SU460606A3 - Method of preparing catalyst for cleaning exhaust gases of internal combustion engines - Google Patents

Description

(54) СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРА(54) METHOD FOR PREPARING THE CATALYST

ДЛЯ ОЧИСТКИ ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯFOR CLEANING EXHAUST GASES OF INTERNAL COMBUSTION ENGINES

до пол ого разделени . Ф,ильтрат промывают теплой водой. Затем его сушат при 120°С и гранулируют до размера (.ма кси-мального) 0,5 мм. Гранулат с помощью таблеточной машины перерабатывают в таблетки высотой и диаметром 3 мм, обладаюш.ие прочностью на разрушение (при измерении вдоль стенки цилиндра ) около 5 кг/мм.to the bottom of the separation. F, iltrat washed with warm water. It is then dried at 120 ° C and granulated to a size (. Maximal) of 0.5 mm. The granulate with the help of a tablet machine is processed into tablets with a height and diameter of 3 mm, having a tensile strength (when measured along the wall of the cylinder) of about 5 kg / mm.

Используют эксцентриковую машину, при таблетировании матрицу заполн ют гранулато ,м. При работе машины под действием эксцентрика нижний штамп поднимаетс  наверх, где находитс  второй штамп. В результате давлени  обоих штампов материал в матрице прессуетс  в таблетки. После этого верхний шта,мц отходит, и готовые таблетки выдавливаютс  из матриц «ижннм штампов. Положение верхнего и нижнего штампов можно независимо друг от друга регулировать, измен ть режим заполнени  матриц, а также давление прессовани . При правильной установке штампов на поверхность торца таблетки действует сила в несколько тонн, чем обеспечиваетс  необходима  прочность по длине боковой поверхности цилиндра до 5 .An eccentric machine is used, when tableting the matrix is filled with a granulate, m. When the machine operates under the action of an eccentric, the lower punch rises to the top, where the second punch is. As a result of the pressure of both dies, the material in the die is pressed into tablets. After that, the upper staff, mts, departs, and the finished tablets are squeezed out of the matrices ' The position of the upper and lower dies can be independently controlled, changed the mode of filling the dies, as well as the pressing pressure. With proper installation of dies on the surface of the tablet end, a force of several tons acts, which ensures the necessary strength along the length of the side surface of the cylinder to 5.

Носитель прокаливают при 600°С в течение 5 ч. Получают 960 г подложки.The carrier is calcined at 600 ° C for 5 hours. 960 g of substrate are obtained.

На образце носител  определ ют его водопоглощаюшую способность: 150 г Ni(NO3). 6Н2О раствор ют в количестве 1воды, соответствуюшем водопоглош ению всей массы носител , котора  была равномерно загружена во вращающийс  барабан в-месте с раствором нитрата никел . Полученную катализатор-ную массу затем прокаливают при 400°С. При повторном определении водопоглащающей способности 2,1 г H2(PtCl2) раствор ют в рассчитанном количестве воды и затем на полученную ранее .массу катализатора равномерно нанос т раствор гексахлороплатиновой кислоты. Затем в течение 6 ч при 600°С прокаливают.The water absorption capacity is determined on the sample carrier: 150 g Ni (NO3). 6H2O is dissolved in an amount of water, corresponding to the water absorption of the entire mass of the carrier, which was evenly loaded into the rotating drum in-place with nickel nitrate solution. The resulting catalyst mass is then calcined at 400 ° C. When redetermining the water absorption capacity, 2.1 g of H2 (PtCl2) is dissolved in a calculated amount of water and then a solution of hexachloroplatinic acid is uniformly applied to the catalyst mass obtained earlier. Then for 6 h at 600 ° C calcined.

Получают 1 кг катализатора с 0,1 вес.% Pt и 3,0 вес.% Ni. Катализатор имеет предел прочности (из-меренный вдоль стенки цилиндра ) равный в среднем 16 кг. Натрий или сера не обнаружены.Get 1 kg of catalyst with 0.1 wt.% Pt and 3.0 wt.% Ni. The catalyst has a tensile strength (measured along the cylinder wall) equal to an average of 16 kg. Sodium or sulfur is not detected.

Пример 2. 1150 г раствора натрийсиликатного стекла (Na2O-3,95102) разбавл ют 5 л дистиллированной воды. Из 5080 г А1(ЫОз)з9Н2О и дистиллированной воды готов т 25 л раствора. К раствору соли алюмини  нри комнатной темиературе и перемешивании медленно добавл ют раствор натрийсиликатного стекла , затем концентрированным раствором аммиака рН довод т до 7-8,5. После всех добавлений еще в течение 2 ч иеремешивают, затем фильтруют и фильтрат промывают большим количеством дистиллироваиной воды до положительной реакции на ион нитрата в промывной воде.Example 2. 1150 g of a solution of sodium silicate glass (Na2O-3.95102) is diluted with 5 liters of distilled water. Out of 5080 g of А1 (НОз) з9Н2О and distilled water, 25 liters of solution are prepared. A solution of sodium silicate glass is slowly added to a solution of an aluminum salt at room temperature and stirring, then the pH is adjusted to 7-8.5 with a concentrated solution of ammonia. After all additions, stir for another 2 hours, then filter, and wash the filtrate with a large amount of distilled water until a positive reaction to the nitrate ion in the wash water.

