способ получения катализатора

Формула изобретения

Способ получения катализатора, включающий смешение исходного сырья, в качестве которого берут отработанный катализатор окисления оксида углерода на основе диоксида марганца, оксида меди и связующего - бентонитовой глины, с водой, формование гранул, сушку, дробление и термообработку, отличающийся тем, что полученную смесь перед формованием гранул выдерживают в воде в течение 40-150 ч.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области неорганической химии и может быть использовано, в частности для приготовления катализатора, применяемого для разложения озона в производствах с его участием, а именно: водоподготовке, очистке сточных вод, обработке полупроводников в электронной промышленности, стерилизации в медицине и дезинфекции в сельском хозяйстве; а также для очистки газовых смесей от оксида углерода в системах коллективной и индивидуальной защиты органов дыхания и выбросов промышленных предприятий, для очистки выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания, а также для других индустриальных и природоохранных целей.

Известен способ получения катализатора, включающий смешение диоксида марганца и оксида меди со связующим - бентонитовой глиной, формование гранул, сушку сформованных гранул при температуре 60-90^oС в течение 10-15 часов, дробление и термообработку при температуре 250-370^oС. (Пат. РФ 2083279 от 31.10.95 г., кл. В 01 J 23/889, 37/04//(В 01 J 23/84, 101:62)).

Недостатком известного способа является высокая себестоимость промышленного процесса получения катализатора, обусловленная высокой стоимостью исходного сырья.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и количеству совпадающих признаков является способ получения катализатора окисления оксида углерода, включающий смешение исходного сырья, в качестве которого берут отработанный катализатор окисления оксида углерода на основе диоксида марганца, оксида меди и связующего - бентонитовой глины, с водой, содержащего свободную серную кислоту в количестве 5-15 мас.% и перманганат калия в количестве 0,5-2,0 мас.%, формование гранул, сушку сформованных гранул при температуре 20-50^oС, дробление и термообработку при температуре 250-350^oС. (Пат. РФ 2129914 от 23.12.97 г., кл. В 01 J 23/889, 37/04//(В 01 J 23/84, 101:64). Этот способ выбран за прототип.

Недостатком известного способа является низкая (не более 63,7%) прочность полученного катализатора.

Заявляемое изобретение направлено на решение следующей задачи: повышение прочности катализатора, что достигается предложенным способом, включающим смешение исходного сырья, в качестве которого берут отработанный катализатор окисления оксида углерода на основе диоксида марганца, оксида меди и связующего - бентонитовой глины, с водой, формование гранул, сушку, дробление и термообработку.

Отличие предложенного способа от известного заключается в том, что полученную смесь перед формованием гранул выдерживают в воде в течение 40-150 часов.

Из научно-технической литературы авторам не известна технологическая операция выдержки компонентов катализатора в воде после смешения в течение 40-150 часов.

Из изложенного следует, что каждый из признаков заявленной совокупности в большей или меньшей степени влияет на решение поставленной задачи, а именно: на повышение прочности катализатора, а вся совокупность является достаточной для характеристики заявленного технического решения.

Способ осуществляется следующим образом.

В смеситель заливают 4,5-5,5 л воды, включают перемешивающее устройство, добавляют 0,9-1,1 кг отработанного катализатора окисления оксида углерода на основе диоксида марганца, оксида меди и связующего бентонитовой глины, имеющего следующий состав: диоксид марганца 50-70 мас.%, оксид меди 8-25 мас. %, бентонитовая глина 10-15 мас.%, примеси остальное. Перемешивание продолжают в течение 2 часов. Полученную суспензию фильтруют и отмывают пасту от примесей. После отмывки от примесей расход воды для промывки существенно уменьшают и поддерживают его в интервале 1-2 л/час на 100 кг пасты в течение 40-150 часов. После выдержки в воде в течение указанного времени пасту загружают в лопастной смеситель, снабженный паровой рубашкой, перемешивают в течение 30-45 мин и формуют гранулы на шнековом грануляторе при температуре 100-110^oС и давлении 35-45 атм через фильеры с диаметром отверстий 1,0-3,0 мм. Сформованные гранулы сушат при температуре 60-90^oС в течение 10-15 часов, дробят, отсеивают фракцию 1-5 мм и проводят термообработку при температуре 250-350^oС. Полученный катализатор имеет следующий состав: диоксид марганца 50-70 мас.%, оксид меди 8-25 мас.%, бентонитовая глина 10-15 мас. %, примеси - остальное. Прочность полученного катализатора составляет 66,5-81,9%. Прочность катализатора, полученного по известному способу, составляет 58,3-63,7%.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1.

В смеситель заливают 5 л воды, включают перемешивающее устройство, добавляют 1 кг отработанного катализатора окисления оксида углерода на основе диоксида марганца, оксида меди и связующего - бентонитовой глины, имеющего следующий состав: диоксид марганца 50 мас.%, оксид меди 25 мас.%, бентонитовая глина 10 мас.%, примеси - остальное. Перемешивание продолжают в течение 2 часов. По окончании перемешивания пасту фильтруют и отмывают от примесей, а затем выдерживают в воде в течение 40 часов. Полученную пасту с влажностью 50% загружают в лопастной смеситель, снабженный паровой рубашкой, и ведут процесс пластификации пасты при температуре 50^oС в течение 0,6 часа до влажности 33%. Полученную пасту выгружают и формуют на шнековом грануляторе при давлении 40 атм и температуре 110^oС через фильеры с диаметром отверстий 1 мм. Сформованные гранулы сушат при температуре 80^oС в течение 12 часов. Высушенные гранулы дробят, отсеивают фракцию 1-3 мм и проводят термообработку при температуре 300^oС. Прочность полученного катализатора составляет 66,5%.

Пример 2.

Ведение процесса как в примере 1, за исключением времени выдержки, которое составило 100 часов, а также состава отработанного катализатора (диоксид марганца 70 мас.%, оксид меди 8 мас.%, бентонитовая глина 15 мас.%, примеси - остальное). Прочность полученного катализатора составляет 79,5%.

Пример 3.

Ведение процесса как в примере 1, за исключением времени выдержки, которое составило 150 часов, а также состава отработанного катализатора (диоксид марганца 63 мас.%, оксид меди 17 мас.%, бентонитовая глина 12 мас.%, примеси - остальное). Прочность полученного катализатора составляет 81,9%.

Результаты исследования влияния времени выдержки на прочность катализатора приведены в таблице.

Как следует из данных, приведенных в таблице, при увеличении продолжительности выдержки в воде после смешения компонентов прочность катализатора растет. При выдержке в воде менее 40 часов увеличение прочности незначительно, а выдержка в воде более 150 часов не приводит к сколько-нибудь существенному повышению прочности катализатора.

Таким образом, предложенный способ позволяет значительно повысить прочность катализатора.

Реализация предложенного способа делает катализатор доступным для более широкого круга потребителей и позволит значительно расширить область применения катализатора в водоподготовке, очистке сточных вод, обработке полупроводников в электронной промышленности, стерилизации в медицине и дезинфекции в сельском хозяйстве, а также для других индустриальных и природоохранных целей.