DE4413404C2 - Verfahren zur katalytischen Zersetzung von in Gasen enthaltenem Distickstoffmonoxid in die Elemente - Google Patents
Verfahren zur katalytischen Zersetzung von in Gasen enthaltenem Distickstoffmonoxid in die ElementeInfo
- Publication number
- DE4413404C2 DE4413404C2 DE19944413404 DE4413404A DE4413404C2 DE 4413404 C2 DE4413404 C2 DE 4413404C2 DE 19944413404 DE19944413404 DE 19944413404 DE 4413404 A DE4413404 A DE 4413404A DE 4413404 C2 DE4413404 C2 DE 4413404C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- nitrous oxide
- catalyst
- gases
- mordenite
- elements
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N Nitrous Oxide Chemical group [O-][N+]#N GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 46
- 239000001272 nitrous oxide Substances 0.000 title claims description 22
- 239000007789 gas Substances 0.000 title claims description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 11
- 238000003421 catalytic decomposition reaction Methods 0.000 title claims description 6
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 27
- 229910052680 mordenite Inorganic materials 0.000 claims description 21
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 16
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 16
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 9
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 claims description 8
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 claims description 7
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 claims description 6
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 claims description 6
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 claims description 5
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 3
- 229960001730 nitrous oxide Drugs 0.000 description 20
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 8
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 8
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 7
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 3
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 3
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 3
- 229910052878 cordierite Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 3
- 229910021641 deionized water 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
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-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
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 description 2
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical compound O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229910052863 mullite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 2
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JFBZPFYRPYOZCQ-UHFFFAOYSA-N [Li].[Al] Chemical compound [Li].[Al] JFBZPFYRPYOZCQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000011037 adipic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000001361 adipic acid Substances 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002113 barium titanate Inorganic materials 0.000 description 1
- JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N barium titanate Chemical compound [Ba+2].[Ba+2].[O-][Ti]([O-])([O-])[O-] JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012018 catalyst precursor Substances 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010431 corundum Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 239000012065 filter cake Substances 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 1
- 150000002505 iron Chemical class 0.000 description 1
- 229910000358 iron sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L iron(2+) sulfate (anhydrous) Chemical compound [Fe+2].[O-]S([O-])(=O)=O BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- VCRYGHPVKURQMM-UHFFFAOYSA-N methane;platinum Chemical compound C.[Pt] VCRYGHPVKURQMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002808 molecular sieve Substances 0.000 description 1
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000013842 nitrous oxide Nutrition 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PIBWKRNGBLPSSY-UHFFFAOYSA-L palladium(II) chloride Chemical compound Cl[Pd]Cl PIBWKRNGBLPSSY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 1
- -1 plasticizing Substances 0.000 description 1
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 229910052573 porcelain Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- SONJTKJMTWTJCT-UHFFFAOYSA-K rhodium(iii) chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Cl-].[Rh+3] SONJTKJMTWTJCT-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N sodium aluminosilicate Chemical compound [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052566 spinel group Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000005437 stratosphere Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- ZCUFMDLYAMJYST-UHFFFAOYSA-N thorium dioxide Chemical compound O=[Th]=O ZCUFMDLYAMJYST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
- B01D53/86—Catalytic processes
- B01D53/8621—Removing nitrogen compounds
- B01D53/8625—Nitrogen oxides
- B01D53/8628—Processes characterised by a specific catalyst
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
- B01J29/04—Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
- B01J29/06—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
- B01J29/18—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the mordenite type
- B01J29/20—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the mordenite type containing iron group metals, noble metals or copper
- B01J29/24—Iron group metals or copper
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
- B01J37/024—Multiple impregnation or coating
- B01J37/0246—Coatings comprising a zeolite
-
- 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
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur katalytischen
Zersetzung von in Gasen enthaltenem Distickstoffmonoxid in
die Elemente Stickstoff und Sauerstoff.
Stickoxide und insbesondere Distickstoffmonoxid zählen zu
den Verursachern für die Abnahme der Ozon-Konzentration in
der Stratosphäre und für das Ansteigen der globalen
Temperatur. Die Emission dieser Gase in die Atmosphäre
sollte daher weitgehend verhindert werden.
