×
20.01.2018
218.016.1c1a

СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ ОТРАБОТАННОГО АЛЮМОПАЛЛАДИЕВОГО КАТАЛИЗАТОРА ОКИСЛЕНИЯ ОКСИДА УГЛЕРОДА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к способу регенерации отработанного алюмопалладиевого катализатора, применяемого в средствах индивидуальной и коллективной защиты органов дыхания человека от оксида углерода, а также в средствах очистки воздуха, предназначенных для герметизированных объектов вооружения и военной техники, космической и авиационной техники. Способ регенерации отработанного алюмопалладиевого катализатора окисления оксида углерода включает обработку катализатора раствором муравьинокислого натрия с последующей отмывкой и сушкой, при этом для осуществления возможности проведения вторичной регенерации раствор муравьинокислого натрия берут с концентрацией 4-12% масс. и подают со скоростью 5-10 дм/мин, а сушку катализатора ведут сначала при температуре 18-60°C в течение 3-3,5 часов, затем при температуре 105-120°C до влажности не более 5%. Технический результат заключается в осуществлении возможности проведения вторичной регенерации отработанного регенерированного катализатора, получении катализатора с основными техническими характеристиками не хуже, чем у катализатора после первой регенерации, и упрощении аппаратурного оформления способа. 1 з.п. ф-лы, 12 пр.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области неорганической химии, в частности к способу регенерации отработанного алюмопалладиевого катализатора, применяемого в средствах индивидуальной (противогазы и т.п.) и коллективной (приставки к кондиционерам, фильтры очистки воздуха общественных и производственных помещений, защитных сооружений ГО и МЧС) защиты органов дыхания человека от оксида углерода, а также в средствах очистки воздуха, предназначенных для герметизированных объектов вооружения и военной техники (В и ВТ), космической и авиационной техники.

Известен способ регенерации катализатора, содержащего металл платиновой группы, включающий обработку катализатора водным раствором азотной, соляной и серной кислоты при температуре до 100°С, затем обработку водным раствором восстановителя, в качестве которого используют муравьиную кислоту, формальдегид и т.п., с последующей отмывкой водой и сушкой (заявка Японии №63-293679, опубл. 22.11.88, кл. В01J 23/96, 23/40, 38/48, С07В 43/04).

Недостатком известного способа является невысокая степень регенерации отработанного катализатора из-за больших потерь палладия.

Известен способ регенерации отработанного металлического катализатора платиновой группы, включающий обработку катализатора 0,001 - 10 N водным раствором щелочного и/или щелочноземельного металла при температуре 5-250°С с последующей отмывкой и сушкой (пат. США №4147660 от 11.06.78, кл. В01J 23/96, С01В 2/16).

Недостатком данного способа является невысокая степень регенерации отработанного катализатора.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и количеству совпадающих признаков является способ регенерации отработанного алюмопалладиевого катализатора окисления оксида углерода (пат. RU №2153396 от 07.05.1999, кл. В01J 23/96), принятый за прототип предлагаемого изобретения.

Указанный способ регенерации включает обработку отработанного катализатора раствором муравьинокислого натрия с последующей отмывкой и сушкой при температуре 110-150°С со скоростью подъема температуры 60-250 град/мин.

Основным недостатком способа-прототипа является техническая трудность его осуществления из-за проблем с достижением предложенной высокой скорости подъема температуры, требующей уникального оборудования со сложной в эксплуатации системой КИП, а также невозможность проведения вторичной регенерации с сохранением заданной активности катализатора.

Задачей предлагаемого изобретения является осуществление возможности вторичной регенерации отработанного регенерированного катализатора, получение катализатора с основными техническими характеристиками не хуже, чем у катализатора после первой регенерации, и упрощение аппаратурного оформления способа.

Поставленная задача решается предлагаемым способом регенерации, включающим обработку отработанного катализатора раствором муравьинокислого натрия с массовой концентрацией от 4 до 12% со скоростью подачи раствора 5-10 дм3/мин с последующей отмывкой и сушкой катализатора сначала при температуре 18-60°С в течение 3-3,5 часов, затем при температуре 105-120°С до влажности не более 5%.

В случае поступления на вторичную регенерацию отработанного регенерированного катализатора с содержанием палладия меньше или на нижнем пределе показателя по техническим условиям на катализатор для оптимизации содержания палладия перед обработкой муравьинокислым натрием катализатор дополнительно прокаливают при температуре 140-170°С с последующей пропиткой раствором хлорида палладия (II) с массовой концентрацией палладия 0,012-0,014%.

