книги из ГПНТБ / Кузнецов И.Е. Защита атмосферного воздуха от загрязнения

лишены указанных недостатков. По одному из методов получение катализаторов производят следующим образом. Смесь, состоящую из одного, двух или трех компонентов солей или окислов меди, марганца, железа, хрома, ко­ бальта и других соединений, взятых в определенной про­ порции, тщательно перемешивают в аммиачной воде. От­ дельно без доступа воздуха нагревают кокс до темпера­

тов. Полученный таким образом катализатор дешев и прост в изготовлении.

В тех случаях, когда каталитически активные вещест­ ва трудно перевести в раствор, их внесение может быть осуществлено непосредственно в угольную шихту, идущую

Третий способ приготовления катализаторов заклю­ чается в том, что в смесь каталитически активных компо­ нентов добавляют металлический алюминий, цемент и ам­ миачную воду. Полученную смесь тщательно перемеши­ вают, после чего она затвердевает в пористую массу. Вместо цемента могут быть использованы другие вяжу­ щие вещества—глина с различными присадками. Формиро­ вание катализатора в этом случае осуществляется путем спекания каталитически активной массы с различными присадками при температуре 1000°С. Катализатор полу­ чается в виде керамических фильтров.

Достоинством последних двух способов получения ка­

Благодаря дешевизне и простоте изготовления произ­ водство, больших партий катализаторов по вышеупомяну­ тым способам не представляет трудности. Такие катали­ заторы эффективно могут быть использованы для сани­ тарной очистки больших количеств отходящих газов в различных отраслях промышленности: химической, метал­ лургической, теплоэнергетики.

Ввиду того, что в настоящее время не существует об­ щей обоснованной теории подбора катализаторов, их фор­ мирование осуществляется эмпирическим путем. Важно было установить состав и количественные соотношения

Рис. 22. Схема экспериментальной установки для изучения процесса каталитического окисления окиси углерода: /—реактор; 2—электро­ спираль; 3—кольцевой зазор для подогрева газа; 4—футеровка; 5—штуцер; 6—кварцевая трубка; 7—термопара; 8—милливольтметр; 9—тройник; 10—вольтметр; //—трансформатор; 12—катализатор; 13—напорный бачок; 14—газодувка; 15, 17, 20—реометры; 16— смеситель; 18—баллон с окисью углерода: 19—баллон с сернистым

ангидридом.

между каталитически активными компонентами, а также последовательность и технологический режим отдельных стадий процесса. Предварительные испытания показали высокую эффективность катализаторов, получаемых нами на основе нового носителя-кокса, меди и марганца. В ка­

ствлялось при различных температурах, при различной комбинации и процентном содержании каталитически ак­ тивных веществ.

Схема установки для исследования каталитической ак­

мощью реометров 15, 17, 20. Изменение температуры в реакторе осуществлялось с помощью автотрансформато­ ра 11. Концентрация окиси углерода на входе и на выходе из реактора определялась с помощью прибора ВТИ и хро­ матографа ХЛ-69.

Окись углерода получали путем сернокислотного раз­ ложения муравьиной кислоты либо путем восстановления двуокиси углерода на активированном угле при темпера­ туре 800—1000° С. Газовая смесь из смесителя 16 по шту­ церу поступает в межтрубное пространство реактора 3, подогревается и далее через радиальные отверстия и съем­ ную решетку 13 направляется в реакционную зону, где в

ганцево-медных катализаторов, полученных по вышеопи­ санной технологии и отличающихся друг от друга видом используемого сырья и технологией приготовления.

Рис. 23. Каталитическая активность углерод-медь-марганцевых кате» лизаторов различного состава.

тывали в аммиачном растворе CuC03 -Cu(OH)2 , а затем нагревали до 800° С и гасили в суспензии МпС0 3 . После этого прокаливали при 400° С. Образцы 3 и 4 приготов­ лены по этой же технологии, однако разогрев кокса про­

катализатора НТК-4, выпускаемого промышленностью для

ния 15 образцов различных катализаторов, удалось уста­

этих солей необходимо растворить в водном 20%-ном рас­ творе аммиака либо карбоната аммония. Оптимальная температура нагрева кокса перед «гашением» должна со­ ставлять 400 — 600°С, а температура прокалки 400°С

в течение одного-двух часов. Количество солей, прочно удерживаемых на носителе при однократном «гашении»,

Катализаторы, получаемые путем спекания угольной шихты и с использованием в качестве отвердителя цемен­ та, показали меньшую активность.

Катализаторы, получаемые на керамической основе и путем пропитки кокса солями меди, хрома и цинка, име­ ют примерно такую же активность, как промышленный катализатор НТК-4.

В области температур 200—250° С при объемной ско­ рости 3000 ч а с . - 1 они обеспечивают степень окисления СО на 80—96%- С повышением температуры до 300° С их ак­ тивность увеличивается.

Исследование кинетики окисления СО

на медь-марганцевых и медь-цинк-хромовых катализаторах

Процесс окисления СО на катализаторах, получаемых методом «гашения» разогретого кокса в ам­ миачных растворах каталитически активных веществ, за­ висит от целого ряда факторов: температуры, объемной скорости газа, концентрации исходных веществ, наличия в газе посторонних примесей. Представляло интерес изу­ чить кинетику этого процесса применительно к условиям различных производств, отходящие газы которых отли­ чаются по количеству и составу.

са, позволили установить основные кинетические харак­ теристики процесса окисления окиси углерода.

Установлено, что реакция окисления окиси углерода

Зависимость константы скорости от температуры выра^- жается уравнением:

Пользуясь кинетическим уровнем процесса, определим температурный коэффициент реакции и энергию антивации, которые имеют следующее значение:

1 = 1,185; Е = 8420 кал.

Большинство отходящих промышленных газов, кроме

протекают нестабильно. Пыль осаждается на катализато­ ре и засоряет его, что приводит к увеличению гидравли­ ческого сопротивления контактных аппаратов и потере активности катализатора.

Одним из решений поставленной задачи может быть разработка катализаторов, действующих в кипящем слое.

.Исследования показали малую перспективность метода из-за быстрой испаряемости катализаторов.'

Для окисления окиси углерода в запыленных газах нами разработаны и испытаны трубчатые контакты, пред­ ставляющие собой полые трубки, на внутреннюю поверх­

ниевой пудрой. В приготовленную шихту добавляли пор­ цию цемента и аммиачной воды в количестве, необходи­ мом для образования тестообразной массы. Ее с помощью специального приспособления равномерным слоем нано­ сили на внутреннюю поверхность трубки. Слой нанесен­ ного катализатора подсушивали при температуре 60— 100° С в течение двух часов, и после полного затвердева-