CZ2000427A3 - Způsob snižování obsahu oxidu dusného v plynech a katalyzátor k provádění tohoto způsobu - Google Patents
Způsob snižování obsahu oxidu dusného v plynech a katalyzátor k provádění tohoto způsobu Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2000427A3 CZ2000427A3 CZ2000427A CZ2000427A CZ2000427A3 CZ 2000427 A3 CZ2000427 A3 CZ 2000427A3 CZ 2000427 A CZ2000427 A CZ 2000427A CZ 2000427 A CZ2000427 A CZ 2000427A CZ 2000427 A3 CZ2000427 A3 CZ 2000427A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- catalyst
- zirconium
- gases
- impregnated
- oxide
- Prior art date
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 34
- 239000007789 gas Substances 0.000 title claims abstract description 28
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims abstract description 13
- GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N Nitrous Oxide Chemical compound [O-][N+]#N GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 title abstract description 64
- 229960001730 nitrous oxide Drugs 0.000 title 1
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- 150000003754 zirconium Chemical class 0.000 claims abstract description 13
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims abstract description 8
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims description 9
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 4
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000001272 nitrous oxide Substances 0.000 abstract description 16
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 abstract description 3
- 239000003870 refractory metal Substances 0.000 abstract description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 29
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 4
- 241000264877 Hippospongia communis Species 0.000 description 3
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 229910052878 cordierite Inorganic materials 0.000 description 3
- JSKIRARMQDRGJZ-UHFFFAOYSA-N dimagnesium dioxido-bis[(1-oxido-3-oxo-2,4,6,8,9-pentaoxa-1,3-disila-5,7-dialuminabicyclo[3.3.1]nonan-7-yl)oxy]silane Chemical compound [Mg++].[Mg++].[O-][Si]([O-])(O[Al]1O[Al]2O[Si](=O)O[Si]([O-])(O1)O2)O[Al]1O[Al]2O[Si](=O)O[Si]([O-])(O1)O2 JSKIRARMQDRGJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WNLRTRBMVRJNCN-UHFFFAOYSA-N adipic acid Chemical compound OC(=O)CCCCC(O)=O WNLRTRBMVRJNCN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 2
- 238000004220 aggregation Methods 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
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 2
- LEQAOMBKQFMDFZ-UHFFFAOYSA-N glyoxal Chemical compound O=CC=O LEQAOMBKQFMDFZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CMOAHYOGLLEOGO-UHFFFAOYSA-N oxozirconium;dihydrochloride Chemical compound Cl.Cl.[Zr]=O CMOAHYOGLLEOGO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920005830 Polyurethane Foam Polymers 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011037 adipic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000001361 adipic acid Substances 0.000 description 1
- 230000004931 aggregating effect Effects 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N cobalt(ii) oxide Chemical class [Co]=O IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000007596 consolidation process Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 229910001657 ferrierite group Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 1
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 1
- 238000012812 general test Methods 0.000 description 1
- 229940015043 glyoxal Drugs 0.000 description 1
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005453 pelletization Methods 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 239000011496 polyurethane foam Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 1
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
- Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
- Y02C20/10—Capture or disposal of greenhouse gases of nitrous oxide (N2O)
Landscapes
- Catalysts (AREA)
Abstract
Způsob spočívá v selektivnímrozkladu oxidu dusného,
prováděném při teplotě 800 až 900 °C na katalyzátoru,
tvořeném oxidy žáruvzdorných kovů s vysokou
mezikrystalovou pórovitostí, zahrnujícími oxid hlinitý a oxid
zirkoničitý, kteréjsou impregnované solí zirkonia. Tento
postupje vhodný pro zpracování plynů v zařízeních na výrobu
kyseliny dusičné. Katalyzátorje tvořen aglomerátem oxidu
zirkoničitého s mezikrystalovou pórovitostí, impregnovaný
solí zirkonia.
Description
Způsob -odstraňování oxidu dusného % plynů a katalyzátor k provádění tohoto způsobu
Oblast techniky
Tento vynález se týká způsobu zpracování plynů k odstranění oxidu dusného před jejich vypuštěním do atmosféry a katalyzátoru k provádění tohoto postupu.