Отличием предлагаемого способа является то, что для обработки отработанного катализатора берется раствор муравьинокислого натрия с массовой концентрацией от 4 до 12%. Другое отличие состоит в том, что обработка раствором муравьинокислого натрия ведется со скоростью подачи раствора 5-10 дм3/мин. Третье отличие состоит в том, что сушка отмытого катализатора проводится сначала при температуре 18-60°С в течение 3-3,5 часов, затем при температуре 105-120°С до влажности не более 5%.

Также отличием является введение операции прокаливания отработанного катализатора при температуре 140-170°С и пропитка катализатора раствором хлорида палладия (II) с массовой концентрацией палладия 0,012-0,014% (при необходимости).

Использование перечисленных признаков в предлагаемом способе регенерации алюмопалладиевого катализатора позволяет использовать один и тот же катализатор не менее 3 раз (исходный, регенерированный один раз, вторично регенерированный), что позволяет снизить стоимость самого катализатора, а значит, и устройств (средств очистки воздуха), снаряженных этим катализатором.

Из научно-технической и патентной литературы авторам неизвестен предлагаемый способ регенерации алюмопалладиевого катализатора для очистки воздуха от оксида углерода.

Предлагаемый способ регенерации осуществляется следующим образом.

Катализатор, поступивший на вторичную регенерацию, обрабатывают раствором муравьинокислого натрия (восстановление палладия до металлического) с массовой концентрацией от 4 до 12% со скоростью подачи раствора 5-10 дм3/мин. После обработки катализатор отмывают дистиллированной водой до отрицательной реакции на хлор-ион и сушат сначала при температуре 18-60°С в течение 3-3,5 часов, затем при температуре 105-120°С до влажности не более 5%.

Ниже приводятся примеры конкретной реализации предлагаемого способа.

Пример 1

3 кг отработанного катализатора обрабатывают 10 дм3 раствора муравьинокислого натрия с массовой концентрацией 8% и скоростью подачи раствора 8 дм3/мин. Затем катализатор отмывают дистиллированной водой и сушат сначала при температуре 40°С в течение 3 часов, затем при температуре 110°С до влажности 4%. Эффективность очистки составила 100% (степень регенерации катализатора 1,0).

Пример 2

Процесс ведется по примеру 1, кроме массовой концентрации муравьинокислого натрия, которая составила 3%. Эффективность очистки составила 76% (степень регенерации катализатора 0,76).

Пример 3

Процесс ведется по примеру 1, кроме массовой концентрации муравьинокислого натрия, которая составила 4%. Эффективность очистки составила 93% (степень регенерации катализатора 0,93).

Пример 4

Процесс ведется по примеру 1, кроме массовой концентрации муравьинокислого натрия, которая составила 12%. Эффективность очистки составила 100% (степень регенерации катализатора 1,0).

Пример 5

Процесс ведется по примеру 1, кроме массовой концентрации муравьинокислого натрия, которая составила 13%. Эффективность очистки составила 100% (степень регенерации катализатора 1,0).

Определение диапазона массовой концентрации муравьинокислого натрия приведено в примерах 1-5.

Так как в отработанном катализаторе палладий находится в неактивной форме в виде комплексных соединений, солей, оксидов, то для восстановления его до активной формы палладия металлического существенную роль играет правильно подобранная массовая концентрация раствора муравьинокислого натрия.

Анализ данных из примеров 1-5 показал, что при массовой концентрации раствора муравьинокислого натрия менее 4% происходит неполное и неравномерное восстановление палладия, что ухудшает каталитическую активность катализатора, а концентрация более 12% не оказывает существенного влияния на процесс восстановления и не приводит к заметному изменению каталитической активности.

Пример 6

Процесс ведется по примеру 1, кроме скорости подачи раствора муравьинокислого натрия, которая составила 4 дм3/мин. Эффективность очистки составила 92% (степень регенерации катализатора 0,92).

Пример 7

Процесс ведется по примеру 1, кроме скорости подачи раствора муравьинокислого натрия, которая составила 5 дм3/мин. Эффективность очистки составила 98% (степень регенерации катализатора 0,98).

Пример 8

Процесс ведется по примеру 1, кроме скорости подачи раствора муравьинокислого натрия, которая составила 8 дм3/мин. Эффективность очистки составила 100% (степень регенерации катализатора 1,0).

Пример 9

Процесс ведется по примеру 1, кроме скорости подачи раствора муравьинокислого натрия, которая составила 10 дм3/мин. Эффективность очистки составила 98% (степень регенерации катализатора 0,98).

