EA005631B1 - Способ уменьшения содержания n2o и nox в газах - Google Patents

Способ уменьшения содержания n2o и nox в газах Download PDF

Info

Publication number
EA005631B1
EA005631B1 EA200301001A EA200301001A EA005631B1 EA 005631 B1 EA005631 B1 EA 005631B1 EA 200301001 A EA200301001 A EA 200301001A EA 200301001 A EA200301001 A EA 200301001A EA 005631 B1 EA005631 B1 EA 005631B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
catalyst
iron
zeolites
gas
amount
Prior art date
Application number
EA200301001A
Other languages
English (en)
Other versions
EA200301001A1 (ru
Inventor
Майнхард Швефер
Йоахим Мотц
Рольф Зиферт
Original Assignee
Уде Гмбх
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Уде Гмбх filed Critical Уде Гмбх
Publication of EA200301001A1 publication Critical patent/EA200301001A1/ru
Publication of EA005631B1 publication Critical patent/EA005631B1/ru

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/40Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the pentasil type, e.g. types ZSM-5, ZSM-8 or ZSM-11, as exemplified by patent documents US3702886, GB1334243 and US3709979, respectively
    • B01J29/42Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the pentasil type, e.g. types ZSM-5, ZSM-8 or ZSM-11, as exemplified by patent documents US3702886, GB1334243 and US3709979, respectively containing iron group metals, noble metals or copper
    • B01J29/46Iron group metals or copper
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation 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
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86Catalytic processes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation 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
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86Catalytic processes
    • B01D53/8621Removing nitrogen compounds
    • B01D53/8625Nitrogen oxides
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation 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
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86Catalytic processes
    • B01D53/8621Removing nitrogen compounds
    • B01D53/8625Nitrogen oxides
    • B01D53/8628Processes characterised by a specific catalyst
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B21/00Nitrogen; Compounds thereof
    • C01B21/20Nitrogen oxides; Oxyacids of nitrogen; Salts thereof
    • C01B21/24Nitric oxide (NO)
    • C01B21/26Preparation by catalytic or non-catalytic oxidation of ammonia
    • C01B21/265Preparation by catalytic or non-catalytic oxidation of ammonia characterised by the catalyst
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/50Zeolites
    • B01D2255/504ZSM 5 zeolites
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2257/00Components to be removed
    • B01D2257/40Nitrogen compounds
    • B01D2257/402Dinitrogen oxide
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2257/00Components to be removed
    • B01D2257/40Nitrogen compounds
    • B01D2257/404Nitrogen oxides other than dinitrogen oxide
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2259/00Type of treatment
    • B01D2259/40Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/401Further details for adsorption processes and devices using a single bed
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2229/00Aspects of molecular sieve catalysts not covered by B01J29/00
    • B01J2229/10After treatment, characterised by the effect to be obtained
    • B01J2229/16After treatment, characterised by the effect to be obtained to increase the Si/Al ratio; Dealumination
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02CCAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/10Capture or disposal of greenhouse gases of nitrous oxide (N2O)
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/151Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions, e.g. CO2

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)

Abstract

Описывается способ уменьшения содержания NOи NO в газах при использовании газообразного восстановителя, применяемого в количестве, необходимом для восстановления NO, в присутствии одного или нескольких цеолитов, нагруженных железом, с кристаллической структурой, не имеющей пор или каналов величиной более 7 Å, и при температуре менее 450°С в реакционной зоне. При этом скорость потока газовой смеси и/или количество катализатора выбирают так, что достигается желательная степень разложения NO. Способ можно использовать особенно в производстве азотной кислоты, на электростанциях и газовых турбинах.

