RU2047352C1

RU2047352C1 - Catalyst for oxidizing organic compounds

Info

Publication number: RU2047352C1
Application number: RU93025222A
Authority: RU
Inventors: В.А. Янчук; Б.С. Хромых; Г.С. Брюхно; Т.М. Бесперстова; Е.А. Решетникова; А.В. Молодыка; В.С. Ненахов
Priority date: 1993-05-07
Filing date: 1993-05-07
Publication date: 1995-11-10

Abstract

FIELD: environment protection; catalysts comprising metals. SUBSTANCE: catalyst has in by mass: copper oxide 5.0-10.0, nickel oxide 5.0-10.0, potassium carbonate 40.0-45.0, potassium or sodium silicate 0.7-1.5, magnesium oxide 3.0- 5.0. Magnesium oxide to sodium or potassium silicate proportion is (2-7):1. EFFECT: enhanced effectiveness in deep oxidizing organic ingredients of gas environment pollutions. 1 tbl

Description

Изобретение относится к получению катализаторов для процессов глубокого гетерогенного окисления органических соединений, содержащихся в газовых выбросах в атмосферу производства синтетических каучуков. The invention relates to the preparation of catalysts for deep heterogeneous oxidation of organic compounds contained in gas emissions into the atmosphere of the production of synthetic rubbers.

При производстве синтетических каучуков на стадии сушки образуется большое количество воздуха, загрязненного органическими соединениями. Для очистки воздуха перед выбросом в атмосферу содержащиеся в нем органические вещества подвергаются термокаталитическому окислению в реакторах производительностью до 180 тыс. м³/ч при объемной скорости подачи загрязненного воздуха 15000-20000 ч^-1. До настоящего времени в данном процессе используется алюмоплатиновый катализатор (А.с. СССР N 637410, кл. C 08 F 136/06, Б.И. N 46, 1978 г). Наиболее существенным недостатком данного катализатора является его низкая устойчивость к катализаторным ядам (серосодержащим соединениям) и очень высокая стоимость.In the production of synthetic rubbers at the drying stage, a large amount of air is formed, contaminated with organic compounds. To clean the air before being released into the atmosphere, the organic substances contained in it are subjected to thermocatalytic oxidation in reactors with a capacity of up to 180 thousand m ³ / h at a volumetric rate of contaminated air supply of 15,000-20000 h ^-1 . To date, this process uses an alumina-platinum catalyst (A.S. USSR N 637410, class C 08 F 136/06, B.I. N 46, 1978). The most significant drawback of this catalyst is its low resistance to catalyst poisons (sulfur-containing compounds) and a very high cost.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является катализатор для окисления органических соединений, содержащий, мас.ч. окись меди 5-10; углекислый калий 40-45; окись никеля 5-10; кремневокислый натрий или калий 3-5; гидрат окиси кальция (А.с. 1189499, кл. B 01 J 20/06, опубл. 1985), обладает высокой активностью при окислении органических соединений в воздушных выбросах, устойчив к действию каталитических ядов, дешев. Однако имеет существенный недостаток. Как показали опытно-промышленные испытания, основным недостатком данного катализатора является низкая прочность на истирание. В результате этого при высоких скоростях подачи воздуха в реактор катализатор начинает истираться в пыль и уже через 150 ч работы из реактора выносится около 10 об. а через 500 ч 40 об. загруженного количества катализатора. Дальнейшие испытания были прекращены из-за необходимости регулярных остановок для дозагрузки реактора и забивки теплообменного оборудования катализаторной пылью. Closest to the proposed technical solution is a catalyst for the oxidation of organic compounds, containing, by weight copper oxide 5-10; potassium carbonate 40-45; nickel oxide 5-10; sodium silicate or potassium 3-5; calcium oxide hydrate (A.S. 1189499, class B 01 J 20/06, publ. 1985), has high activity in the oxidation of organic compounds in air emissions, is resistant to catalytic poisons, cheap. However, it has a significant drawback. As shown by pilot tests, the main disadvantage of this catalyst is the low abrasion resistance. As a result of this, at high rates of air supply to the reactor, the catalyst begins to abrade into dust and after about 150 hours of operation about 10 vol. and after 500 hours 40 vol. the loaded amount of catalyst. Further tests were discontinued due to the need for regular shutdowns for reloading the reactor and clogging the heat exchange equipment with catalyst dust.

