RU2672870C1 - Катализатор для сжигания топлива и очистки газов от оксидов азота и углерода (ii) - Google Patents
Катализатор для сжигания топлива и очистки газов от оксидов азота и углерода (ii) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2672870C1 RU2672870C1 RU2018104736A RU2018104736A RU2672870C1 RU 2672870 C1 RU2672870 C1 RU 2672870C1 RU 2018104736 A RU2018104736 A RU 2018104736A RU 2018104736 A RU2018104736 A RU 2018104736A RU 2672870 C1 RU2672870 C1 RU 2672870C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- catalyst
- manganese
- fuel
- carrier
- combustion
- Prior art date
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 47
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 23
- 239000007789 gas Substances 0.000 title claims description 16
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 10
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title claims description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 title claims description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 title 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 title 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 title 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims abstract description 16
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 239000005751 Copper oxide Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910000431 copper oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 26
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 abstract description 18
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 14
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 9
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 abstract description 6
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 abstract description 6
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 abstract description 5
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 abstract description 4
- 239000003245 coal Substances 0.000 abstract description 4
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- HPDFFVBPXCTEDN-UHFFFAOYSA-N copper manganese Chemical compound [Mn].[Cu] HPDFFVBPXCTEDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 3
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 abstract description 3
- 238000001784 detoxification Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 abstract description 2
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 abstract 1
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 7
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 6
- OPQARKPSCNTWTJ-UHFFFAOYSA-L copper(ii) acetate Chemical compound [Cu+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O OPQARKPSCNTWTJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 6
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 4
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 4
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- -1 for example Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MQRWBMAEBQOWAF-UHFFFAOYSA-N acetic acid;nickel Chemical compound [Ni].CC(O)=O.CC(O)=O MQRWBMAEBQOWAF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 229910002090 carbon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012876 carrier material Substances 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L hydroxy(oxo)manganese;manganese Chemical compound [Mn].O[Mn]=O.O[Mn]=O AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 2
- 229940078494 nickel acetate Drugs 0.000 description 2
- 229910000480 nickel oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N oxonickel Chemical compound [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N silver(1+) nitrate Chemical compound [Ag+].[O-]N(=O)=O SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000001488 sodium phosphate Substances 0.000 description 2
- XMVONEAAOPAGAO-UHFFFAOYSA-N sodium tungstate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][W]([O-])(=O)=O XMVONEAAOPAGAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYFMWSXOAZQYPI-UHFFFAOYSA-K trisodium phosphate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[O-]P([O-])([O-])=O RYFMWSXOAZQYPI-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 229910000406 trisodium phosphate Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000019801 trisodium phosphate Nutrition 0.000 description 2
- GDTSJMKGXGJFGQ-UHFFFAOYSA-N 3,7-dioxido-2,4,6,8,9-pentaoxa-1,3,5,7-tetraborabicyclo[3.3.1]nonane Chemical compound O1B([O-])OB2OB([O-])OB1O2 GDTSJMKGXGJFGQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 7553-56-2 Chemical compound [I] ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017488 Cu K Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017541 Cu-K Inorganic materials 0.000 description 1