Description

Данное изобретение касается способа, посредством которого может быть сокращено или полностью ликвидировано содержание Ν2Θ и ΝΟΧ в газах, особенно в технологических газах или в газообразных отходах.
Во многих процессах, как, например, процессы горения, или также при промышленном получении азотной кислоты, образуются газообразные отходы, включающие моноксид азота N0, диоксид азота ΝΟ2 (обозначаемые вместе как ΝΟΧ), а также веселящий газ Ν2Ο. В то время как N0 и ΝΟ2 уже давно известны как соединения с экологически токсичным действием (кислотные дожди, образование смога), и во всем мире установлены граничные значения их максимально допустимых выбросов, в последние годы в поле зрения защиты окружающей среды оказался также веселящий газ, так как он в значительной мере способствует разрушению стратосферного озона и парниковому эффекту. Поэтому в целях защиты окружающей среды существует настоятельная потребность в технических решениях сокращения или, если возможно, полной ликвидации выбросов веселящего газа вместе с выбросами ΝΟΧ.
Для раздельного уничтожения, с одной стороны, Ν2Ο и, с другой стороны, ΝΟΧ уже известны многочисленные способы.
Так, для уменьшения ΝΟΧ, прежде всего, существует способ каталитического восстановления ΝΟΧ, который протекает при использовании различных восстановителей, причем многократно описаны цеолитовые катализаторы. Кроме медных цеолитов для практического использования, прежде всего, представляют интерес железосодержащие цеолиты. В качестве восстановителей используют, например, аммиак (см. И8-А-5451387) или также углеводороды (см. Вейд, К. ипб V. К. На11 ίη 1оигла1 οί Са1а1у818 166, 8. 368-376 (1997)).
В отличие от сокращения ΝΟΧ в газообразных отходах, которое уже многие годы используется в технике, для уничтожения Ν2Θ имеются лишь немногие технические процессы, которые преимущественно направлены на термическое или каталитическое разложение Ν2Θ. Обзор катализаторов, принципиальная пригодность которых для разложения веселящего газа была доказана, приведен Кар!еуп е! а1. (В. Кар!еуп, е! а1., Арр1. Са!. В: Епупоптеп1а1 9 (1996) 25-64).
Особенно пригодными опять являются Ве- и Си-цеолитовые катализаторы, которые способствуют или чистому разложению Ν2Θ в Ν2 и Ο2 (заявка И8-А-5171553), или служат для каталитического восстановления Ν2Θ с помощью, например, ΝΗ3 до Ν2 и Н2О.
Так, в заявке 1Р-А-07060126 описан катализатор для восстановления Ν2Ο с ΝΗ3 в присутствии железосодержащих цеолитов типа пентасил (МВ1). Так как технически реализуемая степень разложения достигается лишь при температуре >450°С, особенные требования предъявляются к термической стабильности катализатора.
Мацуеып е! а1. ш Са!а1. Ье!!. 62 (1999) 41-44 приводят обзор пригодности различных железообменных цеолитов типа ΜΟΒ, МВ1, ВЕА, ВЕК, ВАИ, МА2 и ΟΒΒ для восстановления Ν2Ο с ΝΗ3. В связи с этим посредством добавления ΝΗ3 при 450°С только в случае Ве-ВЕА достигают восстановления Ν2Ο >70%.
Для одновременного устранения ΝΟΧ и Ν2Θ, которое особенно желательно вследствие простоты и экономичности, в литературе также описаны различные варианты способов, которые всегда направлены на совместное восстановление ΝΟΧ и Ν2Θ.
Так, в заявке И8-А-4571329 описан способ восстановления ΝΟΧ и Ν2Ο посредством аммиака в присутствии Ве-замещенного цеолитового катализатора, который катализирует, с одной стороны, реакцию ΝΗ3 с ΝΟΧ до Н2О и Ν2 и, с другой стороны, также реакцию ΝΗ3 с Ν2Ο до Н2О и Ν2. В качестве пригодных катализаторов называют железозамещенные цеолиты из группы Могбеш!, С11пор111о11!, ВащаЩ и 2ео1б11 Υ. Соотношение ΝΗ3 к ΝΟ2 составляет по крайней мере 1,3.
Заявка \νΟ-Λ-00/48715 описывает способ, в котором газообразные отходы, содержащие ΝΟΧ и Ν2Θ, при температуре между 200 и 600°С пропускают через железо-цеолитовый катализатор типа Ве!а (=ВЕА), причем газообразные отходы, кроме того, содержат ΝΗ3 в количественном соотношении между 0,7 и 1,4 в расчете на общее количество ΝΟΧ и Ν2Ο. Здесь также ΝΗ3 служит в качестве восстановителя как для ΝΟΧ, так и для Ν2Ο. Несмотря на то, что способ проводят как одностадийный способ при температурах менее 450°С, но так же, как и вышеназванные способы, обладает принципиальным недостатком: для уничтожения содержания Ν2Ο на количество Ν2Ο необходимо почти эквимолярное количество восстановителя ΝΗ3.
В заявке 1Р-А-51/03953 описан способ устранения оксидов азота, включающий Ν2Θ и ΝΟΧ, при котором Ν2Ο и ΝΟΧ одновременно восстанавливают углеводородами. В качестве катализатора служит ΥА12Ο3- или цеолитовый носитель, на который нанесен металл из группы Си, Ад, Сг, Ве, Со, Νί, Ки, К11 или 1г. Условием этого способа также является добавление восстановителя, соответствующее общему количеству Ν2Ο и ΝΟΧ.
Задачей данного изобретения является разработка простого, экономичного способа одновременного разложения Ν2Ο и ΝΟΧ в присутствии единственного типа катализатора, характеризующегося возможно более низкой рабочей температурой и минимальным расходом восстановителя.
Поставленная задача решается способом согласно изобретению.
- 1 005631
Объектом данного изобретения является способ уменьшения содержания ΝΟΧ и Ν2Ο в газах, особенно в технологических газах и газообразных отходах, включающий:
a) добавление газообразного при условиях реакции восстановителя для ΝΟΧ к газу, содержащему ΝΟΧ и Ν2Ο, в таком количестве, которое необходимо для восстановления ΝΟΧ,
