RU2802012C1 - Способ очистки воздуха от этанола - Google Patents
Способ очистки воздуха от этанола Download PDFInfo
- Publication number
- RU2802012C1 RU2802012C1 RU2023108406A RU2023108406A RU2802012C1 RU 2802012 C1 RU2802012 C1 RU 2802012C1 RU 2023108406 A RU2023108406 A RU 2023108406A RU 2023108406 A RU2023108406 A RU 2023108406A RU 2802012 C1 RU2802012 C1 RU 2802012C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ethanol
- air
- catalyst
- temperature
- carrier
- Prior art date
Links
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 160
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 47
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 title description 4
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 50
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 29
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 29
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims abstract description 10
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 8
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N cobalt(ii) oxide Chemical compound [Co]=O IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910000428 cobalt oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 3
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 229910020599 Co 3 O 4 Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 238000004887 air purification Methods 0.000 abstract description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 11
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 abstract description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 8
- 239000012855 volatile organic compound Substances 0.000 abstract description 6
- 238000000746 purification Methods 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- UBEWDCMIDFGDOO-UHFFFAOYSA-N cobalt(II,III) oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Co+2].[Co+3].[Co+3] UBEWDCMIDFGDOO-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- 229910002254 LaCoO3 Inorganic materials 0.000 abstract 1
- DHMQDGOQFOQNFH-UHFFFAOYSA-N Glycine Chemical compound NCC(O)=O DHMQDGOQFOQNFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 6
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 6
- 239000004471 Glycine Substances 0.000 description 4
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 4
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L manganese oxide Inorganic materials [Mn].O[Mn]=O.O[Mn]=O AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910018657 Mn—Al Inorganic materials 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 2
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 2
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFMZWBIQTDUYBN-UHFFFAOYSA-N cobalt dinitrate Chemical compound [Co+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O UFMZWBIQTDUYBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001981 cobalt nitrate Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 2
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 2
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XCTITUGPTCDTON-UHFFFAOYSA-L 2-aminoacetate;cobalt(2+) Chemical compound [Co+2].NCC([O-])=O.NCC([O-])=O XCTITUGPTCDTON-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018669 Mn—Co Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IKHGUXGNUITLKF-XPULMUKRSA-N acetaldehyde Chemical compound [14CH]([14CH3])=O IKHGUXGNUITLKF-XPULMUKRSA-N 0.000 description 1
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000002551 biofuel Substances 0.000 description 1
- 231100000357 carcinogen Toxicity 0.000 description 1
- 239000003183 carcinogenic agent Substances 0.000 description 1
- QGUAJWGNOXCYJF-UHFFFAOYSA-N cobalt dinitrate hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.[Co+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O QGUAJWGNOXCYJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- GDVKFRBCXAPAQJ-UHFFFAOYSA-A dialuminum;hexamagnesium;carbonate;hexadecahydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[Al+3].[Al+3].[O-]C([O-])=O GDVKFRBCXAPAQJ-UHFFFAOYSA-A 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 1
- 239000000383 hazardous chemical Substances 0.000 description 1
- 229960001545 hydrotalcite Drugs 0.000 description 1
- 229910001701 hydrotalcite Inorganic materials 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- PPNAOCWZXJOHFK-UHFFFAOYSA-N manganese(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Mn+2] PPNAOCWZXJOHFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000572 poisoning Toxicity 0.000 description 1
- 230000000607 poisoning effect Effects 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к области химической технологии, а именно к способу очистки воздуха от летучих органических соединений (ЛОС), в частности спиртов, конкретно к способу очистки воздуха от этанола. Способ очистки воздуха от этанола путем его адсорбции и полного окисления включает контактирование воздуха с катализатором на основе оксида кобальта формулы Co3O4, нанесенного на носитель - оксид циркония, при нагревании. В качестве носителя используют оксид циркония, легированный лантаном, при соотношении компонентов катализатора, мас. %: Co3O4 - 20, носитель – остальное. Проводят контактирование воздуха, содержащего примеси этанола, с катализатором при микроволновом нагреве слоя катализатора с мощностью и частотой излучения 50 Вт и 3,8 ГГц соответственно при температуре 50-160°С и объемной скорости подачи сырья 6000 ч-1. Изобретение обеспечивает полную очистку (100%) воздуха от этанола и снижение температуры проведения процесса до 50°С за счет адсорбции этанола при этой температуре и его полного окисления при повышении температуры до 160°С, что существенно ниже по сравнению с прототипом, благодаря использованию микроволнового нагрева катализатора состава Co3O4(20%)/ZrO2-La. 3 пр.
