ТЕХНОЛОГИЯ КАТАЛИЗАТОРОВ

Катализаторы очистки отходящих газов

Ежегодно публикуется большое число работ, посвященных проблемам каталитической очистки технологических газов от вредных соединений (серусодержащих, СО и др.). Известные ката­
лизаторы очистки можно разделить на три основные группы: содержащие благородные металлы; состоящие из оксидов переход­ных металлов; смешанные катализаторы, включающие оксиды ^/-элементов и металлы платиновой группы [141].

Примерами промышленных платиновых и палладиевых ката­лизаторов, нанесенных на пористые подложки (у-А1203, сили­кагель, алюмосиликат, керамика, корунд), могут служить кон­такты, содержащие 0,5—0,6 % (масс.) Pt и содержащие 1,4 и 2 % (масс.) Pd. Им присуща высокая активность. Однако дорого­визна, возрастающая дефицитность благородных металлов де­лает проблематичным применение их в широкомасштабной очистке воздушной среды. Среди оксидных катализаторов, как наиболее дешевых, хорошо зарекомендовали себя оксиды Mn, Со, Си, Zn. Их применение целесообразно для очистки от S02, H2S, СО и других соединений высокотемпературных технологических или выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания.

Активность оксидных катализаторов можно повысить введе­нием в них небольших количеств благородных металлов [141].

Катализатор НК-2. Катализатор получают методом жидкостного формования гранул [142].

Состав катализатора, % (масс.):

Fe203 1 Mn02 10 Pd 0,01 Сг203 0,5 Со304 12 у - А1203 Около 76

Основные характеристики:

Истинная плотность, г/см3.................................. 3,7

Удельная площадь поверхности, м2/г. . . 165—180

Суммарный объем пор, см3/г.............................. 0,7

Механическая прочность, Н/м2........................... 70-105

Размер гранул, нм.............................................. 2-Ю-6

Одной из основных проблем приготовления гранулированного катализатора методом жидкостного формования,' влияющей не только на активность, но и на механические свойства, является определение способа введения и природы активных компонентов (в виде порошков солей и оксидов или растворов переходных ме­таллов). Наиболее перспективно [142] введение активных компо­нентов в порошкообразном виде на этапе приготовления формуе­мой массы, что позволяет добиться высокой активности с сохране­нием достаточной прочности гранул.

Исходным сырьем для получения носителя катализатора НК-2 является псевдобемитный гидроксид алюминия. Из сырьевой ем­кости 1 (рис. 3.22) через весовой дозатор 6 он поступает в реактор - смеситель 7, куда из емкости 2 поступает также соль-пептизатор (нитрат железа); здесь происходит перемешивание в течение 0,5 ч до получения однородной массы. В подготовленную массу пооче­редно вводят ацетат хрома из емкости 5 и порошки активных ком­понентов (оксиды Мп и Со) из емкостей 3 и 4. Пасту перемешивают в течение 1 ч до равномерного распределения активных компонен-

Тов и направляют в формователь 8, в котором установлены филь­еры с пропускными отверстиями 2,0-10~3 м.

Жидкую пасту через фильеры продавливают в формовочную колонну 9, заполненную на 2/3 (от верха) керосином. Керосин обеспечивает необходимое для формования поверхностное натя­жение на границе раздела фаз. По мере отработки керосин сли­вают в сборник 11, а свежие порции поступают из мерника 12.

Дальнейшая коагуляция проходит в слое аммиачной воды. Время нейтрализации составляет 300 с, при этом содержание ам­миака 12—14 % (масс.). В шкафу 14 гранулы провяливают в те­чение суток при комнатной температуре, подсушивают в сушиль­ном шкафу 15 и прокаливают в печи 16 в течение 4 ч при 600— 650 °С. Пропитку катализатора раствором аммиачного комплекса палладия (NH4)2PdCl4 проводят в пропиточной ванне 17. После пропитки цикл термообработки повторяют, причем параметры сушки идентичны первому этапу, а прокаливание в течение 2 ч производят при 400—450 °С.

Катализатор СКТ-2. Катализаторы на основе активного угля предназначены для очистки отходящих газов ТЭЦ, предприятий цветной и черной металлургии, сернокислотных заводов сульфат - целлюлозного производства от серусодержащих соединений путем их окисления до S03 или элементарной серы [143]. Получают их пропиткой активного угля марки СКТ-2 (ТУ Д2ГУ-939-76) рас­твором ванадата или иодида калия.

Характеристика пористой структуры угля марки СКТ-2:

Удельный объем пор, см3/г:

TOC \o "1-3" \h \z общий.................................................................... 0,75

Микропор .............................................................. 0,45

Переходных пор................................................... 0,09

Макропор .............................................................. 0,21

Удельная площадь поверхности, м2/м3 .... 1600

Насыпная плотность, г/см3......................................... 0,48

Содержание KI и KV03 в катализаторе составляет примерно Г и 3 % (масс.) соответственно. Гранулы имеют цилиндрическую форму, диаметр около 1,6 мм и высоту приблизительно 4 мм. Про­изводство катализаторов включает следующие операции: подго­товка носителя, приготовление пропиточного раствора, пропитка, термообработка, отсев от пыли и нестандартных гранул.

Степень очистки газов на этих катализаторах составляет 97— 99%. Регенерация достигается нагреванием катализатора при 370—400 °С в токе инертного газа. Срок службы катализатора определяется сроком службы исходного угля СКТ-2 при проведе­нии регенерации по методу термодесорбции.

В процессе термодесорбции происходит химическое взаимо­действие между серной кислотой и углеродом по реакции:

2H2S04 + С = 2НаО + 2S02 + С02.

Это приводит к частичной потере угля, находящегося в сте- хиометрическом отношении к количеству сорбированной H2S04> которая составляет 6 % (масс.) от количества кислоты.