Quellen für die Distickstoffmonoxidabgabe an die Umwelt
sind hauptsächlich Verbrennungsanlagen, insbesondere
Kraftwerke mit Wirbelschichtfeuerungen oder Verbrennungs
motoren sowie Anlagen zur Salpetersäureherstellung.
Die Emission von Distickstoffmonoxid kann zum Beispiel bei
Kesselfeuerungen durch Optimierung der Verbrennungssysteme
vermindert werden, jedoch sind diesen Maßnahmen
insbesondere bei Wirbelschichtfeuerungen sowohl technische
als auch ökonomische Grenzen gesetzt. Somit sind Sekundär
maßnahmen zur weiteren Verringerung der Distickstoff
monoxid-Konzentrationen in den Abgasen notwendig.
Die katalytische Zersetzung von Distickstoffmonoxid an
Katalysatoren wie Siliziumdioxid, Titandioxid, Aluminium
oxid, Thoriumdioxid, Platinfolie und Holzkohle ist schon
seit langem bekannt.
Die JP 5-31371 (siehe Patents Abstracts of Japan, Sect. C.,
Vol. 17 (1993), Nr. 321 (C-1072)) offenbart ein Verfahren
zur Zersetzung von Distickstoffmonoxid, bei welchem ein
Mordenit mit einem Modul von 10 und darüber als Trägeroxid
sowie Kobalt als katalytisches Metall verwendet wird.
Aus der DE 35 43 640 sind darüber hinaus Träger
katalysatoren auf verschiedenen anorganischen Trägern zur
Zersetzung von Distickstoffmonoxid bekannt, wie zum
Beispiel Rhodium auf Aluminiumoxid und Palladium auf
Aluminiumoxid, Korund, Tonerde, Porzellan, Kieselerden,
natürliche oder künstliche Silikate, Quarz, Titanoxid oder
Lithium-Aluminium-Spinellen. Gemäß dieser Offenlegungs
schrift kann reines Distickstoffmonoxid oder in einem
Abgasstrom einer Adipinsäurefabrikation zu 14 Vol.-%
enthaltenes Distickstoffmonoxid mit Palladium auf
Aluminiumoxid als Katalysator bei Raumgeschwindigkeiten von
12000 h-1 und Temperaturen von 450 bis 800°C zu über 96%
zersetzt werden.
Es hat sich gezeigt, daß die in der DE 35 43 640
beschriebenen Palladium-Katalysatoren unter den Betriebs
bedingungen einer Abgasreinigungsanlage von Verbrennungs
motoren und Kraftwerken wegen des in nur geringen
Konzentrationen vorliegenden Distickstoffmonoxids
(gewöhnlich unter 5 Vol.-%) und der hohen
Raumgeschwindigkeiten von 20000 bis 60000 h-1 keine
befriedigende Zersetzungsgrade mehr erzielen.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein
Verfahren zur katalytischen Zersetzung von in Gasen
enthaltenem Distickstoffmonoxid in die Elemente anzugeben,
welches auch bei den typischen Betriebsbedingungen einer
Abgasreinigungsanlage von Kraftwerken mit Konzentrationen
an Distickstoffmonoxid von unter 5 Vol.-% und
Raumgeschwindigkeiten zwischen 20000 und 60000 h-1 noch
gute Zersetzungsgrade liefert.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur
katalytischen Zersetzung von in Gasen enthaltenem
Distickstoffmonoxid in die Elemente gelöst, wobei die Gase
bei erhöhter Temperatur über einen Katalysator geleitet
werden, der auf einem temperatur- und säurebeständigen
Zeolithen vom Mordenit-Typ mit einem Modul (SiO2/Al2O3-
Molverhältnis) von über 8, bevorzugt 10 bis 30, eine
katalytisch aktive Komponente enthält. Das Verfahren ist
dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der katalytisch
aktiven Komponente um ein Metall aus der Gruppe Iridium,
Rhodium und Eisen handelt, welches in einer Menge von 0,03
bis 3 Gew.-% auf dem Mordeniten durch Imprägnieren
abgeschieden oder durch Ionenaustausch eingebracht ist, daß
der Katalysator als Oberflächenbeschichtung auf einem
Trägerkörper in Wabenform vorliegt und die Abgase von
Verbrennungskraftmaschinen und Feuerungen mit
Volumenkonzentrationen an Distickstoffmonoxid unter 5% bei
Temperaturen von 350 bis 600°C mit Raumgeschwindigkeiten
von 20000 bis 60000 h-1 über den Katalysator geführt
werden.