- WAEMQWOKJMHJLA-UHFFFAOYSA-N Manganese(2+) Chemical compound [Mn+2] WAEMQWOKJMHJLA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VDYBPBLQDTVBRT-UHFFFAOYSA-N [C+2] Chemical compound [C+2] VDYBPBLQDTVBRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FRMWILDUNAMBBH-UHFFFAOYSA-L [Cu]=O.C(C)(=O)[O-].[Cu+2].C(C)(=O)[O-] Chemical class [Cu]=O.C(C)(=O)[O-].[Cu+2].C(C)(=O)[O-] FRMWILDUNAMBBH-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N ammonium sulfate Chemical compound N.N.OS(O)(=O)=O BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052921 ammonium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011130 ammonium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910021538 borax Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- VNNRSPGTAMTISX-UHFFFAOYSA-N chromium nickel Chemical compound [Cr].[Ni] VNNRSPGTAMTISX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003749 cleanliness Effects 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000428 cobalt oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N cobalt(ii) oxide Chemical compound [Co]=O IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LDSIKPHVUGHOOI-UHFFFAOYSA-N copper;oxonickel Chemical compound [Ni].[Cu]=O LDSIKPHVUGHOOI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002447 crystallographic data Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000002050 diffraction method Methods 0.000 description 1
- UQGFMSUEHSUPRD-UHFFFAOYSA-N disodium;3,7-dioxido-2,4,6,8,9-pentaoxa-1,3,5,7-tetraborabicyclo[3.3.1]nonane Chemical compound [Na+].[Na+].O1B([O-])OB2OB([O-])OB1O2 UQGFMSUEHSUPRD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000006261 foam material Substances 0.000 description 1
- 239000003502 gasoline Substances 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000011630 iodine Substances 0.000 description 1
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 1
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 239000003077 lignite Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 229910001437 manganese ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052762 osmium Inorganic materials 0.000 description 1
- SYQBFIAQOQZEGI-UHFFFAOYSA-N osmium atom Chemical compound [Os] SYQBFIAQOQZEGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002574 poison Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 description 1
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102200118166 rs16951438 Human genes 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001961 silver nitrate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000010339 sodium tetraborate Nutrition 0.000 description 1
- 239000004328 sodium tetraborate Substances 0.000 description 1
- AKHNMLFCWUSKQB-UHFFFAOYSA-L sodium thiosulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=S AKHNMLFCWUSKQB-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 235000019345 sodium thiosulphate Nutrition 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000004448 titration Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012224 working solution Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/72—Copper
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/76—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
- B01J23/84—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J31/00—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
- B01J31/02—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области каталитической химии, а именно к медно-марганцевым катализаторам на пористом носителе, которые могут быть использованы для сжигания любого вида топлива (угля, жидкого и газообразного углеводородного топлива) и детоксикации отходящих газов горения. Предлагаемый катализатор содержит термостойкий пористый носитель с нанесенными на него оксидом меди и метилциклопентадиенилтрикарбонил марганца, при следующем соотношении компонентов, масс. %: оксид меди - 0,5-2,0; метилциклопентадиенилтрикарбонил марганца – 1,0 - 3,0; носитель – остальное. Технический результат заключается в повышении температуры горения топлива при уменьшении количества токсичных веществ (оксидов азота и монооксида углерода) в отходящих газах процесса горения топлива. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 3 табл.
Description
Изобретение относится к области каталитической химии, а именно к медно-марганцевым катализаторам на пористом носителе, которые могут быть использованы для сжигания любого вида топлива (угля, жидкого и газообразного углеводородного топлива) и детоксикации отходящих газов горения.
Известен катализатор для беспламенного сжигания природного газа, содержащий в качестве активного компонента оксид металла IV периода, например, оксид никеля или оксид кобальта, или оксид железа, или оксид марганца, нанесенный на пористый керамический носитель в виде многоканального монолита с удельной поверхностью 0,3-20 м2 и объемом пор 0,21-0,41 см3/г (патент РФ на изобретение №2086298, МПК: B01J 23/70, B01J 23/34, B01J 23/70).
Однако данный катализатор характеризуется мало развитой удельной поверхностью и рекомендован только для одного вида топлив.
Кроме того, известны катализаторы для конверсии углеводородов, содержащие металл группы VIII (железо, кобальт, никель, рутений, родий, палладий, осмий, иридий и платину) на носителе. Предпочтение отдается платине или палладию, либо их смеси. Приемлемый катализатор включает в себя от 0,1 до 1,0 вес. %. Наилучшим вариантом исполнения является содержание металла от 0,25 до 0,50 вес. %. В настоящее время доступен широкий диапазон материалов носителя, среди которых наиболее распространным является окись алюминия. Материал носителя может иметь сферическую форму или форму гранул другого вида. Катализатор может характеризоваться практически непрерывной многоканальной керамической структурой, такой, как у вспененного материала или монолита с однородной системой каналов (патент РФ на изобретение №2151164, МПК: C10G 9/36).