Vynález se týká obecné problematiky snížení hladiny plynů se skleníkovým efektem v průmyslových odpadních plynech vypouštěných do atmosféry. V současné době je veliká pozornost věnována tomu, že oxid dusný (N2O) značně přispívá ke zvyšováni skleníkového efektu, což může vést ke klimatickým změnám s nekontrolovatelnými důsledky, a snad i k jeho podílu na ničení ozonové vrstvy. Odstraňování tohoto oxidu dusného z plynů se tedy stalo hlavním zájmem veřejných a průmyslových institucí.
Oxid dusný o vzorci N2O se vytváří zejména při syntéze kyseliny dusičné. V zásadě vzniká na platinových vrstvách, na kterých se čpavek oxiduje vzdušným kyslíkem při vysoké teplotě. Vedle žádoucí tvorby oxidu dusnatého NO, která probíhá podle reakce
NH3 + 5 O2 -> 4 NO + 6 H20 vzniká oxid dusný N20 v důsledku probíhající vedlejší reakce:
NH3 + 3 NO -> N20 + N2 + 3 H20 přičemž pokud se neprovede zvláštní zpracování tohoto oxidu ·
• · 4 « • 4 β • 4 · • « 4 · · 4 dusného, potom tento oxid prochází systémem aniž by se přeměnil a vypouští se do atmosféry společně s koncovými Plyny.
Dosavadní stav techniky
Pro odstraňování oxidu dusného byla navržena řada zeolitových katalyzátorů, například katalyzátory na bázi ZSM5-Cu, nebo ZMS5-Rh (viz publikace: Y.Li a J.N. Armor,
Appl. Catal. Bl, 1992, 21), nebo na bázi ferrierit/železo (podle francouzské patentové přihlášky č. 97 16803), Avšak nízká aktivita takto získaných katalyzátorů při teplotách pod 300 °C a nedostatečná hydrotermální stabilita zeolitů při zvýšené teplotě umožňují jejich použiti jen v relativně úzkém teplotním rozmezí (od 350 do 600 °C). Vedle těchto zeolitových kompozic jsou v souvislosti s katalyzátory pro rozklad N2O, které mají aktivitu vyhovující požadavkům na průmyslovou aplikaci, zmiňovány sloučeniny na základě oxidů kobaltu a niklu uložených na granulích oxidu zirkoničitého (viz patent Spojených států amerických č. 5 314 673) nebo amorfní kompozice oxidů hořčíku a kobaltu (viz. publikace R.S.Drago a kol., Appl. Catal. B.13, 1997, 69). Avšak, podobně jako u katalyzátorů na bázi zeolitu, zmíněných výše, jsou tyto kompozice aktivní pouze při mírných teplotách (v rozsahu od 400 do 600 °C). V případě zpracováni plynů z výroby kyseliny dusičné tedy je možné uvažovat jejich použití za rekuperačním kotlem. Vzhledem k teplotním podmínkám,, které panují mezi platinovými vrstvami a kotlem (teploty v rozsahu od 800 do 900 °C), je tedy nemožné použít katalyzátor před kotlem.
Avšak ve většině stávajících závodů instalace katalytického reaktoru za rekuperačním kotlem vyžaduje ·
• 4 4 4 · 4
4 4 4 44
4 4 4 4 4 4 4
4 · 4 4 4 ·
4 · 4 4 4 4 4 4 4 4
4444 4444
444 444 44 4444 ·· 44 obtížné a nákladné modifikace. Naproti tomu katalyzátor pro selektivní rozklad ^0, aktivní v rozsahu teplot od 800 °C do 900 °C v přítomnosti vysokých koncentrací NO a H2O, se může velmi dobře vložit do prostoru, který je obecně k disposici přímo uvnitř pece mezi platinovými vrstvami a kotlem, a umožní podstatnou a nenákladnou redukci N2O ve vypouštěných plynech u většiny z řady výroben kyseliny dusičné, které jsou v současné době v provozu.
V minulosti již byly učiněny pokusy použít k rozkladu oxidu dusného N2O žáruvzdorné oxidy, například prach z aluminy vháněný do fluidního lože pece spalující topný plyn za účelem odstranění oxidu dusního ze spalin opouštějících tuto pec (viz JP-A-06123406). V patentu Spojených států amerických č. 5,478,549 je rovněž popsáno použití aglomerovaného oxidu zirkoničitého pro konverzi oxidu dusnatého, vznikajícího při spalování amoniaku, na platinových síťkách.