Целью изобретения является получение катализатора для окисления органических соединений, обладающего высокой активностью, устойчивостью к каталитическим ядам, а также высокой прочностью на истирание. The aim of the invention is to obtain a catalyst for the oxidation of organic compounds with high activity, resistance to catalytic poisons, as well as high abrasion resistance.

Поставленная задача решается тем, что катализатор для окисления органических соединений в отходящих газах производства синтетических каучуков, включающий окись меди, окись никеля, гидрат окиси кальция, углекислый калий, кремнево-кислый калий или натрий, дополнительно содержит окись магния в соотношении к кремнево-кислому натрию или калию 2-7:1 при следующем соотношении компонентов, мас. Окись меди 5,0-10,0 Окись никеля 5,0-10,0 Углекислый калий 40,0-45,0 Кремневокислый натрий или калий 0,7-1,5 Окись магния 3,0-5,0
Гидрат окиси каль- ция Остальное
П р и м е р 1. В смеситель загружают 400 г углекислого калия, 363 г гидроокиси кальция, 100 г окиси меди, 100 г окиси никеля, 7 г кремнево-кислого натрия, 30 г окиси магния и перемешивают в течение 1 ч. Затем в смесь добавляют 100 мл обессоленной воды и перемешивают в течение 0,5 ч. Полученную пасту формуют в стренги диаметром 3±1 мм и сушат при 110-120^оС в течение 2 ч.The problem is solved in that the catalyst for the oxidation of organic compounds in the exhaust gas of the production of synthetic rubbers, including copper oxide, nickel oxide, calcium hydroxide, potassium carbonate, silicic potassium or sodium, additionally contains magnesium oxide in the ratio of silicic acid sodium or potassium 2-7: 1 in the following ratio of components, wt. Copper oxide 5.0-10.0 Nickel oxide 5.0-10.0 Potassium carbonate 40.0-45.0 Sodium silicate or potassium 0.7-1.5 Magnesium oxide 3.0-5.0
Calcium oxide hydrate
Example 1. 400 g of potassium carbonate, 363 g of calcium hydroxide, 100 g of copper oxide, 100 g of nickel oxide, 7 g of silicic acid sodium, 30 g of magnesium oxide were charged into the mixer and stirred for 1 hour. Then was added to a mixture of 100 ml of demineralized water and stirred for 0.5 hours. The resulting paste was formed into a strand diameter of 3 ± 1 mm and dried at 110-120 ^C for 2 hours.

Образцы по примерам 1-7 готовят аналогично. Samples according to examples 1-7 are prepared similarly.

П р и м е р 8 (по прототипу). В смеситель загружают 400 г углекислого калия, 370 г гидроокиси кальция, 100 г окиси меди, 100 г окиси никеля, 3 г кремневокислого натрия и готовят катализатор так же, как описано в примере 1. PRI me R 8 (prototype). 400 g of potassium carbonate, 370 g of calcium hydroxide, 100 g of copper oxide, 100 g of nickel oxide, 3 g of sodium sulfate are loaded into the mixer and the catalyst is prepared in the same manner as described in example 1.

