×
10.05.2014
216.012.c261

СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРА ДЛЯ ПОЛНОГО ОКИСЛЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ, КАТАЛИЗАТОР, ПРИГОТОВЛЕННЫЙ ПО ЭТОМУ СПОСОБУ, И СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОЗДУХА ОТ УГЛЕВОДОРОДОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПОЛУЧЕННОГО КАТАЛИЗАТОРА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002515510
Дата охранного документа
10.05.2014
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области катализа. Описан способ приготовления катализатора для полного окисления углеводородов путем нанесения платины или палладия на прокаленный сульфатированный цирконийоксидный носитель путем пропитки его водным раствором соединения платины или палладия с последующей прокаливанием на воздухе при температуре 300-500°C и восстановлением в токе водорода при температуре 300-500°C, в котором сульфатированный цирконийоксидный носитель дополнительно модифицируют ионами галлия путем их нанесения из водного раствора нитрата галлия. Описано применение катализатора, полученного описанным выше способом, для полного окисления углеводородов. Технический результат - получен высокоактивный катализатор очистки воздуха от примесей углеводородов, обеспечивающий конверсию углеводорода при температурах ниже 200-350°C. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 1 табл., 13 пр.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к технологии очистки воздуха от примесей летучих органических соединений, в частности углеводородов, и касается, в частности, способа приготовления катализатора для полного окисления углеводородов в воздухе, катализатора, приготовленного по этому способу, и способа очистки воздуха от углеводородов с использованием этого катализатора.

Изобретение может быть использовано в области экологии и катализа и, в частности, для каталитических процессов очистки воздуха.

Основным недостатком известных способов каталитической очистки воздуха от примесей летучих органических соединений, в частности углеводородов, например, с использованием оксидных катализаторов, содержащих нанесенные благородные металлы (патент Японии 2000033266) является необходимость использования высоких температур (400-500°C) для полного окисления этих примесей, что приводит к значительному увеличению энергопотребления, особенно в случае очистки воздуха в системах вентиляции химических и других производств, характеризующихся значительными воздушными потоками.

Известны катализаторы окисления на основе смешанных церий-цирконий-оксидных носителей с нанесенной платиной (С. Bozo, E. Garbowski, N.Guilhaume, M.Primet, Combustion of hydrocarbons on CeO2-ZrO2 based catalysts, Stud. Surf. Sci. Catal., Vol.130, 2000, p.581). Катализатор Pt/Се0.67Zr0.33O2 демонстрировал высокую активность в окислении C3H6, однако он необратимо дезактивировался даже в сравнительно мягких условиях (155°C).

Описан сульфатированный катализатор полного окисления пропана на основе смешанного носителя Се0.67Zr0.33O2 с нанесенной платиной (L. Zhang, D. Weng, B. Wang, X. Wu, Effects of sulfation on the activity of Се0.67Zr0.33O2 supported Pt catalyst for propane oxidation, Catal. Commun., Vol.11(15), 2010, p.1229. Ptδ+ частицы предполагаются в качестве активных центров.

Известен также катализатор и способ его приготовления для полного окисления углеводородов, в частности для окисления пентана, принятый за прототип, представляющий собой сульфатированный оксид циркония с нанесенной платиной (Weiming Hua, Zi Gao, Catalytic combustion of n-pentane on Pt supported on solid superacids, Applied Catalysis B: Environmental, Volume 17, Issues 1-2, 1998, Pages 37-42). Катализатор готовят путем нанесения платины на сульфатированный оксид циркония, предварительно полученный путем нанесения сульфат-анионов на гидроксид циркония с термической обработкой при 600-650°C, с последующиим прокаливанием полученного образца Pt/SO4/ZrO2 при 500°C и восстановлением в токе водорода при 300°C. Известный катализатор не обеспечивает полного окисления углеводородов при низких температурах, что влечет за собой большие энергозатраты. Известный катализатор практически неактивен ниже 200°C.

Задачей настоящего изобретения является разработка способа приготовления эффективного и активного катализатора полного окисления летучих органических соединений, в частности углеводородов, способного обеспечить конверсию углеводорода при температурах ниже 200-350°C, и тем самым снизить энергопотребление для очистки воздуха.

Технический результат, получаемый при реализации предлагаемого изобретения, состоит в достижении более высокой активности, т.е. конверсии углеводородов в реакции их полного окисления в воздухе при более низких температурах, чем в известных способах каталитического окисления. Как результат предлагаемого способа приготовления катализатора, а также его использования для очистки воздуха от примесей углеводородов наблюдается существенное снижение температуры процесса и повышение активности катализатора.