Podstata vynálezu
Podle předmětného vynálezu bylo zjištěno, že rozklad oxidu dusného je možno velmi výrazně zlepšit v případě, kdy se plyn s obsahem oxidu dusného vede na katalyzátor tvořený aglomeráty oxidu žáruvzdorného kovu zvoleného ze skupiny zahrnující oxid hlinitý a oxid zirkoničitý, s nezanedbatelnou mezikrystalovou pórovitostí, a kdy jsou uvedené aglomeráty impregnované solí zirkonia. Impregnace hlinitého nosiče solí zirkonia byla již v minulosti doporučena (viz patent FR-A-2 546 769). Za účelem zlepšení hydrotermické odolnosti katalyzátorů, aniž však přitom byla rozpoznána uvedená schopnost rozkládat oxid dusný.
• « ·»·· ·
« » φ * ·
Metoda pomocí které je možno dosáhnout výše uvedené mezikrystalové pórovitosti u pevného žáruvzdorného tělesa spočívá v agregaci částic žáruvzdorného oxidu kovu v práškovité formě s velikostí částic několik mikrometrů a potom následuje jejich zpevnění tepelným zpracováním při teplotě, která neodstraňuje tuto agregační pórovitost.
V případě oxidu zirkoničitého by teplota zpevněni měla zůstat pod teplotami (v rozsahu 1200 až 1500 °C), které by vyvolaly slinutí, což by eliminovalo tuto pórovitost.
Podstatně lepší výsledky se získají, když se jako katalyzátor použijí žáruvzdorné oxidy hliníku a zirkonia s mezikrystalovou pórovitosti, impregnované solemi zirkonia. Tato impregnace se může provést velmi jednoduše ponořením žáruvzdorných agregovaných tělísek do vodného roztoku soli zirkonia, například oxychloridu zirkonia, a usušením po odkapání. Podíl soli zirkonia, jejím množství vyjádřené jako zirkonium sed může pohybovat od 0,2 do 5 %, je tímto způsobem fixován na žáruvzdorných granulích. Impregnace žáruvzdorných nosičů bez mezikrystalové pórovitosti, například alveolárních oxidů zirkoničitých, nebo kordieritových voštin, nevedla k žádné významné aktivitě vůči N2O za podmínek používaných podle předmětného vynálezu. Katalyzátory vyrobené z impregnovaných žáruvzdorných oxidů s mezikrystalovou pórovitosti jsou novým produktem a tvoří podstatu předmětného vynálezu.
Vynález se může použít pro zpracování plynů vznikajících oxidací čpavku na platinových vrstvách ve výrobnách kyseliny dusičné. Vedle N2O, který je přítomen v množství obvykle v rozmezí od 500 do 2000 ppm objemových, tyto plyny obsahují od 10 do 12 % oxidu dusnatého NO a řádově 20 % H2O.
• · «· · · ·« • · » « · · « « ·· 4 · β « · • * · · · · « · • * · * · · · • 4 · · ·· · · »
Přeměna Ν20, obsaženého v plynné směsi, na dusík probíhá podle hlavní reakce:
N20 -> 2 N2 + 02
Bylo však zjištěno, že hladina NO v plynu, který byl zpracován podle předmětného vynálezu poté co přešel přes katalyzátor podle vynálezu je mírně vyšší. Tato skutečnost představuje vedlejší účinek, který je však velmi žádoucí, protože zvyšuje celkový výtěžek zařízení co do kyseliny dusičné. Tento aspekt je zcela překvapivý a neočekávatelný.
Pokud se týče odstraňování oxidu dusného, e možné předpokládat další využití, například pro zpracování plynů vznikajících z pochodů oxidace organických sloučenin kyselinou dusičnou, zejména při syntéze kyseliny adipové a glyoxalu. V takových případech mají dotyčné plyny relativně nízkou teplotu. Systém musí být vybaven zařízením pro zahřívání na teplotu dosti vysokou k vyvolání reakce, při které se N20 rozkládá, jejíž exotermní charakter umožňuje dále pokračovat za podmínek vynálezu, a zařízením na odváděni a zpětné získávání takto vzniklého tepla.
Příklady provedení vynálezu
V následujících příkladech je blíže objasněna podstata řešení podle předmětného vynálezu pomocí konkrétních příkladů, přičemž tyto příklady je třeba chápat pouze jako ilustrativní, přičemž nijak neomezují rozsah.
