UA102710U - Каталізатор знешкодження оксидів азоту (і, іі) у газових викидах - Google Patents
Каталізатор знешкодження оксидів азоту (і, іі) у газових викидах Download PDFInfo
- Publication number
- UA102710U UA102710U UAU201505569U UAU201505569U UA102710U UA 102710 U UA102710 U UA 102710U UA U201505569 U UAU201505569 U UA U201505569U UA U201505569 U UAU201505569 U UA U201505569U UA 102710 U UA102710 U UA 102710U
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- catalyst
- catalysts
- nitrogen oxides
- oxide
- palladium
- Prior art date
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 79
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 72
- 239000007789 gas Substances 0.000 title abstract description 20
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 title 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 title 1
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 32
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 claims abstract description 7
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229910000428 cobalt oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N cobalt(ii) oxide Chemical compound [Co]=O IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- JSKIRARMQDRGJZ-UHFFFAOYSA-N dimagnesium dioxido-bis[(1-oxido-3-oxo-2,4,6,8,9-pentaoxa-1,3-disila-5,7-dialuminabicyclo[3.3.1]nonan-7-yl)oxy]silane Chemical compound [Mg++].[Mg++].[O-][Si]([O-])(O[Al]1O[Al]2O[Si](=O)O[Si]([O-])(O1)O2)O[Al]1O[Al]2O[Si](=O)O[Si]([O-])(O1)O2 JSKIRARMQDRGJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 229910052878 cordierite Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 6
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N ZrO2 Inorganic materials O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 210000003850 cellular structure Anatomy 0.000 claims description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 27
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 23
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 13
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 description 11
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 9
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N Nitrous Oxide Chemical compound [O-][N+]#N GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 description 8
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 8
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 7
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 7
- 150000003464 sulfur compounds Chemical class 0.000 description 7
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 6
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 6
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical group [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 5
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 5
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 5
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- DRVWBEJJZZTIGJ-UHFFFAOYSA-N cerium(3+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[O-2].[O-2].[Ce+3].[Ce+3] DRVWBEJJZZTIGJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 4
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 4
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 3
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- UFMZWBIQTDUYBN-UHFFFAOYSA-N cobalt dinitrate Chemical compound [Co+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O UFMZWBIQTDUYBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910001981 cobalt nitrate Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 description 3
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 3
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N Sulphur dioxide Chemical compound O=S=O RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- -1 aluminum-zirconium-cerium Chemical compound 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 2
- XMPZTFVPEKAKFH-UHFFFAOYSA-P ceric ammonium nitrate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[Ce+4].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O XMPZTFVPEKAKFH-UHFFFAOYSA-P 0.000 description 2
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 230000009849 deactivation Effects 0.000 description 2
- GDVKFRBCXAPAQJ-UHFFFAOYSA-A dialuminum;hexamagnesium;carbonate;hexadecahydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[Al+3].[Al+3].[O-]C([O-])=O GDVKFRBCXAPAQJ-UHFFFAOYSA-A 0.000 description 2
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 2
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 2
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001701 hydrotalcite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229960001545 hydrotalcite Drugs 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- GPNDARIEYHPYAY-UHFFFAOYSA-N palladium(ii) nitrate Chemical compound [Pd+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O GPNDARIEYHPYAY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 2
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 2
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 2
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 2
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910015707 MoOz Inorganic materials 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000629 Rh alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001242 acetic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 238000007605 air drying Methods 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- HKVFISRIUUGTIB-UHFFFAOYSA-O azanium;cerium;nitrate Chemical compound [NH4+].[Ce].[O-][N+]([O-])=O HKVFISRIUUGTIB-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- RCFVMJKOEJFGTM-UHFFFAOYSA-N cerium zirconium Chemical compound [Zr].[Ce] RCFVMJKOEJFGTM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 150000001860 citric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 150000001868 cobalt Chemical class 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 238000004817 gas chromatography Methods 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 description 1
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001272 nitrous oxide Substances 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XSKIUFGOTYHDLC-UHFFFAOYSA-N palladium rhodium Chemical compound [Rh].[Pd] XSKIUFGOTYHDLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000572 poisoning Toxicity 0.000 description 1
- 230000000607 poisoning effect Effects 0.000 description 1
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 229910052702 rhenium Inorganic materials 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N sulfur monoxide Chemical class S=O XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052815 sulfur oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
Каталізатор знешкодження оксидів азоту (І, II) у газових викидах містить паладій, нанесений на структурований або гранульований носій, оксид кобальту та оксид церію, при наступному співвідношенні активних компонентів, у перерахунку на загальну масу каталізатора, у мас. %:
Description
Корисна модель належить до галузі екологічного каталізу і може бути використана для очистки газів від оксидів азоту (МО і М2О).