Для достижения указанного технического результата предложен способ приготовления катализатора для полного окисления углеводородов, в частности примесей углеводородов, в воздухе с целью очистки воздуха, включающий нанесение платины или палладия на прокаленный сульфатированный цирконийоксидный носитель путем пропитки его водным раствором соединения платины или палладия с последующей прокаливанием на воздухе при температуре 300-500°C и восстановлением в токе водорода при температуре 300-500°C, отличающийся тем, что сульфатированный цирконийоксидный носитель дополнительно модифицируют ионами галлия путем их нанесения из водного раствора нитрата галлия.

Ионы галлия можно наносить одновременно с платиной либо перед нанесением платины пропиткой водным раствором нитрата галлия сульфатированного цирконийоксидного носителя с последующей дополнительной термообработкой при температуре 300-500°C.

Для приготовления сульфатированного цирконийоксидного носителя используют гидроксид циркония либо оксид циркония.

Носитель SO4/ZrO2 с содержанием сульфат ионов от 0,5 до 10 мас.%, предпочтительно 3-5 мас.%, готовят нанесением сульфат анионов из сульфата аммония или серной кислоты на свежеосажденный гидроксид циркония или воздушно-сухой оксид циркония, в том числе стабилизированный оксидами редкоземельных металлов для увеличения удельной поверхности, с последующим прокаливанием при температуре 600-650°C в течение 1-4 час в потоке воздуха.

Катализатор по настоящему изобретению готовят нанесением платины или палладия или смеси этих металлов на носитель SO4/ZrO2 пропиткой по влагоемкости из водных растворов солей платины или палладия или соответствующих кислот (H2PtCl6, H2PdCl4) с последующим прокаливанием при температуре 300-500°C в течение 1-4 час в потоке воздуха и восстановлением в токе водорода при 300-500°C в течение 1-4 час.

Предложен также катализатор для полного окисления углеводородов, в том числе для очистки воздуха от примесей углеводородов, содержащий от 0,5 до 5 мас.% платины или палладия, предпочтительно 0,5-1 мас.%, и от 1 до 5 мас.% галлия, предпочтительно 2-3 мас.%, нанесенных на сульфатированный цирконийоксидный носитель.

Предлагаемый способ очистки воздуха от примесей углеводородов в воздухе при концентрации примесей до 1 об.% путем их полного окисления заключается в контактировании воздуха, содержащего примеси углеводородов (алканов C1-C8, алкенов C2-C8, ароматических углеводородов C6-C8) с нагретым до температуры 110-350°C (в зависимости от природы углеводорода) катализатором при атмосферном давлении и объемной скорости подачи газового потока в диапазоне 500-20000 ч-1.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Свежеосажденный и высушенный на воздухе гидроксид циркония (10 г) пропитывают 2 мл 0,5 М раствора сульфата аммония, количество нанесенных сульфат-анионов составило 1 мас.%. Далее образец прокаливают при температуре 600-650°C в течение 1-4 час в потоке воздуха. Затем на 10 г полученного носителя наносят одновременно 0,5 мас.% платины и 1 мас.% Ga пропиткой 2,5 мл 0,1 М водного раствора H2PtCl6 и 3 мл 0,5 М водного раствора нитрата галлия, прокаливают 2 часа при 500°C на воздухе и восстанавливают 2 часа при 500°C в токе водорода.

Пример 2. Катализатор готовили аналогично описанному в примере 1. с той разницей, что свежеосажденный и высушенный на воздухе гидроксид циркония пропитывают 1 М раствором серной кислоты, а содержание галлия составило 5 мас.%.

Пример 3. Катализатор готовили аналогично описанному в примере 2 с той разницей, что количество нанесенных сульфат-анионов составило 3 мас.%, а галлия - 2 мас.%.

Пример 4. Катализатор готовили аналогично описанному в примере 2 с той разницей, что количество нанесенных сульфат-анионов составило 10 мас.%, а галлия - 2 мас.%.

Пример 5. Катализатор готовили аналогично описанному в примере 3 с той разницей, что в качестве исходного образца для нанесения сульфат ионов использовали оксид циркония.

Пример 6. Катализатор готовили аналогично описанному в примере 3 с той разницей, что в качестве исходного образца для нанесения сульфат ионов использовали оксид циркония, стабилизированный иттрием (3 мас.%).

Пример 7. Катализатор готовили аналогично описанному в примере 3 с той разницей, что в качестве исходного образца для нанесения сульфат ионов использовали оксид циркония, стабилизированный лантаном (3 мас.%).