Фильтрат сушат при 150°С. Затем, как и в примере 2, его гранулируют, таблетируют, прокаливают, но при 900°С. Аналогично тому, как описано в примере 1, нанос т никель и платину, прокаливают при 600°С.The filtrate is dried at 150 ° C. Then, as in example 2, it is granulated, tableted, calcined, but at 900 ° C. In the same way as described in example 1, nickel and platinum are applied, calcined at 600 ° C.

Получают 100 г катализатора с силикатом алюмини  в качестве носител . Состав, вес %:Get 100 g of catalyst with aluminum silicate as a carrier. Composition, weight%:

Pt0,1Pt0,1

Ni3,0Ni3.0

АЬОз69,0ABOZ69,0

SiO227,5SiO227,5

Сера не обнаружена. Катализатор содержит 0,04 вес. % Na. Предел прочности, измеренный на поверхности цилиндра, составл ет в среднем 14 кг.Sulfur is not detected. The catalyst contains 0.04 wt. % Na. The tensile strength measured on the surface of the cylinder is on average 14 kg.

Пример 3. Исцользуют методику, описанную в приМбре 1. Однако необходимое количество жидкости содержит 4,2 г гексахлороплат1иновой кислоты или соответственно 100 г Ni(N03)2-6H2O и 100 г Со (МОз)2-6Н2О.Example 3. The procedure described in Appendix 1 is used. However, the required amount of liquid contains 4.2 g of hexachloroplatinic acid or 100 g of Ni (N03) 2-6H2O and 100 g of Co (MO3) 2-6H2O, respectively.

Готовый катализатор содержит следуюшие количества активных компонентов, вес. %: 0,2 платины, 2,0 никел  и 2,0 кобальта.The finished catalyst contains the following quantities of active ingredients, weight. %: 0.2 platinum, 2.0 nickel and 2.0 cobalt.

Сера и аатрий не обнаружены. Предел прочности составл ет в среднем 15 кг.Sulfur and aatry were not found. The tensile strength averages 15 kg.

Пример 4. Катализатор изготавливают, как описано в примере 1. Однако необходимое дл  пропитки количество жидкости содержит 6,3 г Н2(РЮ1б) и 250 г СО (N03)26Н2О.Example 4. The catalyst is manufactured as described in Example 1. However, the amount of liquid required for impregnation contains 6.3 g of H2 (P1Ob) and 250 g of CO (N03) 26H2O.

Готовый катализатор в качестве активных компонентов содержит 0,3 вес. % платины и 0,5 вес. % ко-бальта.The finished catalyst as the active components contains 0.3 weight. % platinum and 0.5 wt. % co-Balta.

Сера и натрий не обнаружены. Предел проч.. ности таблетки диаметром 3 мм составл ет в среднем 17 кг.Sulfur and sodium not detected. The ultimate strength of a tablet with a diameter of 3 mm is an average of 17 kg.

Пример 5. Два цилиндрических монолита по 500 г каждый с диаметром 100 мм, состо щие из пористого SiO2 и пронизанные каналами диаметром 2,5 мм, идущими параллельно оси, посл.е определени  водопотлощающей способности пропитывают раствором 150 г нитрата никел , разведенного в количестве воды (дистиллированной), соответствующем полному поглощению.Example 5. Two cylindrical monoliths of 500 g each with a diameter of 100 mm, consisting of porous SiO2 and penetrated by channels 2.5 mm in diameter running parallel to the axis, after determining the water absorption capacity, are impregnated with a solution of 150 g of nickel nitrate diluted in water (distilled), corresponding to full absorption.

Один из монолитов прокаливают, как это описано в примере 1, на него нанос т платину и вновь прокаливают.One of the monoliths was calcined, as described in Example 1, platinum was applied to it and again calcined.

Второй монолит сушат при 100°С, оставл ют на ночь в ванне с 2н.НаОН, благодар  чему содержащийс  в порах носител  нитрат никел  превращаетс  в гидрооиись никел . Затем при 400С прокаливают и ионы натри , как описано в примере 1, отмывают дистиллированной водой и носитель пропитывают раствором Н2(Р1С1б). Затем пропитанный монолит погружают в ванну с 2н. раствором аммиака, в результате чего гексахлороплатинова  кислота выпадает в форме аммиачной платины (NH4)2(PtCl6), последующим прокаливанием при 600°С нерастворимую соль превращают в плапину.The second monolith is dried at 100 ° C, left overnight in a 2N bath. NaOH, due to which nickel contained in the pores of the carrier is converted to hydroxide nickel. Then, at 400 ° C, it is calcined and sodium ions, as described in Example 1, are washed with distilled water and the carrier is impregnated with a solution of H2 (P1Clb). Then the soaked monolith is immersed in a 2n bath. ammonia solution, resulting in hexachloroplatinic acid falling in the form of ammonium platinum (NH4) 2 (PtCl6), followed by calcination at 600 ° C insoluble salt is transformed into platinum.

