блоки повторно погружают в водный раствор оксалата ванадия, выдерживают в этом растворе 10-15 минут, сушат при 100-150°С и прокаливают при 450-550°С в течение 1-3 часов. Охлажденные блоки в третий раз погружают в водный раствор тетраацетата титана, выдерживают в этом растворе 10-15 минут, сушат при 100-150°С и прокаливают при 450-550°С в течение 1-3 часов. Затем охлажденные блоки в третий раз погружают в водный раствор оксалата ванадия, выдерживают в этом растворе 1.0-15 минут, суша т при 100-150°С и прокаливают при 450-550°С в течение 1-3 часов. Охлажденные блоки в четвертый раз погружают в водный раствор тетраацетата титана, выдерживают в этом растворе 10-15 минут, сушат при 100-150°С и прокаливают при 450-550°С в течение 1-3 часов. Затем охлажденные блоки в четвертый раз погружают в водный раствор оксалата ванадия, выдерживают в этом растворе 10-15 минут, сушат при 100-150°С и прокаливают при 450-550°С в течение 1-3 часов. Приготовленный катализатор имеет следующий состав, мас.%: ТiO2 - 8,00, V2O 5 - 8,00, остальное носитель. Объем пор катализатора 0,45 см 3/г, удельная поверхность 105 м 2/г, прочность на сжатие 125 кг/см 2. При работе с катализатором, содержащим 8 мас.% ТiO2 и 8 мас.% V2O 5, имеем следующие характеристики: газовая смесь 0,05% NO + 0,045% NH 3 + 6% О2, объемная скорость газового потока 15000 ч, 90-100%-ная степень восстановления оксида азота до азота достигается при 250-350°С; газовая смесь 0,05% NO + 0,045% NH3 + 0.02% SO2 + 6% О2, объемная скорость газового потока 15000 ч-1, 55-70%-ная степень восстановления оксида азота до азота достигается при 250-350°С. Пример 5. Блоки сотовой структуры в виде шестигранной призмы с треугольными сквозными отверстиями 10 x 10 мм, длиной 195 мм, толщиной стенок 1,5 мм, массой 145 г, удельной поверхностью 115 м 2/г, объемом пор 0,4 см 3/г предварительно прокипятили в 5%-ном растворе HCI 0,5 ч, промыли дистиллированной водой, высушили при 100-150°С в течение 1 ч, прокалили при 500°С в течение 3 ч, погружают в солянокислый раствор хлорида титана концентрации 200 г/л, выдерживают в этом растворе в течение 24 ч, сливают излишки раствора, подсушивают блоки на воздухе в течение 1 часа, заливают блоки 5%-ным раствором NH4OH до рН - 6-7 и нагревают раствор до кипения, выдерживают нагрев 10-20 мин, охлаждают раствор, излишки раствора сливают, высушивают блоки при 100-150°С в течение 1-3 ч, а затем прокаливают при 450550°C в течение 1-3 ч. Охлажденные блоки погружают в водный раствор оксалате ванадия концентрации 571,25 г/л, выдерживают в растворе 10-15 мин, высушивают при 100-150°С и прокаливают при 450-550°С в течение 1-3 ч. Приготовленный катализатор имеет следующий состав, мас.%: ТiO2 - 8, V2 O5 - 8, остальное - носитель. Объем пор катализатора 0,30см 3/г, удельная поверхность 80 м 2/г, прочность на сжатие 120 кг/см 2. При работе с катализатором, содержащим 8 мас.% ТiO2 и 8 мас.% V2O 5, имеем следующие характеристики: газовая смесь 0,05% NO + 0,045% ΝΗ3 + 6% О2, объемная скорость газового потока 15000 ч-1, 90-100%-ная степень восстановления оксида азота до азота достигается при температуре 250-350°С; газовая смесь 0,05% NO + 0,045% NH 3 + 0,02% SO2 + 6% О2, 55-70%-ная степень восстановления NO до N2 достигается при 250-350°С. Пример 6. Блоки сотовой структуры в виде прямоугольных призм размером 68 x 68 х 300 мм, со сквозными квадратными отверстиями, толщиной стенок 1,2 мм, массой 470 г, удельной поверхностью 140 м 2/г, объемом пор 0,64см 3/г погружают в солянокислый раствор хлорида титана концентрации 80 г/л в расчете на ТiO2, выдерживают в этом растворе 24 часа, сливают излишки раствора, подсушивают блоки на воздухе в течение 1 часа, заливают блоки 3%-ным раствором NH4OH до рН - 6-7. Избыток NH4OH сливают, высушивают блоки при 100-150°С в течение 1-3 ч и прокаливают при 450-550°С в течение 5 ч. Затем охлажденные блоки погружают в водный раствор оксалата ванадия