Контроль якості навколишнього середовища є важливою частиною політики Європейської спільноти, про що свідчать матеріали останніх міжнародних конференцій і введення в дію в 2015 р. більш жорстких вимог до обмеження викидів в навколишнє середовище (ЕОВО-МІ) (Те
Іпігодисіоп ої Бгто 5 апа Ето 6 Етіввіоп5 Недшіайоп5 ог гідні Раззепдег апа Соттегсіаї
Мепісіев.- пирУлЛумм.гза.іе/Л. Незважаючи на значні зусилля дослідників з розробки каталітичних методів очищення від оксидів азоту та досягнуті успіхи, процеси каталітичної нейтралізації оксидів азоту (беМмоОх) залишаються актуальним аспектом сучасного екологічного каталізу.
Монолітні каталізатори, що належать до нового класу так званих структурованих каталізаторів, на сьогодні є найбільш затребуваними в області екологічного каталізу, завдяки комплексному підходу до захисту довкілля, що включає в себе інтеграцію різних технологічних операцій, таких як хімічна реакція, перенос реагентів та продуктів реакції, теплообмін.
Результатом є зниження інвестиційних витрат, пов'язаних зі значною рекуперацією енергії, економією простору, зниження собівартості каталізатора за рахунок більш раціонального використання дороговартісних активних компонентів.
Як правило, в процесах газоочистки ОемМОх мобільних і стаціонарних джерел використовують каталізатори стільникової структури, в яких активна складова нанесена на поверхню керамічної або металевої матриці, що дозволяє істотно підвищити ступінь використання нанесеного компоненту на зовнішній поверхні тонких стінок керамічного або металевого каркасу, повністю доступного для перебігу каталітичної реакції, і, відповідно, підвищити продуктивність каталізатора І(Саїаїузіз Тодау, 2007. - М. 119. - Р. 1061).
Вирішальним у виборі ЮОемМОх каталізаторів саме на основі монолітів є вміст пилу і допустимий максимальний перепад тиску в димовому газі, оскільки ширина каналу впливає на загальне падіння тиску в димових системах газоочищення і, відповідно, на капітальні та експлуатаційні витрати на вентилятор. Такі властивості монолітів, як велика площа геометричної поверхні, низький перепад тиску, висока механічна міцність, термічна стійкість, легкість орієнтації в реакторі, легкість масштабування та інше робить їх незамінними в екологічному каталізі.
Зо Однією з важливих проблем є пошук каталізаторів сумісного знешкодження оксидів азоту), (ІІ), що містяться у хвостових викидах виробництва азотної кислоти.
В описі до патенту 05 7462340 розглядається спосіб відновлення М2гО і МОх аміаком при температурах 450" С і тиску 6,5 бар з використанням Ре-75М-5 каталізатора. Недолік - досить низькі конверсії МгО-64 95 і МОх-78 95 за високих температур і тиску.
Ченті та ін. (С. Сепії, еї а! //СаїаІ. Тодау, 2002. - М. 75. - Р. З| показали, що поєднання в одному реакторі бемМгО каталізатора Ге-25М-5 і бемМох каталізатора Со-2754М-5 зменшує викиди більше ніж на 80 95 як М2О так і МОх при 300 "С. Основним недоліком таких каталізаторів є малий термін придатності, обумовлений нестійкою роботою в гідротермальних умовах та застосування їх у формі гранул.
