DE2603910A1 - Verfahren zum unschaedlichmachen von stickoxiden in rauchgas - Google Patents
Verfahren zum unschaedlichmachen von stickoxiden in rauchgasInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Unschädlichmachen von Stickoxiden in Gasgemischen wie Rauchgasen aus
Verbrennungsprozessen und insbesondere ein Verfahren zur katalytischen Reduktion mit Ammoniak.
Stickoxide, hauptsächlich NO und IJO0* kommen in den
Rauchgasen von Verbrennungsvorgängen vor, bei denen fossile
Brennstoffe verbrannt werden, beispielsweise bei Kraftwerken o.dgl. sowie in den Rauchgasen zahlreicher Metallraffinerien,
metallverarbeitender Betriebe sowie chemischer Fabriken; die Rauchgase stammen beispielsweise aus Sinteröfen,
aus der Oberflächenbehandlung von Metallen, aus Heizöfen oder Salpetersäureanlagem
Wo große Rauchgasmengen, die diese Stickoxide enthalten, in die Atmosphäre geleitet werden, liegen von Seiten
8l-(A1320-02)-SFBk
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der zuständigen Verwaltungen UmweltSchutzbestimmungen hinsichtlich
einer scharfen Kontrolle des Stickoxidgehalts der Rauchgase aus jeder möglichen Quelle vor, da große
Menge derartiger Rauchgase die natürliche Reinigungskapazität der Luft übersteigen und beträchtliche Gesundheitsrisiken
für den Menschen verursachen. Die einzigen Möglichkeiten zur Erfüllung der Umweltschutzbestimmungen
oder der ImmissLonskontrolle besteht darin, die in den Rauchgasen enthaltenen Stickoxide in unschädliche Verbindungen,
beispielsweise Stickstoff und Sauerstoff, umzuwandeln oder die Stickoxide aus dem Rauchgas zu entfernen.
Die größte Menge der in Rauchgasen enthaltenen Stickoxide (im folgenden z.T. als NQxbezeichnet) werden in
den Verbrennungs-Rauchgasen nicht zu NO2 oxidiert und
liegen in Form von NO vor.
Im Fall von Rauchgasen aus Kesselanlagen von Kraftwerken o.dgl. liegt die KO-Konzentration bei der Verbrennung
von Heizöl bei 200 - 400 ppm, bei der Verbrennung von Gas bei 50 - 300 ppm und im Falle der Verbrennung
von Kohle bei 400 - 600 ppm; in den Rauchgasen aus
Sinterofen beträgt ihre Konzentration beispielsweise 200 - 400 ppm und bei Abgasen aus Salpetersäureanlagen
1000 - 3000 ppm. Derartige Rauchgase enthalten üblicherweise zusätzlich Sauerstoff und Wasser in der Größenordnung
von einigen Prozent.
Das Problem beim Unschädlichmachen der Stickoxide in solchen Rauchgasen besteht darin, daß sehr große Gasvolumina
behandelt werden müssen und ihre Reaktivität nur sehr gering ist. Vorrichtungen zum Unschädlichmachen von
Sbickcßidai müssen deshalb eine entsprechende Größe aufweisen,
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was wiederum mit hohen Investitions- und Betriebskosten verbunden ist. Aus diesen Gründen existieren bisher
noch keine entsprechenden großtechnischen Anlagen.
Zum Problem des Unschädlichmachens von Stickoxiden sind
zahlreiche Untersuchungen durchgeführt worden. Als trockene Verfahren, bei denen die Reaktion auf trockener
Basis durchgeführt wird, sind ein direktes Zersetzungsverfahren, ein katalytisches Reduktionsverfahren
sowie ein adsorptives Verfahren verfügbar. Beim direkten Zersetzungsverfahren werden die Stickoxide NO bei
erhöhter Temperatur katalytisch zersetzt; die Reaktionstemperatur liegt jedoch über 500 0C, und die Reaktionsgeschwindigkeit
ist nur gering. Dieses Verfahren ist entsprechend gegenwärtig kaum praktisch anwendbar.
Das katalytische Reduktionsverfahren umfaßt sowohl
Stickoxiden ein Verfahren zur katalytischen Reduktion von/NOx zu
Stickstoff und Wasser unter Verwendung von Kohlenmonoxid, Wasserstoff, Methan o.dgl. als Reduktionsmittel wie auch
ein Verfahren zur Durchführung einer ähnlichen Behandlung unter Verwendung von Ammoniak.
Das erste Verfahren wird bei Salpetersäureanlagen
Stickoxido.dgl. angewandt, wo die / Konzentration hoch ist und
nur relativ kleine Rauchgasvolumina behandelt werden müssen; das Reduktionsmittel reagiert jedoch vorzugsweise
mit dem in den Rauchgasen üblicherweise in der Größenordnung von einigen Prozent vorhandenen Sauerstoff, wobei
das Reduktionsmittel nach der Reaktion mit dem Sauer-
Stickoxiden
stoff mit den / zu reagieren beginnt. Aus diesem Grund ist eine große Menge Reduktionsmittel erforderlich, weshalb dieses Verfahren sehr unwirtschaftlich ist.
stoff mit den / zu reagieren beginnt. Aus diesem Grund ist eine große Menge Reduktionsmittel erforderlich, weshalb dieses Verfahren sehr unwirtschaftlich ist.
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Das zweite Verfahren eignet sich aufgrund der selekti-
Stickoxiden ven Reaktion von Ammoniak mit / zur Rauchgasbehandlung,
wobei entsprechend kein durch den in den Rauchgasen vorhandenen Sauerstoff hervorgerufener Verbrauch an Reduktionsmittel
eintritt.
die Stickoxide
Beim Adsorptionsverfahren werdea/NOx auf der Oberfläche
von Adsorbentien wie Aktivkohle, Molekularsieben, Zeolithen o.dgl. gebunden; bei diesem Verfahren ist jedoch
nachteilig, daß es durch die übrigen vorliegenden Gase wie Wasser u.dgl. gestört wird und zudem aufwendige
Desorptions- und Regenerationsschritte erfordert.
Die vorliegenden nassen Verfahren umfassen ein Verfahren zur Oxidation von / mil; ozon, Kaliumpermanganat,
Natriumperchlorat, Wasserstoffperoxid u.dgl. und nachfolgenden
Absorption, ein Verfahren zur Stickoxid-Absorpticn in Wasser oder einem alkalischen Agens sowie ein
die stickoxide
Verfahren, bei dem/NOx mit Sulfiten u.dgl. reduziert und anschließend absorbiert werden;sämtliche Verfahren sind jedoch insofern problematisch, als die entsprechenden Reaktionsgeschwindigkeiten nur klein sind, eine aufwendige Behandlung mit Wasser nach der eigentlichen Reaktion erforderlich ist und die Verfahren entsprechend nur unwirtschaftlich arbeiten.