Известны также другие катализаторы на основе благородных металлов для конверсии углеводорода (заявка на изобретение №98103990, МПК: B01J 21/06, заявка на изобретение №2006122808, МПК: B01J 23/40).
Недостатком указанных катализаторов является использование дорогостоящих благородных металлов и их низкая устойчивость к воздействию каталитических ядов.
Известен никель-медный оксидный катализатор на подложке, выполненной из алюминия или его сплава. Катализатор получают плазменно-электрохимическим методом путем обработки подложки в щелочном электролите, содержащем ацетат никеля и ацетат меди и дополнительно включающем тринатрийфосфат, тетраборат и вольфрамат натрия при следующем соотношении компонентов, г/л: ацетат никеля Ni(CH3COO)2⋅4Н2О-5-20; ацетат меди Cu(СН3СОО)2⋅H2O-1,3-5,0; тринатрийфосфат Na3PO4⋅12Н2О-20-30; тетраборат натрия Na2B4O7⋅10Н2О-10-20; вольфрамат натрия Na2WO4⋅2H2O-1-3. Полученный катализатор является устойчивым в области температур 300-500° и обеспечивает степень конверсии СО в CO2 в широких пределах от 37 до 97% (патент РФ на изобретение №2342999, МПК B01J 37/34).
Недостатком катализатора является высокое содержание активного металла и сложная технология получения, ограниченная область его применения.
Известен катализатор очистки газовых выбросов от оксидов азота и углерода (II), включающий носитель, пропитанный модифицирующим раствором комплексного соединение меди - 3-(2-гидроксибензоил)-2Н-хромен-2-она (Патент РФ на изобретение №2584158 B01J 31/28).
Известен катализатор очистки газовых выбросов от оксидов азота и оксида углерода (II), содержащий активную массу, нанесенную на подложку на основе хромникелевого пористого материала. При этом в качестве пористого материала он содержит ФНС-5, а активная масса содержит Al, Ni, Cu при следующем соотношении компонентов, вес. %: алюминий - 10,0: медь - 0,5-1,5; никель - 0,5-1,5; ФНС-5 - остальное (Патент РФ на изобретение №2162011, МПК: B01J 23/72, B01J 23/755, B01D 53/94).
Недостатком данного катализатора является ограниченная область его назначения - только в процессах очистки промышленных газовых выбросов и выхлопных газов автотранспорта от оксидов азота и монооксида углерода.
Из патента RU 2292383 известен металлосодержащий катализатор горения, включающий трикарбонильные соединения марганца.
Однако данный катализатор направлен на снижение оксидов азота в отходящих газах горения угля (только) в печи коммунального энергоснабжения и не обеспечивает повышение температуры процесса горения топлива.
Наиболее близким к предлагаемому решению является катализатор для сжигания любого вида топлива, не содержащий благородных металлов. Катализатор включает термостойкий пористый носитель с нанесенными на него оксидом никеля и оксидом меди (Патент РФ на изобретение №2394643).
Недостатком данного катализатора является недостаточно высокая температура горения топлива, не превышающая 850°С.
Технической проблемой настоящего изобретения является разработка эффективного катализатора, не содержащего благородные металлы, обеспечивающего высокотемпературное сжигание любого вида топлива (угля, жидкого и газообразного углеводородного топлива) и детоксикации отходящих газов горения топлив от оксидов азота и монооксида углерода.
Технический результат заключается в повышении температуры горения топлива при уменьшении количества токсичных веществ (оксидов азота и монооксида углерода) в отходящих газах процесса горения топлива.
Технический результат достигается тем, что в катализаторе для сжигания топлива и очистки газовых выбросов от оксидов азота и углерода (II), содержащем термостойкий пористый носитель с нанесенным на него оксидом меди, согласно предлагаемому решению, на носитель дополнительно нанесен метилциклопентадиенилтрикарбонил марганца (МЦТМ), при следующем соотношении компонентов, масс. %
оксид меди - 0,5-2,0;
метилциклопентадиенилтрикарбонил марганца - 1,0-3,0;
носитель - остальное.