Пример 10

Процесс ведется по примеру 1, кроме скорости подачи раствора муравьинокислого натрия, которая составила 11 дм3/мин. Эффективность очистки составила 82% (степень регенерации катализатора составляет 0,82).

Влияние скорости подачи раствора муравьинокислого натрия приведено в примерах 6-10.

В результате экспериментов установлено, что скорость подачи раствора муравьинокислого натрия существенно влияет на дисперсность палладия. Уменьшение скорости менее 5 дм3/мин благоприятно сказывается на образовании тонкодисперсного палладия, но при этом неоправданно затягивается по времени сам процесс восстановления, что экономически нецелесообразно, а увеличение скорости более 10 дм3/мин приводит к агрегатированию частиц палладия и, следовательно, к уменьшению каталитической активности катализатора.

Пример 11

На регенерацию взят катализатор с массовой долей палладия 2,24%. Процесс регенерации проведен по примеру 1. Эффективность очистки составила 83% (степень регенерации катализатора 0,83).

Пример 12

На регенерацию взят катализатор для примера 11. Процесс регенерации ведут аналогично примеру 1, но перед обработкой раствором муравьинокислого натрия катализатор прокаливают при температуре 150°С и пропитывают раствором хлорида палладия (II) с массовой концентрацией палладия 0,013%. Эффективность очистки составила 98% (степень регенерации катализатора 0,98).

При выборе температуры прокаливания в результате многочисленных экспериментов обнаружено, что температура менее 140°С недостаточна для удаления основной массы влаги и адсорбированных веществ, а температура более 170°С приводит к резкому ухудшению каталитических свойств катализатора. Пропитка катализатора раствором хлорида палладия (II) с массовой концентрацией палладия меньше 0,012% не приводит к увеличению содержания палладия до оптимального значения, а пропитка катализатора раствором хлорида палладия (II) с массовой концентрацией палладия больше 0,014% приводит к удорожанию регенерированного катализатора.

Из примеров 11, 12 видно, что прокаливание отработанного катализатора и дополнительная пропитка катализатора раствором хлорида палладия приводят к существенному увеличению эффективности очистки катализатора.

На основании многочисленных экспериментов были выбраны параметры сушки катализатора. Сушка катализатора на первом этапе при температуре 18-60°С способствует сравнительно медленному удалению влаги из зерен катализатора, в результате чего парциальное давление паров воды остается высоким в течение времени, достаточного для уменьшения дисперсности кристаллитов палладия, что положительно отражается на каталитических свойствах катализатора.

При выборе температуры сушки на первом этапе обнаружено, что температура менее 18°С недостаточна для удаления основной массы влаги, а температура более 60°С не приводит к существенно большему эффекту удаления влаги.

При выборе времени сушки на первом этапе обнаружено, что время сушки менее 3 часов недостаточно для удаления основной массы влаги, а время более 3,5 часов увеличивает продолжительность сушки, не приводя к существенно большему эффекту.

При температуре сушки катализатора на втором этапе менее 105°С увеличивается время сушки, что экономически невыгодно, а увеличение температуры сушки выше 120°С приводит к возрастанию скорости агрегатирования частиц палладия, в результате чего происходит увеличение размеров кристаллитов палладия, что приводит к снижению каталитической активности. Сушка катализатора до влажности не более 5% обеспечивает высокую каталитическую активность катализатора, а влажность катализатора более 5% не соответствует требованиям нормативной документации на катализатор.

Оценку образцов регенерированного катализатора по определению эффективности очистки от оксида углерода проводили на динамической термостатированной установке, позволяющей проводить одновременно испытания четырех образцов в модельных стеклянных патронах с площадью сечения (3,15±0,15) см2 при следующих условиях:

- начальная концентрация оксида углерода в газовоздушной смеси (ГВС) от 450 до 550 мг/м3;

- удельная скорость газовоздушного потока через модельный патрон 1,0 дм3/мин⋅см2;

- длина слоя шихты (катализатора) в модельном патроне (30±2) мм;

- температура окружающей среды и ГВС (23±2)°С;

- относительная влажность ГВС от 85 до 95%;

- продолжительность испытаний 8 часов.

Эффективность очистки от оксида углерода Э, % определяли к концу каждого часа испытаний по формуле:

,

где Снач, Свых - начальная и выходные концентрации оксида углерода в ГВС, мг/м3.

Конечное численное значение величины эффективности определяли, как среднее арифметическое из полученных значений за восемь часов испытаний.

Катализатор после вторичной регенерации был успешно испытан в изделиях на определение ресурса.

Испытания показали, что изделия, снаряженные вторично регенерированными катализаторами, проработали с высокой эффективностью на уровне изделий, снаряженных вновь изготовленными катализаторами.

