DE4443301A1 - Verfahren zur Herstellung eines Katalysators und Verfahren zur Reinigung von Gasen und Abgasen von NOx - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kata­ lysators und ein Verfahren zur Reinigung von Gasen und Abgasen von Stickstoffoxiden mit diesem Katalysator.

Nach der Lehre der Hauptanmeldung P 44 13 359 wird zur Reinigung von Gasen und Abgasen von NOx mit Ammoniak und/oder Harnstoff ein Mittel verwendet, das aus einem hydrophoben, dealuminierten Zeolithen des Y-Typs mit einem Modul 100 oder größer, einer Po­ renweite von 7,4 Å und Kupfer, Kupferoxid und/oder Kupfersalzen besteht.

Das Mittel wird dadurch hergestellt, daß der Zeolith mit einer wäßrigen Lösung einer Kupferverbindung, insbesondere Kupfer­ chlorid, getränkt wird, ohne daß überstehendes Wasser auftritt und der feuchte Zeolith bei Temperaturen von 110 bis 200°C ge­ trocknet wird. Anschließend wird der trockene Zeolith bei 250 bis 400°C mit einem wasserdampf- und sauerstoffhaltigem Gas be­ handelt.

Mit diesen Zeolithen lassen sich NOx mit Ammoniak und/oder Harn­ stoff im Bereich von 100 bis 1000°C deutlich unter 70 mg/m³ sen­ ken. Es wurde nun gefunden, daß das Tränken des hydrophoben, dealuminierten Zeolithen des Y-Typs, mit einem Modul 100 oder größer, vorzugsweise 200 oder größer, mit einer Porenweite von 7,4 Å, mit einer wäßrigen Lösung einer Kupferverbindung, insbe­ sondere Kupferchlorid, auch mit einer überstehenden Lösung durchgeführt werden kann.

In Weiterbildung des Gegenstandes der Hauptanmeldung wird des­ halb erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß ein hydrophober, dealu­ minierter Zeolith des Y-Typs mit einem Modul 100 oder größer, vorzugsweise 200 oder größer, mit einer Porenweite von 7,4 Å, mit einer wäßrigen Lösung einer Kupferverbindung, insbesondere Kupferchlorid, behandelt wird, und der feuchte Zeolith bei Tem­ peraturen von 110 bis 200°C getrocknet wird.

Die Behandlung kann durch Stehenlassen bei Raumtemperatur oder bei erhöhter Temperatur, evtl. unter Rückflußkochen, durchge­ führt werden. Die Behandlung des Zeolithen mit der Kupfersalzlö­ sung dient dem Einbau des zweiwertigen Kupfers in das Gefüge des Zeolithen. Dafür werden Alkali- und Erdalkaliionen ausge­ tauscht.

Anschließend wird der Zeolith aus der Lösung entfernt, z. B. durch Abfiltrieren, und dann wie in der Hauptanmeldung beschrie­ ben, weiterbehandelt. Dies bedeutet, daß der feuchte Zeolith bei Temperaturen von 110 bis 200°C getrocknet wird. An die Trocknung schließt sich dann die Wasserdampfbehandlung an. Diese wird bei Temperaturen von 250 bis 400°C, vorzugsweise im Bereich von 300°C, mit einem wasserdampf- und sauerstoffhaltigem Gas durch­ geführt.

Entsprechend der Hauptanmeldung kann der Kupfergehalt des behan­ delten Zeolithen von 0,5 bis 20%, vorzugsweise von 1,0 bis 8,0 betragen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform enthält der Katalysator 5% Kupfer.

Bei Kupfer kann es sich um Kupfermetall und/oder Kupferoxid und/oder Kupferchlorid handeln.

Im Falle des dealuminierten Zeolithen des Y-Typs werden Zeolithe mit einem Modul von 200 oder größer bevorzugt.

Der auf diese Weise hergestellte Katalysator dient der Reduktion der Stickstoffoxide mit Ammoniak und/oder Harnstoff, wobei die Reaktion im Bereich von 100 bis 1000°C, vorzugsweise 200 bis 400°C, insbesondere 260 bis 350°C durchgeführt wird.

Das stöchiometrische Verhältnis von Ammoniak zu den Stickstoffoxiden beträgt 0,5 bis 2, vorzugsweise 0,8 bis 1,25. NH3 kann durchaus unterstöiometrisch eingesetzt werden.

Mit dem erfindungsgemäß hergestellten Katalysator lassen sich wie bei der Hauptanmeldung, zu den dort angegebenen Bedingungen, die NOx-Konzentrationen deutlich unter 70 mg/m³ senken. Von be­ sonderem Vorteil sind die erfindungsgemäß hergestellten Kataly­ satoren bei der Behandlung der Abgase mit hohem Wasserdampfanteil, z. B. bei Abfallverbrennungsanlagen, da sich dann auch der hohe Wassergehalt in den Abgasen von Müllverbren­ nungsanlagen nicht störend auf die Reaktion und schädigend auf den Katalysator auswirkt.

Das Verfahren kann zur Reinigung der Abgase aus Abfallverbren­ nungs-, Pyrolyse- und Feuerungsanlagen sowie industriellen, thermischen Anlagen eingesetzt werden.

Claims (6)

1. Verfahren zur Herstellung eines Katalysators für die Reinigung von Gasen und Abgasen von NOx mit Ammoniak und/oder Harnstoff unter Verwendung von kupferhaltigen Zeolithen, dadurch gekennzeichnet, daß ein hydrophober, dealuminierter Zeolith des Y-Typs mit eine Modul 100 oder größer, vorzugsweise 200 oder größer, mit einer Porenweite von 7,4 Å, mit einer wäßrigen Lösung einer Kupferverbindung, insbesondere Kupferchlorid, behandelt wird und der aus der Lösung entfernte feuchte Zeolith bei Temperaturen von 110 bis 200°C getrocknet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der getrocknete Zeolith bei Temperaturen von 250 bis 400°C, vorzugsweise um 300°C, mit einem wasserdampf- und sauerstoffhaltigem Gas behandelt wird.

3. Verfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß ein kupferhaltiger Zeolith hergestellt wird, dessen Kupfergehalt 0,5 bis 20 Gew.%, vorzugsweise 1,0 bis 8,0, bevorzugt 5 Gew.%, beträgt.

4. Verfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen, daß Kupfer als Kupfermetall und/oder Kupferoxid und/oder Kupferchlorid vorliegt.

5. Verfahren zur Reinigung von Gasen und Abgasen von NOx mit Ammoniak und/oder Harnstoff unter Verwendung eines kupferhaltigen Zeolithen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zeolith eingesetzt wird, der nach den Ansprüchen 1 bis 4 hergestellt worden ist, wobei die Reaktion von NOx mit Ammoniak und/oder Harnstoff im Bereich von 100 bis 1000°C, vorzugsweise 200 bis 400°C, insbesondere 260 bis 350°C, durchgeführt wird.

6. Verfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktion von NOx mit Ammoniak und/oder Harnstoff mit einem stöchiometrischen Verhältnis NH3 : NOx von 0,5 bis 2, vorzugsweise 0,8 bis 1,25, durchgeführt wird.