Description
Изобретение относится к области химической технологии, а именно к способу очистки воздуха от летучих органических соединений (ЛОС), в частности спиртов, конкретно, способу очистки воздуха от этанола.
Летучие органические соединения (ЛОС), в частности спирты, являются умеренно опасными (3 класс опасности) веществами в воздухе рабочей зоны (ГН 2.2.5.3532-18 Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны). В качестве модельной молекулы взят этанол, поскольку он обладает схожими химическими свойствами со своими гомологами и при этом является малоопасным (4 класс опасности) в соответствии с ГН 2.2.5.3532-18 Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны.
Летучие органические спирты представляют собой категорию ЛОС. Они находят широкое применение в химической отрасли, а также в качестве высокооктановых компонентов моторных топлив. Так, этанол широко используют в качестве экологически чистого компонента биотоплива. Однако при неполном сгорании этанола в автомобильных двигателях образуются значительные количества формальдегида и ацетальдегида, которые являются канцерогенами и способствуют образованию тропосферного озона. Таким образом, проблема очистки воздуха от летучих органических спиртов, в частности этанола, путем полного окисления с образованием менее опасных для человека СО2 и Н2О является актуальной задачей.
В качестве катализаторов процесса полного окисления спиртов традиционно используют системы на основе благородных металлов. К недостаткам этих систем следует отнести отравление активных центров, высокие температуры полного окисления и себестоимость из-за использования дорогостоящих благородных металлов. Исходя из этого, важно разрабатывать новые подходы как к синтезу катализаторов полного окисления спиртов, так и к технологии дожигания этих субстратов.
В литературе описаны способы очистки воздуха от спиртов, в частности, от этанола, на катализаторах, не содержащих благородные металлы, при внешнем термическом нагреве слоя катализатора.
Так, известен способ очистки воздуха от этанола путем полного окисления этанола на катализаторе, состоящем из оксидов меди, никеля и марганца, описанный в статье (Jirátová K., Kovanda F., Ludvíková J., Balabánová J., Klempa J. Total oxidation of ethanol over layered double hydroxide-related mixed oxide catalysts: Effect of cation composition // Catal. Today. - 2016. - Vol. 277. - P. 61-67). Процесс ведут в температурном интервале от 80 до 400°С, с использованием внешнего термического нагрева, при концентрации этанола в воздухе 0,075% (750 ppm) и удельном расходе сырья 20 м3/(кг⋅ч). Лучшего результата, степени удаления этанола из воздуха, равной 90%, удалось достичь при температуре 154°С.
Недостатками данного способа являются высокая температура процесса и неполное удаление этанола из воздуха.
Известен также способ очистки воздуха от этанола путем полного окисления этанола на катализаторе, состоящем из оксидов марганца и кобальта, описанный в статье (Kovanda F., Jirátová K., Ludvíková J., Raabová H. Co-Mn-Al mixed oxides on anodized aluminum supports and their use as catalysts in the total oxidation of ethanol // Appl. Catal., A. - 2013. - Vol. 464-465. - P. 181-190). Процесс ведут в температурном интервале от 100 до 400°С, с использованием внешнего термического нагрева, при концентрации этанола в воздухе 0,077% (770 ррт) и удельном расходе сырья 20 м3/(кг⋅ч). Степени удаления этанола из воздуха, равной 50%, удалось достичь при температуре 123°С.
Недостатками данного способа являются высокая температура процесса и неполное удаление этанола из воздуха.
Известен также способ очистки воздуха от этанола путем полного окисления этанола на катализаторе, состоящем из оксидов марганца, кобальта и алюминия, нанесенных на оксид титана, описанный в статье (Ludvíková J., Jirátová K., Klempa J., Boehmová V., Obalová L. Titania supported Co-Mn-Al oxide catalysts in total oxidation of ethanol // Catal. Today. - 2012. - Vol. 179. - P. 164-169). Процесс ведут в температурном интервале от 100 до 400°С, с использованием внешнего термического нагрева, при концентрации этанола в воздухе 0,068% (1,4 г/м3) и удельном расходе сырья 20 м3/(кг⋅ч). Степени удаления этанола из воздуха, равной 50%, удалось достичь при температуре 130°С в случае, когда суммарное содержание оксидов марганца и кобальта равно 20 мас. %.