b) введение газовой смеси в аппарат с реакционной зоной, содержащей один или несколько цеолитов, нагруженных железом, кристаллическая структура которых не имеет пор или каналов более 7 ангстрем,
c) установление температуры в зоне реакции вплоть до 450°С и выбор скорости потока газовой смеси и/или количества катализатора таким образом, чтобы достигать желательную степень разложения Ν2Ο.
Для проведения способа согласно изобретению газ, содержащий Ν2Ο и ΝΟΧ, сначала смешивают с газообразным восстановителем, предпочтительно с ΝΗ3, и затем для одновременного разрушения Ν2Ο (посредством разложения) и ΝΟΧ (посредством восстановления) пропускают через катализатор при температуре менее 450°С с вышевыбранной объемной скоростью.
Согласно признаку а) способа согласно изобретению восстановитель добавляют в таком количестве, которое необходимо для восстановления ΝΟΧ. Под этим в рамках описания понимают количество восстановителя, которое необходимо, чтобы долю ΝΟΧ в газовой смеси восстановить полностью или вплоть до желательной конечной концентрации, без того, чтобы имело место заметное восстановление Ν2Ο. Для расчета количества восстановителя содержание Ν2Ο в газовой смеси не играет роли, так как восстановитель почти селективно действует на ΝΟΧ.
Под понятием объемная скорость понимают при этом частное от объемной доли газовой смеси в час в расчете на объемную долю катализатора. Таким образом, объемная скорость может быть установлена посредством скорости потока газа и/или посредством количества катализатора.
В основном температура газовой смеси в реакционной зоне составляет 250-450°С, предпочтительно 300-450°С, особенно 350-450°С.
Предпочтительно выбор температуры, скорости потока и количества катализатора на стадии с) происходит таким образом, что в зоне реакции разлагается по крайней мере 50%, предпочтительно по крайней мере 70%, и особенно предпочтительно по крайней мере 80% Ν2Ο.
Уменьшение содержания ΝΟΧ и Ν2Ο происходит в присутствии единственного типа катализатора, предпочтительно единственного катализатора, который в основном нагружен одним или несколькими цеолитами, включающими железо.
В качестве восстановителя согласно изобретению могут быть использованы такие вещества, которые характеризуются высокой активностью и селективностью для восстановления Ν2Ο и селективность и активность которых при выбранных условиях реакции больше, чем для возможного восстановления Ν2Ο.
В качестве восстановителя согласно изобретению используют, например, углеводороды, водород, моноксид углерода, аммиак или их смеси, как, например, синтез-газ. Особенно предпочтительным является аммиак.
При этом добавленное количество восстановителя не должно быть заметно больше, чем требуется для восстановления ΝΟΧ. В случае аммиака в качестве восстановителя используют - в зависимости от желательной степени разложения содержания ΝΟΧ - вплоть до 1,33 (8/6) молярных долей аммиака в расчете на молярную долю ΝΟΧ. Если желательна малая степень разложения ΝΟΧ, то количество молярных долей аммиака составляет 1,33*у, в расчете на молярную долю ΝΟΧ; при этом у является необходимой процентной долей ΝΟΧ, требуемой при восстановлении. Необходимое молярное соотношение восстановителя к ΝΟΧ может зависеть от условий реакции. Установлено, что при повышенном давлении или при пониженной температуре реакции количество восстановителя, требуемое для полного разложения ΝΟΧ, снижается. В случае аммиака снижается молярная доля из вышеупомянутых 1,33 молярных частей на 1 молярную часть.
В качестве катализаторов используют цеолиты, нагруженные железом, или смеси таких цеолитов, кристаллическая структура которых не имеет пор или каналов с кристаллографическим диаметром более 7,0 А.
Неожиданно было показано, что с помощью катализаторов такого рода в присутствии ΝΟΧ и соответствующего количества восстановителя, которое не должно быть больше, чем требуется для восстановления ΝΟΧ, разложение Ν2Ο может достигаться уже при температуре <450°С.
При условиях данного способа НН3 действует не как восстановитель для ^О. а селективно восстанавливает ΝΟΧ, содержащийся в газообразных отходах.
Не будучи связанными с теоретическими рассуждениями, следующие представления о механизме могут пояснить физико-химический смысл изобретения.
На первой стадии разложения УО происходит передача атома кислорода к активному центру (символизировано с помощью *) железо-цеолитового катализатора согласно
Ν2Ο + * Ν2 + О* Уравн. 1
- 2 005631
При условии незанятого активного центра на катализаторе это разложение Ν2Ο происходит быстро. Удаление активного атома кислорода, необходимое для образования молекулярного О2 согласно
2Ο* О2 + 2* Уравн. 2 происходит, однако, сравнительно медленно. Это означает, что если реакция по уравн. 2 ускоряется, происходит также более быстрое разложение Ν2Ο.
Для этого служит ΝΟ, который согласно реакции
ΝΟ + О* θ ΝΟ2 + * Уравн. 3 реагирует с сорбированным О*.
При достаточно высоких температурах в присутствии катализаторов, используемых согласно изобретению, происходит достаточно быстрая регенерация ΝΟ согласно
2ΝΟ2 θ 2ΝΟ + Ο2 + * Уравн. 4
При низких технологических температурах, которые особенно предпочтительны согласно изобретению, равновесие ΝΟ/ΝΟ2 устанавливается соответственно медленно.
Реакция отделения кислорода вида О* ограничивается дефицитом ΝΟ.
Так как в случае уравн. 3 речь идет о химическом равновесии, реакция отделения О* может идти эффективно не только посредством подавления ΝΟ, но и путем удаления ΝΟ2. Это достигается путем добавления газообразного восстановителя, как ΝΗ3, который согласно
