ES2239712T3 - Oxidacion de amoniaco. - Google Patents

Oxidacion de amoniaco.

Info

Publication number
ES2239712T3
ES2239712T3 ES02718389T ES02718389T ES2239712T3 ES 2239712 T3 ES2239712 T3 ES 2239712T3 ES 02718389 T ES02718389 T ES 02718389T ES 02718389 T ES02718389 T ES 02718389T ES 2239712 T3 ES2239712 T3 ES 2239712T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
support
absorber
air
macroparticles
ammonia
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
Application number
ES02718389T
Other languages
English (en)
Inventor
Sean Alexander Axon
Andrew Mark Ward
Brett Albert Wolfindale
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Johnson Matthey PLC
Original Assignee
Johnson Matthey PLC
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
Priority claimed from GB0110962A external-priority patent/GB0110962D0/en
Priority claimed from GB0110963A external-priority patent/GB0110963D0/en
Application filed by Johnson Matthey PLC filed Critical Johnson Matthey PLC
Application granted granted Critical
Publication of ES2239712T3 publication Critical patent/ES2239712T3/es
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/04Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising compounds of alkali metals, alkaline earth metals or magnesium
    • B01J20/041Oxides or hydroxides
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/04Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising compounds of alkali metals, alkaline earth metals or magnesium
    • B01J20/043Carbonates or bicarbonates, e.g. limestone, dolomite, aragonite
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/32Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating
    • B01J20/3202Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating characterised by the carrier, support or substrate used for impregnation or coating
    • B01J20/3206Organic carriers, supports or substrates
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/32Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating
    • B01J20/3231Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating characterised by the coating or impregnating layer
    • B01J20/3234Inorganic material layers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/76Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/83Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with rare earths or actinides
    • 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
    • C01B21/267Means for preventing deterioration or loss of catalyst or for recovering lost catalyst

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Gas Separation By Absorption (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Industrial Gases (AREA)

Abstract

Procedimiento de oxidación de amoniaco mediante paso de una mezcla de aire y amoniaco por un catalizador que contiene al menos un compuesto de cobalto a una temperatura elevada, en donde el aire se pasa a través de un absorbedor que comprende un soporte que porta un material absorbente para gases ácidos seleccionado entre un agente oxidante o un óxido, hidróxido, bicarbonato o carbonato de un metal del grupo 1, 2 o 14.