V následujících příkladech byly prováděny zkoušky katalyzátoru ve zkušební jednotce se stacionárním ložem, » · · · · « · • « ·· přes která procházely reagující plyny (katatest) a které bylo obklopeno topným pláštěm, jehož teplota je řízena v režimu PID (proporcionálně-integrální-derivačnl).
Pokud není uvedeno j inak, byly zkušební podmínky následuj ící:
Reaktor měl průměr 2,54 cm. Objem použitého katalyzátoru činil 25 cm , to znamená, že výška lože byla 50 mm.
Reakční plyn se připravoval ze stlačeného vzduchu, dusíku a standardního plynu, N20 v N2 v množství 2 %, NO v N2 v množství 2 %. Hladina vodní páry se nastavila pomocí sytíce v souladu se zákony pro tlak páry. Složení bylo nastaveno takto:
NO = 1400 ppm
N20 = 700 - 1000 ppm O2 = 3 %
H20 = 15 %
Hodinová prostorová rychlost se stanovila na 10 000 h“l (rychlost průtoku plynu 250 1/h).
Analýza N20 se prováděla pomocí infračerveného záření a analýza NO pomocí chemoluminiscence.
Pro vyznačení skutečnosti, že se oxid dusný odstranil z plynů na výstupu z reaktoru, se použil výraz konverze, nebo surová konverze a to:
• 0 0 0 0 0 0 · 0 0 0 · ·
0 0 0 0 0 « » · 0 • 000 0 0 · 0 00 0 ·000 0 * 0 0 0 « «000 0000
000 000 ·· 0*·· 0 0 0 0
N2O vstup - výstup
Konv. N2O = - x 100
N20 vstup kde N2O vstup a případně N2O výstup představuj í koncentrace N2O v plynu před průchodem přes katalyzátor a po něm.
Naopak pro Ν0χ se zaznamenává faktor jejich přírůstku (z tohoto důvodu se zapisuje se znaménkem -). Stejným způsobem se zaznamenává změna hladiny Ν0χ neboli surová konverze, takto:
NO vstup - NO výstup Var. NO = - x 100
NO vstup
Tento zápis souhlasí s vysvětlením ztráty N2O na jedné straně pochodem, jímž se disociuje na dusík a kyslík a na druhé straně konverzí na NO, pokud se výsledky interpretují jako konverze N2O -> N pomocí rovnice
NO výstup - NO vstup
Konv. N2O -> NO = -- x 100
NO vstup x 2 a jako konverze N2O -> N2 pomocí rovnice
Konv. N2O -> N2
N2O vstup - N2O výstup
- x 100
N2O vstup
NO výstup - NO vstup x 100
N2O vstup x 2 • 4 · 4 · · · · ·4 · · «·· 4 · · · · * 4 4
44 44 · <4«4
4444 444 44 *
4444 4444
444 4 444 44 4 444 4 4 44
Níže uvedená čísla byla v každém případě získána potom, co systém dosáhl ustálený stav (dosažen po asi 3 hodinách po každé změně parametru).
Přikladl
Oxid hořečnatý
Jako katalyzátor se použil oxid hořečnatý ve formě granulí o velikosti 0,5 až 1,0 mm, získaných agregací práškového oxidu hořečnatého s pojivém tvořeným sólem oxidu křemičitého (obsah pojivá vyjádřený jako SÍO2 = 10 % hmotnostních z agregátů), peletizací, kalcinací s následným drcením a proséváním na požadovanou velikost částic.
