Спосіб отримання каталізатора окиснення оксиду вуглецю

Власники патенту UA 2530890:

Винахід відноситься до галузі очищення газів від шкідливих домішок і може бути використане для очищення газових сумішей від оксиду вуглецю в системах колективного та індивідуального захисту органів дихання. Запропоновано спосіб отримання каталізатора окиснення оксиду вуглецю, що включає змішання діоксиду марганцю і оксиду міді одночасно з приготуванням при виконанні гранул, сушіння, дроблення оксиду міді при додаванні їдкого натрію та мідного купоросу до суспензії діоксиду марганцю проводять у кілька стадій рівними частками, причому сумарний час додавання мідного купоросу становить 1-3 години. Технічний результат полягає у підвищенні каталітичної активності каталізатора в окисненні оксиду вуглецю. 1 табл., 4 ін.

Відомий спосіб отримання каталізатора окислення оксиду вуглецю, що включає змішання окремо приготовлених діоксиду марганцю і оксиду міді з сполучною бентонітової глиною, формування гранул, сушіння, дроблення та термообробку отриманих гранул (Авторське свідоцтво СРСР №176804, кл. B05J 2).

Недоліком відомого способу є низька каталітична активність одержаного каталізатора в окисленні оксиду вуглецю.

Недоліком прототипу є низька каталітична активність окиснення оксиду вуглецю.

Технічним результатом (метою винаходу) є підвищеннякаталітичної активності каталізатора в окисненні оксиду вуглецю

Поставлена мета досягається запропонованим способом, що включає змішання діоксиду марганцю і оксиду міді одночасно з приготуванням сушіння, подрібнення і термообробку, оксиду міді при додаванні їдкого натрію та мідного купоросу до суспензії діоксиду марганцю проводять у кілька стадій рівними частками, причому сумарний час додавання мідного купоросу становить 1-3 години.

Відмінність запропонованого способу від відомого полягає в тому, що приготування оксиду міді при додаванні їдкого натрію і мідного купоросу до суспензії діоксиду марганцю проводять кілька стадій рівними частками, причому сумарний час додавання мідного купоросу становить 1-3 години.

Сутність запропонованого винаходу полягає в наступному.

Підвищення каталітичної активності в окисленні оксиду вуглецю при приготуванні оксиду міді за допомогою багатостадійного додавання їдкого натрію та мідного купоросу рівними частками до суспензії діоксиду марганцю та сумарному часі додавання мідного купоросу 1-3 години обумовлено, ймовірно, тим, що порівняно з відомим способом поверхневих контактів частинок діоксиду марганцю та оксиду міді, які є активними каталітичними центрами реакції окислення оксиду вуглецю. При повільному багатостадійному додаванні мідного купоросу концентрація частинок оксиду міді, що утворюються, буде значно меншою, ніж у разі швидкого змішування реактивів за відомим способом, де внаслідок більш високої концентрації частинок оксиду міді має місце їхінтенсивне зрощення та укрупнення. Тому при реалізації запропонованого способу на діоксид марганцю будуть адсорбуватися частинки оксиду міді більш високого ступеня дисперсності. Природно, що після адсорбції процес укрупнення частинок оксиду міді припиняється, що призводить до утворення значно більшої кількості поверхневих контактів частинок діоксиду марганцю і оксиду міді.

Таким чином, запропонований спосіб дозволяє значно підвищити каталітичну активність каталізатора в окисленні оксиду вуглецю.

Активність каталізатора в окисленні оксиду вуглецю (А) розраховували за такою формулою:

A = v ⋅ t ⋅ C 0 ⋅ S 1000 ⋅ m ⋅ M

де v – питома швидкість газоповітряного потоку; t - час появи шаром каталізатора оксиду вуглецю з концентрацією 0,1 C0; C0 – вихідна концентрація оксиду вуглецю; s - переріз шару каталізатора; m - навішування каталізатора; M – молекулярна маса оксиду вуглецю;

за наступних умов: v=0,32 дм 3 /(хв·см 2 ); C0=6,2 мг/дм 3; s = 3,14 см 2; m=7,9 г; M=28 г/моль.