Пример 8. Катализатор готовили аналогично описанному в примере 3 с той разницей, что содержание платины составляло 1 мас.%.

Пример 9. Катализатор готовили аналогично описанному в примере 3 с той разницей, что содержание платины составляло 5 мас.%.

Пример 10. Катализатор готовили аналогично описанному в примере 3 с той разницей, что вместо платины был нанесен палладий, содержание палладия составляло 1 мас.%.

Пример 11. Катализатор 0.5%Pt+1%Ga/1%SO4/ZrO2 готовили аналогично описанному в примере 1 с той разницей, что на 10 г прокаленного сульфатированного оксида циркония сначала наносили галлий пропиткой 3 мл 0,5 М раствора нитрата галлия, а затем на прокаленный образец 1%Ga/SO4/ZrO2 наносили платину пропиткой 2,5 мл 0,1 М водного раствора H2PtCl6.

Пример 12 (сравнительный). Катализатор готовили нанесением 0,5 мас.% Pt пропиткой 1 г носителя - оксида циркония - из водного раствора H2PtCl6.

Пример 13 (сравнительный) Катализатор 0,5%Pt/1%SO4/ZrO2 готовили аналогично описанному в примере 1 с той разницей, что на 10 г прокаленного сульфатированного оксида циркония наносили платину пропиткой 2,5 мл 0,1 М водного раствора H2PtCl6.

Катализаторы по примерам 1-13 испытывали в полном окислении углеводородов (алканов C1-C8, алкенов C2-C8 ароматических углеводородов C6-C8), присутствующих в воздухе в концентрации 1 об.%. Смесь углеводорода и воздуха подавали при атмосферном давлении в проточный реактор (кварцевая трубка D=10 мм) со стационарным слоем катализатора (загрузка 3 г) с объемной скоростью 500-20000 ч-1 при температурах от 110 до 500°C.

В таблице представлены данные по активности приготовленных в примерах 1-13 катализаторов в полном окислении различных углеводородов в воздухе при их содержании 1 об.% при объемной скорости подачи газовой смеси 4000 ч-1.

Сравнение показателей реакции полного окисления различных углеводородов на катализаторах, полученных по предлагаемому способу (примеры 1-11), и на катализаторе сравнения (примеры 12 и 13) свидетельствует о том, что в настоящем изобретении достигаются существенно более высокая конверсия углеводорода в CO2, и таким образом, более высокая степень очистки воздуха от примесей летучих углеводородных примесей, чем на катализаторе, не модифицированном сульфат-анионами и галлием (сравнительный пример 12) или на сульфатированном катализаторе, но не модифицированном галлием по прототипу (сравнительный пример 13). Температура начала реакции, достижения 50%-ной и 100%-ной конверсии углеводорода для катализаторов по примерам 1-11 смещаются в область более низких температур 110-350°C в зависимости от состава углеводорода, т.е. на 100-200°C в сравнении с немодифицированными катализаторами сравнения.

Таким образом, предлагаемый в настоящем изобретении катализатор для полного окисления углеводородов, в том числе с целью очистки воздуха от примесей летучих органических соединений, полученный по предлагаемому способу, позволяет достичь более высоких степеней конверсии углеводородов, особенно при низких температурах, и, как следствие, высоких степеней очистки воздуха.

Каталитические системы для удаления углеводородов в воздухе на основе сульфатированых оксидов циркония, промотированных другими ионами металлов, в частности галлием, неизвестны.

Таблица
Температура 100%-ной конверсии углеводорода (1 об.%) в воздухе (скорость подачи сырья 4000 ч-1)
Катализатор по примеру CH4 C8H18 С2Н4 C8H16 C6H6 C8H10
1 320 170 180 160 180 170
2 300 160 170 150 165 155
3 255 140 145 130 135 125
4 230 120 125 115 120 115
5 250 145 150 140 140 135
6 250 140 150 145 140 140
7 225 120 120 115 115 115
8 210 115 115 110 110 110
9 235 125 125 115 120 120
10 255 140 155 145 145 140
11 320 170 180 160 180 170
12* 450 330 420 320 360 355
13** 370 230 250 250 260 270
*не модифицированный сульфат-анионами и галлием носитель (образец сравнения)
**сульфатированный, но не модифицированный галлием носитель (образец сравнения по прототипу).

Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 102 items.
20.06.2013
№216.012.4c46

3-(тринитрометил-onn-азокси)-4-нитраминофуразаны и способы их получения

Изобретение относится к области органической химии, конкретно к новым 3-(тринитрометил-ONN-азокси)-4-нитраминофуразанам общей формулы , которые могут найти применение в качестве окислителей для ракетных топлив и взрывчатых составов. В формуле I R представляет собой Me, или
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485108
Дата охранного документа: 20.06.2013
27.07.2013
№216.012.5923

Катализатор для непрерывного окислительного дегидрирования этана и способ непрерывного окислительного дегидрирования этана с его использованием

Настоящее изобретение относится к катализатору и способу непрерывного окислительного дегидрирования парафинов в соответствующие олефины, а именно этана в этилен. Описан катализатор для непрерывного окислительного дегидрирования этана в этилен, содержащий смешанную оксидную фазу катализатора,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488440
Дата охранного документа: 27.07.2013
27.07.2013
№216.012.5924

Катализатор для окислительного разложения хлорорганических соединений в газах и способ его получения

Изобретение относится к области химической обработки газовых выбросов, в частности к катализатору для окислительного разложения хлорорганических соединений и к способу его получения. Описаны катализатор для окислительного разложения хлорорганических соединений в газах, содержащий золото, родий...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488441
Дата охранного документа: 27.07.2013
20.08.2013
№216.012.6111

Способ удаления токсичных веществ из выхлопных газов автомобиля и устройство для реализации способа

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к технологиям и устройствам для удаления углеводородов из выхлопных газов автомобиля в период холодного запуска двигателя. Сущность изобретения: в способе удаления токсичных веществ из выхлопных газов автомобиля и устройстве для его...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490481
Дата охранного документа: 20.08.2013
27.08.2013
№216.012.6389

Способ приготовления катализатора для получения синтез-газа, катализатор, приготовленный по этому способу, и способ получения синтез-газа с его использованием

Изобретение относится к технологии переработки углеводородного сырья, в частности к получению синтез-газа из газообразного углеводородного сырья, например, метана, природного газа или попутных нефтяных газов с использованием высокоэффективного катализатора. Описан способ приготовления...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002491118
Дата охранного документа: 27.08.2013
27.09.2013
№216.012.6e65

Способ приготовления катализатора для получения синтез-газа

Изобретение относится к технологии переработки углеводородного сырья, в частности к способу получения катализатора для процесса получения синтез-газа из газообразного углеводородного сырья, например метана, природного газа или попутных нефтяных газов. Описан способ приготовления катализатора...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002493912
Дата охранного документа: 27.09.2013
27.09.2013
№216.012.6f23

Способ получения замещенных 2,3,5,6-тетраоксабицикло[2.2.1]гептанов

Изобретение относится к области химии органических пероксидов, производных кетонов, конкретно к способу получения мостиковых 1,2,4,5-тетраоксанов, а именно замещенных 2,3,5,6-тетраоксабицикло-[2.2.1]гептанов, которые могут найти применение в химии полимеров, а также в медицине и фармакологии....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002494102
Дата охранного документа: 27.09.2013
10.10.2013
№216.012.71e1

Способ приготовления катализатора для получения 3-ацетилгептан-2,6-диона и способ получения 3-ацетилгептан-2,6-диона с использованием полученного катализатора

Настоящее изобретение относится к области химии кетонов, конкретно, к способу приготовления катализатора для получения 3-ацетилгептан-2,6-диона и к способу получения 3-ацетилгептан-2,6-диона с использованием полученного катализатора. Описаны способ приготовления микроразмерного катализатора для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002494810
Дата охранного документа: 10.10.2013
20.12.2013
№216.012.8c53

Катализатор для селективной очистки этиленовых мономеров от примесей ацетиленовых углеводородов и способ селективной очистки этиленовых мономеров от примесей ацетиленовых углеводородов с его использованием

Изобретение относится к каталитическим технологиям очистки этиленовых мономеров для полимеризации. Предложен эффективный катализатор, содержащий наноразмерные частицы золота с размером 2-5 нм. В качестве носителя используют мезопористый цеолитоподный силикат МСМ-41 с удельной поверхностью...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002501606
Дата охранного документа: 20.12.2013
27.02.2014
№216.012.a5d1

Способ приготовления катализатора для получения бензола из метана, катализатор, приготовленный по этому способу, и способ получения бензола из метана с использованием полученного катализатора

Изобретение относится к области катализа. Описан способ приготовления катализатора для получения бензола из метана путем его конверсии, включающий нанесение молибдена на носитель, представляющий собой цеолит HZSM-5, путем пропитки его водным раствором соли молибдена с последующей прокалкой на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002508164
Дата охранного документа: 27.02.2014
Showing 1-10 of 88 items.
20.01.2013
№216.012.1c5e