Při prováděni tohoto postupu byly získány tyto výsledky:
· »·
4 44
4 4 4 4
4 4 >4 ·
4 4 4 4
4444 44 44
| T°C | Koncentrace | Vstup (ppm) | Výstup (ppm) | Surová konver. (%) | Konver. n2o->no | Konver. N2°->N2 |
| 700 | n2o | 810 | 50 | 93,8 | 24,7 | 69,1 |
| NO | 1060 | 1460 | -37,7 | |||
| 800 | n2o | 810 | 15 | 98,2 | 23,4 | 74,8 |
| NO | 1060 | 1440 | -35,9 | |||
| 850 | n2o | 810 | 15 | 98,2 | 22,8 | 75,4 |
| NO | 1060 | 1430 | -34,9 |
Rychlosti konverze pro N20 i NO, které byly pozorovány při teplotě 800 °C, byly po dobu plynulého provozu v trvání 24 hodin v podstatě konstantní. Tyto zkoušky se opakovaly za mírně změněných podmínek
NO = 1400 ppm
N2O = 700 - 1000 ppm 02 = 3 %
H20 = 15 %
Hodinová prostorová rychlost = 30 000 h“^
Byly získány následující výsledky:
• 4 *444 44 44 44
444 4444 4
4444 44 4 4 • 4444 444 44 4 • 4444 4444
4444 444 4« 4 444 4 4 44
| T°C | Koncentrace | Surová konver. (%) | Konver. n2o->no | Konver. n2o->n2 |
| 700 | n2o | 66,9 | 18,5 | 48,4 |
| NO | -28,3 | |||
| 800 | n2o | 98,9 | 15,4 | 83,5 |
| NO | -23,6 | |||
| 850 | n2o | 99,6 | 16,7 | 82,9 |
| NO | -25,5 |
Tento postup byl následně opakován po dobu 24 hodin při hodinové prostorové rychlosti 10 000 h“^. Počáteční konverze činila 99 % a po 24 hodinách stále dosahovala 93 až 94 %.
Dosažené výsledky jsou velmi výhodné. Průmyslové výhody oxidu hořečnatého jsou však negativně ovlivněny skutečností, že je nemožné udržet konsistenci granulí vystavených teplotnímu režimu tohoto typu. Všechny vzorky pokusně zkoušené se po zkoušce rozpadly na prach.
Příklady 2 a 2bis
Oxid zirkoničitý
Tyto příklady umožňují vyhodnotit vliv mezikrystalové pórovitostí na účinnost katalyzátoru.
• 0 0 0 0 0 • ·
0 0· • • 00 0· *0 0 · » 0 · · 0 0
0 « 0 0 0 0 * 0000 ···»«« • 0 0 0 0 0000 000 000 00 0·0· 00 00
Příklad 2
Granulát
Katalyzátorem je komerčně dostupný oxid zirkoničitý (ZR-0404T 1/8 Engehard) ve formě tablet majících průměr asi 3 centimetry, se specifickým povrchem 30 až 40 m /g a o
objemem pórů v rozmezí od 0,19 do 0,22 cm/gram. Tento katalyzátor byl použit za obecných podmínek platných pro zde uvedené příklady pro zpracování plynu, který měl následující obsahy relevantních složek :
NO = 1000 ppm
N2O = 1000 ppm O2 = 3 %
H2o = 15 %
Při hodinové prostorové rychlosti 10 000 h~l byly získány následující výsledky:
| T°C | Koncentrace | Vstup (ppm) | Výstup (ppm) | Surová konver. (%) | Konver. n2o->no | Konver. n2o->n2 |
| 700 | n2o | 1030 | 120 | 88,1 | 13,6 | 74,5 |
| NO | 1140 | 1420 | -24,6 | |||
| 800 | n2° | 1030 | 22 | 97,9 | 14,8 | 83,1 |
| NO | 1095 | 1400 | -27,8 | |||
| 850 | n2o | 1030 | 14 | 98,6 | 15,3 | 83,3 |
| NO | 1095 | 1410 | -28,7 |
• I» 0·0· ·· 00 ·0 ·· • 00 0 0 0 0 «000 0 0 00 0 « « 0 ·« «
00·· 0*0 00 0 • 0000 000« 0000 000 00 0000 00 00
Při hodinové prostorové rychlosti 30 000 h' získány následáující výsledky byly
| T°C | Koncentrace | Vstup (ppm) | Výstup (ppm) | Surová konver. (%) | Konver. n2o->no | Konver. n2o->n2 |
| 700 | n2o | 1030 | 560 | 45,6 | 15,5 | 30,1 |
| NO | 1170 | 1490 | -27,4 | |||
| 800 | n2o | 1045 | 25 | 72,7 | 20,6 | 52,1 |
| NO | 1100 | 1530 | -39 | |||
| 850 | n20 | 1045 | 1045 | 82,3 | 16,3 | 66 |
| NO | 1100 | 1100 | -30,9 |
Tyto výsledky dokládají ověřenou účinnost granulátu oxidu zirkonia.