Оба монолита содержат 0,1 вес. % Pt и 3,0 вес. % никел  в качестве активных компонентов . Следы серы и натри  не обнаружены.Both monoliths contain 0.1 weight. % Pt and 3.0 weight. % nickel as active ingredients. Traces of sulfur and sodium were not detected.

Пример 6. Катализатор, изготовленный в соответствии с пример01М 1 и содерлсащий 0,1 вес. % Pt и 3,0 вес. % Ni иа АЬОз, испытывают при очистке выхлопных газов. 3,5 л катализатора загружают в цилиндрический резервуар, соединенный с четырехцилиндровым стендовым двигателем рабочим объемом цилиндров 1700 см. Число оборотов двигател  - 3000 в 1 адин. В качестве топлива используют обычный бензин, содержащий примерно 0,5% свин-ца. Выхлопные газы двигател  содержат 2,5-3,0 об. % СО, 500- 12000 млн- углеводородов (гексан; все цифры относ тс  к сухому газу), остатки СОг, N2 и вод ной пар. К выхлоппому газу добавлено 2-10% Ог. Полученный в соответствии с примером 1 катализатор при одинаковых услови х сравнивают с эталонным катализаторО М, содержащим (вес. %) 0,1 Pt, 3,0 Ni на носителе АЬОз, 0,3 S, 0,4 Na. Содержание свинца в обоих катализаторах перед началом эксне,римента ниже возможной границы обнаружени  (0,00). В табл. 1 указано содержание (млн)СО, полученное с применением эталонного катализатора, а также содержание СО и углеводородов (гексан) с-применением катализатора примера 1. Испытани  .проводили в течение 210 ч, така  продолжительность работы соответствует проезду мащиной 15000 км. Таблица 1 Оба катализатора в процессе испытани  имеют температуру 400-700°С, за исключением интервала времени от 183 до 210 ч, когда катализатор примера 1 имеет температуру 1000°С. Активйость катализатора примера 1 в интервале 350-1000°С одинакова. Температура воспла.менени  катализатора примера 1 после работы 210 ч составл ет 190°С, в то врем  как температура воспламенени  эталонного катализатора после 60 ч работы лежит выще 300°С. Приведенные данные показывают, что предлагаемый катализатор долго сохран ет высокую активность. Пример 7. Катализатор примера 1 и эталонный катализатор испытывают дл  определени  акт1ивности при удалении окиси азота. Услови  испытани  соответствуют описанйьш в примере 6 за исключением того, что к выхлопныл газам воздух не подводитс . Анализ на содержание NO производитс  во врем  фазы разгона двигател  (2000- 5000 об/мии). Выходные значени  дл  N0 лежат в пределах 700-1400 . Окись азота находитс  преимущественно в виде N0. В табл. 2 приведено содержание МОх(мли-1). Таблица 2Example 6. The catalyst manufactured in accordance with example 01M 1 and containing 0.1 weight. % Pt and 3.0 weight. % Ni and AO3 are tested during exhaust gas cleaning. 3.5 liters of catalyst are loaded into a cylindrical tank connected to a four-cylinder bench engine with a cylinder capacity of 1700 cm. The engine speed is 3000 in 1 adine. The fuel used is conventional gasoline containing about 0.5% pig. Engine exhaust gases contain 2.5-3.0 vol. % CO, 500-12,000 ppm of hydrocarbons (hexane; all figures refer to dry gas), residual CO2, N2 and water vapor. To exhaust gas added 2-10% Og. The catalyst obtained in accordance with Example 1, under the same conditions, is compared with a reference O catalyst containing (wt.%) 0.1 Pt, 3.0 Ni on an AO3 carrier, 0.3 S, 0.4 Na. The lead content in both catalysts prior to the onset of expelling, the enzyme is below the possible detection limit (0.00). In tab. 1 indicates the content (ppm) of CO obtained using a reference catalyst, as well as the content of CO and hydrocarbons (hexane) with the use of the catalyst of Example 1. The tests were carried out for 210 hours, this duration of work corresponds to a driveway of 15,000 km. Table 1 During testing, both catalysts have a temperature of 400-700 ° C, except for the time interval from 183 to 210 h, when the catalyst of Example 1 has a temperature of 1000 ° C. The activity of the catalyst of example 1 in the range of 350-1000 ° C is the same. The ignition temperature of the catalyst of Example 1 after operation of 210 hours is 190 ° C, while the ignition temperature of the reference catalyst after 60 hours of operation is higher than 300 ° C. The data show that the proposed catalyst retains high activity for a long time. Example 7. The catalyst of example 1 and the reference catalyst were tested to determine activity when removing nitric oxide. The test conditions are as described in Example 6, except that air is not supplied to the exhaust gases. The NO analysis is performed during the engine acceleration phase (2000-5000 rpm). Output values for N0 are in the range of 700-1400. Nitric oxide is predominantly in the form of NO. In tab. 2 shows the content of MOX (ml-1). table 2