концентрации 200 г/л, выдерживают в нем 10-15 мин, высушивают при 100-150°С и прокаливают при 450-550°С в течение 1-3 часов. Охлажденные блоки повторно погружают в солянокислый раствор хлорида титана концентрации 80 г/л в расчете на ТiO2, выдерживают в этом растворе 24 ч, сливают излишки раствора, подсушивают блоки на воздухе в течение 1 ч, заливают блоки 3%-ным раствором NH4OH до рН = 6-7. Избыток NH4OH сливают, высушивают блоки при 100-150°С в течение 1-3 ч и прокаливают при 450-550°С в течение 5 ч. Затем охлажденные блоки повторно погружают в водный раствор оксалата ванадия концентрации 200 г/л, выдерживают в нем 10-15 минут, высушивают при 100-150°С и прокаливают при 450-550°С в течение 1-3 ч. Приготовленный катализатор имеет следующий состав, мас.%: ТiO 2 - 10, V2O 5 -10, остальное - носитель. Объем пор катализатора 0,4 см 3/г, удельная поверхность 90 м 2/г, прочность на сжатие 120 кг/см 2. При работе с катализатором, содержащим 10 мас.% ТiO2 и 10 мас.% V2O 5. имеем следующие характеристики: газовая смесь 0,05% NO + 0,045% NH3 + 6% О2, объемная скорость газового потока 15000 ч-1, 90-100%-ная степень восстановления оксида азота до азота достигается при температуре 250-350°С, газовая смесь 0,05% NO + 0,045% NH3 + 0,02% SO2 + 6% О2, объемная скорость газового потока 15000 ч-1,60-70%-ная степень восстановления оксида азота до азота достигается при температуре 250-350°С. Пример 7 (отрицательный). Блоки сотовидной структуры в виде призм размером 68 x 68 x 300 мм, со сквозными квадратными отверстиями 5x5 мм, толщиной стенок 1,2 мм, массой 470 г, удельной поверхностью 140 м 2/г, объемом пор 0,64 см 3/г, погружают в водный раствор тетраацетата титана концентрации 133,5 г/л, выдерживают в этом растворе 10-15 мин, высушивают при 100-150°С, прокаливают при 450-550°С в течение 1-3 ч. Затем охлажденные блоки погружают в водный раствор оксалата ванадия концентрации 57,4 г/л, выдерживают в нем 5-6 мин, высушивают при 100-150°С и прокаливают при 450-550°С в течение 1-3 ч. Охлажденные блоки повторно погружают в водный раствор тетраацетата титана концентрации 133,5 г/л, выдерживают в нем 10-15 минут, сушат при 100-150°С, прокаливают при 450-550°С в течение 1-3 ч. Затем охлажденные блоки повторно погружают в водный раствор оксалата ванадия, выдерживают в нем 10-15 мин, сушат при 100-150°С и прокаливают при 450-550°С в течение 1-3 ч, Охлажденные блоки в третий раз погружают в водный раствор тетраацетата титана, выдерживают в этом растворе 10-15 минут, сушат при 100180°С и прокаливают при 450-550°С в течение 1-3 часов. Затем охлажденные блоки в третий раз погружают в водный раствор оксалата ванадия, выдерживают в этом растворе 10-15 минут, сушат при 100-150°С и прокаливают при 450-550°С в течение 1-3 ч. Охлажденные блоки в четвертый раз погружают в водный раствор тетраацетата титана, выдерживают в этом растворе 10-15 мин, сушат при 100-150°С и прокаливают при 450-550°С в течение 1-3 ч. Затем охлажденные блоки в четвертый раз погружают в водный раствор оксалата ванадия, выдерживают в нем 10-15 мин, сушат при 100-150°C и прокаливают при 450-550°С в течение 1-3 ч. Охлажденные блоки в пятый раз погружают в водный раствор тетраацетата титана концентрации 133,5 г/л, выдерживают в этом растворе 10-15 мин, сушат при 100-150°С и прокаливают при 450-550°С в течение 1-3 ч. Затем охлажденные блоки в пятый раз погружают в водный раствор оксалата ванадия, выдерживают в этом растворе 10-15 мин, сушат при 100-150°С и прокаливают при 450-550°С в течение 1-3 ч. Приготовленный катализатор имеет следующий состав, мас.%: ТiO2 – 11,0, V2O5 – 11,0 остальное носитель. Объем пор катализатора 0,25 см 3/г, удельная поверхность 54 м 2/г, прочность на сжатие 130кг/см 2. При работе с катализатором, содержащим 11 мас.% ТiO2 и 11 мас.