Чангом та ін. запатентовано каталізатор 05 230899 для відновлення оксидів азоту (І, Ії) та сумісного відновлення (МО--М2О) монооксидом вуглецю, в тому числі в присутності оксидів сірки за низьких температур (від 2007С). Описується складний металоксидний каталізатор, синтезований термічним розкладом (1000 С) гідротальциту, що містить лужний метал (переважно К) та недорогоцінний метал (переважно Мі) з групи Мі, Со, Ре, Ми, АЇ, Се, Си, 2п, Ва,
Ма, Са і 5 в кількості 0,01-20 мас. 95. На каталізаторі досягаються високі конверсії 65-100 95 МО та М2О при 200-250 "С. Підвищена активність обумовлена високою дисперсністю оксидів металів і нестехіометричним складом каталізатора.
Каталізатор для знешкодження МОх, М2О та сумісного відновлення (МО--М2О) монооксидом вуглецю, описаний в дошгпаї ої Іпдивіга! апа Епдаіпеейпуд Спетівігу, 2010. - М. І 6. - Р. 455, являє собою змішаний оксидний каталізатор структури гідротальциту, що містить в своєму складі оксиди алюмінію, паладію та кобальту в молярному співвідношенні 1/0,1/1. Недоліком даних каталізаторів є застосування у вигляді гранул, в глибині яких зосереджена істотна частка каталітично активної фази, що не бере участь в цільовому процесі.
На сьогодні проблема комплексної очистки газових викидів дизельних двигунів є далекою від оптимального вирішення. Навіть при використанні традиційних каталізаторів трикомпонентних перетворень ТС СО/МОх/СпНт, що містять, як правило, до трьох металів платинової групи (ВН, Ра, РО, високі конверсії МОх є недосяжними, оскільки концентрації відновників (2О-300-1200 м.ч., СаиНт-250-300 м.ч.) значно нижчі у порівнянні з концентрацією МОх (350-2000 м.ч.), а вміст залишкового кисню в газових викидах може досягати 3-5 95 об. Окрім бо того, в присутності каталізаторів на основі металів платинової групи (МПГ) відбувається утворення М2О, продукту неповного відновлення МОх (на Рі або Ра). Викидні гази дизельних двигунів містять сірчані сполуки (до 100 м.ч.-), що також ускладнює процес очистки.
Застосування МІГ значно підвищує собівартість каталізатора. Необхідно відмітити, що ефективність каталізатора залежить від роботи двигуна. При холодному пуску, коли генерується більше ніж 80 95 від загального обсягу викидів, ефективність каталізаторів дуже низька. Це пояснюють низькою теплопровідністю керамічного матеріалу. Отже, потрібна робоча температура кераміки монолітних каталізаторів близько 250-350 "С досягається через деякий час роботи двигуна, і тільки після цього каталізатори характеризуються задовільною активністю.
В заявці 05 20080219906 розглядається складний багатошаровий каталізатор, де перший шар каталізатора складається з оксидів Се/Аі, другий шар містить Ра/АуСе, третій - (АВПАРІАЙСе. Ця конструкція запобігає утворенню паладій-родієвих сплавів, які можуть викликати дезактивацію каталізатора. Подібний каталізатор описаний в ЕР 2636447 АТ, який окрім Рі, Ра, Ві, нанесених на алюміній-цирконій-церійвмісні композиції, містить добавки МО,
Ва, Ма, К, які є центрами адсорбції МОх, однак в присутності сполук сірки утворюють стабільні сульфати, що викликають дезактивацію каталізатора.
Каталізатор на монолітній основі для очистки вихлопних газів автомобіля розглядається, також в заявці МО 2010077843, де нижній шар каталізатора містить паладій, нанесений на оксидну цирконій-церійвмісну або оксидну цирконій-церій-алюмінійвмісну композиції, верхній шар - платину та паладій, нанесені на цеоліти різних структурних типів. Недолік даних каталізаторів - велика кількість високовартісних металів платинової групи.