Основное практическое применение вторично регенерированных катализаторов, как и серийно выпускаемых, нашло в устройствах очистки воздуха от оксида углерода, предназначенных для герметизированных объектов В и ВТ, космической и авиационной техники.

Таким образом, предлагаемый способ регенерации отработанного алюмопалладиевого катализатора окисления оксида углерода позволяет проводить вторичную регенерацию отработанного регенерированного катализатора с сохранением его технических характеристик при значительном упрощении аппаратурного оформления способа и удешевлении средств защиты, снаряженных этим катализатором.

Предлагаемый способ вторичной регенерации опробован и внедрен на Опытном заводе ОАО «Электростальское научно-производственное объединение «Неорганика».

Из изложенного следует, что каждый из признаков заявленной совокупности в большей или меньшей степени влияет на достижение технического результата, а вся совокупность является достаточной для характеристики заявленного технического решения.

Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 28.
10.01.2013
№216.012.179b

Фильтр для очистки воздуха

Изобретение относится к средствам коллективной защиты, предназначено для очистки воздуха от твердых и жидких аэрозолей и может быть использовано в промышленности, жилых помещениях и транспортных средствах. Фильтр для очистки воздуха содержит корпус, расположенную в нем кассету и складчатый...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471535
Дата охранного документа: 10.01.2013
20.02.2013
№216.012.27d9

Установка для измерения микропримесей в потоке газа

Изобретение относится к аналитическим методам измерения примесей в газе, основанным на превращении молекул примеси в аэрозольные частицы, и может быть использовано самостоятельно в таких задачах, как контроль изделий и аппаратуры с высочайшими требованиями к герметичности, например,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475721
Дата охранного документа: 20.02.2013
10.08.2013
№216.012.5c0a

Маска противогаза и способ ее изготовления

Изобретение относится к области индивидуальных средств защиты органов дыхания человека и может быть использовано при промышленном производстве. Маска противогаза содержит панорамный очковый узел и лицевой обтюратор. На обтюраторе расположены узлы вдоха, выдоха и мембранное устройство. Лицевой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002489183
Дата охранного документа: 10.08.2013
10.04.2014
№216.012.b061

Способ получения хемосорбента

Изобретение относится к области получения хемосорбентов, используемых для средств защиты органов дыхания и для очистки отходящих газов. Способ получения хемосорбента включает пропитку гранул активного угля модифицирующим раствором, вылеживание гранул и их термообработку. Пропитке подвергают...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002510868
Дата охранного документа: 10.04.2014
10.06.2014
№216.012.cfc9

Способ получения активного угля на основе антрацита

Изобретение относится к области адсорбционной техники, в частности к способам получения активных углей на основе каменноугольного сырья. Предложен способ получения активного угля на основе антрацита. Способ включает дробление кусков, рассев зерен, термообработку в инертной среде и активацию при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002518964
Дата охранного документа: 10.06.2014
27.08.2014
№216.012.efda

Способ получения активного угля из растительных отходов

Изобретение относится к способам получения активных углей из сельскохозяйственных растительных отходов. Предложен способ получения активного угля, включающий измельчение соломы рапса на куски 1-10 см, карбонизацию соломы в инертной атмосфере при температуре 450-500°C со скоростью подъема...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002527221
Дата охранного документа: 27.08.2014
20.10.2014
№216.012.fe0a

Способ получения катализатора окисления оксида углерода

Изобретение относится к области очистки газов от вредных примесей и может быть использовано для очистки газовых смесей от оксида углерода в системах коллективной и индивидуальной защиты органов дыхания. Предложен способ получения катализатора окисления оксида углерода, включающий смешение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002530890
Дата охранного документа: 20.10.2014
27.10.2014
№216.013.00df

Способ получения палладиевого катализатора на носителе - оксиде алюминия - для низкотемпературного окисления оксида углерода

Изобретение относится к способу получения палладиевого катализатора на носителе - оксиде алюминия - для низкотемпературного окисления оксида углерода. Предлагаемый способ включает приготовление пропиточного раствора путем растворения хлористого палладия в воде, пропитку носителя этим раствором,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002531621
Дата охранного документа: 27.10.2014
20.11.2014
№216.013.093a

Устройство для пересадки подроста

Изобретение может быть использовано в лесохозяйственной промышленности. Устройство содержит несущий корпус, захватные челюсти и гидроцилиндры. К несущему корпусу устройства жестко присоединена неподвижная нижняя рама дугообразной формы, на концах которой закреплены оси вращения нижней захватной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002533763
Дата охранного документа: 20.11.2014
10.09.2015
№216.013.7aa3