Недостатками данного способа являются высокая температура процесса и неполное удаление этанола из воздуха.
Известен также способ очистки воздуха от этанола путем полного окисления этанола на катализаторах на основе оксидов марганца, описанный в статье (Bastos S.S.T., Orfao J.J.M., Freitas М.М.А., Pereira M.F.R., Figueiredo J.L. Manganese oxide catalysts synthesized by exotemplating for the total oxidation of ethanol // Appl. Catal., B. - 2009. - Vol. 93. - P. 30-37). Процесс ведут в температурном интервале от 160 до 400°С, с использованием внешнего термического нагрева, при концентрации этанола в воздухе 0,093% (930 ppm) и объемной скорости подачи сырья 53,05 ч-1. Степени удаления этанола из воздуха, равной 100%, удалось добиться при 240°С при использовании в качестве катализаторов двух образцов: первый - Mn5O8; второй - KMn8O6 в смеси с Mn3O4 (содержание KMn8O6 в смеси - 60%, Mn3O4 - 40%). Недостатком данного способа является высокая температура процесса. Известен также способ очистки воздуха от этанола путем полного окисления этанола на катализаторе на основе оксидов марганца и кобальта, описанный в статье (Aguilera D., Perez A., Molina R., Moreno S. Mn, Mn-Cu and Mn-Co mixed oxides as catalysts synthesized from hydrotalcite type precursors for the total oxidation of ethanol // Stud. Surf. Sci. Catal. - 2010. - Vol. 175. - P. 513-516). Процесс ведут в температурном интервале от 50 до 375°С, с использованием внешнего термического нагрева, при концентрации этанола в воздухе 0,1% (1000 ppm) и удельном расходе сырья 60 м3/(кг⋅ч) (200 см3/мин при массе катализатора 0,2 г). Степени удаления этанола из воздуха, равной 100%, удалось добиться при 300°С.
Недостатком данного способа является высокая температура процесса.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является способ очистки воздуха от этанола путем полного окисления на катализаторе Со3О4/ZrO2, описанный в статье (Yao Y.-F.Y. Catalytic oxidation of ethanol at low concentrations // Ind. Eng. Chem. Process Des. Dev. - 1984. - Vol. 23. - P. 60-67). Процесс ведут в температурном интервале от 200 до 400°С, с использованием внешнего термического нагрева, при концентрации этанола в воздухе 0,14% и объемной скорости подачи сырья 300000 ч-1. Степени удаления этанола из воздуха, равной 100%, удалось добиться при 345°С при составе катализатора, мас. %: Co3O4 - 4,4, носитель - остальное.
Недостатком данного способа является высокая температура процесса. Технической задачей настоящего изобретения является разработка способа очистки воздуха от этанола, характеризующегося полной (100%) очисткой воздуха от этанола при более низкой температуре проведения процесса. Поставленная техническая задача достигается предлагаемым способом очистки воздуха от этанола путем его адсорбции и полного окисления, включающий контактирование воздуха с катализатором на основе оксида кобальта формулы Co3O4, нанесенного на носитель - оксид циркония, при нагревании и, отличающийся тем, что в качестве носителя используют - оксид циркония, легированный лантаном, при соотношении компонентов катализатора, мас. %: Co3O4 - 20, носитель - остальное и контактирование воздуха, содержащего примеси этанола, с катализатором проводят при микроволновом нагреве слоя катализатора с мощностью и частотой излучения 50 Вт и 3,8 ГГц, соответственно, при температуре 50-160°С и объемной скорости подачи сырья 6000 ч-1.