Der hohe Modul der verwendeten Zeolithe gewährleistet eine gute Säure- und
Temperaturbeständigkeit des Mordeniten, wie sie für die
Anwendung zur Rauchgasreinigung von Kraftwerken und
Verbrennungsmotoren unbedingt erforderlich sind. Diese
Mordenite haben typischerweise eine spezifische Oberfläche
nach BET (DIN 66132) von etwa 500 m2/g und eignen sich
hervorragend als Träger für die katalytisch aktiven
Komponenten. Als solche haben sich besonders Iridium,
Rhodium und/oder Eisen, die auf dem Mordeniten in einer
Menge von 0,03 bis 3 Gew.-% abgeschieden werden, bewährt.
Die Einbringung dieser Komponenten in den Mordeniten kann
entweder durch Imprägnieren oder Ionenaustausch der Na+-
Form erfolgen. Die Ionenaustauschreaktionen in Zeolithen
werden zum Beispiel in D. W. Breck, "Zeolite, Molecular-
Sieves", John Wiley & Sons, New York 1974, Kapitel 7
beschrieben.
Der Katalysator kann zum Beispiel als Vollkatalysator in
Pelletform, als Extrudat oder als extrudierter Wabenkörper
eingesetzt werden. Hierzu wird der in Pulverform
vorliegende Zeolith unter Zusatz üblicher Bindemittel wie
Titandioxid oder Bentonit, Plastifizieren, Gleitmitteln,
Porenbildnern und Wasser intensiv verknetet, zu den
gewünschten Formkörpern verpreßt oder extrudiert und
anschließend getrocknet und kalziniert.
Die Einbringung der katalytisch aktiven Komponenten kann
entweder vor oder nach der Verformung durch Ionenaustausch
oder Imprägnieren erfolgen.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird der
Katalysator jedoch als Oberflächenbeschichtung auf einem
geformten keramischen oder metallischen Trägerkörper in
Monolith- oder Wabenform eingesetzt. Eine solche
Beschichtung kann in bekannter Weise durch Anfertigen einer
wäßrigen Zeolithdispersion, ein- oder mehrmaliges Tauchen
des Wabenkörpers in diese Dispersion, Ausblasen oder
Absaugen überschüssiger Dispersion aus den Kanälen des
Wabenkörpers und nachfolgendes Trocknen und Kalzinieren bei
300 bis 600°C angefertigt werden. Diese Prozedur kann
mehrfach wiederholt werden, bis eine Beschichtung des
Wabenkörpers mit 50 bis 250 g pro Liter Wabenkörpervolumen
vorliegt. Als geeignete Materialien für die Trägerkörper
können zum Beispiel Cordierit, Mullit, Aluminiumoxid,
Zirkonoxid, Zirkonmullit, Bariumtitanat, Titanoxid,
Siliziumcarbid, Siliziumnitrid, Edelstahl oder sogenannte
Heizleiterlegierungen verwendet werden. Diese Materialien
sind ausreichend inert gegenüber den aggressiven Bestand
teilen der Abgase und weisen eine Hochtemperatur
beständigkeit bis 1200°C in einer oxidierenden Atmosphäre
auf.
Das Einbringen der katalytisch aktiven Komponenten kann im
Falle der Oberflächenbeschichtung entweder schon in der
Beschichtungsdispersion durch Imprägnieren oder Ionenaus
tausch oder nach Fertigstellung der Beschichtung durch
Imprägnieren erfolgen.
Geeignete Verbindungen der katalytisch aktiven Komponenten
zur Herstellung der wäßrigen Imprägnierlösungen sind
wasserlösliche Salze dieser Komponenten wie Chloride und
Nitrate.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders für die
Zersetzung von Distickstoffmonoxid in Abgasen aus
industriellen Prozessen, von Verbrennungskraftmaschinen und
Feuerungen geeignet. Diese Abgase enthalten gewöhnlich
weniger als 5 Vol.-% Distickstoffmonoxid und werden zur
Zersetzung dieses Schadstoffes bevorzugt bei erhöhten
Temperaturen zwischen 350 und 600°C bei
Raumgeschwindigkeiten von 20000 bis 60000 h-1 über den
Katalysator geleitet.