6ΝΟ2 + 8ΝΗ32 + 12Н2О Уравн. 5 селективно реагирует с ΝΟ2 до образования Ν2 и Н^ также при сниженных температурах.
Это означает, что в присутствии ΝΟΧ и при добавлении газообразного восстановителя, как аммиак, разложение Ν2Ο ускоряется без требуемого для этого эквивалента восстановителя ΝΗ3. Необходимое количество ΝΗ3 вводится в присутствии катализаторов, используемых согласно изобретению, за счет желательного разложения ΝΟΧ. Однако при этом оно не должно быть заметно больше, чем требуется для восстановления ΝΟΧ, так как избыточный ИН3 блокирует разложение К2О и, в случае необходимости, при повышенных температурах ведет к нежелательному восстановлению К2О аммиаком. Последнее в особенности проявляется в случае, если используют железосодержащий цеолит с порами или каналами более 7 А, что не соответствует изобретению. Примером этого является цеолит типа ВЕА.
Способ согласно изобретению осуществляют таким образом, что как разложение Н2О. так и восстановление ΝΟΧ проводят при одинаково низкой температуре в простом слое катализатора с малым расходом газообразного восстановителя, как ΝΗ3, что не достигалось описанными в уровне техники способами.
В особенности это является большим преимуществом, если нужно устранить большие количества Ν2Ο.
Путем использования железонагруженных цеолитов, предпочтительно типов ЕЕК, МЕЬ и ΜΕΙ, в особенности Ее-28М-5, разложение ^О происходит согласно вышеназванному способу в присутствии ΝΟΧ уже при таких температурах, при которых разложение Ν2Ο без ΝΟΧ и Ν4 3 вообще не имело бы места.
Форма слоя катализатора согласно изобретению является произвольной, например в форме трубчатого реактора или реактора с радиально расположенными решетками. Произвольным согласно изобретению является также способ введения газообразного восстановителя в обрабатываемый газовый поток, пока он следует в направлении потока перед реакционной зоной. Введение может осуществляться, например, во входную линию перед емкостью для слоя катализатора или непосредственно перед слоем. Восстановитель может быть введен в виде газа или также жидкости, или водного раствора, которые испаряются в обрабатываемый газовый поток.
Катализаторы, используемые согласно изобретению, содержат в основном предпочтительно >50 мас.%, особенно >70 мас.%, одного или нескольких цеолитов, нагруженных железом. Так, используемый согласно изобретению катализатор, может содержать, например, наряду с цеолитом Ее-28М-5 другой цеолит, содержащий железо, как, например, железосодержащий цеолит типа ΜΕΙ или ЕЕК.
Кроме этого, катализатор, используемый согласно изобретению, может содержать другие известные специалисту добавки, как, например, связующие.
Катализаторы, используемые согласно изобретению, предпочтительно основаны на цеолитах, в которых посредством твердофазного ионного обмена было внесено железо. Обычно исходят из коммерчески доступных аммониевых цеолитов (например, ΝΗ4-Ζ8Μ-5) и соответствующих солей железа (например, Ее8Ο4 х 7Н2О), и механическим путем их интенсивно смешивают друг с другом в шаровой мельнице при комнатной температуре (Тигек е! а1.; Арр1. Са!а1. 184, (1999) 249-256; ЕР-А-0955080). На этот литературный источник здесь ссылаются. Затем полученный порошок катализатора кальцинируют в камерной печи на воздухе при температуре в области от 400 до 600°С. После кальцинирования цеолиты, содержащие железо, интенсивно промывают дистиллированной водой и после отфильтровывания цеолитов сушат. Затем железосодержащие цеолиты, полученные таким образом, смешивают с пригодными связующими и экструдируют, например, до гранул катализатора цилиндрической формы. В качестве свя
- 3 005631 зующих пригодны все обычно используемые связующие, наиболее общепринятыми для этого являются алюмосиликаты, как, например, каолин.
Согласно данному изобретению используемые цеолиты нагружены железом. При этом содержание железа может составлять в расчете на массу цеолита вплоть до 25%, однако предпочтительно 0,1-10%. Кристаллическая структура цеолита не имеет пор и каналов с кристаллографическим диаметром более 7,0 А.
В способ согласно изобретению также включено использование таких цеолитов, в которых алюминий в решетке частично изоморфно замещен одним или несколькими элементами, например одним или несколькими элементами, выбранными из В, Ве, Са, Ре, Сг, V, Άδ, 8Ь и Βί. Также включено использование цеолитов, в которых кремний в решетке изоморфно замещен одним или несколькими элементами, например одним или несколькими элементами, выбранными из Се, Τι, Ζγ и НТ.
Точные данные о строении или структуре цеолитов, используемых согласно изобретению, приведены в Л11а§ оТ Ζеο1^ΐе 81глс1иге Турек, Екеу1ег, 4'1' гес15еб Εάίίίοη 1996, на который здесь ссылаются.
Согласно изобретению предпочтительными являются цеолиты типа МР1 (пентасил) или РЕВ (ферририт). Особенно предпочтительны цеолиты типа Ее^8М-5.
Особенно предпочтительно в способе согласно изобретению используют далее вышеназванные цеолитовые катализаторы, которые были обработаны водяным паром («пропаренные» («де81еага1е») катализаторы). Путем обработки такого рода решетка цеолита деалюминируется; эта обработка известна специалисту. Неожиданным образом эти гидротермально обработанные цеолитовые катализаторы в способе согласно изобретению отличались особенно высокой активностью.
Предпочтительно используют гидротермально обработанные цеолитовые катализаторы, которые нагружены железом и у которых соотношение алюминия вне решетки к алюминию в решетке составляет по крайней мере 1:2, предпочтительно от 1:2 до 20:1.