Příklad 2 Bis
Alveolární oxid zirkoničitý
Podle tohoto příkladu byl použit jako katalyzátor alveolární oxid zirkoničitý obsahující 94,2 % ZrO2, 1,9 % CaO a 0,425 % MgO. Tato forma se získá impregnací polyurethanové pěny oxidem zirkoničitým, kalcinací polyurethanového nosiče a slinutím struktury oxidu zirkoničitého. Tento katalyzátor byl použit se ve formě válečku průměru 1 cm a výšce 2 cm.
•9 9999 • 9 9 9 9« ♦ 9 99
9 9 9 «9 ·
9 9
9« 9999 • 9 99
9 9 ·
9 9 9
9 9 ·
9 9 9
9 9 9
| T°C | Koncentrace | Vstup (ppm) | Výstup (ppm) | Surová konver. (%) | Konver. n2o->no | Konver. n2o->n2 |
| 700 | n2o | 1047 | 1039 | 0,76 | 0,85 | 0,19 |
| NO | 1310 | 1330 | -1,5 | |||
| 800 | n2° | 1042 | 1003 | 3,7 | 3,8 | 0,76 |
| NO | 1200 | 1280 | -6,7 | |||
| 850 | n20 | 1044 | 942 | 9,8 | 10,0 | 0,3 |
| NO | 1020 | 1229 | -20,5 |
Tento alveolárnl materiál bez mikropórů má výhodnou selektivitu, ale velmi nízkou aktivitu pro rozklad oxidu dusného a tedy není prakticky zajímavý.
Příklad 3
Oxid hlinitý
Katalyzátorem použitým v tomto příkladu byl oxid hlinitý s obsahem 93,5 % A12°3> ve formě perliček o průměru 2 až 5 mm, jejichž pórovítost byla asi 0,42 cm /g pro póry menší než 8 gm, přičemž specifický povrch činil 280 až 360 m^/g (Protocatalyse A.A. 2-5 Grade P Alumina). Získané výsledky j sou uvedeny níže, • 4 · 4 · 4 • 4 4 *44 • 4
4
44
4 4 4
4 4 4
4 4 4 • 4 4 4 • 4 4 4
| Tepl. ° C | N20 - NO | Vstup (ppm) | Výstup (ppm) | Konver. (%) |
| 700 | n2o | 1006 | 761 | 24,4 |
| NO | 1352 | 1679 | -24,2 | |
| 800 | n2° | 1006 | 364 | 63,8 |
| NO | 1352 | 1673 | -23,7 | |
| 850 | n2° | 1006 | 192 | 80,9 |
| NO | 1352 | 1675 | -23,9 |
Rychlosti konverze pro N02 a NO byly stálé po celou pracovní dobu.
Příklad 4 (podle vynálezu)
Oxid hlinitý, dopovaný oxidem zirkoničitým
V tomto příkladu se použil jako katalyzátor oxid hlinitý grade P jako v příkladu 4, ale modifikovaný takto. 100 cm^ perliček se překrylo vodným roztokem oxychloridu zirkonia ZrOCl2-8 H20 o koncentraci 0,2 mol/litr. Systém se ponechal bez míchání po dobu 3 hodin při teplotě 60 °C. Po ochlazeni se perličky oddělily na filtrační nálevce, velmi mírně se promyly demineralizovanou vodou a usušily v sušárně při teplotě 100 °C. Obsah oxidu zirkoničitého v takto ošetřených perličkách činil 0,61 %, měřeno ICP (plasmový hořák).
Při obecných podmínkách zkoušení, popsaných výše, byly získány tyto výsledky:
• · · · · · • · • · ··
| T°C | Konverze No0 % | Konverze NO % | Konver. n2o->no | Konver. n20->n2 |
| 700 | 61,3 | 29,8 | 14,9 | 46,4 |
| 800 | 96,6 | 25 | 12,5 | 84,1 |
| 850 | 99,3 | 28,7 | 13,8 | 85,8 |
Celkové rychlosti konverze pro N20 a NO, které byly pozorovány při teplotě 800 °C, byly pozoruhodně stálé.