Die Erfindung wird nun anhand einiger Beispiele näher
erläutert.
In Anlehnung an die DE 35 43 640 wurde ein Palladium
enthaltender Katalysator auf γ-Aluminiumoxid hergestellt.
Das verwendete Aluminiumoxid hatte folgende chemische
Zusammensetzung und physikalische Kenndaten:
| Al2O3: | 95-98 Gew.-% |
| SiO2: | < 0,035 Gew.-% |
| Fe2O3: | < 0,02 Gew.-% |
| Na2O: | < 0,05 Gew.-% |
| BET-Oberfläche: | 180 m2/g |
| Porenvolumen: | 0,5 ml/g |
| Phasenanalyse: | γ-Aluminiumoxid |
Es wurden 2 kg Aluminiumoxid mit 2,5 l Wasser eine Stunde
lang verrührt. Anschließend wurde ein Tragkörper aus
Cordierit (7,75 Zellen pro cm2, Volumen 35 ml) durch
Eintauchen in die wäßrige Oxiddispersion, Freiblasen der
Kanäle des Wabenkörpers mit Preßluft, Trocknen bei 120°C
und anschließendem zweistündigen Kalzinieren bei 550°C mit
130 g γ-Aluminiumoxid pro Liter Wabenkörpervolumen
beschichtet.
Der beschichtete Wabenkörper wurde dann mit einer wäßrigen
Palladiumchlorid-Lösung imprägniert und erneut bei 120°C
getrocknet. Die so erhaltene Katalysatorvorstufe wurde
anschließend bei 550°C für die Dauer von zwei Stunden
unter einer Formiergasatmosphäre (95% N2; 5% H2)
aktiviert.
Der fertige Katalysator enthielt 1 Gew.-% Palladium bezogen
auf das Gewicht der Oxidbeschichtung.
Es wurde ein Rhodium enthaltender Katalysator auf Mordenit
hergestellt. Der verwendete Mordenit hatte die folgende
chemische Zusammensetzung und physikalische Kenndaten:
| SiO2: | 74,9 Gew.-% |
| Al2O3: | 6,7 Gew.-% |
| Na2O: | 0,2 Gew.-% |
| BET-Oberfläche: | 490 m2/g |
| Phasenanalyse: | Mordenit |
| Modul: | 10 |
1 kg Mordenit wurde zur Anfertigung einer Beschichtungs
dispersion in 2,8 l entsalztem Wasser eingerührt. Als
Bindemittel wurden 5 Gew.-% Bentonit bezogen auf das
Gewicht des eingesetzten Katalysators zugegeben. Um eine
optimale Abbindung des Bindemittels zu gewährleisten, wurde
der pH-Wert der Beschichtungsdispersion auf einen Wert
zwischen 8,5 und 10 eingestellt. Anschließend wurde ein
keramischer Wabenkörper aus Cordierit (7,75 Zellen/cm2;
Volumen 35 ml) durch Eintauchen in die Dispersion,
Freiblasen der Kanäle des Wabenkörpers mit Preßluft,
Trocknen bei 120°C und anschließendem zweistündigen
Kalzinieren bei 550°C mit 130 g Katalysator pro Liter
Wabenkörpervolumen beschichtet.
Zum Imprägnieren der Mordenit-Beschichtung wurde eine
Rhodiumchlorid-Lösung eingesetzt. Der fertige Katalysator
enthielt 1 Gew.-% Rhodium bezogen auf die Mordenit
beschichtung des Wabenkörpers.
In gleicher Weise wie Beispiel 1 wurde ein Iridium
enthaltender Katalysator auf Mordenit hergestellt. Als
Imprägnierlösung wurde Hexachloroiridiumsäure eingesetzt.
Der fertige Katalysator enthielt auf dem Wabenkörper
130 g/l Mordenit und 1 Gew.-% Iridium bezogen auf die
Mordenitbeschichtung.
Durch Lösen von Eisensulfat in 5 l entsalztem Wasser wurde
eine 0,1 molare Eisensalzlösung hergestellt. Die Lösung
wurde mit Schwefelsäure auf einen pH-Wert von 2,3
angesäuert und anschließend auf 80°C erwärmt. Danach
wurden 2,5 Kg H-Mordenit mit einem Modul von 10 in der
Lösung suspendiert. Die chemische Zusammensetzung und die
physikalischen Kenndaten des H-Mordenits waren mit den
Daten des in Beispiel 1 verwendeten Mordenits identisch.
