CC BY
57
0 it & I U в химии и химической технологии. Том XXV. 2011. Na 2 (118)
газе 0,65 0,7 об. %. За меру каталитической активности принимали температуру, при которой остаточное содержание СО в очищенном газе не должно превышать 1-10-3 об. %.
Показано, что для образца катализатора, предшественником активной фазы которого является МО-АЬОз-талюм композиция, каталитическая активность соответствует показателю технических требований ТУ 2178-003009510-2006 на промышленный катализатор метанирования серии НИАП-07.
УДК 66.097.5
A.A. Кудрявцев, М.А. Круглова
ООО «НИАП-КАТАЛИЗАТОР», Новомосковск, Россия Новомосковский институт российского химико-технологического университета им. Д.И. Менделеева, Новомосковск, Россия
РАЗРАБОТКА ТЕРМОСТАБИЛЬНЫХ Мп-СОДЕРЖАЩИХ КАТАЛИЗАТОРОВ ДЛЯ ПРОЦЕССОВ ОЧИСТКИ ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ ОТ ОРГАНИЧЕСКИХ ПРИМЕСЕЙ
By different ways are synthesised Mn-Zr catalysts. Their complex physical and chemical research by various methods is carried out. The effect of thennoactivation is established at heat treatment 600°C. Zirconium introduction has allowed to increase thermostability of catalysts.
Различными способами синтезированы Mn-Zr каталитические системы. Проведено их комплексное физико-химическое исследование различными методами. Установлен эффект термоактивации при прокаливании 600°С. Введение циркония позволило повысить термостабильность катализаторов.
Современная химическая промышленность выбрасывает большое количество вредных веществ в окружающую среду. Для уменьшения токсичности выбросов применяют различные способы очистки. Наиболее эффективных является каталитическая нейтрализация выхлопных газов. Широкое применение для очистки газов получили катализаторы на основе Pt и Pd, однако они имеют высокую себестоимость. Поэтому в настоящее время все большее применение получают катализаторы на основе переходных металлов, в том числе Мп. Марганец давно используется как компонент катализаторов для различных окислительных процессов.
Введение ряда элементов III - IV группы, в том числе Zr, в каталитические системы приводят к увеличению их термостабильности. Кроме того, введение циркония в ряде случаев позволяет достичь повышения активности в окислительных процессах.
Целью работы является разработка новых катализаторов для глубокого окисления органических соединений, включающая выбор метода приготовления и оптимальной рецептуры, позволяющей достичь высокой термостабильности.
О Я & I VI в химии и химической технологии. Том XXV. 2011. N0 2(118)
Методом соосаждения были синтезированы Мп-содержащие оксидные каталитические системы Мп-А1, Мп^г, Мп-2г-А1. Для сравнения были взяты промышленные катализаторы марки ГТТ и АПК-2, применяемые для очистки от органических примесей (таблица).
Содержание активного компонента в приготовленных образцов
Образец Мп304, %
МИ-1 15
иг-г 40
15
мгд-2 40
МА 40
Синтезированные катализаторы были испытаны в процессе очистки газов от примесей органических соединений - бензола. Успешные испытания контактов в глубоком окислении бензола дают основание полагать, что при работе с другими, более легко окисляемыми компонентами, катализаторы также будут проявлять высокую активность.
По полученным данным синтезированные системы обладают высокой активностью, не уступающей активности промышленного катализатора ГТТ. Из рис.1 видно, что активность катализатора М2-1 близка к активности промышленного катализатора ГТТ, а у образца М2-2 - превосходит активность ГТТ и после перегрева остается на том же уровне. Интересно отметить что ряд образцов прокаленных при 600°С, проявляет более высокую активность, чем образцы, прокаленные при других температурах, т.е. имеет место термоактивация катализаторов.
На рисунке 2 представлена зависимость степени превращения бензола от температуры прокаливания на примере образца MZ-2. Как видно из представленных данных, после предварительной термообработки катализаторов при 600°С степень превращения бензола выше, чем после прокаливания при 400°С, 800°С или 1000°С.
Данная зависимость наблюдается для всех образцов содержащих цирконий. Таким образом, определена оптимальная температура прокаливания в 600°. Возможно это объясняется образованием твердых растворов на основе решеток как МпгОз, так и ЪхО^Х) (таблица).