Verfahren, bei dem/NOx mit Sulfiten u.dgl. reduziert und anschließend absorbiert werden;sämtliche Verfahren sind jedoch insofern problematisch, als die entsprechenden Reaktionsgeschwindigkeiten nur klein sind, eine aufwendige Behandlung mit Wasser nach der eigentlichen Reaktion erforderlich ist und die Verfahren entsprechend nur unwirtschaftlich arbeiten.
Zum Unschädlichmachen von Stickoxiden liegt ferner ein auf der Bestrahlung mit radioaktiven Strahlen beruhendes
Verfahren vor sowie ein Verfahren, das auf der Verwendung von Ultraschallwellen beruht; diese Verfahren
weisen jedoch in kommerzieller Sicht zahlreiche Probleme
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auf und zeichnen sich durch hohe Investitionskosten aus.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Reaktions-
SticKOxiden
geschwindigkeit von Ammoniak mit/NO^, bei einem trockenen
katalytischen Reduktionsverfahren mit Ammoniak durch Verwendung eines neuartigen Katalysators zu steigern, wodurch
die Reduktionsreaktion in einem niedrigen Temperaturgebiet durchgeführt werden kann; der Katalysator soll
dabei leicht herstellbar sein.
Als bei katalytischen Reduktionsverfahren mit Ammoniak verwendbare Katalysatoren sind bisher Edelmetallkatalysatoren
wie Platin, Palladium, Ruthenium o.dgl. sowie Metalloxidkatalysatoren
wie Eisenoxid, Chromoxid, Kobaltoxid, Kupferoxid, Molybdänoxid o.dgl. angegeben worden. Die
Stickoxiden Durchführung der katalytischen Reduktion νοη/ΝΟχ mit
Ammoniak unter Verwendung dieser Katalysatoren erfordert allerdings hohe Reaktionstemperaturen von 250 - 400 0C
und entsprechend eine zusätzliche Wärmequelle, wodurch das Verfahren wirtschaftlich unvorteilhaft wird. Aus
diesem Grund wurden Versuche unternommen, die Reaktionstemperatur zu senken; in jüngster Zeit wurde ein entsprechendes
Verfahren zur Durchführung der katalytischen Reduktion mit Ammoniak bei niedrigen Temperaturen von
100 - 150 0C angegeben, bei dem die katalytische Wirkung
von Aktivkohle ausgenützt und ein Aktivkohlekatalysator verwendet wird. Bei der Behandlung von Gasen, in denen
auch Schwefeldioxid enthalten ist, wie dies beispielsweise bei aus der Verbrennung von Heizöl stammenden
Rauchgasen der Fall ist, treten Oxidation sowie Adsorption des gasförmigen Schwefeldioxids ein, weshalb eine kontinuierliche
Reduktion in diesem Fall nur schwierig
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durchzuführen ist. Hinzukommt, daß die Festigkeit der Aktivkohle problematisch ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur katalytisehen
S tickoxlden
Reduktion von / mit Ammoniak arbeitet bei niedrigen Temperaturen im Bereich von 100 - 150 0C, wobei neben Aktivkohle beliebige billige Katalysatorträger mit ausgezeichneten Eigenschaften und hoher Festigkeit nach freier Wahl verwendet werden können, wenn der Träger große Oberfläche und hohes Porenvolumen besitzt. Erfindungsgemäß werden Metallhalogenide, insbesondere Kupferhalogenide und vorzugsweise Kupfer(I)- oder Kupfer(II)-chlorid auf einem Träger wie Silikagel, aktivem Aluminiumoxid, Siliciumoxid-Aluminiumoxid-Gel o.dgl. aufgebracht, wobei es möglich ist, die in Rauchgasen enthaltenen/MO unter Verwendung der oben erwähnten Katalysatoren für die katalytische Reduktion mit Ammoniak bei einer Temperatur von 100 0C oder höher zu reduzieren.
Reduktion von / mit Ammoniak arbeitet bei niedrigen Temperaturen im Bereich von 100 - 150 0C, wobei neben Aktivkohle beliebige billige Katalysatorträger mit ausgezeichneten Eigenschaften und hoher Festigkeit nach freier Wahl verwendet werden können, wenn der Träger große Oberfläche und hohes Porenvolumen besitzt. Erfindungsgemäß werden Metallhalogenide, insbesondere Kupferhalogenide und vorzugsweise Kupfer(I)- oder Kupfer(II)-chlorid auf einem Träger wie Silikagel, aktivem Aluminiumoxid, Siliciumoxid-Aluminiumoxid-Gel o.dgl. aufgebracht, wobei es möglich ist, die in Rauchgasen enthaltenen/MO unter Verwendung der oben erwähnten Katalysatoren für die katalytische Reduktion mit Ammoniak bei einer Temperatur von 100 0C oder höher zu reduzieren.
Stickoxiden
Zur Reduktion von/N0x mit Ammoniak waren bisher
Zur Reduktion von/N0x mit Ammoniak waren bisher
höhere Reaktionstemperaturen im Bereich von 250 - ^50 0C
erforderlich, wenn Edelmetall- oder Metalloxidkatalysatoren verwendet wurden, da die/oder Ammoniak bei derart
hohen Temperaturen erheblich besser aktiviert werden und die Reaktion entsprechend beschleunigt wird. Die Aktivierungsschwelle
wird entsprechend auf niedrigere Temperaturen verringert und die Reaktion verlangsamt. Zur Beschleunigung
der Reaktion bei niedrigen Temperaturen ist es erforderlich, die Reaktanten bei einer anderen als
der Reaktionstemperatur zu aktivieren. Als Grund, warum die Reduktionsreaktion mit Aktivkohle auch bei einer
niedrigeren 'Temperatur abläuft, kann vermutet werden,
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daß die Aktivkohle selbst die Aktivierung der Reaktanten
bewirkt. Die Verwendung von Aktivkohle ist jedoch aufgrund ihrer Festigkeit sowie der Oxidation der Aktivkohle durch
in Rauchgasen enthaltenen Sauerstoff problematisch, auch stellt die Kompliziertheit; der aufgrund der Adsorption
von Schwefeldioxid erforderlichen Regenerierung des Katalysators bei der Behandlung schwefeldioxidhaltiger
Rauchgase ein großes Problem dar.