Die Mordenitsuspension wurde zur Durchführung des Ionen
austausches unter weiterem Rühren 30 Minuten lang auf einer
Temperatur von 80°C gehalten und anschließend abfiltriert.
Der Filterkuchen wurde zweimal mit entsalztem Wasser
nachgewaschen und dann bei 120°C im Hordenofen getrocknet.
Der so erhaltene Eisenmordenit-Katalysator wurde analog
Beispiel 1 zur Beschichtung eines Wabenkörpers eingesetzt.
Der fertige Katalysator enthielt 0,8 Gew.-% Eisen bezogen
auf das Gewicht der Oxidbeschichtung.
Die Trägerkatalysatoren der vorstehenden Beispiele wurden
einem Anwendungstest unterzogen. Das zum Einsatz kommende
Testgas enthielt 500 Vol-ppm Distickstoffmonoxid, 5 Vol.-%
Sauerstoff und als Rest Stickstoff. Die Zersetzung des
Distickstoffmonoxids durch die Katalysatoren wurde im
Temperaturbereich zwischen 250 und 550°C bei
Raumgeschwindigkeiten von 58000 h-1 gemessen. Die
Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt.
Die Ergebnisse von Tabelle 1 zeigen die deutliche
Überlegenheit des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber
dem Verfahren aus dem Stand der Technik. Im Falle von
Beispiel 3 ist die N2O-Zersetzung zwar geringfügig
schlechter als beim Vergleichskatalysator mit Palladium auf
Aluminiumoxid, dies wird jedoch in vielen Anwendungsfällen
dadurch aufgewogen, daß Eisen wesentlich billiger als
Palladium ist.
Claims (1)
- Verfahren zur katalytischen Zersetzung von in Gasen enthaltenem Distickstoffmonoxid in die Elemente durch Leiten der Gase bei erhöhter Temperatur über einen Katalysator, der auf einem temperatur- und säure beständigen Zeolithen vom Mordenit-Typ mit einem Modul (SiO2/Al2O3-Molverhältnis) von über 8, bevorzugt 10 bis 30, eine katalytisch aktive Komponente enthält, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der katalytisch aktiven Komponente um ein Metall aus der Gruppe Iridium, Rhodium und Eisen handelt, welches in einer Menge von 0,03 bis 3 Gew.-% auf dem Mordeniten durch Imprägnieren abgeschieden oder durch Ionenaustausch eingebracht ist, daß der Katalysator als Oberflächenbeschichtung auf einem Trägerkörper in Wabenform vorliegt und die Abgase von Verbrennungskraftmaschinen und Feuerungen mit Volumen konzentrationen an Distickstoffmonoxid unter 5% bei Temperaturen von 350 bis 600°C mit Raumgeschwindig keiten von 20000 bis 60000 h-1 über den Katalysator geführt werden.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19944413404 DE4413404C2 (de) | 1994-04-18 | 1994-04-18 | Verfahren zur katalytischen Zersetzung von in Gasen enthaltenem Distickstoffmonoxid in die Elemente |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19944413404 DE4413404C2 (de) | 1994-04-18 | 1994-04-18 | Verfahren zur katalytischen Zersetzung von in Gasen enthaltenem Distickstoffmonoxid in die Elemente |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE4413404A1 DE4413404A1 (de) | 1995-10-19 |
| DE4413404C2 true DE4413404C2 (de) | 1999-01-14 |
Family
ID=6515748
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19944413404 Expired - Lifetime DE4413404C2 (de) | 1994-04-18 | 1994-04-18 | Verfahren zur katalytischen Zersetzung von in Gasen enthaltenem Distickstoffmonoxid in die Elemente |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE4413404C2 (de) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2773144B1 (fr) * | 1997-12-31 | 2000-02-04 | Grande Paroisse Sa | Catalyseur a base de ferrierite/fer pour la reduction catalytique de la teneur de gaz en protoxyde d'azote. son procede d'obtention. application au traitement de gaz industriels |
| DE10001541B4 (de) * | 2000-01-14 | 2005-04-28 | Uhde Gmbh | Verfahren zur Beseitigung von NOx und N¶2¶O aus dem Restgas der Salpetersäureproduktion |