Температура использования катализатора, при которой ликвидируются Ы2О и ΝΟΧ, согласно изобретению составляет <450°С, особенно предпочтительно от 350 до 450°С.
Газ, содержащий оксиды азота, обычно пропускают через катализатор с объемной скоростью от 200 до 200000 ч-1, предпочтительно от 5000 до 100000 ч-1, особенно от 5000 до 50000 ч-1 и еще более предпочтительно от 5000 до 30000 ч-1 в расчете на объем катализатора.
При этом выбор технологической температуры, также как выбранная объемная скорость, устанавливаются посредством желательной степени разложения Ν2Ο.
Желательное разложение ΝΟΧ регулируют посредством добавляемого количества газообразного восстановителя, как ΝΗ3. Согласно уравн. 5 для аммиака оно составляет предпочтительно около 8/6 разлагаемого количества ΝΟΧ, но при высоких давлениях или низких температурах, как описано выше, также может принимать меньшие значения.
Способ согласно изобретению в основном проводят при давлении в области от 1 до 50 бар, предпочтительно от 1 до 25 бар.
Введение восстановителя перед слоем катализатора происходит посредством соответствующего устройства, как, например, нагнетательный вентиль или оформленные сопла.
Содержание воды в реакционном газе предпочтительно находится в области <25 об.%, особенно в области <15 об.%.
В целом предпочтительна относительно низкая концентрация воды, так как более высокое влагосодержание потребовало бы более высоких рабочих температур. В зависимости от используемого типа цеолита и продолжительности способа это могло бы превышать гидротермальные границы стабильности катализатора и таким образом, по мере надобности, должно подбираться к каждому отдельному случаю.
Также присутствие СО2 и других дезактивирующих компонентов реакционного газа, которые известны специалисту, по возможности должно быть минимизировано, так как это оказывает отрицательное действие на разложение Ν2Ο.
Способ согласно изобретению работает также в присутствии О2, так как катализаторы, используемые согласно изобретению, характеризуются соответствующей селективностью, они при температуре <450°С подавляют реакцию газообразного восстановителя, как Ν^, с О2.
Все эти факторы влияния, а также выбранную нагрузку катализатора, т. е. объемную скорость, следует принимать во внимание при выборе пригодной рабочей температуры реакционной зоны.
Достигаемое при данном способе превращение ^О и ΝΟΧ составляет >80%, предпочтительно >90%. Поэтому способ относительно своей эффективной производительности, т.е. достигаемой степени превращения разложения Ν2Ο и ΝΟΧ, а также относительно эксплуатационных и инвестиционных затрат превосходит уровень техники.
Способ согласно изобретению особенно может быть использован при производстве азотной кислоты для газообразных отходов электростанций или газовых турбин. В этих процессах образуются азотсодержащие технологические газы и газообразные отходы, из которых способом согласно изобретению без больших затрат может быть удален азот.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами.
- 4 005631
В качестве катализатора используют цеолит, нагруженный железом, типа ΖδΜ-5.
Получение катализатора Εο-Ζ8Μ-5 осуществляли посредством твердофазного ионного обмена, исходя из коммерчески доступного цеолита в аммонийной форме (ΑΕ8Ι-ΡΕΝΤΑ, 8Μ27). Детальные сведения о продукте могут быть взяты из: М. Яаиксйег, К. Ксюгс. Я. Μοηηίβ. XV. 8с11\\лсдсг. Α. ТШ1ег, Τ. Тигек: Ргерагайоп оГ ЫдЫу асйуе Ε-Ζ8Μ-5 са1а1уз( ΙΙιΐΌΐίβΙι §ο1ίά ь1а1с ίοη ехсйапде Гог Изе са!а1уйс йесотроШюи оГ Ν2Ο, Арр1. СаГа1. 184 (1999) 249-256.
Порошок катализатора кальцинировали на воздухе 6 ч при 823К, промывали и сушили в течение ночи при 383К. После добавления соответствующего связующего проводили экструзию с образованием цилиндрических гранул катализатора, которые разламывали до гранулята с размером 1-2 мм.
В качестве аппарата для уменьшения содержания ΝΟχ и Ν2Ο использовали трубчатый реактор, который был наполнен таким количеством вышеупомянутого катализатора, что в расчете на встречный поток газа объемная скорость составляла 10000 ч-1. Перед входом в реактор происходило добавление газа ΝΉ3. Рабочую температуру реактора устанавливали путем нагревания. Анализ газового потока, входящего и выходящего из аппарата, осуществляли с помощью газового анализатора ЕТ1Я.
Для приведенных ниже исходных концентраций и рабочих температур были достигнуты степени разложения Ν2Ο и ΝΟχ, приведенные в табл. 1.
Пример 1: 375°С (1А), 400°С (1В), 425°С (1С)
Исходные концентрации:
1000 ч.млн. Ν2Ο, 2500 ч.млн. Н2О и 2,5 об.% О2 в Ν2
Пример 2: 375°С (2А), 400°С (2В) , 425°С (2С)
Исходные концентрации:
1000 ч.млн. Ν2Ο, 1000 ч.млн. ΝΟχ, 2500 ч.млн. Н^, 2,5 об.% Ο2 и 1200 ч.млн. ΝΗ3 в Ν2
Таблица
Пример Температура Разложение Ν2Ο Разложение ΝΟχ
375°С 4,5% -
375°С 56,2% 89,9%
400°С 14,7% -
400°С 79,8% 91,5%
425°С 33,7% -
425°С 93,2% 91,9%
Как видно из примеров, присутствие ΝΟχ и добавление аммиака приводит к характерному возрастанию разложения Ν2Ο без расходования ΝΗ3 на восстановление Ν2Ο. Достигаемое восстановление ΝΟχ около 90% (исходя из 1000 ч.млн. ΝΟχ) соответствует в рамках точности измерения добавленному количеству ИН3 (1200 ч.млн.), деленному на стехиометрическое соотношение реакции 8/6 согласно уравн. 5. В противоположность этому степень разложения Ν2Ο при заданном ΝΟχ и концентрации ИН3 зависит только от температуры процесса или установленной объемной скорости.