Способ получения активного угля из растительного сырья - соломы крестоцветных масличных культур

Изобретение относится к области сорбционной техники и может быть использовано для получения активных углей (АУ), применяемых для детоксикации почв, детоксикации кормов и комбикормов в птицеводстве и животноводстве, водоподготовке и очистке сточных вод, а также для удаления вредных примесей из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002562984
Дата охранного документа: 10.09.2015
Показаны записи 1-10 из 35.
10.01.2013
№216.012.179b

Фильтр для очистки воздуха

Изобретение относится к средствам коллективной защиты, предназначено для очистки воздуха от твердых и жидких аэрозолей и может быть использовано в промышленности, жилых помещениях и транспортных средствах. Фильтр для очистки воздуха содержит корпус, расположенную в нем кассету и складчатый...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471535
Дата охранного документа: 10.01.2013
20.02.2013
№216.012.27d9

Установка для измерения микропримесей в потоке газа

Изобретение относится к аналитическим методам измерения примесей в газе, основанным на превращении молекул примеси в аэрозольные частицы, и может быть использовано самостоятельно в таких задачах, как контроль изделий и аппаратуры с высочайшими требованиями к герметичности, например,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475721
Дата охранного документа: 20.02.2013
10.08.2013
№216.012.5c0a

Маска противогаза и способ ее изготовления

Изобретение относится к области индивидуальных средств защиты органов дыхания человека и может быть использовано при промышленном производстве. Маска противогаза содержит панорамный очковый узел и лицевой обтюратор. На обтюраторе расположены узлы вдоха, выдоха и мембранное устройство. Лицевой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002489183
Дата охранного документа: 10.08.2013
10.04.2014
№216.012.b061

Способ получения хемосорбента

Изобретение относится к области получения хемосорбентов, используемых для средств защиты органов дыхания и для очистки отходящих газов. Способ получения хемосорбента включает пропитку гранул активного угля модифицирующим раствором, вылеживание гранул и их термообработку. Пропитке подвергают...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002510868
Дата охранного документа: 10.04.2014
10.06.2014
№216.012.cfc9

Способ получения активного угля на основе антрацита

Изобретение относится к области адсорбционной техники, в частности к способам получения активных углей на основе каменноугольного сырья. Предложен способ получения активного угля на основе антрацита. Способ включает дробление кусков, рассев зерен, термообработку в инертной среде и активацию при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002518964
Дата охранного документа: 10.06.2014
27.08.2014
№216.012.efda

Способ получения активного угля из растительных отходов

Изобретение относится к способам получения активных углей из сельскохозяйственных растительных отходов. Предложен способ получения активного угля, включающий измельчение соломы рапса на куски 1-10 см, карбонизацию соломы в инертной атмосфере при температуре 450-500°C со скоростью подъема...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002527221
Дата охранного документа: 27.08.2014
20.10.2014
№216.012.fe0a

Способ получения катализатора окисления оксида углерода

Изобретение относится к области очистки газов от вредных примесей и может быть использовано для очистки газовых смесей от оксида углерода в системах коллективной и индивидуальной защиты органов дыхания. Предложен способ получения катализатора окисления оксида углерода, включающий смешение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002530890
Дата охранного документа: 20.10.2014
27.10.2014
№216.013.00df

Способ получения палладиевого катализатора на носителе - оксиде алюминия - для низкотемпературного окисления оксида углерода

Изобретение относится к способу получения палладиевого катализатора на носителе - оксиде алюминия - для низкотемпературного окисления оксида углерода. Предлагаемый способ включает приготовление пропиточного раствора путем растворения хлористого палладия в воде, пропитку носителя этим раствором,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002531621
Дата охранного документа: 27.10.2014
20.11.2014
№216.013.093a

Устройство для пересадки подроста

Изобретение может быть использовано в лесохозяйственной промышленности. Устройство содержит несущий корпус, захватные челюсти и гидроцилиндры. К несущему корпусу устройства жестко присоединена неподвижная нижняя рама дугообразной формы, на концах которой закреплены оси вращения нижней захватной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002533763
Дата охранного документа: 20.11.2014
10.09.2015
№216.013.7aa3

Способ получения активного угля из растительного сырья - соломы крестоцветных масличных культур

Изобретение относится к области сорбционной техники и может быть использовано для получения активных углей (АУ), применяемых для детоксикации почв, детоксикации кормов и комбикормов в птицеводстве и животноводстве, водоподготовке и очистке сточных вод, а также для удаления вредных примесей из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002562984
Дата охранного документа: 10.09.2015
+ добавить свой РИД