Способ получения гипсового вяжущего

Изобретение относится к способу получения гипсового вяжущего. Способ получения гипсового вяжущего путем сухой переработки исходного сырья, представляющего собой фосфогипс и/или гипсовый камень и модифицирующую добавку, включающий перемешивание, термообработку и измельчение исходного сырья под...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472756
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.06.2013
№216.012.4c46

3-(тринитрометил-onn-азокси)-4-нитраминофуразаны и способы их получения

Изобретение относится к области органической химии, конкретно к новым 3-(тринитрометил-ONN-азокси)-4-нитраминофуразанам общей формулы , которые могут найти применение в качестве окислителей для ракетных топлив и взрывчатых составов. В формуле I R представляет собой Me, или
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485108
Дата охранного документа: 20.06.2013
27.07.2013
№216.012.5923

Катализатор для непрерывного окислительного дегидрирования этана и способ непрерывного окислительного дегидрирования этана с его использованием

Настоящее изобретение относится к катализатору и способу непрерывного окислительного дегидрирования парафинов в соответствующие олефины, а именно этана в этилен. Описан катализатор для непрерывного окислительного дегидрирования этана в этилен, содержащий смешанную оксидную фазу катализатора,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488440
Дата охранного документа: 27.07.2013
27.07.2013
№216.012.5924

Катализатор для окислительного разложения хлорорганических соединений в газах и способ его получения

Изобретение относится к области химической обработки газовых выбросов, в частности к катализатору для окислительного разложения хлорорганических соединений и к способу его получения. Описаны катализатор для окислительного разложения хлорорганических соединений в газах, содержащий золото, родий...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488441
Дата охранного документа: 27.07.2013
27.08.2013
№216.012.6389

Способ приготовления катализатора для получения синтез-газа, катализатор, приготовленный по этому способу, и способ получения синтез-газа с его использованием

Изобретение относится к технологии переработки углеводородного сырья, в частности к получению синтез-газа из газообразного углеводородного сырья, например, метана, природного газа или попутных нефтяных газов с использованием высокоэффективного катализатора. Описан способ приготовления...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002491118
Дата охранного документа: 27.08.2013
27.09.2013
№216.012.6e65

Способ приготовления катализатора для получения синтез-газа

Изобретение относится к технологии переработки углеводородного сырья, в частности к способу получения катализатора для процесса получения синтез-газа из газообразного углеводородного сырья, например метана, природного газа или попутных нефтяных газов. Описан способ приготовления катализатора...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002493912
Дата охранного документа: 27.09.2013
27.09.2013
№216.012.6f23

Способ получения замещенных 2,3,5,6-тетраоксабицикло[2.2.1]гептанов

Изобретение относится к области химии органических пероксидов, производных кетонов, конкретно к способу получения мостиковых 1,2,4,5-тетраоксанов, а именно замещенных 2,3,5,6-тетраоксабицикло-[2.2.1]гептанов, которые могут найти применение в химии полимеров, а также в медицине и фармакологии....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002494102
Дата охранного документа: 27.09.2013
10.10.2013
№216.012.71e1

Способ приготовления катализатора для получения 3-ацетилгептан-2,6-диона и способ получения 3-ацетилгептан-2,6-диона с использованием полученного катализатора

Настоящее изобретение относится к области химии кетонов, конкретно, к способу приготовления катализатора для получения 3-ацетилгептан-2,6-диона и к способу получения 3-ацетилгептан-2,6-диона с использованием полученного катализатора. Описаны способ приготовления микроразмерного катализатора для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002494810
Дата охранного документа: 10.10.2013
20.12.2013
№216.012.8c53

Катализатор для селективной очистки этиленовых мономеров от примесей ацетиленовых углеводородов и способ селективной очистки этиленовых мономеров от примесей ацетиленовых углеводородов с его использованием

Изобретение относится к каталитическим технологиям очистки этиленовых мономеров для полимеризации. Предложен эффективный катализатор, содержащий наноразмерные частицы золота с размером 2-5 нм. В качестве носителя используют мезопористый цеолитоподный силикат МСМ-41 с удельной поверхностью...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002501606
Дата охранного документа: 20.12.2013
27.02.2014
№216.012.a5d1

Способ приготовления катализатора для получения бензола из метана, катализатор, приготовленный по этому способу, и способ получения бензола из метана с использованием полученного катализатора

Изобретение относится к области катализа. Описан способ приготовления катализатора для получения бензола из метана путем его конверсии, включающий нанесение молибдена на носитель, представляющий собой цеолит HZSM-5, путем пропитки его водным раствором соли молибдена с последующей прокалкой на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002508164
Дата охранного документа: 27.02.2014
+ добавить свой РИД