Angesichts dieser Schwierigkeiten wurden von den Erfindern Versuche zur anderweitigen Aktivierung der reagierenden
Materialien durchgeführt] dabei wurde gefunden, daß Metallhalogenide, wünschenswerterweise Kupferhalogenide,
zur Aktivierung der Reaktanten außerordentlich wirksam sind.
Stickoxide
Es ist bekannt, daß/NOx mit zahlreichen Metallverbindungen
unter Bildung von Metallkomplexen koordiniert werden körnen; die Erfindung geht hiervon aus. Hierbei
wurde vermutet, da.3 die Koordination der / mit Metallverbindungen
zu ihrer Aktivierung und weiterhin zu einer Beschleunigung ihrer Reaktion mit Ammoniak
bei niedrigen Temperaturen unter -Bildung von unschädlichem
Stickstoff und Wasser führt. Zum Nachweis dieser Annahme wurden von den Erfindern folgende Messungen
durchgeführt.
Verschiedene Metallverbindungen wurden zu Trägern aus Silikagel (SiO2 100 $, Porenvolumen 0,4 ml/g, Oberfläche
150 m /g) zugegeben; einem hauptsächlich NO und
NOp enthaltenden Rauchgas, bei dem NO den überwiegenden
Bestandteil/darstellte und das JOO ppm NO, 12 % CO2,
10 % Wasser und 3 % Sauerstoff, Rest Stickstoff, ent-
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hielt, wurden JOO ppm Ammoniak zugegeben. Das resultierende
Rauchgas wurde zur Reaktion durch ein gepacktes Katalysatorbett hindurchgeleitet. Durch Messung der NO -Konzentration
am Ein- und Ausgang des Katalysatorbetts wurde die prozentuale Entfernung der Stickoxide durch das Katalysatorbett
(NO„-Konzentration am Eingang -NO -Konzentration
■Λ- Χ
am Ausgang)/(MOx-Konzentration am Eingang) ermittelt. Als
Ergebnis wurde festgestellt, daß eine Stickoxid-Reduktion kaum stattfindet, wenn lediglich Silikagel verwendet wird,
ihre Reduktion jedoch bei einer sehr niedrigen Reaktionstemperatur von etwa 100 0C abläuft, wenn Silikagel
mit darauf befindlichen Metallhalogenide^ insbesondere Kupfer(I)- und Kupfer(II)-halogeniden wie CuCl,
CuBr, CuCl2, CuBr2, Cu(NO^)2, CuSO2^ o.dgl. verwendet wird.
Wenn davon ausgegangen wird, daß die Stickoxide im Rauchgas überwiegend als NO vorliegen, kann angenommen
werden, daß sich das NO zunächst an das Kupferhalogenid unter Bildung eines Nitrosylkomplexes nach folgendem
Reaktionsschema (I) anlagert:
CuX2 + NO >
CuX2 ·Ν0 (1),
wobei X Br oder Cl bedeutet.
Der Nitrosylkomplex reagiert anschließend bei niedrigerer Temperatur mit Ammoniak, wobei das NO zu unschädlichem
Stickstoff und Wasser oxidiert wird, wie aus dem nachstehenden Schema hervorgeht:
CuX2NO + NH, + 1/4O2 >
CuX2 + N2 + 3/2H2O (2)
Das NO wird entsprechend durch die Bildung des Nitrosylkomplexes aktiviert, weshalb die Reaktion bei
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den angegebenen niedrigen Temperaturen durchgeführt werden kann.
Die verwendeten Katalysatorbestandteile sind billige, bekannte und leicht zugängliche Industriechemikalien; sie
können dabei als solche in Behälter abgefüllt eingesetzt oder nach Formgebung ihrer Pulver zu einer erwünschten
Gestalt verwendet werden; es ist jedoch vorteilhaft, die Katalysatorbestandteile auf einem porösen Träger wie beispielsweise
Silikagel, Siliciumoxid—Aluminiumoxid-Gel, Aluminiumoxid, Aktivkohle o.dgl. aufzubringen und die
auf dem Träger aufgezogenen Katalysatorkomponenten zu verwenden, da dann kein Verstreuen bzw. Verstäuben der
pulverförmigen Katalysatorkomponenten eintritt und zugleich die Kontaktfläche mit dem Rauchgas vergrößert wird,
wodurch die erforderliche Menge der Katalysatorkomponente verringert wird. Die erfindungsgemäßen Katalysatorkomponenten
sind mit Ausnahme der Halogenide des einwertigen Kupfers sämtlich sehr gut wasserlösliche Salze; zur Katalysa-
torer.z£Ugung müssen die Träger lediglich ir. die entsprewaßrxgen
chenden/Lösungen eingetaucht und getrocknet werden. Das Aufbringen der Komponenten auf dem Trägermaterial ist
infolgedessen sehr einfach.
Bei weiteren diesbezüglichen experimentellen Untersuchungen wurde erfindungsgemäß festgestellt, daß die
katalytisch^ Wirkung durch ein zugleich mit dem Kupferhalogenid vorliegendes Ammoniumsalz verbessert werden
kann. Durch Aufbringen einer gemischten Lösung oder eines Breis des Ammoniumsalzes und der Katalysatorkomponente
auf den porösen Träger kann leicht ein Produkt erhalten werden, bei dem das Ammoniumsalz und die Katalysatorkomponente
nebeneinander vorliegen. Dabei wurde ferner fest-
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gestellt, daß die Stickoxide im Rauchgas mit dem Ammoniak: im Ammoniaksalz rascher reagiert als mit dem dem Rauchgas
zugesetzten Ammoniak und die Umsetzung dadurch erheblich beschleunigt wird. Der von Ammoniak befreite Katalysator
xirird sauer und dadurch in die Lage versetzt, sich mit dem
dem Rauchgas zugesetzten Ammoniak wiederum unter Bildung des Ammoniumsalzes zu verbinden. Aus diesem Grund wird
am Ausgang des Katalysatorbetts kein Ammoniak ausgetragen, außer wenn dem Rauchgas ein besonderer Ammoniaküberschuß
zugegeben wird.
Da die Reaktion von Stickstoffmonoxid mit dem Ammoniumsalz
bei gleichzeitigem Vorliegen einer sehr geringen Menge von Sauerstoff (in derselben Größenordnung wie die NO-Konzentration)
beim vorliegenden Verfahren merklich wird, kann angenommen werden, daß das Stickstoffmonoxid an der
Katalysatoroberfläche adsorbiert und oxidiert wird und das oxidierte Produkt mit dem Ammoniak im Ammoniumsalz
reagiert, das mit hoher Konzentration unter den Katalysatorkomponenten vorliegt. In Verbrennungs-Rauchgasen sind
üblicherweise einige Prozent Sauerstoff enthalten; das
gleichzeitige Vorliegen dieser Menge Sauerstoff stellt allerdings keinerlei Hindernis für die Anwendung des erfindungsgemäßen
Verfahrens dar.
