ES2234844T3 - Procedimiento y dispositivo para la recuccion de protoxido de nitrogeno. - Google Patents
Procedimiento y dispositivo para la recuccion de protoxido de nitrogeno.Info
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Abstract
Procedimiento para la reducción de protóxido de nitrógeno que se forma en la combustión catalítica de amoníaco y oxígeno para dar óxidos de nitrógeno, empleándose un sistema catalizador que consta al menos de una primera malla catalizadora y al menos una segunda malla catalizadora para la combustión catalítica de amoníaco y oxígeno a fin de obtener óxidos de nitrógeno, y siendo la al menos una primera malla catalizadora una malla de platino-rodio, caracterizado porque la al menos una segunda malla catalizadora, a favor de la corrien- te, es una malla de paladio-rodio con al menos 92 % en peso de paladio, 2 a 4 % en peso de rodio y el resto platino.
Description
Procedimiento y dispositivo para la reducción de
protóxido de nitrógeno.
La invención se refiere a un procedimiento y a un
dispositivo para la reducción de protóxido de nitrógeno que se forma
en la combustión catalítica de amoníaco y oxígeno para dar óxidos de
nitrógeno, empleándose un sistema catalizador que consta, al menos,
de una primera malla catalizadora y, al menos, una segunda malla
catalizadora para la combustión catalítica de amoníaco y oxígeno a
fin de obtener óxidos de nitrógeno, y siendo al menos una primera
malla catalizadora una malla de platino-rodio.
Un problema generalmente conocido en la
producción de ácido nítrico por combustión de amoníaco por medio de
oxígeno con formación de óxidos apropiados de nitrógeno es el hecho
de que en este caso se forma protóxido de nitrógeno (gas hilarante),
que, referido a la destrucción de la capa terrestre de ozono, se
hace sospechoso de tomar parte en la degradación de la misma. Por
tanto, es de considerable importancia en la producción de ácido
nítrico destruir posteriormente, de manera eficaz, el N_{2}O
producido o bien evitar lo más ampliamente posible la formación del
gas hilarante. En este caso no debería perjudicarse el rendimiento
en los óxidos deseados de nitrógeno.
En el documento DE 198 19 882 A1 se da a conocer
un procedimiento para la descomposición catalítica de N_{2}O en
una mezcla gaseosa obtenida en la producción de ácido nítrico por
oxidación catalítica de amoníaco, en un catalizador para la
descomposición de N_{2}O, que está caracterizado por poner en
contacto la mezcla gaseosa caliente, obtenida de la oxidación
catalítica del amoníaco, antes del subsiguiente enfriamiento, con un
catalizador para la descomposición del N_{2}O.
El documento DE-OS 22 39 514 da a
conocer una disposición de gasas catalizadoras para acelerar una
reacción entre dos o más corrientes gaseosas que atraviesan las
gasas, que está caracterizada por estar dispuesto del lado de la
corriente dirigida hacia abajo un grupo de gasas de material
metálico valioso junto a un segundo grupo de gasas de un material
metálico no valioso y menos fácilmente evaporable, así como material
metálico separable a través de los gases, que sustenta en el
funcionamiento la aceleración de la reacción.
En el documento DE-OS 19 59 137
se da a conocer un catalizador con un contenido reducido en platino
y rodio de 12 a 20% en peso para la oxidación de amoníaco en óxido
de nitrógeno.
En Hollemann-Wiberg "Lehrbuch
der anorganischen Chemie", 71ª - 80ª edición, editorial Walter de
Gruyter & Co., Berlín, 1971, página 360, se da a conocer un
elemento de combustión de amoníaco para la obtención de óxido de
nitrógeno con catalizador de malla de platino e instalaciones
mayores con varias mallas de alambre superpuestas por cada elemento
de combustión.
En el documento EP 0 359 286 B1 se da a conocer
un procedimiento para la reducción de protóxido de nitrógeno que se
forma en la combustión catalítica de amoníaco y oxígeno para dar
óxidos de nitrógeno y, a continuación, se refrigera en una unidad
recuperadora de calor y se absorbe en agua y/o ácido nítrico
diluido, que está caracterizado por darse a los gases calientes de
la combustión un tiempo de retención de 0,1 a 3 segundos, antes de
que se refrigeren. Con ello es posible volver a descomponer hasta un
90% el N_{2}O formado.
En el documento EP 0 611 041 B1 se da a conocer
un procedimiento para debilitar las emisiones de N_{2}O durante la
fase de puesta en marcha de una reacción de oxidación de amoníaco,
empleando una malla catalizadora a base de platino e incluyendo una
malla de captación de platino que comprende fibras de aleación de
paladio, conteniendo la aleación de paladio de 0,1 a 5% en peso de
cobalto.
En el documento DE 198 05 202 A1 se describe un
procedimiento para la preparación de ácido nítrico, en el que se
quema amoníaco en al menos una malla catalizadora, en especial malla
de platino, con aportación de oxígeno, y los gases de reacción se
enfrían, conduciéndose los gases de reacción a favor de la corriente
de la malla catalizadora, antes del enfriamiento, a través de un
catalizador estable a la temperatura para la transformación del
N_{2}O contenido en los gases de reacción.