В предлагаемом способе очистки воздуха от этанола последний контактирует в реакторе с предлагаемым катализатором состава Co3O4(20%)/ZrO2-La при микроволновом нагреве с частотой и мощностью микроволнового излучения 3,8 ГГц и 50 Вт, соответственно, объемной скорости подачи сырья 6000 ч-1. Контактирование производят при температурах 50-265°С. При этом катализатор одновременно выполняет роль адсорбента при температурах от 50 до 130°С. При температурах от 130 до 160°С происходит полное окисление адсорбированного этанола при сохранении той же степени удаления, равной 100%. В интервале от 130 до 160°С реализуется смешанный (адсорбционно-каталитический) механизм удаления этанола. Катализатор состоит из коммерческого носителя, оксида циркония, легированного лантаном, в отличие от прототипа, где использован чистый ZrO2, и активной фазы оксида кобальта Co3O4 в концентрации 20 мас. %, в отличие от прототипа, где концентрация активной фазы составляла 4,4 мас. %.
Предлагаемое изобретение позволяет снизить температуру полного удаления (100%) этанола из воздуха до 50°С, что существенно ниже, по сравнению с прототипом. Механизм очистки заключается в том, что при 50°С катализатор полностью удаляет (100%) этанол из воздуха за счет адсорбции, а при дальнейшем повышении температуры происходит десорбция этанола с его мгновенным полным окислением, что обеспечивает не просто полное удаление (100%) этанола из воздуха, но и его превращение в менее опасные химические вещества.
Сущность изобретения заключается в следующем.
Кварцевый реактор, где предварительно размещали катализатор, помещали в цилиндрический металлический резонатор, соединенный с микроволновой установкой. Использование резонаторной схемы позволяет концентрировать СВЧ мощность в активной зоне реактора со слоем катализатора, что обеспечивает очень высокий КПД передачи энергии (до 98%). Усредненная температура в каталитическом слое измерялась с помощью тонкой внутренней термопары, погруженной в слой катализатора и соединенной с термоэлектрическим конвертором M5-78V. Микроволновый нагрев самой термопары в пустом реакторе был пренебрежимо мал. При регулировке температуры варьировали как мощность (до 50 Вт), так и частоту микроволнового излучения (2,56-4 ГГц). Каталитическое тестирование проводили при атмосферном давлении в токе газовой смеси (0,15-0,17% этанола в воздухе) при объемной скорости подачи 6000 ч-1. Пробы газа на выходе периодически анализировали с помощью газового хроматографа для определения содержания остаточного этанола.
Используемый катализатор в предлагаемом способе очистки воздуха от этанола получают следующим образом. Первоначально готовят пропиточный раствор. Для этого нитрат кобальта растворяют в 10 мл дистиллированной воды. После полного растворения соли металла в полученный раствор добавляют глицин. При этом молярное отношение глицина и катиона Со2+ составляет 2,5:1. Нитрат кобальта и носитель берут в таких количествах, чтобы получить Co3O4 в концентрации 20 мас. % в расчете на массу готового катализатора. Далее носитель ZrO2-La пропитывают полученным раствором глицинового комплекса кобальта, сушат до полного удаления влаги и прокаливают в муфельной печи при 600°С 5 ч.
Ниже приведены примеры, иллюстрирующие изобретение, но не ограничивающие его.
Пример 1.
Катализатор получают по методике, описанной выше. Для этого в плоскодонную колбу с магнитной мешалкой заливают 10 мл дистиллированной воды. Затем в нее при перемешивании добавляют 5,1733 г гексагидрата нитрата кобальта. После полного растворения нитрата в колбу добавляют 3,3333 г глицина. Эту смесь перемешивают 24 ч. Далее 3 мл полученного раствора глицинового комплекса пропитывают 1,6000 г коммерческого носителя ZrO2-La. После этого носитель сушат до полного удаления влаги при 120°С и затем прокаливают при 600°С в течение 5 ч в муфельной печи. Образующийся продукт - Co3O4(20%)/ZrO2-La.
Процесс очистки воздуха от этанола на синтезированном катализаторе осуществляют по технологии, описанной выше, следующим образом.
Кварцевый реактор, где предварительно размещали 0,24 г синтезированного катализатора, помещают в цилиндрический металлический резонатор, соединенный с микроволновой установкой. Усредненная температура в каталитическом слое измеряется с помощью тонкой внутренней термопары, погруженной в слой катализатора и соединенной с термоэлектрическим конвертором M5-78V. Каталитическое тестирование проводили при атмосферном давлении, температурах от 50 до 265°С, в токе газовой смеси (0,17% этанола в воздухе), при объемной скорости подачи 6000 ч-1, мощности и частоте микроволнового излучения 50 Вт и 3,8 ГГц, соответственно. Пробы газа на выходе периодически анализировали с помощью газового хроматографа для определения содержания остаточного этанола.