V případě N20 se ustálily na hodnotách blízkých 100 % a zde se udržovaly během alespoň 24 hodin plynulého provozu. Přírůstek koncentrace NO v přiváděném plynu v podstatě neovlivnil celkovou konverzi N20. Při změně z 1400 ppm NO na 5000 ppm se získaly následující výsledky:
| T°C | Konverze N/>0 % | Konverze NO % | Konver. n2o-no | Konver. n2o-n2 |
| 700 | 50,5 | 27,9 | ||
| 800 | 93,5 | 25,1 | 61,5 | 32,4 |
| 850 | 99,1 | 24,4 | 60,6 | 38,5 |
a při změně na 8000 ppm NO
| T°C | Konverze No0 % | Konverze NO % | Konver. n2o->no | Konver. n2o->n2 |
| 700 | 51,6 | 12,2 | 47,6 | 4 |
| 800 | 95,5 | 13,7 | 53,5 | 42 |
| 850 | 99,1 | 17,7 | 67,5 | 31,6 |
• Φ φφ • · φ φ *φ φφ φφ φφφφ φφ φφ
Pokud se týče citlivosti na faktor hodinové prostorové rychlosti, prováděl se postup rovněž za těchto podmínek
NO = 1400 ppm
N20 = 700 - 1000 ppm
02 = 3 %
H20 = 15 %, při hodinové prostorové rychlosti 50 000 h~l
Tímto způsobem byly získány následující výsledky:
| T°C | Konverze N90 % | Konverze NO % | Konver. n2o->no | Konver. n2o->n2 |
| 700 | 19,4 | 30,2 | 15,8 | 3,6 |
| 800 | 58,7 | 31,1 | 16,3 | 42,4 |
| 850 | 77,6 | 27,4 | 14,3 | 63,3 |
Příklad 5
Kordierit pokrytý solí zirkonia (srovnávací příklad)
V tomto příkladu byl použitým katalyzátorem kordierit ve tvaru voštin v poměru 400 buněk na čtvereční palec (62
O buněk na cm ) od firmy Corning, pokrytý oxidem zirkoničitým vázaným na oxid křemičitý. Ukládání (ZrO2 ve formě prášku 2 gm + 10 % SiO2) se provedlo v množství 122 g/1 struktury.
Získané výsledky jsou uvedeny niže:
·· 9999
| T°C | Koncentrace | Vstup (ppm) | Výstup (ppm) | Surová konver. (%) | Konver. n2o->no | Konver. n2o->n2 |
| 700 | n2° | 1046 | 1029 | 1,6 | 24,7 | 69,1 |
| NO | 1265 | 1320 | -2,7 | |||
| 800 | n2o | 1054 | 980 | 7 | 23,4 | 74,8 |
| NO | 1100 | 1250 | -13,6 | |||
| 850 | n2o | 1054 | 941 | 10,7 | 22,8 | 75,4 |
| NO | 1100 | 1250 | -13,6 |
Těžký nosič, i ve formě otevřených voštin, při prostém povlečení oxidem zirkoničitým neposkytuje praktické možnosti pro rozklad oxidu dusného.
Claims (8)
- ÍSC 8» PAAAA 4, B&SCM» fiPATENTOVÉ NÁROKY1. Způsob snižování obsahu oxidu dusného N2O v plynech obsahujících vedle N2O oxidy dusíku NO a vodu, při kterém se uvedené plyny ponechají cirkulovat skrze lože katalyzátoru tvořeného žáruvzdorným oxidem zahrnujícím oxid hlinitý a oxid zirkoničitý, při teplotě v rozmezí od 800 do 900 ”C, vyznačující se tím, že katalyzátor má formu granulátu oxidu hlinitého nebo oxidu zirkoničitého s mezikrystalovou pórovitostí impregnovaného solí zirkonia.
- 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že katalyzátorem je granulovaný oxid hlinitý impregnovaný solí zirkonia.
- 3. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že katalyzátorem je granulovaný oxid zirkoničitý impregnovaný solí zirkonia.
- 4. Způsob podle nároku 1 až 3, vyznačující se tím, že granulát oxidu zirkoničitého s mezikrystalovou pórovitostí je impregnován solí zirkonia v množství 0,2 až 5% hmotnostních zirkonia, vztaženo na hmotnost granulátu.
- 5. Katalyzátor, vyznačující se tím, že je tvořený aglomerátem zirkonia s mezikrystalovou pórovitostí impregnovaným solí zirkonia.
- 6. Katalyzátor podle nároku 5, vyznačující se tím, že obsahuje 0,2 do 5 % hmotnostních zirkonia, vztaženo na hmotnost aglomerátů.44 ·· • 4 4 44 4 4 44 4 · ·4 4 4 444 44
- 7. Použití způsobu podle nároků 1 až 4 pro snižování obsahu N20 v plynech vznikajících při oxidaci amoniaku na platinových šířkách ve výrobnách kyseliny dusičné.