Носитель может быть выполнен из γ-оксида алюминия или шамота, обладающих достаточной удельной поверхностью, высокой термостабильностью и устойчивостью к тепловым нагрузкам, возникающим в ходе реакций окисления топлив, что обеспечивает долговременную химическую и механическую стабильность катализатора. γ-оксид алюминия имеет удельную поверхность 150-200 м2/г, средний радиус пор 40-50 А, прочность на раздавливание - 25 МПа. Шамот имеет кажущуюся плотность 0,4 г/см3, предел прочности при сжатии 3,5 Н/мм2 и теплопроводность 70 Вт/мК при 650°С.
Метилциклопентадиенилтрикарбонил марганца представляет собой твердое вещество "сэндвичевой" структуры с атомом марганца в середине, содержащее 25% масс. марганца. Данное вещество может быть получено, например, в соответствии со способами по патенту US №2818417, А.с. №647303.
Предлагаемый катализатор получают последовательным нанесением ацетата меди и метилциклопентадиенилтрикарбонил марганца на носитель методом пропитки из водного раствора ацетата меди и раствора метилциклопентадиенилтрикарбонилмарганца в толуоле или других растворителях (например, метилбензоле, бензине), сушку после каждой пропитки и прокаливание в токе воздуха после нанесения ацетата меди до образования оксидов меди.
Для подтверждения достижения технического результата были приготовлены катализаторы с различным содержанием входящих в них активных компонентов. В таблице 1 представлены примеры содержания веществ в катализаторе и рабочих растворах, использованных в процессе изготовления катализаторов.
Катализаторы готовили следующим образом.
Носитель γ-оксид алюминия (γ-Al2O3 с Sуд.=196 м2/г), выполненный в виде цилиндров диаметром 4 мм и высотой 4-5 мм, в количестве 50,0 г прокаливали в муфельной печи при температуре 500°С в течение 2 часов. Готовили 100 мл водного раствора, содержащего необходимое количество ацетата меди, и заливали им прокаленный носитель. Пропитывали при комнатной температуре в течение 24 часов, выпаривали оставшийся раствор ацетата меди на водяной бане, высушивали образец при температуре 120°С и прокаливали при температуре 300°С, затем пропитывали в 100 мл раствора метилциклопентадиенилтрикарбонил марганца в толуоле, содержащего необходимое количество метилциклопентадиенилтрикарбонил марганца в течение 24 часов, высушивали катализатор при 120°С.
Содержание оксида меди в катализаторе определяли титриметрическим методом на основе взаимодействия ионов Cu2+ с иодид-ионами и последующем титровании выделившегося иода стандартным раствором тиосульфата натрия.
Содержание марганца в полученном катализаторе определяли фотоколориметрическим методом путем окисления иона марганца надсернокислым аммонием в присутствии катализатора - азотнокислого серебра в интенсивно окрашенный ион марганцевой кислоты и измерением светопоглощения последней.
Было исследовано влияние катализаторов, полученных в примерах 1-28, на температуру продуктов горения и экологическую чистоту горения топлив, результаты исследований приведены в таблицах 2 и 3.
Испытания проводили в каталитическом теплогенераторе мощностью 250 кВт при сжигании бурого угля или природного газа с загрузкой 4 кг катализатора при времени контакта 0,8 сек. Температуру продуктов горения определяли термопарой, а состав отходящего газа - газоанализатором АГМ-510М.
Данные, представленные в таблице 2, свидетельствуют о том, что в интервалах значений массовой доли оксида меди от 0,5 до 2% и метилциклопентадиенилтрикарбонил марганца от 1 до 3%, значение температуры продуктов горения топлива в каталитическом
теплогенераторе является максимальным.