Claims (10)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Способ уменьшения содержания ΝΟχ и Ν2Ο в газах, особенно в технологических газах и газообразных отходах, включающий
    a) добавление аммиака в качестве газообразного при условиях реакции восстановителя ΝΟχ к газу, содержащему ΝΟχ и Ν2Ο, в количестве вплоть до 1,33 (8/6) молярных долей в расчете на количество ΝΟχ,
    b) введение газовой смеси в аппарат с реакционной зоной, содержащей один или несколько цеолитов, нагруженных железом, кристаллическая структура которых не имеет пор или каналов более 7 А,
    c) установление в зоне реакции температуры вплоть до 450°С и выбор скорости потока газовой смеси и/или количества катализатора посредством пропускания газа, содержащего ΝΟχ и Ν2Ο, через катализатор с объемной скоростью от 5000 до 50000 ч-1, в расчете на объем катализатора таким образом, что получают желательную степень разложения Ν2Ο.
  2. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на стадии с) устанавливают такую температуру и скорость потока газовой смеси и/или выбирают такое количество катализатора, что в зоне реакции разлагается по крайней мере 50%, предпочтительно по крайней мере 70% и особенно предпочтительно по крайней мере 80% Ν2Ο.
  3. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что газ, содержащий ΝΟχ и Ν2Ο, пропускают через катализатор с объемной скоростью от 5000 до 30000 ч-1 в расчете на объем катализатора.
  4. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что температура в реакционной зоне составляет от 350 до 450°С.
  5. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что газ пропускают через единственный катализатор.
  6. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве катализаторов используют нагруженные железом цеолиты типов ΜΕΙ, ЕЕЯ и МЕЬ.
    - 5 005631
  7. 7. Способ по п.6, отличающийся тем, что в качестве катализатора используют нагруженный железом цеолит типа ΜΕΊ.
  8. 8. Способ по п.7, отличающийся тем, что нагруженный железом цеолит типа ΜΕΊ является катализатором типа Ρο-Ζ8Μ-5.
  9. 9. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве катализаторов используют цеолиты, обработанные водяным паром.
  10. 10. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве катализаторов используют цеолиты, нагруженные железом, для которых соотношение алюминия вне решетки к алюминию в решетке составляет по крайней мере 0,5.
EA200301001A 2001-03-13 2002-03-06 Способ уменьшения содержания n2o и nox в газах EA005631B1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10112444A DE10112444A1 (de) 2001-03-13 2001-03-13 Verfahren zur Verringerung des Gehalts von N¶2¶O und NO¶x¶ in Gasen
PCT/EP2002/002438 WO2002087733A1 (de) 2001-03-13 2002-03-06 Verfahren zur verringerung des gehalts von n2o und nox in gasen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA200301001A1 EA200301001A1 (ru) 2004-02-26
EA005631B1 true EA005631B1 (ru) 2005-04-28