Die erwähnte Weiterbildung bezieht sich auf eine Verbesserung der prozentualen Stickoxid-Entfernung; daraus
geht hervor, daß, je nach den Bedingungen, keine genaue Kontrolle der zuzugebenden Ammoniakmenge erforderlich ist.
Wenn beispielsweise Ammoniumsulfat als Ammoniumsalz verwendet wird, verläuft die Reaktion vermutlich über
folgende Schritte:
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4 NO + O2 + 4 (NH^)2SO4-* 4 N2 + 6 H2O + 4 NH4 HSO4 (3)
4 NO + O2 + 4 NH4HSO4 » 4 N2 + 6 H?0 + 4 H0SO4 (4).
Wenn die Temperatur des Katalysatorbetts unterhalb 150 0C liegt, wird das nach (3) gebildete NH4HSO4 nicht
geschmolzen, wodurch die Reaktion gemäß (4) abläuft, ohne daß die NO-Adsorption des Katalysators verhindert wird.
HpSO4 wird bei dieser Temperatur kaum verdampft. Die
prozentuale Stickoxid-Entfernung wird infolgedessen auch durch Zusatz von Ammoniak in einer geringeren als der
Reaktionsmenge zum Rauchgas oder überhaupt keinen Zusatz von Ammoniak zu Beginn nicht verringert. Darüber hinaus
kann das zugegebene Ammoniak, auch wenn es in beträchtlich überschüssiger Menge zugesetzt wird, wenn die prozentuale
Stickoxid-Entfernung abzunehmen beginnt, vom (NH4)HSO4 oder der H2SO4 absorbiert werden, wobei keinerlei
Ammoniak aus dem Katalysatorbett austritt, bis die ßildung von (NH4)2S04 fast vollständig ist. Durch Wiederholung
dieser Schritte kann die Entfernung des Stickoxids ohne jegliche Freisetzung von Ammoniak aus dem
Katalysatorbett sowie ohne Verringerung der prozentualen Stickoxid-Entfernung durchgeführt werden.
Anstelle des Ammoniumsalzes kann eine Vanadiumverbindung oder eine Molybdänverbindung eingesetzt werden.
Zu den verschiedenen erfindungsgemäß verwendbaren Vanadiumverbindungen gehören beispielsweise Vaniumoxide
wie Vanadiumpentoxid V2O1- , Vanadiumoxyhalogenide wie
Vanadyldichlorid VOCl2 und Vanadyltetrachlorid VOCl4
sowie Meta\anadate wie Ammoniummetavanadat NH4VO,,
wobei Ammonium -metavanadat besonders be-
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vorzugt ist.
Zu den erfindungsgemäß verwendbaren verschiedenen Molybdänverbindungen gehören beispielsweise Molbydänoxide
wie Molybdäntrioxid MoO-,, Molbydänhalogenide wie
Molybdänpentachlorid MoCIf-, Molybdanoxyhalogenide sowie
Molybdate wie Ammoniummolybdat (NHi1)ZrMo7O0I1, wobei
Ammoniummolybdat besonders bevorzugt ist.
Die Vanadium- und Molybdänverbindungen werden üblicherweise einzeln verwendet, können jedoch auch zusammen
eingesetzt werden.
Es wurde ferner festgestellt, daß die weitere Zugabe eines Alkalimetallhalogenids wie insbesondere von
billigem Natriumchlorid die Katalysatoreigenschaften noch erheblich verbessern kann. Der ternäre Katalysator
kann durch Auflösen von Kupfer(II)-chlorid, Ammoniumsulfat
und Natriumchlorid in Wasser, Eintauchen von SiIikagel
in die resultierende wäßrige Lösung zur ausreichenden Imprägnierung des Gels mit der Lösung und anschließendes
Trocknen des Gels hergestellt werden. Dabei wird angenommen, daß das gleichzeitige Vorliegen überschüssiger
Chloridionen aus dem Natriumchlorid das Auftreten einer Ionenaustauschreaktion in der Lösung verhindert, durch
die ein Teil des Kupfer(Il)-chlorids in Kupfer(II)-sulfat
geringer Aktivität umgewandelt wird.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutertj es zeigen:
Fig. 1 ein Diagramm zur Abhängigkeit der prozentualen Stickoxid-Entfernung des erfindungsgemäßen
Katalysators von der Reaktionstemperatur in Gegenwart oder Abwesenheit von NH-;
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Pig. 2. ein Diagramm zur Abhängigkeit der prozentualen
Stickoxid-Entfernung des erfindungsgemäßen
Katalysators in Gegenwart oder Abwesenheit von Op und
Fig. 3-5 Diagramme zur Abhängigkeit der prozentualen Stickoxid-Entfernung von der Reaktionstemperatur
für andere erfindungsgemäße Katalysatoren.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, aus denen die Herstellung sowie
die Wirkungsweise verschiedener erfindungsgemäßer Katalysatoren hervorgeht.
Es wurden Katalysatoren in der Weise hergestellt, daß
getrocknetes Aluminiumoxid-Gel von 1,4-2 - 1,68 mm Teilchengröße
(12 - \k mesh) aus 90 fo Al3O5 und 10 % SiC3 als Träger
jeweils einzeln mit den in der Tabelle 1 aufgeführten 5 gew.-$igen Kupferhalogenidlösungen imprägniert und
darauf bei 120 0C getrocknet wurde· im Fall von CuCl und
CuBr lagen aufgrund der entsprechenden geringen Löslichkeiten, die beispielsweise in der Größenordnung von 0,01 Jj
liegen, Suspensionen vor. Die resultierenden einzelnen Katalysatoren wurden in Reaktionsrohre gefüllt und der
Reaktionsabschnitt auf 150 0C erhitzt und auf dieser Temperatur
gehalten; ein Stickoxide und Ammoniak enthaltendes Gas wurde durch die einzelnen Reaktionsrohre
mit einer Raumgeschwindigkeit von 2000 h"1 hindurchgeleitet,
wobei die prozentuale Stickoxid-Entfernung (hierunter wird pauschal die Gesamtheit von NO und NOp verstanden)
1 h nach Beginn des Durchleiten des Gases durch die Reaktionsrohre bestimmt. Die erhaltenen Ergebnisse
sind in der Tabelle 1 aufgeführt.