В заявці МО 2004091782 описується каталізатор знешкодження оксидів азоту в вихлопних газах мобільних джерел або димових і відхідних газах стаціонарних установок, що містять кисень та сполуки сірки. Активний компонент - платина (близько 1 95), що є стійкою до дії сполук сірки, яка разом з Ви, Ра та Ік нанесені на вторинні носії - оксид церію, модифікований Ат, Ті, Мб,
Ми, Со, Р", Ма, цеоліт та оксид алюмінію. Діапазон температур (вікно), при яких адсорбція МОх є задовільною, складає 100-350 С, при 200 С досягається 5095 конверсія МОх у газових сумішах, що моделюють викиди дизельних двигунів. Недолік - значна кількість МПГ, каталізатор потребує регенерації (300 "С) оскільки має місце отруєння сполуками сірки.
Найбільш близьким за хімічним складом до корисної моделі, що заявляється, є структурований каталізатор для знешкодження автомобільних викидів, що містять МОх, СО, вуглеводні, пари води, описаний в патенті 05 7259127 В2. Прототип являє собою паладійвмісний складний оксидний каталізатор, що містить, щонайменше, один елемент, вибраний з рідкісноземельних металів а, Ма ії (34, нанесений спочатку на вторинний носій
А25Оз, далі на носій стільникової структури. Утворення суміші композитних оксидів на основі Ра, таких як І пг2Раб», І пгРасо; та І п«Рас; (п: рідкісноземельні метали) і невисока температура прожарювання до 750 "С забезпечує високу дисперсність та термостійкість часток паладію як активного компонента каталізатора. Недоліком цього технічного рішення є використання значної кількості паладію 0,75 г/л, досягнення 65-99 95 конверсій реагентів (СО, НС, МОх) за досить високих температур 400 "С, багатостадійний процес приготування каталізатора.
Отже, розробка структурованих метал-оксидних каталітичних систем зі зниженим вмістом
МПГ для процесу очистки викидів від оксидів азоту (І, ІІ), зокрема в промисловості і двигунах внутрішнього згорання (ДВЗ) за температур 200-300 "С, залишається актуальною задачею.
В основу корисної моделі поставлено задачу одержання активного каталізатора для процесу сумісного відновлення МОх та М2гО монооксидом вуглецю, на якому досягаються високі конверсії оксидів азоту (І, ІІ) до Ма в середньо температурному інтервалі (150-300 "С), стійкого до впливу парів води та діоксиду сірки, з низьким вмістом МПГ.
Поставлена задача вирішується створенням складної металоксидної композиції, яка містить
МПГ, мінімум один оксид За-металу та оксиди церію. Найкращі результати досягаються при використанні металоксидних композицій Ра-СозО4-СеО», в тому числі нанесених на гранульовані або структуровані носії. При частковій заміні кобальту на інший За-метал, що може заміщати його в структурі шпінелі, зокрема Си, Мі, Ст, Еє, також досягається значна активність в даному процесі.
Зокрема об'єктом корисної моделі є каталізатор знешкодження оксидів азоту (І, ІІ) у газових викидах, що містить паладій нанесений на структурований або гранульований носій, який додатково містить оксид кобальту та оксид церію, при наступному співвідношенні активних компонентів, у перерахунку на загальну масу каталізатора, у мас. бо:
СОозо, від 1 до 10
Се» від 1 до 10 ра 0,05 - 0,2.
Як носій в каталізаторі можуть бути використані керамічні блокові матриці стільникової структури, такі як синтетичний кордієрит 2-М90:2А205:551О» або порошок діоксиду цирконію.
Запропоновані каталізатори забезпечують 78-100 95 конверсію оксидів азоту (І, ІІ) до М2 при температурах, що не перевищують 300 "С і містять паладій в кількості до 0,7 г/л.