Испытания активности образцов катализаторов проводят на лабораторной установке проточного типа с барботажным смесителем. Приготовленная газовая смесь воздух пары стирола пары бутилмеркаптана с концентрацией стирола 0,3 мг/л и бутилмеркаптана 0,1 мг/л, предварительно нагретая, поступает в реактор на слой катализатора. Температура окисления 400^оС, объемная скорость газовой смеси 20000 ч^-1. Концентрацию стирола в исходной и очищенной смесях определяют хроматографически.Testing the activity of the samples of the catalysts is carried out in a flow-through laboratory apparatus with a bubbler mixer. The prepared gas mixture is the air of a pair of styrene of a pair of butyl mercaptan with a concentration of styrene of 0.3 mg / l and butyl mercaptan of 0.1 mg / l, preheated, enters the reactor on the catalyst bed. The oxidation temperature of 400 ^about With the volumetric velocity of the gas mixture of 20,000 h ^-1 . The concentration of styrene in the starting and purified mixtures is determined chromatographically.

Составы полученных катализаторов и результаты их испытаний представлены в таблице. The compositions of the obtained catalysts and the results of their tests are presented in the table.

Как видно из приведенных в таблице результатов, введение в состав катализатора окиси магния в соотношении к кремнево-кислому натрию (калию) 2-7:1 при заявляемом соотношении компонентов позволяет значительно повысить его прочность на истирание, а также сохранять высокую его эффективность в течение длительной эксплуатации. Улучшение прочности катализатора на истирание дает возможность повысить устойчивость работы катализатора и всего процесса очистки газовой смеси в течение длительного времени, позволяет проводить каталитическое окисление стирола при его содержании 0,3-0,5 мг/л в смеси с воздухом в присутствии серосодержащих соединений без разрушения гранул и снижения активности не менее года. As can be seen from the results in the table, the introduction of magnesium oxide in the composition of the catalyst in the ratio of silicic acid sodium (potassium) 2-7: 1 with the claimed ratio of components can significantly increase its abrasion resistance, as well as maintain its high efficiency for a long operation. Improving the abrasion resistance of the catalyst makes it possible to increase the stability of the catalyst and the entire process of purification of the gas mixture for a long time, allows catalytic oxidation of styrene with its content of 0.3-0.5 mg / l in a mixture with air in the presence of sulfur-containing compounds without destruction granules and decreased activity for at least a year.

Испытания катализатора, приготовленного по примеру 1, в реальных условиях на пилотной установке показали устойчивую работу катализатора в течение года (8000 ч). При этом содержание пыли в отработанном катализаторе не превышает 3 мас. а активность сохраняется на уровне 90%
Уменьшение содержания окиси магния по сравнению с заявляемым количеством приводит к снижению прочности катализатора на истирание, а увеличение нецелесообразно, так как не дает положительного результата.Tests of the catalyst prepared according to example 1, in real conditions on a pilot installation showed stable operation of the catalyst for a year (8000 h). The dust content in the spent catalyst does not exceed 3 wt. and activity remains at the level of 90%
The decrease in the content of magnesium oxide in comparison with the claimed amount leads to a decrease in the abrasion resistance of the catalyst, and the increase is impractical, since it does not give a positive result.

Таким образом, применение катализатора заявляемого состава позволяет проводить процесс очистки отходящих газов производства синтетических каучуков с высокой эффективностью в течение длительного времени без дозагрузки свежего катализатора, а также значительно снизить затраты на проведение очистки газа за счет исключения дорогостоящего алюмоплатинового катализатора, применяемого в настоящее время. Thus, the use of a catalyst of the claimed composition allows the waste gas purification process for the production of synthetic rubbers with high efficiency for a long time without reloading fresh catalyst, as well as significantly reduce the cost of gas purification by eliminating the expensive aluminum-platinum catalyst currently used.

Claims

A CATALYST FOR THE OXIDATION OF ORGANIC COMPOUNDS in the waste gases of the production of synthetic rubbers, including copper oxide, nickel oxide, calcium hydroxide, potassium carbonate, sodium silicic acid or potassium, characterized in that it additionally contains magnesium oxide in relation to sodium silicic acid or potassium 2 7 1 the following ratio of components, wt.

Copper oxide 5.0 10.0
Nickel oxide 5.0 10.0
Potassium carbonate 40.0 45.0
Sodium silicate or potassium 0.7 1.5
Magnesium Oxide 3.0 5.0
Calcium Oxide Hydrate