Метод за получаване на катализатор за окисляване на въглероден оксид

Притежатели на патента RU 2530890:

Изобретението се отнася до областта на почистване на газове от вредни примеси и може да се използва за почистване на газови смеси от въглероден окис в системи за колективна и индивидуална защита на дихателните пътища. Предложен е метод за приготвяне на катализатор за окисляване на въглероден оксид, който включва смесване на манганов диоксид и меден оксид едновременно с приготвяне на меден оксид чрез добавяне на каустичен натрий и меден сулфат към суспензия на манганов диоксид, добавяне на свързващо вещество от бентонитова глина, формоване гранули, сушене, смачкване и термична обработка, докато приготвянето на меден оксид при добавяне на каустичен натрий и меден сулфат към суспензията на манганов диоксид се извършва на няколко етапа в равни пропорции, а общото време за добавяне на меден сулфат е 1-3 часа. Техническият резултат се състои в повишаване на каталитичната активност на катализатора при окисляването на въглероден оксид. 1 tbl, 4 ex.

Изобретението се отнася до областта на почистване на газове от вредни примеси и може да се използва за почистване на газови смеси от въглероден окис в системи за колективна и индивидуална защита на дихателните пътища.

Известен метод за получаване на катализатор за окисляване на въглероден оксид, включващ смесване на отделно приготвен манганов диоксид и меден оксид със свързваща бентонитова глина, формоване на гранули, сушене, раздробяване и термична обработка на получените гранули (авторски сертификат на СССР № 176804, клас B01J 23/84, 1965).

Недостатъкът на този метод е ниската каталитична активност на получения катализатор при окисляването на въглероден оксид.

Недостатъкът на прототипа е ниската каталитична активност при окисляването на въглеродния оксид.

Техническият резултат (целта на изобретението) е да се увеличи каталитичната активност на катализатора при окисляването на въглероден оксид.

Тази цел се постига чрез предложения метод, включващ смесване на манганов диоксид и меден оксид едновременно с приготвянето на меден оксид чрез добавяне на каустичен натрий и меден сулфат към суспензия на манганов диоксид, добавяне на свързващо вещество от бентонитова глина, формоване на гранули, сушене, смачкване и термична обработка, характеризираща се с това, че приготвянето на меден оксид при добавяне на разяждащ натрий и меден сулфат към суспензията на манганов диоксид се извършва на няколко етапа на равни дялове, а общото време за добавяне на меден сулфат е 1-3 часа.

Разликата между предложения метод и известния е, че приготвянето на меден оксид чрез добавяне на каустик натрий и меден сулфат към суспензия на манганов диоксид се извършва на няколко етапа на равни части, а общото време на добавяне на меден сулфат е 1 -3 часа.

Същността на изобретението е следната.

Повишаване на каталитичната активност при окисляването на въглероден оксид при приготвянето на меден оксид чрез многоетапно добавяне на каустик натрий и меден сулфат в равни пропорции към суспензията на манганов диоксид и общото време на добавяне на меден сулфат 1-3 часа вероятно се дължи на факта, че в сравнение с известния метод, по-голямо количество повърхностни контакти на частици манганов диоксид и меден оксид, които са активни каталитични центрове при окисляването на въглеродния оксид. При бавно многоетапно добавяне на меден сулфат концентрацията на образуваните частици меден оксид ще бъде значително по-малка, отколкото в случай на бързо смесване на реагентите по известния метод, където поради по-висока концентрация на частици меден оксид, техните се извършва интензивно нарастване и уголемяване. Следователно, при прилагане на предложения метод, частици меден оксид с по-висока степен на дисперсия ще бъдат адсорбирани върху манганов диоксид. Естествено, след адсорбцията процесът на грапаване на частиците от меден оксид спира, което води до образуването на много по-голям брой повърхностни контакти между частиците на манганов диоксид и меден оксид.

По този начин, предложеният метод може значително да увеличи каталитичната активност на катализатора при окисляването на въглероден оксид.

Активността на катализатора при окисляването на въглероден оксид (А) се изчислява по формулата:

A = v ⋅ t ⋅ C 0 ⋅ S 1000 ⋅ m ⋅ M

където v е специфичната скорост на потока газ-въздух; t е времето на поява зад слоя на катализатора на въглероден окис с концентрация 0,1 C0; С0 - начална концентрация на въглероден оксид; s - сечение на слоя на катализатора; m - заряд на катализатора; М е молекулното тегло на въглеродния окис;

при следните условия: v = 0,32 dm 3/(min · cm 2); С0 = 6,2 mg/dm 3; s = 3,14 cm 2; m = 7,9 g; М = 28 g/mol.