Спосіб здійснюють наступним чином. При перемішуванні готують водну суспензію марганцю діоксиду і додають в неї їдкий натрій. Після розчинення останнього суспензію додають водний розчин мідного купоросу. Зазначені операції проводять у кілька стадій при додаванні реагентів рівними частками за температури 70-90°C. Сумарний час додавання розчину мідного купоросу до суспензії діоксиду марганцю становить 1-3 год. Потім суспензію фільтрують та відмивають пасту суміші діоксиду марганцю та оксиду міді від іонів SO 4 2- . Отриману пасту змішують з сполучною речовиною - бентонітової глиною, пластифікують і формують гранули на шнек-гранулятор при тиску 3,5-4,5 МПа і температурі 100-120°C. Сформовані гранули сушать притемпературі 60-90°C протягом 10-15 год, дроблять, відсіюють фракцію 1-3 мм і проводять термообробку при 250-350°C киплячому шарі. склад каталізатора: діоксид марганцю 50-70% мас., оксид міді 10-30% мас, бентонітова глина 5-15% мас. домішки 5-10% мас.

Приклад 1. У змішувач, з підігрівальним і перемішуючим пристроями, заливають 4 дм 3 води, включають пристрій, що перемішує, і завантажують 4 кг пасти діоксиду марганцю з вологістю 50%. Перемішування ведуть протягом 30 хв до утворення однорідної суспензії водної. Потім змішувач додають 0,2 кг їдкого натрію, включають пристрій, що підігріває, і продовжують перемішування протягом 15 хв. Після розчинення їдкого натрію, встановивши в змішувачі температуру 90°C і не припиняючи перемішування, змішувач поступово протягом 20 хв додають 1,4 дм 3 розчину мідного купоросу з концентрацією 240 г/дм 3 . Після додавання мідного купоросу продовжують перемішування протягом 30 хв, підтримуючи встановлену температуру. Потім змішувач додають 0,2 кг їдкого натрію, перемішують протягом 15 хв і поступово протягом 20 хв додають 1,4 дм 3 розчину мідного купоросу з концентрацією 240 г/дм 3 . Після додавання мідного купоросу продовжують перемішування 30 хв. Потім змішувач додають 0,2 кг їдкого натрію, перемішують протягом 15 хв і поступово протягом 20 хв додають 1,4 дм 3 розчину мідного купоросу з концентрацією 240 г/дм 3 . Після додавання мідного купоросу продовжують перемішування 30 хв. При тристадійному додаванні загальна кількість їдкого натрію склала 0,6 кг, загальна кількість розчину мідного купоросу з концентрацією 240 г/дм 3 становило 4,2 дм 3 сумарний час додавання розчину мідного купоросу до суспензії діоксиду марганцю склало 1 год.Отриману суспензію суміші діоксиду марганцю та оксиду міді фільтрують та відмивають пасту від іонів SO 4 2- . Відмиту пасту з вологістю 50% у кількості 4 кг завантажують у лопатевий змішувач, з паровою сорочкою, додають 0,3 кг сполучної речовини бентонітової глини і ведуть процес пластифікації пасти протягом 1 год до вологості 32%. На шнековому грануляторі через фільєри з діаметром отворів 1,1 мм формують гранули при тиску 4 МПа та температурі 110°C. Сформовані гранули сушать при температурі 70°C протягом 15 год. Висушені гранули дроблять, відсіюють фракцію 1-3 мм і проводять термообробку в киплячому шарі повітрям при температурі 300°C. Отриманий каталізатор має наступний склад: діоксид марганцю 64% мас., оксид міді 16% мас., бентонітова глина 11% мас., Домішки - інше. Каталітична активність в окисненні оксиду вуглецю становила 3,9 ммоль/г.

Приклад 2. Ведення процесу, як у прикладі 1, за винятком загальної кількості доданого в змішувач їдкого натрію, яке склало 0,5 кг, загальної кількості доданого в змішувач мідного купоросу з концентрацією 200 г/дм 3 , яке становило 4 дм 3 кількості бентонітової глини, доданої в пасту суміші діоксиду марганцю та оксиду міді, що склало 0,25 кг. Їдкий натрій і мідний купорос додали змішувач у дві стадії. Отриманий каталізатор має наступний склад: діоксид марганцю 68% мас., оксид міді 14% мас., бентонітова глина 9% мас., Домішки - інше. Каталітична активність в окисненні оксиду вуглецю становила 3,5 ммоль/г.

Приклад 3. Ведення процесу, як у прикладі 2, за винятком того, що їдкий натрій і мідний купорос додали змішувач у чотири стадії. Отриманий каталізатор має наступний склад: діоксид марганцю 68% мас., оксид міді 14% мас.бентонітова глина 9% мас., Домішки - інше. Каталітична активність в окисненні оксиду вуглецю становила 3,7 ммоль/г.