| AU2001252241A1 (en) * | 2000-04-03 | 2001-10-15 | Basf Aktiengesellschaft | Catalyst system for the decomposition of n2o |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4224881A1 (de) * | 1992-07-28 | 1994-02-03 | Basf Ag | Silberhaltiger Aluminiumoxid-Trägerkatalysator und Verfahren zur katalytischen Zersetzung von reinem oder in Gasgemischen enthaltenem Distickstoffmonoxid |
-
1994
- 1994-04-18 DE DE19944413404 patent/DE4413404C2/de not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4224881A1 (de) * | 1992-07-28 | 1994-02-03 | Basf Ag | Silberhaltiger Aluminiumoxid-Trägerkatalysator und Verfahren zur katalytischen Zersetzung von reinem oder in Gasgemischen enthaltenem Distickstoffmonoxid |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| JP 5-31 371 A in: Patents Abstracts of Japan. Sect.C, Vol. 17(1993), Nr. 321, (C-1072) * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE4413404A1 (de) | 1995-10-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0559021B1 (de) | NOx-Verminderung im mageren Abgas von Kraftfahrzeugmotoren | |
| DE69105921T2 (de) | Katalysatorzusammensetzung und Katalysator zur Reinigung von Abgasen und Verfahren zu seiner Herstellung. | |
| DE3740289C2 (de) | ||
| DE69023437T2 (de) | Verfahren zur katalytische Reduzierung von Stickstoffoxyden aus Abgasen. | |
| DE3726580C2 (de) | ||
| EP1147801B2 (de) | Verfahren zur selektiven Reduktion von Stickoxiden | |
| DE3841990C2 (de) | ||
| DE69030161T2 (de) | Verfahren zur Reinigung von Abgasen mit Sauerstoffüberschuss | |
| EP0706817B1 (de) | Verfahren zur gleichzeitigen Verminderung der im Abgas einer Verbrennungskraftmaschine enthaltenen Kohlenwasserstoffe, Kohlenmonoxid und Stickoxide | |
| EP2043783B1 (de) | Verfahren zur herstellung metalldotierter zeolithe und ihre verwendung bei der katalytischen umwandlung von stickoxiden | |
| DE3619337C2 (de) | ||
| EP2654928B1 (de) | Verfahren zur umsetzung stickstoffhaltiger verbindungen | |
| EP0147751A2 (de) | Verfahren zur Entfernung von Stickoxiden aus Abgasen | |
| DE69224561T2 (de) | Katalysator und Verfahren zur Reinigung von Abgasen | |
| DD147146A5 (de) | Verfahren zur umwandlung von kohlenmonoxid-,kohlenwasserstoff-und stickstoffoxidkomponenten | |
| DE19614540A1 (de) | Dieselkatalysator | |
| EP1181970A1 (de) | Abgasreinigungskatalysator für motornahen Einsatz und Verfahren zu seiner Herstellung | |
| DE68918345T2 (de) | Katalysator, verwendbar für die selektive Reduktion von Stickstoffoxiden. | |
| DE19848595A1 (de) | Hochtemperaturstabile Katalysatoren zur Zersetzung von N¶2¶0 | |
| EP0299294B1 (de) | Verfahren zur Entfernung von Stickoxiden aus Abgasen | |
| DE69118024T2 (de) | Katalysator zur Reinigung von Abgasen | |
| DE69316287T2 (de) | Katalysator zur Reinigung von Abgasen | |
| DE69125649T2 (de) | Verfahren zum Entfernen von Stickoxiden aus Abgasen | |
| DE2559009C3 (de) | Fester Tragerkatalysator zur katalytischen Reduktion von Stickstoffoxiden | |
| DE4413404C2 (de) | Verfahren zur katalytischen Zersetzung von in Gasen enthaltenem Distickstoffmonoxid in die Elemente |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| D2 | Grant after examination | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: DEGUSSA-HUELS AG, 60311 FRANKFURT, DE |
|
| 8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: DMC2 DEGUSSA METALS CATALYSTS CERDEC AG, 60311 FRA |
|
| 8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: OMG AG & CO. KG, 63457 HANAU, DE |
|
| 8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: UMICORE AG & CO.KG, 63457 HANAU, DE |
|
| R071 | Expiry of right | ||
| R071 | Expiry of right |