190816. lajstromszámú szabadalom • Eljárás AL2O3-hordozós gáztisztító katalizátor előállítására
1 2 190 816 A találmány tárgya eljárás alumíniumoxid- í hordozós gáztisztító katalizátor előállítására formázott alumíniumoxid tisztítása, impregnálása útján. A találmány szerint előállított katalizátor ipari gázok oxigén- és nitrogénoxid-tartalmának csők- 5 kentésére alkalmas. A vegyiparban számos olyan technológia ismeretes, ahol a technológiai folyamatokhoz előírt tisztaságú gázokat kell felhasználni. Szükséges a kémiai folyamatok során keletkezett és a környezetre ár- 0 talmas gázok megsemmisítése is. Az említett gázokat általában katalizátorok segítségével tisztítják. Gáztisztító katalizátor szükséges például a benzinüzemű gépjárművek kipufogó gázainak oxidálására is. 5 A kipufogó gázok nitrogén-oxidokat és szénmonoxidot is tartalmaznak. Ezek utóégetésére alkalmas katalizátor előállítását írja le a 962 893 sz. angol szabadalmi leírás. E szerint a kereskedelemben kapható gömb formájú alumínium-oxidot rézamin-tartarát és palládium-nitrát keverék oldatával impregnálták. 16 órát szárították 403 K-on, majd króm (III) acetáttal itatták, 383 K-on 3 órát szárították, majd 1033 K-on 3 órát izzították. A kész katalizátor 10% CuO-t, 0,02% Pd-t és 3% 25 Cr203-at tartalmaz. Az 1 052 366 számú NSZK szabadalmi leírás szerint ügy állítanak elő alumínium-oxid alapú palládium-tartalmú katalizátort, hogy 74-175 pm szemcseméretű alumínium-oxidot nátrium-hipoklorid és nátrium-karbonát oldattal 30 itatnak át, majd felváltva vízzel és hidrogénperoxiddal mossák többször egymás után, majd vízben szuszpendálják, C02-vel telítik a vizet, majd a szuszpenzióhoz sósavas palládium-kloridot adnak és ezt 353 K-on formaldehiddel redukálják. Ezután 35 pH beállítás, szűrés és szárítás következik. A kész katalizátor 0,6% Pd-t tartalmaz. Gázok CO mentesítésére (oxidációjára) alkalmas katalizátor előállítására ad eljárást a 2 418 946 sz. NSZK szabadalmi leírás. 40 E szerint aktív alumínium-oxidot kobalt(II)nitrát acetonos oldatával telítenek, 283 K-on szárítanak, majd 1073 K-on 2 órát dinitrogén-oxid áramban hőkezelnek. A katalizátor 0,53% Co-t tartalmaz. Ez az anyag alkalmas a CO oxidálásra 45 Meglehetősen bonyolult eljárást ír le a katalizátor előállítására a 949 544 sz. kanadai szabadalmi leírás. Alumínium-klorid oldatot ammóniával semlegesítenek, a kivált hidroxidot mossák, majd ismét szuszpendálják és C02-t buborékoltatva át rajta, a 50 pH-t 6-ra állítják, szűrik és szárítják az anyagot, extrudálják, törik, osztályozzák, 753 K-on 3 órát gőzzel kezelik, majd 923 K-on 3 órát izzítják, ezután kloroplatinát oldattal vákuumban impregnálják, ismét szárítják, izzítják 753 K-on, majd ismé- 55 telten impregnálják perréniumsawal, majd ismét szárítják és 753 K-on izzítják. Hasonlóan bonyolult eljárást ír le a 3 943 071 sz USA szabadalmi leírás, amely szerint fém alumíniumot oldanak sósavban, cinkkloridot adnak hoz- 60 zá, keverik éta-timfölddel, és hexametilén-tetraminnal, majd forró olajfürdőbe csepegtetik. Itt érlelik, majd ammónia-oldattal mossák, szárítják, 923 K-on kalcinálják 2 órán keresztül. A golyókat ezután hidrogén-kloroplatinát-oldattal impregnál- 55 ják, 423 K-on 1 órát szárítják és 797 K-on 1 órát izzítják, majd 823 K-on 1 óráig redukálják 20 ppm H20-tartalmú hidrogén áramban. Mint látható, az említett ismert eljárások meglehetősen bonyolultak, hosszadalmasak, és drágák, általában többszöri impregnálás után kapják a katalizátort, ami többszöri szárítást, hőkezelést követel és drágítja az eljárást. A katalitikusán aktív komponensek bontása magas hőmérsékleten történik, ami a katalizátor aktivitását csökkenti. A bontás során gyakran egészségre ártalmas gáz keletkezik. A hordozó legtöbbször drága nagy tisztaságú alumínium-oxid golyó. Azt találtuk, hogy gázok oxigén-, illetve NO„mentesítésére kiválóan alkalmas katalizátort az üzemi gyártással nagy mennyiségben és olcsón előállítható gamma-alumíniumoxidból is elő tudunk állítani, ha az ismert eljárás szerint vízzel granulált, majd túlnyomáson hőkezelt, golyóalakú adszorbenst 50 pS/cm-nél kisebb vezetőképességű meleg vízzel mossuk, a mcsott granulátumot szárítjuk, valamilyen palládiumsó oldatával impregnáljuk, majd előnyösen a felh asználás helyén hidrogéngázzal vagy hidrogéntartalmú közömbös gázzal redukálva az aktív komponenst kialakítjuk. A találmány értelmében az ismert eljárással gamma-alumíniumoxid vizes granulálásával és a granulátum 363-368 K-on túlnyomáson végzett hőkezelésével kapott hordozót szárítás és aktiválás nélkül megfelelő méretű kolonnába helyezzük és legfeljebb 50 pS/cm vezetöképességű meleg vízzel mossuk. A mosóvíz hőmérséklete célszerűen 353 K körüli. A mosóvizet áramoltatjuk a kolonnán keresztül, az áramlási sebesség általában 1-15 cm/perc, előnyösen 8-10 cm/perc. A mosási idő mintegy 22-25 óra. A mosást addig célszerű folytatni, míg a granulátum Na20-i:artalma 0,05% alá nem csökken. A mosott granulátumot szobahőmérsékleten vagy 353-383 K-on megszárítjuk és megfelelő granuláló berendezésben, például granuláló dobban valamilyen palládiumsó oldatával impregnáljuk. Palládiumsóként előnyösen palládium(II)kloridot alkalmazunk, amelyet pH 1-re savanyított oldat alakjában használunk fel. Az előnyösen sósavval savanyított oldatot jréldául porlasztással vihetjük fel a granulátumra. Az impregnálás során arra kell ügyelni, hogy az oldat adszorbeálódása során fellépő másodlagos kölcsönhatások által termelt hő (az adszorpció eléggé exoterm folyamat) a granulátumot ne melegítse 298 K fölé. Az impregnált granulátumot előnyösen szobahőmérsékleten száradni hagyjuk. A szárítás gyorsítására levegőt fúvathatunk az anyagra. A következő lépés az aktív komponens kialakítása hidrogén-tartalmú, gázeleggyel. Célszerű, ha ezt a műveletet a katalizátor felhasználási helyén, tehát a gáztisztító reaktorban végezzük. A granulátumot tehát a gáztisztító reaktorba töltjük és tisztított gázelegyet áramoltatunk át rajta. A gázelegy összetétele az alábbi : N2 min. 98% h2 max. 1% 02 max. 0,005% NO, max. 0,0005% co2 max. 1%. 2