% V2O 5, имеем следующие характеристики: газовая смесь 0,05% NO + 0,045 NH3 + 6% О2, объемная скорость газового потока 15000 ч, 65-80%-ная степень восстановления оксида азота до азота достигается при 250-350°С, газовая смесь 0,05% NO + 0,045% NH3 + 0,02% SO2 + 6% O2, объемная скорость газового потока 15000 ч-1, 30-40%-ная степень восстановления оксида азота до азота достигается при 250-350°С. Пример 8 (отрицательный). Блоки сотовой структуры в виде прямоугольных призм размером 68 x 68 x 300 со сквозными квадратными отверстиями 5x5 мм, толщиной стенок 1,2 мм, массой 470 г, удельной поверхностью 140 м 2/г, объемом пор 0,64 см 3/г, погружают в водный раствор тетраацетата титана концентрации 111,2 г/л, выдерживают в этом растворе 10-15 минут, высушивают при 100-150°С и прокаливают при 450-550°С в течение 1-3 часов, Затем охлажденные блоки погружают в водный раствор оксалата ванадия концентрации 47,8 г/л, выдерживают в этом растворе 10-15 минут, высушивают при 100150°С и прокаливают при 450-550°С в течение 1-3 часов. Приготовленный катализатор имеет следующий состав, мас.%: ТiO2 - 2,00, V2O 5 - 2,00, остальное носитель. Объем пор катализатора 0,55 см 3/г, удельная поверхность 100 м 2/г, прочность на сжатие 120 кг/см 2. При работе с катализатором, содержащим 2 мас.% ТiO2 и 2 мас.% V2O 5, имеем следующие характеристики: газовая смесь 0,05% NO + 0,045% NH3 + 6% О2, объемная скорость газового потока 15000 ч-1, 60-70%-ная степень восстановления оксида азота до азота достигается при 250-350°С, газовая смесь 0,05% NO + 0,045% NH3 + 0,02% SO2 + 6% О2, объемная скорость газового потока 15000 ч-1, 25-30%-ная степень восстановления оксида азота до азота достигается при 250-350°С, Данные характеристики активности катализатора в зависимости от состава в сравнении с катализатором по прототипу сведены в табл. 1 и 2. Таким образом, предлагаемый катализатор обладает более высокой активностью в реакции восстановления оксида азота аммиаком в присутствии оксидов серы. Наиболее высокую каталитическую активность и селективность проявляют катализаторы с 2-4 слойным нанесением ТiO2 и V2O5 в количестве 310 мас.%. Увеличение количества слоев оксидов ТiО2 и V2O5 более 4 нецелесообразно, поскольку это усложняет процесс приготовления катализатора, а также приводит к уменьшению его пористости и удельной поверхности. На предлагаемом катализаторе не происходит окисление SO2 в SO 3 в указанном температурном интервале. Предлагаемый катализатор обозначим БНТВ, цифры, следующие за буквой В, обозначают процентное (маc) содержание диоксида титана и пентаоксида ванадия (БНТВ-5). Увеличение количества чередующи хся слоев оксидов титана и оксидов ванадия имеет важное значение для длительной эксплуатации катализаторов в процессе очистки отходящих газов от оксидов азота в присутствии оксидов серы. При нанесении 2-4 чередующи хся слоев высокая активность катализатора (6570%) в присутствии оксидов серы в стехиометрических газовых смесях NO: NH3 стабильна в течение длительного времени.

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Catalyst for selective reduction of nitrogen oxides by ammonia and method of its producing

Автори англійською

Martseniuk-Kukharuk Maria Havrylivna, Myroniuk Ivan Fedorovych, Ostapiuk Vasyl Afanasiiovych, Shymynovska Valentyna Vasylivna

Назва патенту російською

Катализатор для селективного восстановления оксидов азота аммиаком и способ его получения

Автори російською

Марценюк-Кухарук Мария Гавриловна, Миронюк Иван Федорович, Остапюк Василий Афанасьевич, Шиминовская Валентина Васильевна

МПК / Мітки

МПК: B01J 23/16, B01J 37/02, B01J 21/06, B01D 53/54

Мітки: селективного, каталізатор, одержання, оксидів, спосіб, азоту, відновлення, аміаком

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/6-19317-katalizator-dlya-selektivnogo-vidnovlennya-oksidiv-azotu-amiakom-ta-sposib-jjogo-oderzhannya.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Каталізатор для селективного відновлення оксидів азоту аміаком та спосіб його одержання</a>

Подібні патенти