Нижче наведено перелік фігур, що ілюструють корисну модель.
На фіг. 1 показано зображення керамічного монолітного каркасу стільникової структури (синтетичний кордієрит 2Ма9О0:2А1І2Оз3:551О»2) 0,1 У Ра/2 ую СозО4-3,5 95 СеО» каталізатора.
На фіг. 2А показана фотографія скануючої електронної мікроскопії каталізатора 0,1 95
Ра/СозОх кордієрит.
На фіг. 2Б показана фотографія скануючої електронної мікроскопії каталізатора 0,1 95
Ра/СозО4-СеОг/кордієрит.
Формування каталітичного покриття каталізаторів здійснювали шляхом просочення носія (гранульованого або блокового) водними розчинами солей (приклад (МНа)рСе(МоОз)в,
Со(МОз)2:вНгО, 2тОС12-6НгО, РЯ(МОз)г) з наступною сушкою на повітрі та прожарюванням за температури 300-600 "С, при якій досягається розклад відповідних солей металів. Більш активні каталізатори отримують при використанні солей, аніони яких повністю видаляються в процесі прожарювання (зокрема нітратів, ацетатів, цитратів, тощо). Отримана композиція формується у вигляді гранул визначених розмірів шляхом сухого або мокрого пресування або екструдування.
Каталізатори тестували в реакції сумісного відновлення оксидів азоту (І), (ІІ) монооксидом вуглецю при атмосферному тиску в інтервалі температур 150-500 С, пропускаючи газову суміш, об. бо: М2О-0,2; МО-0,2; СО-0,8; О2-0,3, решта - інертний газ (Не) через безградієнтний кварцовий реактор проточного типу із зразком каталізатора (у випадку гранульованого зразка відбирали фракцію 1-3 мм, у випадку структурованого носія з кордієриту - фрагмент блоку масою 0,33 г). Об'ємна швидкість газової суміші, розрахована як відношення витрати газової суміші до об'єму каталізатора, складала 6000-15000 год.". Реагенти і продукти реакції аналізували за допомогою газової хроматографії використовуючи детектори по теплопровідності і гелій як газ-носій. Активність каталізаторів характеризували показниками конверсії (Х, ЗУ) М2О і МО до азоту і СО до діоксиду вуглецю. Результати досліджень представлені в таблиці 1.
Зо
Таблиця 1
Конверсія МгО|МОЇСО), 95/16 (То »«) для
Мо зразку Каталізатор реакційних сумішей:
СеО»/2гО: (ОН ' 95/300
СеОг/кордієрит (ОН) ' 94/300 99/195
СеОг/кордієрит (ПН) " 99/210 0,8 95 2гОг/кордієрит (ОН) " 98/350 99/195 тв (в
Сеовчеюше 00001 в ідіот обід НИНІ
І 87 (СагРООм/стільниковий носій?! | - Цва5/д001г(901/4000|. -:/( - «дані згідно з патентом 05 7259127 В2, «вміст Ра 0,75 г/л ях конверсії МОх та СО в реакційній суміші 0,86 95 СО-0,28 95 Но--14 956 СОг2н1200 м.ч.
НСО,38 95 О2500 м.ч. МОха-10 95 НгО
Каталізатори досліджувались на сірко- та вологостійкість (0,01 95 06. 50», 295 об. НгО).
Отруєні сіркою зразки каталізаторів регенерували безпосередньо в реакторі в потоці гелію при температурі 600 "С протягом 1 год. Результати досліджень представлені в таблиці 2.
В таблиці 1 наведені дані по конверсії оксидів азоту М2гО та МО до М» у реакціях сумісного відновлення оксидів азоту (І, І) моноксидом вуглецю в присутності кисню та окислення СО оксидом азоту (ІІ) при температурах 50-550 "С в реакційних сумішах наступного складу: 0,2 90
М2гО--0,2 96 МО--0,8 96. СО-0,3 95. О2--Не (газ-розбавник) при об'ємній швидкості газового потоку 6000 год.7, 0,295 СбО-0,2 96 МОжНе (газ-розбавник) при об'ємній швидкості газового потоку 15000 год."