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Katalysator Prozentuale Stickoxid-Entfernung
(fo)
CuCl 98
CuBr 99
CuCl2 100
CuBr2 100
CuJ2 93
Cu (NO3)2 82
CuSO^ 70
Träger allein 0
Zusammensetzung des bei den "Versuchen verwendeten Gases:
NO | 25O - | 300 | ppm |
NH3 | 300 - | 350 | ppm |
°2 | 3 P | ||
H2O | 10 % | ||
N2 | Rest |
Die Stickoxid-Konzentration wurde mit einem Chemolumineszenz-Analysator
gemessen. Die prozentuale Stickoxid-Entfernung ist durch folgende Formel definiert:
(NO -Konzentration am Eingang - NO -Konzentration am Ausgang) ± Jb .
.100
NO -Konzentration am Eingang
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Aus den experimentellen Ergebnissen der Tabelle geht hervor, daß der Träger allein zu keinerlei Entfernung
von Stickstoffmonoxid in der Lage ist; die Wirkung der Kupferhalogenide ist dagegen ausgezeichnet,
wobei insbesondere die Chloride und Bromide bei der Entfernung von Stickstoffmonoxid wirksam sind.
Aus den folgenden experimentellen Ergebnissen, die unter Verwendung anderer poröser Träger und CuCIo
als Kupferhaiogenid erhalten wurden, geht hervor, daß
die Wirkung der Kupferhalogenide nicht speziell vom oben verwendeten Träger abhängt. Als Träger
wurden Silikagel, Aluminiumoxid, Aktivkohle sowie Siedesteinchen von jeweils 1,42 - 1,68 mm (12 - 14 mesh) Teilchengröße
verwendet; die Versuchsbedingungen waren dabei dieselben wie oben.
Die erhaltenen Ergebnisse sind in der Tabelle 2 aufgeführt:
Tabelle 2 Verwendeter Träger prozentuale Stickoxid-Entfernung
Silikagel 78
Aluminium 99
Aktivkohle 97
Siedesteinchen 85
Jeder der auf diesen porösen Trägern aufgebrachten Katalysatoren besaß die Fähigkeit zur Entfernung von
Stickoxiden, und es kann angenommen werden, daß die Unterschiede in der prozentualen Stickoxid-Entfernung
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zwischen den verschiedenen Trägern auf den unterschiedlichen Mengen der Katalysatorkomponenten beruhen, die durch unterschiedliche
Porosität der Träger, unterschiedliche Porengröße
sowie Porengroßenverteilung bedingt sind. Im Fall der Verwendung der Träger allein zeigt lediglich Aktivkohle
eine prozentuale Stickoxid-Entfernung von etwa 7 fo unter
denselben Bedingungen, während sich die übrigen Trägermaterialien hinsichtlich der Stickoxid-Entfernung als
vollkommen unwirksam erwiesen.
Die Wirkung des Kupferhalogenide auf die Stickoxid-Entfernung geht ebenfalls aus den angeführten Ergebnissen
hervor.
Die Abhängigkeit der Stickoxid-Entfernung durch die erfindungsgemäß verwendeten Katalysatoren von der Temperatur
sowie die Notwendigkeit der Ammoniakzugabe sind im folgenden für die Verwendung von CuCl und CuCl2 beschrieben.
Es wurden Katalysatoren in der Weise hergestellt, daß dieselben Aluminiumoxidgel-Träger wie oben mit einer
Suspension mit 5 Gew. -% CuCl2 oder 5 Gew.-^a CuCl imprägniert
und anschließend bei 120 0C getrocknet wurden. Die
erhaltenen Katalysatoren wurden in Reaktionsrohre gefüllt und auf verschiedenen Temperaturen gehalten. Ein Gas mit
250 - 300 ppm NO, 300 - 350 ppm NH,, 3 $ O2 und 10 % H3O,
Rest N2, sowie ein Gas mit 300 ppm NO, 3 % O2 und 10 %
H2O, Rest N2, wurden einzeln mit einer Raumgeschwindigkeit
von 8000 h~ durch die Reaktionsrohre hindurchgeleitet. Etwa 30 min, nachdem die Katalysatoren bei der
gegebenen Temperatur einen stationären Zustand erreicht hatten, wurde die Stickoxid-Konzentration zur Bestimmung
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der prozentualen Stickoxid-Entfernung gemessen.
Die erhaltenen Ergebnisse sind in der Fig. 1 dargestellt.
In Fig. 1 entspricht Kurve 1 einem CuClg-Katalysator,
Kurve 2 einem CuCl-Katalysator; als Testgas wurde das ammoniakhaltige Gas verwendet. Die Kurve 3 bezieht
sich auf den CuClg-Katalysator, wobei als Testgas das'
kein Ammoniak enthaltende Gas eingesetzt wurde.
Wie aus Fig. 1 hervorgeht, reagieren die Stickoxide NO rasch mit Ammoniak und werden mit steigender Temperatur
ab etwa 100 0C entfernt, wenn das Gas Ammoniak enthält,
jedoch überhaupt nicht entfernt, wenn das Gas kein Ammoniak enthält. Der bei den vorstehenden Versuchen eingesetzte
Träger allein ist, wie oben erwähnt, zur Entfernung von Stickstoffmonoxid auch in Gegenwart von Ammoniak nicht
in der Lage,: die Anwesenheit von Ammoniak als Reaktant für die Stickoxide ist erfindungsgemäß unerläßlich.
Es ist ferner ersichtlich, da2 die Reaktion des Ammoniaks durch die katalytische Wirkung des Kupfersalzes
beschleunigt wird.
Fig. 1 zeigt ferner, daß die erfindungsgemäßen CuCl- und CuClo-Katalysatoren bei beträchtlich niedrigen
Temperaturen wirksam sind; bei einigen Katalysatorkomponenten wie Cu(NO^)2 tritt allerdings bei 190 - 200 0C
Zersetzung zu CuO ein; wenn es zur Bildung von Kupferoxid gekommen ist, ist ein derartiger Katalysator allerdings
nur bei erhöhten Temperaturen von etwa 400 0C katalytisch wirksam.