Методът се провежда, както следва. При разбъркване се приготвя водна суспензия от манганов диоксид и към нея се добавя натриев хидроксид. След разтваряне на последния, към суспензията се добавя воден разтвор на меден сулфат. Тези операции се извършват на няколко етапа с добавяне на реагенти в равни пропорции при температура 70-90 ° С. Общото време за добавяне на разтвор на меден сулфат към суспензия от манганов диоксид е 1-3 часа, след което суспензията се филтрира и пастата от смес от манганов диоксид и меден оксид се промива от SO 4 2- йони. Получената паста се смесва със свързващо вещество - бентонитова глина, пластифицира се и се формира в гранули върху гранулаторен винт при налягане 3,5-4,5 МРа и температура 100-120 ° С. Образуваните гранули се сушат при температура от 60-90 ° С в продължение на 10-15 часа, смачкват се, пресява се фракция от 1-3 мм и се извършва топлинна обработка при 250-350 ° С във кипящ слой. Съставът на катализатора: манганов диоксид 50-70% тегловни, меден оксид 10-30% тегловни, бентонитова глина 5-15% тегловни. примеси 5-10% от масата.

Пример 1. В смесител, оборудван с нагревателни и смесителни устройства, налейте 4 dm 3 вода, включете смесителното устройство и заредете 4 kg паста от манганов диоксид с влажност 50%. Разбъркването се извършва в продължение на 30 минути, докато се образува хомогенна водна суспензия. След това добавете 0,2 кг натриев хидроксид към смесителя, включете нагревателното устройство и продължете да бъркате в продължение на 15 минути. След разтваряне на разяждащия натрий, настройване на температурата в смесителя на 90 ° C и без спиране на разбъркването, към смесителя за 20 минути постепенно се добавят 1,4 dm 3 разтвор на меден сулфат с концентрация 240 g/dm 3. След добавяне на меден сулфат разбъркването продължава 30 минути, като същевременно се поддържа зададената температура. След това към смесителя се добавя 0,2 kg натриев хидроксид, разбърква се в продължение на 15 минути и постепенно се добавя 1,4 dm 3 от разтвор на меден сулфат с концентрация 240 g/dm за 20 минути. След добавяне на меден сулфат, разбъркването продължава 30 минути. След това към смесителя се добавят 0,2 kg натриев хидроксид, разбърква се в продължение на 15 минути и постепенно се добавя 1,4 dm 3 разтвор на меден сулфат с концентрация 240 g/dm за 20 минути. След добавяне на меден сулфат, разбъркването продължава 30 минути. При триетапно добавяне общото количество натриев хидроксид е 0,6 kg, общото количество разтвор на меден сулфат с концентрация 240 g/dm 3 е 4,2 dm 3, общото време за добавяне на разтвор на меден сулфат до суспензия на манганов диоксид е 1 час. Получената суспензия от смес от манганов диоксид и меден оксид се филтрира и пастата се измива от SO 4 2- йони. Измитата паста със съдържание на влага 50% в количество от 4 кг се зарежда в лопатомесител, оборудван с парна риза, добавя се 0,3 кг бентонитово глинесто свързващо вещество и процесът на пластифициране на пастата се извършва за 1 час до съдържание на влага 32%. На винтов гранулатор през матрици с диаметър на отвора 1,1 mm, гранулите се образуват при налягане 4 MPa и температура 110 ° C. Образуваните гранули се сушат при температура 70 ° С в продължение на 15 часа. Изсушените гранули се раздробяват, фракция от 1-3 mm се пресява и топлинната обработка се извършва в кипящ слой с въздух при температура 300 ° ° С. Полученият катализатор има следния състав: манганов диоксид 64 тегловни%, меден оксид 16 тегловни, бентонитова глина 11 тегловни%, примеси - останалото. Каталитичната активност при окисляването на въглероден оксид е 3,9 mmol/g.

Пример 2. Провеждане на процеса, както в пример 1, с изключение на общото количество натриев хидроксид, добавен към смесителя, което е 0,5 kg, общото количество меден сулфат, добавено към смесителя с концентрация 200 g/dm 3, което е 4 dm 3, количеството бентонитова глина, добавено към пастата на смес от манганов диоксид и меден оксид, което възлиза на 0,25 kg. Натриевият хидроксид и меден сулфат се добавят към смесителя на два етапа. Полученият катализатор има следния състав: манганов диоксид 68 тегловни%, меден оксид 14 тегловни, бентонитова глина 9 тегловни%, примеси - останалото. Каталитичната активност при окисляването на въглероден оксид е 3,5 mmol/g.

Пример 3. Провеждане на процеса, както в пример 2, с изключение на това, че натриевият хидроксид и меден сулфат бяха добавени към смесителя на четири етапа. Полученият катализатор има следния състав: манганов диоксид 68 тегловни%, меден оксид 14 тегловни, бентонитова глина 9 тегловни%, примеси - останалото. Каталитичната активност при окисляването на въглероден оксид е 3,7 mmol/g.