Los procedimientos antes indicados presentan
tasas de degradación del N_{2}O insuficientes, o un gasto muy
elevado en aparatos, lo que ha de considerarse desventajoso desde el
punto de vista de la rentabilidad.
Queda por resolver, por tanto, el problema de
obviar, al menos parcialmente, las desventajas antes citadas con
ayuda de un nuevo procedimiento y de un nuevo dispositivo para la
reducción de protóxido de nitrógeno, en especial poner a disposición
un procedimiento eficaz y económico en cuanto a gasto en aparatos, y
un equipo correspon-
diente.
diente.
Este problema se resuelve de acuerdo con la
invención mediante un procedimiento según la reivindicación 1 ó 2 y
mediante un dispositivo según la reivindicación 6 ó 7, así como
mediante un empleo según la reivindicación
11.
11.
Tanto en el procedimiento de acuerdo con la
invención como también en el correspondiente dispositivo de acuerdo
con la invención se mezcla amoníaco con oxígeno y se quema a una
temperatura de aproximadamente 860ºC pasando por una primera malla
catalizadora, que es una malla de platino-rodio con
un porcentaje típico de 5,0 a 10,0% en peso de rodio y pasando por
una segunda malla catalizadora, siendo ésta segunda una malla de
paladio-rodio con al menos 92% en peso (o más) de
paladio, 2 a 4% en peso de rodio y el resto platino o,
alternativamente, con 82 a 83% en peso de paladio, 2,5 a 3,5% en
peso de rodio y el resto platino, y con ello realiza, con elevada
eficacia, la reducción de la porción de protóxido de nitrógeno. Se
designa como malla una estructura permeable al gas, que en esencia
es metálica, y se prepara, por ejemplo, como un tejido, un tejido de
punto o un fieltro.
De modo sorprendente pudo demostrarse que con el
empleo simultáneo de las dos mallas catalizadoras de acuerdo con la
invención la cantidad de N_{2}O formada podía reducirse
notablemente, habiendo tenido lugar, al mismo tiempo, una producción
de NO de elevada eficacia.
Primero, es ventajoso que la malla de
paladio-rodio presente un contenido en rodio de 2,5
a 3% en peso y un contenido en paladio de 82,5% en peso, puesto que
así se puede lograr una formación de N_{2}O especialmente
baja.
baja.
Además, es ventajoso que la malla de
paladio-rodio se mantenga distanciada de la malla de
platino-rodio por medio de al menos una tercera
malla, para evitar de este modo una unión por soldadura de los
diferentes tipos de malla, habiéndose acreditado como material para
la tercera malla un acero resistente al calor (aleación de FeCrAl,
p. ej., Megapyr o Kanthal).
Finalmente, puede ser ventajoso que la malla de
paladio-rodio contenga al menos otro metal del grupo
iridio, rutenio, renio, cobalto, níquel, cobre, oro, para elevar la
estabilidad mecánica - manteniendo igual la función catalítica
-
de la malla catalizadora de paladio-rodio.
de la malla catalizadora de paladio-rodio.
Los siguientes ejemplos sirven para explicar la
invención:
Datos de la instalación:
| Reactor: | Reactor de ensayo con diámetro efectivo de 100 mm |
| Presión del reactor: | 5 bares |
| Carga: | 10 tN/m^{2}/día |
| Temperatura: | 865ºC |
| Duración: | 20 días |
(Sistema
convencional)
| Selectividad de la reacción de amoníaco para dar óxido de nitrógeno: | 95,5 - 96% |
| Cantidad de N_{2}O producida: | 1000 - 1200 ppm |
(Ejemplo
comparativo)
| Selectividad de la reacción de amoníaco para dar óxido de nitrógeno: | 95,5 - 96% |
| Cantidad de N_{2}O producida: | 1000 - 1200 ppm |
(Ejemplo
comparativo)
| Selectividad de la reacción de amoníaco para dar óxido de nitrógeno: | 94,5 - 95% |
| Cantidad de N_{2}O producida: | 900 - 1200 ppm |
\newpage
(Invención)
| Selectividad de la reacción de amoníaco para dar óxido de nitrógeno: | 95,5 - 96% |
| Cantidad de N_{2}O producida: | 300 - 500 ppm |
Observación:
Mallas de Pd tras su empleo mecánicamente muy
débiles: grietas presentes
(Invención)
| Selectividad de la reacción de amoníaco para dar óxido de nitrógeno: | 95,5 - 96% |
| Cantidad de N_{2}O producida: | 300 - 500 ppm |
Observación:
Mallas de Pd tras su empleo mecánicamente débiles
pero ninguna grieta presente
(Invención)
| Selectividad de la reacción de amoníaco para dar óxido de nitrógeno: | 95,5 - 96% |
| Cantidad de N_{2}O producida: | 300 - 500 ppm |
Observación:
Mallas de Pd tras su empleo mecánicamente
estables y ninguna grieta presente
Datos de la instalación:
| Reactor: | Instalación industrial con dos reactores paralelos |
| Presión del reactor: | 4,8 |
| Carga: | 11,2 tN/m^{2}/día |
| Temperatura: | 880ºC |
| Duración: | 180 días |