Der erfindungsgemäße Katalysator ist durch den Gehalt eines Kupferhalogenids gekennzeichnet; wenn ein
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Rauchgas allerdings keinerlei Sauerstoff enthält, ist die
Entfernung von Stickoxiden bei Verwendung eines derartigen Katalysators im erfindungsgemäßen Verfahren beträchtlich
verringert. Derartige Katalysatoren wurden durch Imprägnieren derselben Aluminiumoxidgel-Träger wie oben mit einer
3,5 Gew.-% CuCl2 enthaltenden Suspension und Trocknen
der imprägnierten Träger bei 120 0C hergestellt. Die erhaltenen
Katalysatoren wurden in Reaktionsrohre eingefüllt und auf verschiedenen Temperaturen gehalten. Ein
Gas mit 300 ppm NO, 300 ppm NH,, 3 % O2 und 10 % H2O,
Rest Np, sowie ein Gas mit 300 ppm NO, 300 ppm NH^ und
10 cp Wasser, Rest NP,wurden jeweils einzeln bei einer
Raumgeschwindigkeit von 8000 h~ durch die Reaktionsrohre hindurchgeleitet. Etwa 30 min nach dem Erreichen
eines stationären Zustands bei der entsprechenden Temperatur wurden die Stickoxid-Konzentrationen zur Bestimmung
der prozentualen Stickoxid-Entfernung gemessen. Die erhaltenen Ergebnisse sind in der Fig. 2 aufgeführt. In der
Fig. 2 entspricht die Kurve K dem 3 % O2 enthaltenden Gas,
die Kurve 5 dem sauerstofffreien Gas.
Aus Fig. 2 geht hervor, daß die prozentuale Stickoxid-Entfernung durch O2 im Gas beträchtlich erhöht wird.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Kugelförmige Aluminiumoxidträger von 3*35 - 4,76 mm
(4-6 mesh) Teilchengröße wurden mit einer 5 wäßrigen CuClg-Lösung imprägniert und bei 120 °C getrock-
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net. 10 1 des erhaltenen Katalysators wurden in eine Säule von 150 ml Innendurchmesser gefüllt: zu einem
mit 20 Nrrr/h strömenden Verbrennungs-Rauchgas mit 65 - 70 ppm NO wurden 1,5 l/h Ammoniakgas ems einer Ammoniakflasche
zugesetzt. Das erhaltene Mischgas wurde durch den auf 145 0C gehaltenen, mit dem Katalysator gefüllten
Kolonnenreaktor hindurchgeleitet.
Die Stickoxid-Konzentration am Ausgang des Kolonnenreaktors betrug 4-5 ppnij nach 150 h Betriebszeit ergab
sich kein Unterschied.
Die meisten bei katalytischen Reduktionsverfahren zur Umwandlung von Stickoxiden mit Ammoniak verwendeten Katalysatoren
sind Metalloxide, wobei Reaktionstemperaturen von etwa 250 bis etwa 450 0C erforderlich sind. Bei Verwendung
des erfindungsgemäßen Katalysators kann die Reaktion dagegen sogar bei niedrigen Temperaturen wie 100 - 200 0C
durchgeführt werden.
Bei der Behandlung von Stickoxiden in Verbrennungs-Rauchgasen können die Stickoxide nach der Entfernung
der in den Rauchgasen enthaltenen Stäube durch herkömmliche Staubabscheider anschließend entfernt werden.
Aufgrund der erfindungsgemäß sehr niedrigen Katalysatortemperaturen kann das Problem der Verstopfung des
Katalysatorbetts durch Staub entsprechend gelöst werden. Wenn die Rauchgase· SO-, enthalten, kann ferner das Problem
der Schmelzadhäsion von aus der Reaktion von SO-, mit
NH-, stammendem sauren Ammoniumsulfat ebenfalls vermieden
werden.
Darüber hinaus kann erfindungsgemäß bei der Behandlung von Rauchgasen bei niedrigen Temperaturen aufgrund der
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niedrigen Reaktionsteraperaturen eine weitaus günstigere
Wärmebilanz erzielt werden.
Bei der Behandlung von Stickoxiden kann erfindungsgemäß entsprechend ein sehr weiter Temperaturbereich
ausgenutzt werden, der von niedrigen Temperaturen von etwa 100 0C bis zu beträchtlich hohen Temperaturen
reicht, bei denen die Katalysatorstruktur nicht verändert wird.
Die erfindungsgemäßen Katalysatoren sind durch einfaches Imprägnieren des Trägermaterials mit einer wäßrigen
Lösung oder Suspension der erfindungsgemäßen Katalysatorkomponente und Trocknen des imprägnierten Trägers herstellbar,
also durch ein sehr einfaches Verfahren.
Im folgenden werden Fälle beschrieben, bei denen Ammoniumsalze mit Kupfer(I)- oder Kupfer(II)-halogeniden
zusammen vorliegen:
Getrocknete Aluminiumträger von 0,84 - 1,68 mm (12 20 mesh) Teilchengröße aus 90 % Al2O, und 10 % SiO2 wurden
mit Lösungen imprägniert, die 5 Gew.-% CuCl2 und NH^Cl
in verschiedenen Konzentrationen enthielten, und 2 h bei 120 0C getrocknet.
300 ml der erhaltenen Katalysatoren wurden jeweils in Reaktionsrohre eingefüllt und ein Gas mit 250 - 300 ppm
NO, 300 - 350 ppm NH,, 3 fo 0g und 10 % HgO, Rest Stickstoff
mit einem Durchsatz von 4 Nl/min durch die jeweiligen Rohre hindurchgeleitet, wobei die Temperatur des Reaktionsabschnitts verändert wurde. Die Stickoxid-Konzentration
wurde zur Bestimmung der Änderung in der prozentualen Stickoxid-Entfernung mit der Temperatur für die einzelnen,
unterschiedliche Konzentrationen an NH^Cl enthaltenden
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Katalysatoren gemessen. Die erhaltenen Ergebnisse sind in der Fig. 3 dargestellt.
Im Vergleich zu Kurve 9, die sich auf die Reaktion von Stickoxiden mit NH-, im Rauchgas an einem kein NH^Cl
enthaltenden Katalysator bezieht, zeigen die Kurven 10 13, die sich auf ammoniumsalzhaltige Katalysatoren beziehen
(NH^Cl-Gehalt: Kurve 10: 0,5 Gew.-#; Kurve 11:·
1 Gew.-%; Kurve 12: 2 Gew.-$; Kurve 13: 4 Gew.-#) eine
außerordentlich bemerkenswerte prozentuale Stickoxid-Entfernung.
Kugelförmige Aluminiumoxidträger von 3*35 - ^,76 mm
Teilchengröße (4-6 mesh) wurden mit einer wäßrigen Lösung imprägniert, die 5 Gew.-fo CuCl2 sowie 5 Gew.-% NH^Cl
enthielt, und anschließend getrocknet. 5 1 des erhaltenen Katalysators wurden in eine Kolonne von 150 mm Innendurchmesser
eingefüllt. Zu einem mit 15 Nnr/h strömenden Verbrennungs-Rauchgas
aus einem Kessel mit 65 - 75 ppm NO, 15 % CO2, 4 % O2 und 17 % H2O, Rest N2, wurden 1,0 l/h
Ammoniakgas zugegeben; das resultierende Mischgas wurde durch den auf 135 °C gehaltenen Kolonnenreaktor hindurchgeleitet.