Степень удаления этанола из воздуха составляет 100% уже при 50°С за счет адсорбции субстрата. При 160°С и выше этот показатель по-прежнему равен 100% за счет полного окисления этанола.
Пример 2.
Катализатор получают по методике, описанной в примере 1. Процесс очистки воздуха от этанола на синтезированном катализаторе осуществляют по технологии, также описанной в примере 1, за исключением того, что концентрация этанола в воздухе составляет 0,15%.
Степень удаления этанола из воздуха составляет 100% уже при 50°С за счет адсорбции субстрата. При 160°С и выше этот показатель по-прежнему равен 100% за счет полного окисления этанола.
Пример 3 (сравнительный).
Катализатор получают по методике, описанной в примере 1, но процесс очистки воздуха от этанола на синтезированном катализаторе проводят при внешнем термическом нагреве без использования микроволнового поля. Объемная скорость подачи сырья - 6000 ч-1. Степень удаления этанола из воздуха составляет 100% уже при 50°С за счет адсорбции субстрата. Однако, полное окисление адсорбированного этанола происходит при 216°С, что выше, чем в примере 1.
Таким образом, как видно из примеров 1 и 2, при совместном использовании катализатора состава Co3O4(20%)/ZrO2-La, микроволнового нагрева каталитического слоя при мощности и частоте излучения 50 Вт и 3,8 ГГц, соответственно, и объемной скорости подачи сырья 6000 ч-1 возможно достижение 100% степени удаления этанола из воздуха уже при 50°С, благодаря адсорбции, и ее сохранение при 160°С за счет полного окисления этанола вне зависимости от концентрации этанола в воздухе. Повышение температуры в процессе окисления до 265°С не целесообразно, так как это уже не влияет на степень удаления этанола путем полного окисления.
Как видно из сравнительного примера 3, проведение очистки воздуха от этанола в условиях обычного термического нагрева без использования микроволнового излучения приводит к повышению температуры полного окисления этанола до 216°С.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является полная очистка (100%) воздуха от этанола и снижение температуры проведения процесса до 50°С за счет адсорбции этанола при этой температуре и его полного окисления при повышении температуры до 160°С, что существенно ниже, по сравнению с прототипом, благодаря использованию микроволнового нагрева катализатора состава Co3O4(20%)/ZrO2-La.
Claims (1)
- Способ очистки воздуха от этанола путем его адсорбции и полного окисления, включающий контактирование воздуха с катализатором на основе оксида кобальта формулы Co3O4, нанесенного на носитель - оксид циркония, при нагревании, отличающийся тем, что в качестве носителя используют оксид циркония, легированный лантаном, при соотношении компонентов катализатора, мас. %: Co3O4 - 20, носитель – остальное, и контактирование воздуха, содержащего примеси этанола, с катализатором проводят при микроволновом нагреве слоя катализатора с мощностью и частотой излучения 50 Вт и 3,8 ГГц соответственно при температуре 50-160°С и объемной скорости подачи сырья 6000 ч-1.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2802012C1 true RU2802012C1 (ru) | 2023-08-22 |
Family
ID=
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5562885A (en) * | 1991-09-28 | 1996-10-08 | Emitec Gesellschaft Fuer Emissionstechnologie Mbh | Exhaust gas catalytic converter |
| RU2515510C1 (ru) * | 2013-04-16 | 2014-05-10 | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ИНСТИТУТ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ им. Н.Д. ЗЕЛИНСКОГО РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (ИОХ РАН) | Способ приготовления катализатора для полного окисления углеводородов, катализатор, приготовленный по этому способу, и способ очистки воздуха от углеводородов с использованием полученного катализатора |