Family

ID=7677555

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA200301001A EA005631B1 (ru) 2001-03-13 2002-03-06 Способ уменьшения содержания n2o и nox в газах

Country Status (13)

Country Link
US (2) US20040109805A1 (ru)
EP (1) EP1370342B1 (ru)
KR (1) KR100824225B1 (ru)
CN (1) CN1269554C (ru)
AT (1) ATE308371T1 (ru)
DE (2) DE10112444A1 (ru)
DK (1) DK1370342T3 (ru)
EA (1) EA005631B1 (ru)
ES (1) ES2252450T3 (ru)
IN (1) IN2003CH01437A (ru)
NO (1) NO334708B1 (ru)
WO (1) WO2002087733A1 (ru)
ZA (1) ZA200306771B (ru)

Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10215605A1 (de) * 2002-04-09 2003-10-30 Uhde Gmbh Entstickungsverfahren
EP1815909A4 (en) * 2004-07-29 2010-04-28 N E Chemcat Corp NOx REDUCTION CATALYST HAVING EXCELLENT LOW TEMPERATURE CHARACTERISTICS
DE102005022650A1 (de) * 2005-05-11 2006-11-16 Uhde Gmbh Verfahren zur Verringerung des Gehaltes an Stickoxiden in Gasen
JP5261189B2 (ja) * 2005-12-14 2013-08-14 ビーエーエスエフ コーポレーション Nox選択的触媒還元効率の改善されたゼオライト触媒
ATE550088T1 (de) * 2006-10-24 2012-04-15 Gpn Ferrierit/eisen enthaltender katalysator für die zersetzung von n20 und die katalytische reduktion von nox und n2o
US7736608B2 (en) * 2007-11-29 2010-06-15 General Electric Company Methods and systems for reducing the emissions from combustion gases
DE102008003036B4 (de) * 2008-01-02 2011-07-07 Süd-Chemie AG, 80333 Oxidationskatalysator mit NOx- und N2O-Minderungsaktivität
US7695703B2 (en) * 2008-02-01 2010-04-13 Siemens Energy, Inc. High temperature catalyst and process for selective catalytic reduction of NOx in exhaust gases of fossil fuel combustion
JP5459965B2 (ja) * 2008-02-05 2014-04-02 メタウォーター株式会社 排ガス中のn2o除去方法
KR101091705B1 (ko) * 2009-03-24 2011-12-08 한국에너지기술연구원 암모니아 환원제에 의한 아산화질소 단독 혹은 아산화질소와 일산화질소의 동시 저감을 위한 철이온이 담지된 제올라이트 촉매의 제조방법과 그 촉매 그리고 이를이용한 암모니아 환원제에 의한 아산화질소 단독 혹은 아산화질소와 일산화질소의 동시 저감방법
FR2944316A3 (fr) * 2009-04-10 2010-10-15 Renault Sas Procede de diminution du protoxyde d'azote des gaz d'echappement de vehicule automobile
US9109492B2 (en) * 2009-06-16 2015-08-18 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust purification system of internal combustion engine
BR112012025748A2 (pt) * 2010-04-08 2017-08-29 Basf Se Catalisador, sistema de tratamento de gás de escape, e, processo para tratamento de uma corrente de gás
FR2962923B1 (fr) * 2010-07-22 2015-01-02 Peugeot Citroen Automobiles Sa Composition catalytique et dispositif de traitement des gaz comprenant une telle composition
DE102011011881A1 (de) 2011-02-21 2012-08-23 Thyssenkrupp Uhde Gmbh Verfahren zur Beseitigung von N2O und NOX aus dem Prozess zur Salpetersäureherstellung
JP2013099715A (ja) * 2011-11-08 2013-05-23 Hitachi Zosen Corp 燃焼排ガス中の窒素酸化物の除去触媒および同触媒を用いる窒素酸化物の除去方法
DE102011121188A1 (de) * 2011-12-16 2013-06-20 Thyssen Krupp Uhde Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Beseitigung von NOx und N20
US9919269B2 (en) 2013-03-15 2018-03-20 3D Clean Coal Emissions Stack Llc Clean coal stack
US9067837B2 (en) 2013-03-15 2015-06-30 Three D Stack, LLC Cleaning stack gas
US8821818B1 (en) 2013-03-15 2014-09-02 Three D Stack, LLC Cleaning stack gas
DE102014210661A1 (de) 2014-06-04 2015-12-17 Thyssenkrupp Ag Verringerung der Emission von Stickoxiden beim Anfahren von Anlagen zur Herstellung von Salpetersäure
CN106999915A (zh) 2014-12-03 2017-08-01 巴斯夫欧洲公司 用于一氧化二氮分解的铑催化剂、其制备及其用途
EP3162427A1 (en) 2015-10-28 2017-05-03 Casale SA A method and apparatus for removing nox and n2o from a gas
EP3315188A1 (en) * 2016-10-28 2018-05-02 Casale Sa A method for removing nitrogen oxides from a gas using an iron exchanged zeolite catalyst
AU2017267474A1 (en) 2016-05-14 2019-01-03 3 D Clean Coal Emissions Stack, Llc Clean gas stack
RU2755022C2 (ru) * 2016-10-28 2021-09-09 Касале Са Способ удаления оксидов азота из газа с использованием подвергнутого ионному обмену с железом цеолитного катализатора
WO2019105635A1 (en) 2017-11-30 2019-06-06 Casale Sa PROCESS FOR THE PRODUCTION OF NITRIC ACID WITH TERTIARY ABATEMENT OF N2O AND NOx
EP3689441A1 (en) 2019-02-01 2020-08-05 Casale Sa Process for removing nitrogen oxides from a gas