Die Stickoxid-Konzentration am Ausgang des
Kolonnenreaktors betrug auch nach etwa 100 h Betriebszeit etwa 6-7 ppm.
Im folgenden werden Fälle beschrieben, bei denen eine Vanadiumverbindung und/oder eine Molybdänverbindung·
zusammen mit dem Kupferhalogenid vorliegen:
Ein Katalysator 26 (CuCl + NH^VO·*), ein Katalysa-60983 4/0883
tor 24 ^CuCl2 + VOCl2) sowie ein Katalysator 23 (CuCl2 +
wurden folgendermaßen hergestellt:
Getrocknete Aluminiumoxidgel-Träger von 1,42 - 1,68 mm Teilchengröße (12 - l4 mesh) wurden einzeln mit wäßrigen
Lösungen imprägniert, die jeweils 5 Gew.-% Ammonium-metavanadat,
Vanadyltetrachlorid bzw. Ammoniummolybdat enthielten, 2 h bei 120 0C getrocknet, anschließend mit einer
wäßrigen, 5 gew.-^igen CuCl2-Lösung imprägniert und
schließlich 2 h bei 120 0C getrocknet.
Andererseits wurde ein Katalysator 25 (CuCl2 + "V2Oc)
sowie ein Katalysator 22 (CuCl2 + MoO-) folgendermaßen hergestellt.
Die individuell mit den jeweils Ammonium-metavanadat bzw. Ammoniummolybdat enthaltenden wäßrigen Lösungen imprägnierten
Träger wurden 2 h auf 400 0C erhitzt, anschließend mit einer 5 gew.-^igen wäßrigen CuCl2-Lösung
imprägniert und 2 h bei 120 0C getrocknet. Jeweils 5 ml
der erhaltenen einzelnen Katalysatoren wurden in verschiedene Reaktionsrohre eingefüllt und darauf ein Gas
mit 300 ppm HO, 300 ppm NH,, 3 % O2 und 10 % H2O, Rest
N2jbei 6 l/min durch die Reaktionsrohre hindurchgeleitet,
wobei der Reaktionsabschnitt auf verschiedenen Temperaturen gehalten wurde, wie aus Fig. 4 hervorgeht; die
Stickoxid-Konzentration am Ausgang der Reaktionsrohre wurde zur Bestimmung der prozentualen Stickoxid-Entfernung
kontinuierlich gemessen. Die erhaltenen Ergebnisse sind der Fig. 4 zu entnehmen. Darin dienen die Ergebnisse
mit dem Katalysator 21, der lediglich CuCl2 enthält, zu Vergleichszwecken.
Aus Fig. 4 geht hervor, daß sämtliche erfindungsgemäßen Katalysatoren 22 - 26 zu einer hohen prozentualen
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Stickoxid-Entfernung auch bei niedrigen Temperaturen führen,
wie im Vergleich zum Katalysator 21 ersichtlich wird; insbesondere die Katalysatoren 26 und 23, die jeweils Ammoniumsalze
der Metavanadiumsäure bzw. der Molybdänsäure enthalten, fallen durch besonders günstige Wirkung auf.
Die prozentuale Stickoxid-Entfernung wurde in ähnlicher Weise für kein CuCIp enthaltende Katalysatoren
22 - 26 ermittelt; dabei wurde festgestellt, daß die Stickoxid-Entfernung im Temperaturbereich von 100 150
0C in allen Fällen praktisch gleich Null war.
Aus dem vorstehenden geht hervor, daß die Vanadiumolybdänverbin
<
schleuniger wirken.
schleuniger wirken.
oder Molybdänverbindunf/Vls Promoter und Reaktionsbe-
Kugelförmige Aluminiumoxid-Träger von 3,35 - ^,76 mm
Teilchengröße (4-6 mesh) wurden mit einer wäßrigen, 5 Gew.-% NH^VO-5 enthaltenden Lösung imprägniert, getrocknet,
anschließend mit einer wäßrigen, 5 gew.-^igen CuCl2-Lösung
imprägniert und darauf 2 h bei 150 0C getrocknet. 3 1 des erhaltenen Katalysators wurden in eine Reaktionskolonne von 150 ml Innendurchmesser eingefüllt.
Zu einem mit 15 Nnr/h strömenden Kessel-Verbrennungsrauchgas
mit 300 ppm NO, 200 ppm SO2, 15 fo CO2, 4 % O2 und
17 % H2O, Rest N,2, wurde 1,0 l/h Ammoniakgas zugesetzt;
das resultierende Mischgas wurde bei 120 0C oder darunter
durch den Kolonnenreaktor hindurchgeleitet. Die Stickoxid-Konzentration am Ausgang des Kolonnenreaktors lag auch
nach einer Betriebszeit von 100 h beim niedrigen Wert
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von etwa 25 ppm.
Die Stickoxid-Entfernung wurde in derselben Weise wie in Beispiel 3 vorgenommen mit dem Unterschied, daß
ein Silikagel-Träger (90 % SiO2, 10 % Al2O^) anstelle
des Aluminiumoxid-Trägers verwendet wurde. Die Stickoxid-Konzentration am Ausgang des Kolonnenreaktors betrug auch
nach 8o h nur etwa 35 ppm; ein dem Anfangszustand ähnlicher
Zustand des Katalysators kann entsprechend auch bei längeren Betriebszeiten aufrechterhalten werden.
Die Stickoxid-Entfernung wurde in derselben Weise wie in Beispiel 3 durchgeführt mit dem Unterschied, daß
anstelle des NH^VO- NH^MO7O21, verwendet wurde. Die Stickoxid-Konzentration
am Ausgang des Kolonnenreaktors betrug auch nach etwa 100 h nur 28 - 30 ppm: ein dem Anfangszustand
des Katalysators entsprechender Betriebszustand konnte auch nach längeren Betriebszeiten aufrechterhalten
werden.
Die Stickoxid-Entfernung wurde in derselben Weise wie in Beispiel 3 durchgeführt mit dem Unterschied, daß
der Katalysator kein NH2(VO, enthielt. Die Stickoxid-Konzentration
am Ausgang des Kolonnenreaktors betrug nach etwa 100 h 90 - 95 % ppm, wobei sich die Katalysa-
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toreigenschaften gegenüber Beispiel 3 erheblich verschlechterten.