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5562885A (en) * | 1991-09-28 | 1996-10-08 | Emitec Gesellschaft Fuer Emissionstechnologie Mbh | Exhaust gas catalytic converter |
| RU2515510C1 (ru) * | 2013-04-16 | 2014-05-10 | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ИНСТИТУТ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ им. Н.Д. ЗЕЛИНСКОГО РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (ИОХ РАН) | Способ приготовления катализатора для полного окисления углеводородов, катализатор, приготовленный по этому способу, и способ очистки воздуха от углеводородов с использованием полученного катализатора |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Yao Y.-F.Y. Catalytic oxidation of ethanol at low concentrations // Ind. Eng. Chem. Process Des. Dev. - 1984. - Vol. 23. - P. 60-67. Jiratova K., Kovanda F., Ludvikova J., Balabanova J., Klempa J. Total oxidation of ethanol over layered double hydroxide-related mixed oxide catalysts: Effect of cation composition // Catal. Today. - 2016. - Vol. 277. - P. 61-67. Kovanda F., Jiratova K., Ludvikova J., Raabova H. Co-Mn-Al mixed oxides on anodized aluminum supports and their use as catalysts in the total oxidation of ethanol // Appl. Catal., A. - 2013. - Vol. 464-465. - P. 181-190. Bastos S.S.T., Orfao J.J.M., Freitas М.М.А., Pereira M.F.R., Figueiredo J.L. Manganese oxide catalysts synthesized by exotemplating for the total oxidation of ethanol // Appl. Catal., B. - 2009. - Vol. 93. - P. 30-37. * |
| Кучеров А.В., Синев И.М., Ояла С., Кейски Р., Кустов Л.М. Сорбционно-каталитическоя очистка воздуха от метанола и серосодержащих веществ на AU, PD, RH/HZSM-5-катализаторах. Катализ в промышленности. - 2008. -N 2, С. 20-26. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2619943C2 (ru) | Добавки к катализаторам аммоксидирования на основе смесей оксидов металлов, вводимые перед кальцинированием | |
| CN101108345B (zh) | 一种铈基复合氧化物掺杂贵金属整体催化剂及其制备方法 | |
| Haneda et al. | Structure of Ga2O3-Al2O3 prepared by sol–gel method and its catalytic performance for NO reduction by propene in the presence of oxygen | |
| CN113751023A (zh) | 一种用于低温高选择性催化氧化氨的双金属基催化剂、其制备方法和应用 | |
| CA2961855C (en) | Process for removing oxidisable gaseous compounds from a gas mixture by means of a platinum-containing oxidation catalyst | |
| FR3081351A1 (fr) | Catalyseur comprenant une zeolithe de type structural afx preparee a partir d'un melange de fau et au moins un metal de transition pour la reduction selective de nox | |
| RU2802012C1 (ru) | Способ очистки воздуха от этанола | |
| RU2798584C1 (ru) | Способ очистки воздуха от этанола | |
| CN106076351A (zh) | 一种用于治理工业固定源有机废气催化剂及其制备方法 | |
| KR20120096171A (ko) | 유해 가스 제거를 위한 저온산화용 촉매 및 그 제조방법 | |
| KR100540239B1 (ko) | 정화촉매, 그 제조방법 및 가스 정화장치 | |
| JP2645614B2 (ja) | 窒素酸化物を含む排ガスの浄化方法 | |
| RU2054959C1 (ru) | Способ очистки отходящих газов от оксида углерода и углеводородов и способ приготовления катализатора для его осуществления | |
| Khandan et al. | Dehydration of methanol to dimethyl ether employing modified H-ZSM-5 catalysts | |
| CN113042039A (zh) | 一种钯基催化剂、其制备方法及应用 | |
| RU2797201C1 (ru) | Способ очистки воздуха от диэтиламина | |
| GB2612168A (en) | A method for the treatment of an exhaust gas and an HVAC system | |
| RU2843391C1 (ru) | Способ газофазной дегидратации глицерина в ацетол | |
| CN116836203B (zh) | 以羟基羧酸为轴向配体的水溶性Pt(Ⅳ)配合物、制备方法及用途 | |
| RU2285691C1 (ru) | Способ жидкофазного каталитического алкилирования ароматических аминов | |
| CN119500172B (zh) | 一种芳甲酸酯加氢催化剂及其制备方法和应用 | |
| RU2718677C1 (ru) | Быстрый и масштабируемый способ получения мезопористого терефталата хрома(iii) | |
| JP7441474B2 (ja) | 触媒、イソブチルアルデヒドおよびメタクロレインの製造方法、メタクリル酸の製造方法、及びメタクリル酸エステルの製造方法 | |
| KR0166465B1 (ko) | 배기가스 정화용 촉매의 제조방법 | |
| JPH0647255A (ja) | 窒素酸化物の除去方法 |