Reactor 1 (Sistema convencional)
| Reacción de amoníaco a óxido de nitrógeno: | 95% |
| Cantidad de N_{2}O producida: | 1500 ppm |
Reactor 2 (Invención)
| Reacción de amoníaco a óxido de nitrógeno: | 95% |
| Cantidad de N_{2}O producida: | 1000 ppm |
Datos de la instalación:
| Reactor: | Reactor industrial |
| Presión del reactor: | 3,5 bares |
| Carga: | 5,85 tN/m^{2}/día |
| Temperatura: | 860ºC |
| Duración: | 300 días |
(Sistema
convencional)
| Reacción de amoníaco a óxido de nitrógeno: | 94 - 96% |
| Cantidad de N_{2}O producida: | 1200 - 1600 ppm |
(Invención)
| Reacción de amoníaco a óxido de nitrógeno: | 94 - 96% |
| Cantidad de N_{2}O producida: | 40 - 800 ppm |
Claims (11)
1. Procedimiento para la reducción de protóxido
de nitrógeno que se forma en la combustión catalítica de amoníaco y
oxígeno para dar óxidos de nitrógeno, empleándose un sistema
catalizador que consta al menos de una primera malla catalizadora y
al menos una segunda malla catalizadora para la combustión
catalítica de amoníaco y oxígeno a fin de obtener óxidos de
nitrógeno, y siendo la al menos una primera malla catalizadora una
malla de platino-rodio, caracterizado porque
la al menos una segunda malla catalizadora, a favor de la
corriente, es una malla de paladio-rodio con al
menos 92% en peso de paladio, 2 a 4% en peso de rodio y el resto
platino.
2. Procedimiento para la reducción de protóxido
de nitrógeno que se forma en la combustión catalítica de amoníaco y
oxígeno para dar óxidos de nitrógeno, empleándose un sistema
catalizador que consta al menos de una primera malla catalizadora y
al menos una segunda malla catalizadora para la combustión
catalítica de amoníaco y oxígeno a fin de obtener óxidos de
nitrógeno, y siendo la al menos una primera malla catalizadora una
malla de platino-rodio, caracterizado porque
la al menos una segunda malla catalizadora, a favor de la corriente,
es una malla de paladio-rodio con 82 a 83% en peso
de paladio, de 2,5 a 3,5% en peso de rodio y el resto platino.
3. Procedimiento según la reivindicación 2,
caracterizado porque la malla de
paladio-rodio presenta un contenido en rodio de 2,5
a 3% en peso y un contenido en paladio de 82,5% en peso.
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la malla de
paladio-rodio se mantiene distanciada de la malla de
platino-rodio por medio de al menos una tercera
malla.
5. Procedimiento según la reivindicación 4,
caracterizado porque la tercera malla consiste en un acero
resistente al calor.
6. Dispositivo para la reducción de protóxido de
nitrógeno que se forma en la combustión catalítica de amoníaco y
oxígeno para dar óxidos de nitrógeno, empleándose un sistema
catalizador que consta al menos de una primera malla catalizadora y
al menos una segunda malla catalizadora para la combustión
catalítica de amoníaco y oxígeno a fin de obtener óxidos de
nitrógeno, y siendo la al menos una primera malla catalizadora una
malla de platino-rodio, caracterizado porque
la segunda, y a favor de la corriente, malla catalizadora es una
malla de paladio-rodio con, al menos, 92% en peso de
paladio, 2 a 4% en peso de rodio, y el resto platino.
7. Dispositivo para la reducción de protóxido de
nitrógeno que se forma en la combustión catalítica de amoníaco y
oxígeno para dar óxidos de nitrógeno, empleándose un sistema
catalizador que consta al menos de una primera malla catalizadora y
al menos una segunda malla catalizadora para la combustión
catalítica de amoníaco y oxígeno a fin de obtener óxidos de
nitrógeno, y siendo la al menos una primera malla catalizadora una
malla de platino-rodio, caracterizado porque
la segunda malla catalizadora, a favor de la corriente, es una malla
de paladio-rodio con 82 a 83% en peso de
paladio, 2,5 a 3,5% en peso de rodio, y el resto platino.
8. Dispositivo según la reivindicación 7,
caracterizado porque la malla de
paladio-rodio presenta un contenido en rodio de 2,5
a 3% en peso y un contenido en paladio de 82,5% en peso.
9. Dispositivo según una de las reivindicaciones
6 a 8, caracterizado porque la malla de
paladio-rodio se mantiene distanciada de la malla de
platino-rodio por medio de al menos una tercera
malla.
10. Dispositivo según una de las reivindicaciones
6 a 9, caracterizado porque la tercera malla consiste en un
acero resistente al calor.
11. Empleo de un dispositivo según una de las
reivindicaciones 6 a 10 para la reducción de protóxido de nitrógeno,
en especial en la combustión catalítica de amoníaco y oxígeno para
dar óxidos de nitrógeno.
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