С помощью рентгенофазового анализа была исследована поверхность полученных катализаторов. Рентгеноструктурный фазовый анализ проводился на дифрактометре ДРОН-4 с использованием рентгеновской трубки с медным анодом (Cu-K-излучение). Для анализа дифрактограмм использовалась Картотека по Дифракционному Анализу Порошков Международного Центра по Дифракционным Данным (JCPOS, 1985 г.). Результаты рентгенофазового анализа медномарганцевого катализатора представлены на Фиг.
В результате анализа установлено наличие на поверхности катализатора таких соединений как SiO2 - silika K, SiO2 - silika О, SiO2 - silika S, CuO, а также структур шпинельного типа CuAlO2, β-CuAlO2, Mn1,5Al1,5O4 и металлической меди (см. Фиг.).
Использовании в качестве активных компонентов катализатора оксида меди и метилциклопентадиенилтрикарбонил марганца в заявленном соотношении обеспечило формирование на поверхности катализатора дополнительных новых центров шпинельного типа, ответственных за протекание окислительно-восстановительных реакций взаимодействия оксидов азота и углерода (II), способствующих снижению количества токсичных веществ в отходящем газе процесса горения топлив, и увеличению скорости протекания окисления компонентов генераторного газа.
В результате использования предлагаемых катализаторов удалось достигнуть снижения содержания метана, оксидов азота и углерода (II) в отходящих газах в несколько раз по сравнению с прототипом, до значений, ниже предельно-допустимых концентраций.
Таким образом, предлагаемый катализатор обеспечивает высокую теплоотдачу топлива и эффективную очистку дымовых газов от углеводородов, оксидов азота и углерода (II). Кроме того, отсутствие в составе катализатора благородных металлов, позволяет снизить его себестоимость и сделать более доступным для конечного потребителя.
Claims (5)
1. Катализатор для сжигания топлива и очистки газовых выбросов от оксидов азота и углерода (II), содержащий термостойкий пористый носитель с нанесенным на него оксидом меди, отличающийся тем, что на носитель дополнительно нанесен метилциклопентадиенилтрикарбонил марганца, при следующем соотношении компонентов, мас. %:
оксид меди - 0,5-2,0;
метилциклопентадиенилтрикарбонил марганца - 1,0-3,0;
носитель – остальное.
2. Катализатор по п. 1, отличающийся тем, что носитель выполнен из γ-оксида алюминия или шамота.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018104736A RU2672870C1 (ru) | 2018-02-07 | 2018-02-07 | Катализатор для сжигания топлива и очистки газов от оксидов азота и углерода (ii) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018104736A RU2672870C1 (ru) | 2018-02-07 | 2018-02-07 | Катализатор для сжигания топлива и очистки газов от оксидов азота и углерода (ii) |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2672870C1 true RU2672870C1 (ru) | 2018-11-20 |
Family
ID=64327988
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018104736A RU2672870C1 (ru) | 2018-02-07 | 2018-02-07 | Катализатор для сжигания топлива и очистки газов от оксидов азота и углерода (ii) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2672870C1 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1766497A1 (ru) * | 1991-01-11 | 1992-10-07 | Омский Научно-Технический Филиал Республиканского Инженерно-Технического Центра Со Ан Ссср | Катализатор дл очистки отход щих газов от окиси углерода, углеводородов и окислов азота |
RU2017524C1 (ru) * | 1991-12-02 | 1994-08-15 | Каренгин Александр Григорьевич | Способ получения катализатора для очистки отходящих газов технологических процессов и выхлопных газов автотранспорта |