В таблиці 2 наведені дані по конверсії М2О до Ме при температурах 150-550 "С в реакційних сумішах наступного складу: 0,2 95 М2О--0,2 95 МО--0,8 960О-0,3 95. О2-2 96Н2гО0,01 95. 5О2-Не (газ-розбавник) при об'ємній швидкості газового потоку 6000 год...
Таблиця 2 гНгО ше) 0,1 Уо Ра/г2 чо СозО4- 6О (300) 0,1 Уо Ра/г2 чо СозО4- 58 (300) ов овжсвомю. | вою |до " повторний цикл роботи (без 50» і НгО) після регенерації
Модифікування структурованого паладій-кобальтоксидного каталізатора оксидом церію підвищує його активність у реакції окислення СО оксидом азоту (Ії) (Табл.1). Більш значне збільшення активності каталізатора досягається при одночасному нанесенні оксидів кобальту і церію. При послідовному нанесенні компонентів активність каталізатора в реакції СО-МО зростає не значно (Табл. 1).
Результати дослідження зразків каталізаторів методом СЕМ свідчить про достатньо однорідний розподіл композиції Ра/СозОх і Ра/СозО4-СеО» на поверхні кордієриту. Для зразку 0,1 96 Ра/СозО4-СеОг/кордієрит спостерігається утворення кільцеподібних високодисперсних (10-30 нм) впорядкованих наноструктур, що включають оксиди Со, Се і Ра (фіг. 2А, 2Б). Це може служити аргументом на користь того, що компоненти утворюють однорідну структуру, що включає суміш індивідуальних фаз. Ці дані узгоджуються з результатами РФА.
Значення питомої поверхні зразків каталізаторів, нанесених на структурований носій із кордієриту (табл. 1), також свідчить про більшу дисперсність активної фази при сумісному введенні компонентів - СозОх і СеО» (2гО5).
На найбільш активному зразку структурованого каталізатора складу 0,1 95Ра/2 956СозО4- 3,5 ую беОг/кордієрит в інтервалі температур 200-300 "С досягається 60-78 95-я конверсія закису азоту і 99 9о-я конверсія монооксиду азоту (табл. 1).
Модифікування каталізатора паладій-оксидкобальтової композиції на основі 7гО» або
Зо кордієриту оксидом церію істотно підвищує його стійкість до дії парів води і сполук сірки (табл. 2). Що може бути обумовлено утворенням поверхневих сульфатів, лабільний кисень яких здатний брати участь в окисно-відновних реакціях за участю реагентів досліджуваних систем.
Як видно з таблиці 1, на запропонованих каталізаторах досягаються високі ступені перетворення оксидів азоту (І, ІІ) до азоту та СО до СО» при температурах щонайменше на 100 "С нижчих в порівнянні з прототипом.
Застосування зразка 0,1 95 Ра/2 95 СбозО4-3,5 У6 СеО» (одночасне нанесення) як каталізатора процесу сумісного відновлення оксидів азоту (І), (ІЇ) монооксидом вуглецю дозволило одержати технічний результат, що полягає в досягненні 85 95 конверсії М2О при 300 "С і 99 95 конверсії МО при 160 "С до азоту, якщо носієм є 270», та в досягненні 78 95 конверсії М2гО при 300 "С і 99 95 конверсії МО при 200 С, якщо носієм є кордієрит. Каталізатор виявляє вологостійкість та достатню сіркостійкість (табл. 2).
Таким чином, вирішена задача добору та приготування композицій активних кобальт, церійоксидних каталізаторів, що містять незначні кількості паладію, нанесених на діоксид цирконію та структурований носій для відновлення оксидів азоту (І, ІІ) монооксидом вуглецю в присутності кисню, що забезпечує їх більш високу активність, тобто досягнення високих конверсій М2О, МОХ та СО за значно нижчих температур (до 300 С).