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS51147470A (en) * 1975-06-12 1976-12-17 Toa Nenryo Kogyo Kk A process for catalytic reduction of nitrogen oxides
US4431746A (en) * 1981-06-26 1984-02-14 Mobil Oil Corporation Preparing metal-exchanged highly siliceous porous crystalline materials
US4571329A (en) 1984-08-13 1986-02-18 Babcock-Hitachi Kabushiki Kaisha Ammonia reduction-denitration process and apparatus therefor
DE3635284A1 (de) * 1986-10-16 1988-04-28 Steuler Industriewerke Gmbh Katalysator zur entfernung von stickoxiden aus abgasen
DE3723072A1 (de) * 1987-07-11 1989-01-19 Basf Ag Verfahren zur entfernung von stickoxiden aus abgasen
US4867954A (en) * 1988-04-07 1989-09-19 Uop Catalytic reduction of nitrogen oxides
US4961917A (en) * 1989-04-20 1990-10-09 Engelhard Corporation Method for reduction of nitrogen oxides with ammonia using promoted zeolite catalysts
US5024981A (en) * 1989-04-20 1991-06-18 Engelhard Corporation Staged metal-promoted zeolite catalysts and method for catalytic reduction of nitrogen oxides using the same
US5271913A (en) * 1989-12-28 1993-12-21 Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha Denitration catalyst for high-temperature exhaust gas
US5238890A (en) * 1990-10-31 1993-08-24 Idemitsu Kosan Company Limited Exhaust gas purifying catalyst and an exhaust gas purifying method using the catalyst
US5173278A (en) * 1991-03-15 1992-12-22 Mobil Oil Corporation Denitrification of flue gas from catalytic cracking
US5310714A (en) * 1992-07-08 1994-05-10 Mobil Oil Corp. Synthesis of zeolite films bonded to substrates, structures and uses thereof
US5254322A (en) * 1992-08-10 1993-10-19 Mobil Oil Corporation Method for reducing automotive NOx emissions in lean burn internal combustion engine exhaust using a transition metal-containing zeolite catalyst which is in-situ crystallized
DE4433120B4 (de) * 1993-09-16 2004-07-08 Honda Giken Kogyo K.K. Wärmefester Katalysator zur Abgasemisssionsbegrenzung
US5482692A (en) * 1994-07-07 1996-01-09 Mobil Oil Corporation Selective catalytic reduction of nitrogen oxides using a ferrocene impregnated zeolite catalyst
US5676912A (en) * 1995-02-22 1997-10-14 Mobil Oil Corporation Process for exhaust gas NOx, CO, and hydrocarbon removal
EP0756891A1 (en) * 1995-07-26 1997-02-05 Corning Incorporated Iron zeolite for conversion of NOx
US6509511B1 (en) * 1998-10-07 2003-01-21 Guild Associates, Inc. Process for the conversion of perfluoroalkanes, a catalyst for use therein and a method for its preparation
US6087480A (en) * 1998-01-13 2000-07-11 Ciba Specialty Chemcals Corporation Process for preparing sparingly soluble aromatic amines
GB9808876D0 (en) * 1998-04-28 1998-06-24 Johnson Matthey Plc Combatting air pollution
US6143681A (en) * 1998-07-10 2000-11-07 Northwestern University NOx reduction catalyst
FR2789911B1 (fr) * 1999-02-18 2001-05-04 Grande Paroisse Sa Procede pour abattre simultanement les oxydes nitriques et le protoxyde d'azote dans les gaz qui en contiennent
DE10001539B4 (de) * 2000-01-14 2006-01-19 Uhde Gmbh Verfahren zur Beseitigung von NOx und N2O
DE10020100A1 (de) * 2000-04-22 2001-10-31 Dmc2 Degussa Metals Catalysts Verfahren und Katalysator zur Reduktion von Stickoxiden

Also Published As

Publication number Publication date
NO20033859L (no) 2003-09-01
DE50204774D1 (de) 2005-12-08
EA200301001A1 (ru) 2004-02-26
CN1269554C (zh) 2006-08-16
US20080044331A1 (en) 2008-02-21
EP1370342A1 (de) 2003-12-17
NO334708B1 (no) 2014-05-12
IN2003CH01437A (ru) 2005-11-25
DK1370342T3 (da) 2006-02-27
WO2002087733A1 (de) 2002-11-07
US20040109805A1 (en) 2004-06-10
NO20033859D0 (no) 2003-09-01
KR100824225B1 (ko) 2008-04-24
KR20040015066A (ko) 2004-02-18
ES2252450T3 (es) 2006-05-16
ATE308371T1 (de) 2005-11-15
CN1507368A (zh) 2004-06-23
ZA200306771B (en) 2004-04-29
EP1370342B1 (de) 2005-11-02
DE10112444A1 (de) 2002-10-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA005631B1 (ru) Способ уменьшения содержания n2o и nox в газах
RU2264845C2 (ru) СПОСОБ УДАЛЕНИЯ NOx и N2O И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
RU2320400C2 (ru) Способ удаления оксидов азота
US4571329A (en) Ammonia reduction-denitration process and apparatus therefor
JP5356018B2 (ja) ガス中の窒素酸化物濃度の低減方法
US6890501B2 (en) Method for simultaneously abating nitric oxides and nitrous oxides in gases containing them
US6682710B1 (en) Catalytic reduction of nitrous oxide content in gases
AU2845801A (en) Method for the removal of NOx and N2O from the residual gas in nitric acid production
AU775254B2 (en) Removal of laughing gas in nitric acid production
EP0462598B1 (en) Transition metal-containing zeolite having high hydrothermal stability, production method thereof and method of using same
AU2002257618B2 (en) Method of reducing the N2O content of gases and selected catalysts
US5078981A (en) Method for catalytically decomposing nitrogen oxides
JPH08243399A (ja) NOx含有排ガス浄化用触媒及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM

MK4A Patent expired

Designated state(s): RU