- 8. Použití způsobu podle nároků 1 až 4 pro snižování obsahu N20 v plynech vznikajících při oxidaci organických sloučenin kyselinou dusičnou v zařízeních vybavených jednotkou na ohřátí uvedených plynů na teplotu 800 až 900° C k iniciování reakce rozkladu N20.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2000427A CZ2000427A3 (cs) | 1999-05-31 | 1999-05-31 | Způsob snižování obsahu oxidu dusného v plynech a katalyzátor k provádění tohoto způsobu |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2000427A CZ2000427A3 (cs) | 1999-05-31 | 1999-05-31 | Způsob snižování obsahu oxidu dusného v plynech a katalyzátor k provádění tohoto způsobu |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2000427A3 true CZ2000427A3 (cs) | 2000-06-14 |
Family
ID=5469514
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2000427A CZ2000427A3 (cs) | 1999-05-31 | 1999-05-31 | Způsob snižování obsahu oxidu dusného v plynech a katalyzátor k provádění tohoto způsobu |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ2000427A3 (cs) |
-
1999
- 1999-05-31 CZ CZ2000427A patent/CZ2000427A3/cs unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10899617B2 (en) | Method for removing N2O and NOx from the nitric acid production process, and an installation suitable for same | |
| EP3374316B1 (en) | Aluminosilicate aei zeolite preparation | |
| CZ34494A3 (en) | Supported catalyst containing silver and process of selective catalytic decomposition of nitrogen monoxide | |
| US7238641B2 (en) | Catalyst based on ferrierite/iron for catalytic reduction of nitrous oxide | |
| US6890499B2 (en) | Catalyst for decomposing N2O, its use and method for the production thereof | |
| EP2969188A1 (en) | Cerium-modified manganese octahedral molecular sieves as catalysts for selective catalytic reduction | |
| AU2008286480A1 (en) | Catalyst, production method therefor and use thereof for decomposing N2O | |
| JP5792771B2 (ja) | 酸化セリウム、酸化ランタン、並びにセリウムおよびランタン以外の少なくとも１種の希土類金属の酸化物から本質的に構成され、かつ、固溶体の形態で提供される触媒を使用してｎ２ｏを分解する方法 | |
| JP2005516767A (ja) | ＮＯｘ酸化条件下で水素を用いてＮＯをＮ２へ還元するための新規な触媒 | |
| CA2092265A1 (en) | Process for controlled n2o decomposition in an n20-containing gas stream | |
| AU2002257618B2 (en) | Method of reducing the N2O content of gases and selected catalysts | |
| US4119568A (en) | Solid supported catalysts for catalytic reduction of nitrogen oxides in waste gases | |
| AU687582B2 (en) | Catalytic system for the reduction of nitrogen oxides | |
| JP2866928B2 (ja) | 亜酸化窒素分解用触媒及び亜酸化窒素の除去方法 | |
| AU3833199A (en) | Method for reducing nitrous oxide in gases and corresponding catalysts | |
| CZ2000427A3 (cs) | Způsob snižování obsahu oxidu dusného v plynech a katalyzátor k provádění tohoto způsobu | |
| Sadiq et al. | Kinetic Study of selective gas-phase oxidation of isopropanol to acetone using monoclinic ZrO2 as a catalyst | |
| MXPA00001211A (en) | Method for reducing nitrous oxide in gases and corresponding catalysts | |
| KR20250031216A (ko) | 암모니아 분해 촉매 및 배기가스 처리 방법 | |
| JP2595370B2 (ja) | 窒素酸化物含有排ガスの浄化方法 | |
| Walunj et al. | Role of catalyst for improvement of biogas quality | |
| JP2008086884A (ja) | 脱硝処理方法 | |
| CN109569644A (zh) | 铝锰共柱撑蒙脱石负载Ce-Cu复合催化剂的制备方法和应用 | |
| JPH08243399A (ja) | ＮＯｘ含有排ガス浄化用触媒及びその製造方法 | |
| Xue et al. | Coupled Control of Chlorobenzene and NO over V2O5/TiO2 Catalyst in NH3-SCR Reaction |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD00 | Pending as of 2000-06-30 in czech republic |