Im folgenden werden ternäre Katalysatoren mit einem Kupferhalogenid, einem Ammoniumsalz sowie einem Alkalimetallhalogenid
beschrieben:
Silikagel-Träger wurden individuell mit einer wäßri gen, 5 Gew. -fo CuCIg enthaltenden Suspension, einer wäßrigen
5 Gew.-^ CuCl2 sowie 5 Gew.-^ (Jm^)2SO2, enthaltenden
Suspension bzw. einer 5 Gew.-$ CuCl2, 5 Gew.-^ (MH^gSO^
sowie< 5 Gew.-fo NaCl enthaltenden Suspension imprägniert
und,120 0C getrocknet. Die erhaltenen einzelnen Katalysa
toren wurden in verschiedene Reaktionsrohre eingefüllt und, wie in Fig. 5 angegeben, auf verschiedenen Temperaturen
gehalten. Ein Gas mit JOO ppm NO, 300 ppm NH,, 3 ?°
O2 und 10 % H2O, Rest N2, wurde mit einer Raumgeschwindigkeit
von 8000 h~ durch die Reaktionsrohre hindurchgeleitet. Etwa 30 min nach Erreichen eines stationären
Katalysatorzustands bei den entsprechenden Temperaturen wurde die Stickoxid-Konzentration zur Bestimmung der
prozentualen Stickoxid-Entfernung gemessen; die erhaltenen Ergebnisse sind in der Fig. 5 dargestellt. In
Fig. 5 bezieht sich die Kurve 51 auf den CuClg-Katalysator,
die Kurve 52 auf den Katalysator mit CuCl2 + (bJH^gS
sowie die Kurve 53 auf den Katalysator mit CuCl2 + (NH^)
NaCl.
Wie aus Fig. 5 hervorgeht, wird die prozentuale Stick
oxid-Entfernung durch den Zusatz eines Alkalimetallhalogenide wie NaCl weiter verbessert.
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Silikagel (100 % SiOp; Porenvolumen 0,h ml/gj Ober-
fläche 150 m /g) wurde 1 h in eine wäßrige Lösung eingetaucht, die 2,5 Gew.-% Kupfer(II)-Chlorid, 2,5 Gew.-^
Ammoniumsulfat und 5»0 Gew.-^ Natriumchlorid enthielt,
2 h bei 150 °C getrocknet und anschließend zur Eigenschaftsprüfung getestet.
GasZusammensetzung: NO 300 ppm
NH, 300 ppm O2 3 % H2O 14 ^
N2 Rest
Raumgeschwindigkeit: 10.000 h
Reaktionstemperatur: 150 0C Prozentuale Stickoxid-Entfernung: 100
Reaktionstemperatur: 150 0C Prozentuale Stickoxid-Entfernung: 100
Es wurde derselbe Test wie in Beispiel 6 auf dieselbe Weise durchgeführt mit dem Unterschied, daß Silikagel mit
einem Porenvolumen von 0,55 ml/g und einer Oberfläche von
162 m /g als Träger verwendet wurde. Eine prozentuale Stickoxid-Entfernung von 100 % wurde bei einer Reaktionstemperatur von l40 0C erzielt.
Der Test wurde mit einem Schwefeloxide enthaltenden
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Rauchgas unter Verwendung desselben Katalysators wie in Beispiel 7 durchgeführt.
Gaszusammensetzung: NO 300 ppm
NH^ 300 ppm O2 3 fo
H2O 10 % CO2 12 %
SO2 200 ppm SO^ 7 PPm
N2 Rest
Raumgeschwindigkeit: 10.000 h"1 Reaktionstemperatur: Uo 0C.
Eine prozentuale Stickoxid-Entfernung von 100 % konnte
sogar nach etwa 100 h aufrechterhalten werden, wobei auch durch die gleichzeitige Anwesenheit von Schwefeloxiden
kein Einfluß auf die prozentuale Stickoxid-Entfernung vorliegt.
Die genannten Beispiele beziehen sich lediglich auf NO als Stickoxid, da das hauptsächlich in Rauchgasen vorliegende
Stickoxid darstellt. Ein anderes, in Rauchgasen vorkommendes Stickoxid ist NO2, das jedoch üblicherweise
in Rauchgasen in nur sehr geringen Mengen vorhanden ist und reaktiver ist als NO. NO2 kann entsprechend
in derselben Weise wie NO leicht entfernt werden.
Nachdem die Entfernung von Stickoxiden aus Rauchgasen erfindungsgemäß bei einer niedrigeren Temperatur
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als bei herkömmlichen Verfahren durchgeführt werden kann, sind die entsprechenden Einrichtungen in Anschaffung
und Betrieb wesentlich wirtschaftlicher. Die Auswahl der entsprechenden Katalysator-Trägermaterialien
hängt von verschiedenen Gesichtspunkten wie der Wirtschaftlichkeit, der Festigkeit, den Eigenschaften
u.dgl. ab, wobei lediglich erforderlich ist, daß das Trägermaterial den jeweils vorliegenden Gasverhältnissen
entspricht.
Zusammengefaßt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Entfernung von Stickoxiden in Gasgemischen wie Verbrennungsrauchgasen
o.dgl. durch Reduktion der Stickoxide mit Ammoniak, wobei erfindungsgemäß ein Kupfer(I)- oder
Kupfer(II)-Halogenid als Katalysator eingesetzt wird, wodurch die Reduktionsreaktion innerhalb eines niederen
Temperaturbereichs durchgeführt werden kann. Die Stickoxide können auf diese Weise sogar bei etwa 150 0C zufriedenstellend
durch Reduktion entfernt werden.
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Claims (5)
1. Verfahren zum Unschädlichmachen von Stickoxiden in
Rauchgasen, gekennzeichnet durch Zusatz von Ammoniakgas zu dem Stickoxide enthaltendem
Rauchgas und Überleiten des resultierenden Mischgases über einen Katalysator aus Kupfer(I)- oder Kupfer(II)-Halogeniden
wie GuCl, CuBr, CuOl2, CuBr?, Cu(NO-Z)2 und
CuSOj1-.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rauchgas Sauerstoff enthält.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der verwendete Katalysator neben dem Kupfer(I)- oder Kupfer(II)-Halogenid ein Ammoniumsalz enthält.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der verwendete Katalysator neben dem Kupfer(I)- oder Kupfer(II)-Halogenid eine Vanadium- oder
Molybdänverbindung enthält.
5.Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
der verwendete Katalysator neben dem Kupfer(I)- oder Kupfer(II)-Halogenid und dem Ammoniumsalz ein Alkalimetallhalogenid
enthält.
β. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 5, gekennzeichnet
durch Verwendung eines Katalysators, der durch Adsorption eines Kupfer(I)- oder Kupfer(II)-Halogenide
auf einem porösen Träger wie Silikagel, Siliciumdioxid-Aluminiumoxid-Gel,
Aluminiumoxid, Aktivkohle oder Siedesteinchen hergestellt ist.
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Leerse ite
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