Отже, технічне рішення, що заявляється, відповідає критерію "новизна". Аналіз застосування відомих каталізаторів показує, що на жодному з них не досягаються ступені перетворення оксидів азоту (І, Ії) до азоту, монооксиду вуглецю до СО» (78-100 95) при температурах, що не перевищують 300 "С при вмісті паладію в кількості до 0,7 г/л.
Дослідні зразки каталізаторів, результати досліджень яких приведені в таблицях 1 та 2, одержували наступним чином.
Приклад Мо 1.
Порошок діоксиду цирконію марки ч ТУ 6-09-2486-77 просочували розчинами амонійнітрату церію та нітрату кобальту (одночасне нанесення), далі просушували 2 год. при 1107 і прожарювали при 600 "С протягом З год. Після цього зразок просочували розчином нітрату паладію, просушували 2 год. при 110 "С і прожарювали при 600 "С протягом З год. Отриману композицію формували у вигляді гранул визначених розмірів шляхом сухого або вологого пресування.
Приклад Мо 2.
Блок із синтетичного кордієриту складу 2А2Оз5:55і02:М9О о просочували розчинами амонійнітрату церію та нітрату кобальту (одночасне нанесення), далі просушували 2 год. при 110 7С ї прожарювали при 600 "С протягом З год. Після цього зразок просочували розчином нітрату паладію, просушували 2 год. при 110 "С і прожарювали при 600 "С протягом З год.
Приклад Мо 3. відрізняється від прикладу 2 тим, що блок просочували солями церію та кобальту послідовно з проміжним прожарюванням при 600 "С протягом З год. (послідовне нанесення).
Приклад Мо 4 відрізняється від прикладу 2 тим, що блок просочували розчинами амонійнітрату церію, нітрату кобальту та 7гОСіІ» (одночасне нанесення), далі просушували 2 год. при 1107сС і прожарювали при 600 "С протягом З год.
Також були приготовлені зразки каталізаторів, що містять два активних компонента: 3-а перехідний метал і паладій, для демонстрації кращої роботи складної металоксидної композиції,
Зо яка містить МПГ.
Приклад Мо 4. відрізняється від прикладу 2 тим, що не містить оксиди церію.
Приклад Мо 5. відрізняється від прикладу 1 тим, що не містить оксиди церію та паладій.
Приклад Мо 6. відрізняється від прикладу 1 тим, що не містить оксиди церію.
Аналіз результатів випробування розроблених каталізаторів, наведених в таблицях 1 і 2, свідчить про наступне: 1. Використання кобальт-, церійоксидних каталізаторів, що містять незначні кількості паладію, нанесених на діоксид цирконію та структурований носій для сумісного відновлення оксидів азоту (І, І) монооксидом вуглецю в присутності кисню, що забезпечує їх більш високу активність, тобто досягнення високих конверсій М2гО, МОх та СО при температурах (до 300 С) щонайменше на 100 "С нижчих в порівнянні з описаними в патентній та науковій літературі. 2. Даний підхід дозволяє приготувати високоактивні каталізатори з вмістом паладію в кількості до 0,7 г/л для процесу сумісного відновлення оксидів азоту (І, ІЇ) монооксидом вуглецю в присутності кисню. 3. Вказані каталітичні системи характеризуються стійкістю до отруєння сполуками сірки.
Claims (2)
1. Каталізатор знешкодження оксидів азоту (І, І) у газових викидах, що містить паладій, нанесений на структурований або гранульований носій, який відрізняється тим, що додатково містить оксид кобальту та оксид церію, при наступному співвідношенні активних компонентів, у перерахунку на загальну масу каталізатора, у мас. о: СОозо, від 1 до 10 Се» від 1 до 10 ра 0,05-0,2. 55
2. Каталізатор за п. 1, який відрізняється тим, що як носій використовують керамічні блокові матриці стільникової структури, такі як синтетичний кордієрит 2мМ40:2А2Оз:5510», або порошок діоксиду цирконію.