Как правило, для высокотемпературных процессов применяются нанесенные катализаторы. Поэтому было интересно изучить возможность получения Мп-2г катализаторов методом пропитки. Известно, что от свойств носителя и от предшественника активной фазы в значительной мере зависят свойства получаемого катализатора, такие как активность, термостабильность и др. Поэтому были приготовлены нанесенные катализаторы с
9
С Я 6 I и в химии и химической технологии. Том XXV. 2011. №2(118)
использованием различных носителей и пропиточных растворов. Пропитку осуществляли двумя способами: 1) пропитка носителя Мп(]\Юз)2 с последующей термообработкой, 2) - пропитка Мп(СНЗСОО)2.
*гтт —М2-1 — жм . т-2 ть-2 —МА
ДПК-2
Рис. 1. Зависимость степени превращения бензола от температуры: а) до перегрева, б) после перегрева 650°С
-»-400 град -и-600 град
800 град
1000 град
3— 4
Рис. 2. Зависимость степени превращения бензола от температуры прокаливания образца МХ-2: а) до перегрева, б) после перегрева 650°С
Второй способ является менее экологически напряженным, т.к. в атмосферу выбрасываются оксиды углерода, в отличие от первого способа, где выбрасываются оксиды азота. Выявлено, что образцы, пропитанные ацетатом марганца, более активны по сравнению с образцами, традиционно пропитанными нитратом марганца.
Проведено сопоставление всех полученных образцов с промышленными катализаторами. Из рис. 3 видно, что осажденный Мп-2г-А1 образец проявляет наибольшую активность по сравнению с нанесенным (AMZ-\), а так же с промышленным катализатором ИКТ-12-40, хотя они близки по составу. То есть соосажденные катализаторы, даже с малым содержанием активного компонента более активны, нежели нанесенные катализаторы. Это может объясняться более глубоким взаимодействием исходных компонентов в осажденных катализаторах, а так же другим соотношением Mn/Zr. Так же было проведено сравнение с промышленным катализатором смешанного типа ГТТ. Из графика видно, что системы, содержащие порядка 30-40% активного компонента, наиболее активны в указанном процессе.
Таким образом, была выбрана оптимальная температура прокаливания катализаторов, которая составляет 600°С. Было установлено, что нали-
X и в химии и химической технологии. Том XXV. 2011. № 2 (118)
чие циркония в соосаждеииых катализаторах позволяет увеличить термостабильность катализаторов, причем даже после прокаливания при 800°С их активность остается на достаточно высоком уровне.
150 200 250 300 350 400 450 500
Т,°С
НИМИАИ -И-ГТТ -А-ИКТ-12-40 -»-МгА-2 1 ¿34 5 6
Рис. 3. Зависимость степени превращения бензола от температуры.
Установлено, что использование нанесенных катализаторов для процессов окисления органических веществ возможно при условии отработки технологии нанесения больших количеств активного компонента.
Кроме того, в настоящее время проводятся испытания катализаторов очистки от других органических примесей, в частности метана. По предварительным данным полученный катализатор проявляет высокую активность в данном процессе, в ряде случаев превосходящую активность промышленных катализаторов глубокого окисления метана.
УДК 66.097.3
В.А. Трошина1, Е.В. Кашинская1'2, Л.Д. Миляева1, О.А.Крылова1 ^ОО "НИАП-КАТАЛИЗАТОР", Новомосковск, Россия
2 Новомосковский институт Российского химико-технологического университета им. Д.И. Менделеева
ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ КАЧЕСТВА СЫРЬЯ НА ПРОЦЕСС ФОРМИРОВАНИЯ И КАТАЛИТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МАРГАНЕЦАЛЮМОКАЛЬЦИЕВЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ ДЛЯ ДОЖИГАНИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ ПРИМЕСЕЙ В ГАЗОВЫХ ВЫБРОСАХ
Is executed a study of formation and catalytic activity of MnAICa of catalysts, obtained on the basis of MnC03 of different production. It is shown that the use of different preparations of MnC03 leads to reaching of different depth of interaction between the initial components in the process of the preparation of catalysts. It is discovered, that the thermostability of initial mechanical mixtures on the basis of different MnC03 in the processes of afterburning considerably differs: after overheating in the reaction medium with 650 °C the temperature of reaching the 50% degree