RU2162011C2 (ru) * | 1999-04-26 | 2001-01-20 | Саратовский государственный университет им. Н.Г.Чернышевского | Катализатор для очистки газа от оксидов азота и углерода |
RU2394643C1 (ru) * | 2009-01-27 | 2010-07-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского" | Катализатор для сжигания топлив |
WO2017042896A1 (ja) * | 2015-09-08 | 2017-03-16 | 中国電力株式会社 | 排ガス浄化方法 |
-
2018
- 2018-02-07 RU RU2018104736A patent/RU2672870C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1766497A1 (ru) * | 1991-01-11 | 1992-10-07 | Омский Научно-Технический Филиал Республиканского Инженерно-Технического Центра Со Ан Ссср | Катализатор дл очистки отход щих газов от окиси углерода, углеводородов и окислов азота |
RU2017524C1 (ru) * | 1991-12-02 | 1994-08-15 | Каренгин Александр Григорьевич | Способ получения катализатора для очистки отходящих газов технологических процессов и выхлопных газов автотранспорта |
RU2162011C2 (ru) * | 1999-04-26 | 2001-01-20 | Саратовский государственный университет им. Н.Г.Чернышевского | Катализатор для очистки газа от оксидов азота и углерода |
RU2394643C1 (ru) * | 2009-01-27 | 2010-07-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского" | Катализатор для сжигания топлив |
WO2017042896A1 (ja) * | 2015-09-08 | 2017-03-16 | 中国電力株式会社 | 排ガス浄化方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Murugan et al. | Nature of Manganese Species in Ce1-x Mn x O2-δ Solid Solutions Synthesized by the Solution Combustion Route | |
US5500198A (en) | Composite catalyst for carbon monoxide and hydrocarbon oxidation | |
KR950003111B1 (ko) | 내연 기관의 배기 가스 처리용 촉매 지지체 및 촉매, 그리고 이들의 제조방법 | |
CN106268740B (zh) | 一种用于液氮洗尾气中低浓度可燃组分缺氧燃烧的负载型催化剂及其制备方法和应用 | |
JP4429950B2 (ja) | 燃焼排ガス中のメタンの酸化除去用触媒及び排ガス浄化方法 | |
JP2001270704A (ja) | 水素発生装置 | |
Silvestre-Albero et al. | Effect of the presence of chlorine in bimetallic PtZn/CeO2 catalysts for the vapor-phase hydrogenation of crotonaldehyde | |
Hao et al. | Constructing and synthesizing optimal Cu-BTC and its application in low-temperature denitration | |
Zhao et al. | Effect of Potassium Nitrate Modification on the Performance of Copper‐Manganese Oxide Catalyst for Enhanced Soot Combustion | |
CN110935470A (zh) | 一种废气净化催化剂的制备方法 | |
CN106984304B (zh) | 一种Ru-Ag双金属复合型脱硝催化剂及其制备方法和应用 | |
Ren et al. | Enhancement effect of RuO2 doping on the reduction process of NOx by NH3 via V2O5-WO3/TiO2 particle catalyst under low-temperature: Structure-activity relationship and reaction mechanism | |
JP5154887B2 (ja) | バーミキュライト(Expandedvermiculite)を担体に用いた一酸化炭素選択酸化触媒 | |
Tikhov et al. | Catalytic combustion of brown coal particulates over ceramometal honeycomb catalyst | |
RU2672870C1 (ru) | Катализатор для сжигания топлива и очистки газов от оксидов азота и углерода (ii) | |
JP4512691B2 (ja) | 一酸化炭素による窒素酸化物の選択的還元触媒およびその調製法 | |
Miao et al. | Effect of different reaction conditions on catalytic activity of La (Mn, Fe) O3+ λ catalyst for methane combustion | |
CN114570382A (zh) | 一种坡缕石/Mn-Cu复合催化剂及其制备方法与应用 | |
CN101157039B (zh) | 一种催化剂在低温清除co中的用途及其制备方法 | |
JP4283037B2 (ja) | 排ガス中のメタンの酸化除去用触媒及び排ガス浄化方法 | |
JP2002253969A (ja) | 排ガス浄化用触媒および排ガス浄化方法 | |
RU2394643C1 (ru) | Катализатор для сжигания топлив | |
RU2690849C1 (ru) | Катализатор для сжигания топлива и промышленных отходов | |
Welwin et al. | Cu-Al OXIDE NANOCOMPOSITE-BASED EXTERNAL FILTERS FOR GAS PURIFICATION FROM PETROL AUTOMOBILE EXHAUST | |
JP2013208621A (ja) | 一酸化炭素酸化触媒、及びその製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200208 |