її ПИЛИ И ПЛИНИ ИДИ ЛИН ИИх ШЕ Фіг. я ПИПІШИНИХ ПИ С а ОКА ОККО КОХ шу Янг яд
Фнг. 25
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
UAU201505569U UA102710U (uk) | 2015-06-05 | 2015-06-05 | Каталізатор знешкодження оксидів азоту (і, іі) у газових викидах |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
UAU201505569U UA102710U (uk) | 2015-06-05 | 2015-06-05 | Каталізатор знешкодження оксидів азоту (і, іі) у газових викидах |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
UA102710U true UA102710U (uk) | 2015-11-10 |
Family
ID=54774235
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
UAU201505569U UA102710U (uk) | 2015-06-05 | 2015-06-05 | Каталізатор знешкодження оксидів азоту (і, іі) у газових викидах |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
UA (1) | UA102710U (uk) |
-
2015
- 2015-06-05 UA UAU201505569U patent/UA102710U/uk unknown
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Gao et al. | Advances in selective catalytic oxidation of ammonia (NH3–SCO) to dinitrogen in excess oxygen: a review on typical catalysts, catalytic performances and reaction mechanisms | |
US20240091751A1 (en) | Copper cha zeolite catalysts | |
RU2456074C2 (ru) | Катализатор, способ его получения и его применение для разложения n2o | |
RU2614411C2 (ru) | Цеолитный катализатор, содержащий металл | |
EP2117707B1 (en) | Copper cha zeolite catalysts | |
KR102227793B1 (ko) | NOx를 함유하는 배기가스를 처리하기 위한 제올라이트 블렌드 촉매 | |
EP2069052B1 (en) | Catalysts to reduce nox in an exhaust gas stream and methods of preparation | |
US4127510A (en) | Catalyst for the purification of an exhaust gas | |
US20150148222A1 (en) | Effect of Support Oxides on Optimal Performance and Stability of ZPGM Catalyst Systems | |
Sun et al. | A review on the catalytic decomposition of NO to N 2 and O 2: Catalysts and processes | |
US20150238940A1 (en) | Synergized PGM Catalyst Systems Including Palladium for TWC Application | |
RU2428248C2 (ru) | КОМПОЗИЦИИ, ПРИМЕНЯЮЩИЕСЯ, В ЧАСТНОСТИ, ДЛЯ УЛАВЛИВАНИЯ ОКСИДОВ АЗОТА (NOx) | |
US20140271387A1 (en) | Optimal Composition of Copper-Manganese Spinel in ZPGM Catalyst for TWC Applications | |
US20150148225A1 (en) | Systems and Methods for Managing a Synergistic Relationship Between PGM and Copper-Manganese in a Three Way Catalyst Systems | |
KR102170448B1 (ko) | 비금속 촉매 및 그의 사용 방법 | |
CZ168898A3 (cs) | Postup redukce NOx z odpadních plynů | |
CN1973962A (zh) | 一种新型的应用于一氧化氮氧化的稀土钙钛矿型催化剂 | |
EP2611536A1 (en) | Catalyst for gasoline lean burn engines with improved nh3-formation activity | |
RU2430782C1 (ru) | Катализатор, способ его приготовления и способ окисления аммиака | |
US7811536B2 (en) | Nitrogen oxides storage catalysts containing cobalt | |
KR20140082632A (ko) | 세라믹 담체, 및 상기 담체에 기계적으로 고정된 활성 상을 포함하는, 열기관으로부터의 배기 가스의 정화를 위한 장치 | |
EP2374536A1 (en) | Palladium-containing oxidation catalyst on ternary Al-Ti-Zr-oxide | |
UA102710U (uk) | Каталізатор знешкодження оксидів азоту (і, іі) у газових викидах | |
Lassi et al. | Deactivation correlations over Pd/Rh monoliths: the role of gas phase composition | |
Wang et al. | Research into eliminating particulate from diesel engine exhaust over zeolite covered with catalysts of perovskite-type oxides |