Description

Oxidación de amoniaco.
Esta invención se refiere a la oxidación de amoniaco y, en particular, a la oxidación de amoniaco empleado en la preparación de ácido nítrico. En un procedimiento de oxidación de amoniaco, el amoniaco se oxida con aire a óxido nítrico mediante el paso de la mezcla gaseosa, a temperatura elevada, sobre un catalizador para efectuar la oxidación.
Son indeseables las reacciones secundarias, tal como la formación de nitrógeno u óxido nitroso. Por tanto, además de una buena actividad, es necesario que el catalizador presente una buena selectividad.
Los catalizadores empleados durante muchos años han consistido en platino, a veces aleado con otros metales preciosos, en forma de mallas o telas metálicas formadas a partir del hilo metálico. Dichos catalizadores tienen buena actividad y selectividad pero padecen del inconveniente de que no solo el catalizador es muy costoso, sino que a las temperaturas encontradas, los metales exhiben una volatilidad apreciable y de este modo se pierde gradualmente el metal en la corriente gaseosa. Aunque es bien conocido el hecho de proporcionar aguas abajo medios para atrapar el metal volatilizado, de manera que pueda ser recuperado posteriormente, debido a la volatilización continua, la vida del catalizador es corta y es necesario sustituirlo frecuentemente. Por otro lado, la recuperación de los metales de la trampa situada aguas abajo y la fabricación de nuevo de las mallas o telas metálicas catalíticas implica una asignación considerable de capital de explotación.
En consecuencia, es deseable disponer de un sustituto de tales catalizadores de metales preciosos.
Es bien sabido que los compuestos de cobalto exhiben actividad para la oxidación de amoniaco. Catalizadores particularmente útiles se describen, por ejemplo, en EP-B-0946290. Sin embargo, la entidad solicitante ha comprobado que los catalizadores a base de cobalto están expuestos a desactivación (envenenamiento) por los compuestos presentes en los gases alimentados a los catalizadores. En particular, se ha comprobado que los compuestos de azufre desactivan a tales catalizadores. Se han llevado a cabo intentos para eliminar los compuestos de azufre del aire del proceso empleando carbón vegetal activo con un éxito limitado debido a la pobre afinidad y/o capacidad de este material por algunos compuestos de azufre.
Los estudios realizados por esta entidad solicitante han demostrado que el dióxido de azufre, que con frecuencia está presente en el aire del proceso en un entorno industrial, constituye una fuente importante de compuestos de azufre desactivantes. La entidad solicitante ha comprobado que pasando el aire del proceso a través de un material absorbente adecuado especialmente para absorber óxidos de azufre, es decir, dióxido de azufre o trióxido de azufre, la desactivación del catalizador puede reducirse al mínimo.
En consecuencia, la presente invención proporciona un procedimiento para la oxidación de amoniaco mediante el paso de una mezcla de aire y amoniaco por un catalizador que contiene al menos un compuesto de cobalto, a una temperatura elevada, en donde el aire se pasa a través de un absorbedor que comprende un soporte que porta un material absorbente para gases ácidos seleccionado entre un agente oxidante o un óxido, hidróxido, carbonato o bicarbonato de un metal del grupo 1, 2 ó 14.
Según la presente invención, el aire se puede pasar a través del absorbedor antes o después de haberse mezclado con amoniaco. Preferentemente, el aire se pasa a través del absorbedor antes de mezclarse con amoniaco.
El soporte para el material absorbente puede encontrarse en forma de un material fibroso, un soporte monolítico o un soporte en macropartículas.
En la mayoría de las plantas de oxidación de amoniaco, el aire del proceso se pasa a través de un filtro para separar partículas de polvo. El filtro comprenderá normalmente una huata de material fibroso, por ejemplo, fibras de algodón, vidrio, poliamida, poliéster o poliolefina mantenidas entre un par de placas metálicas perforadas. La entidad solicitante ha comprobado que este filtro puede ser modificado y utilizado para conseguir la separación de óxidos de azufre.
De este modo, en una modalidad de la invención, el absorbedor comprende un material de soporte fibroso que comprende fibras de algodón, vidrio, poliamida, poliéster o poliolefina modificadas mediante revestimiento o impregnación de las mismas con un material absorbente para gases ácidos.
En otra modalidad, el aire se pasa a través de un soporte monolítico poroso, tal como un panal o espuma cerámico o metálico, especialmente un panal de alúmina, mulita o cordierita, impregnado o revestido con el material absorbente.
El uso de absorbedores monolíticos fibrosos o porosos que comprenden soportes de tipo fibroso, panal o espuma, impregnados o revestidos con material absorbente, puede resultar ventajoso en comparación con un lecho fijo de un material absorbente en macropartículas, en donde dichos lechos fijos pueden causar una resistencia indeseable al flujo de la corriente de aire. Sin embargo, cuando el material en macropartículas se proporciona de un modo que no restringe indeseablemente el flujo, dichos materiales en macropartículas son útiles para el procedimiento de la presente invención.
Por tanto, en otra modalidad, el absorbedor comprende un soporte en macropartículas impregnado o revestido con el material absorbente, en donde el soporte en macropartículas está dispuesto preferentemente en un lecho fijo.
Los soportes en macropartículas adecuados incluyen alúmina, carbón, aluminosilicatos, sílice, titania, magnesia, zirconia, ceria y materiales cerámicos y mezclas de los anteriores. El soporte en macropartículas se encuentra preferentemente en forma de gránulos, pellets, comprimidos o extruídos que tienen tamaños de partícula del orden de 1 a 15 mm y una relación de aspecto, es decir, la dimensión más grande dividida por la dimensión más pequeña, preferentemente menor de 2.
El uso de un absorbedor en macropartículas, dispuesto en un lecho fijo, da lugar potencialmente a una elevada área superficial útil para la absorción de gases ácidos. Para contrarrestar las dificultades potenciales que surgen de la resistencia al flujo creada por los absorbedores en macropartículas, los mismos se disponen preferentemente en lechos fijos que proporcionan un corto recorrido para la corriente de aire. Dichos lechos tienen habitualmente una profundidad de 10 a 1.000 mm, particularmente entre 10 y 500 mm y más particularmente entre 10 y 100 mm, y se someten a velocidades lineales generalmente del orden de 10 a 1.000 m/s^{-1}.
Los expertos en la materia conocen cartuchos que contienen lechos de materiales absorbentes en macropartículas y que pueden ser utilizados en el procedimiento de la presente invención. Sin embargo, dichos cartuchos tienen el inconveniente de tener que utilizarse en un número grande (por ejemplo >100) para procedimientos industriales. El requisito de un número grande de cartuchos puede conducir a una instalación complicada y prolongar el tiempo de inactividad para realizar el mantenimiento. Por otro lado, el hundimiento y/o contracción del soporte en macropartículas dentro de los lechos contenidos en los cartuchos puede reducir su eficacia.
La entidad solicitante ha desarrollado una unidad absorbedora particularmente eficaz que comprende un absorbedor en macropartículas dispuesto como un lecho de espesor sustancialmente constante entre al menos un par de elementos perforados, corrugados, paralelos, separados entre sí, en donde las corrugaciones se extienden de un modo sustancialmente vertical, estando limitados dichos elementos perforados por un elemento terminal impermeable.
El absorbedor puede instalarse como una sola unidad, por ejemplo, cuadrada, rectangular o circular, o como un número de unidades conformadas para adaptarse adecuadamente en el sistema de admisión de aire para el procedimiento. El número de unidades es generalmente del orden de 1 a 10. Es posible la instalación de la unidad absorbedora completa, pero puede ser preferible instalar primero los elementos perforados dentro de la entrada de aire y suministrar entonces a la misma, empleando métodos conocidos por los expertos en la materia, el soporte en macropartículas impregnado o revestido con un material absorbente a través de orificios obturables adecuados dispuestos en los elementos perforados y/o terminales. También es posible descargar el material absorbedor agotado a través de orificios obturables adecuados presente en los elementos perforados y/o terminales. El uso de una sola unidad o de un número pequeño de tales unidades, soluciona así las dificultades que surgen con el uso de múltiples cartuchos. Las dimensiones de la unidad absorbedora dependerán del tamaño y forma de la entrada de aire. Por ejemplo, la unidad absorbedora puede tener una altura de 1 a 10 m y un ancho de 1 a 20 m en el caso de que tenga una configuración cuadrada o rectangular o un diámetro comprendido entre 1 y 15 m en el caso de que sea circular.
La unidad absorbedora comprenderá generalmente uno o más pares de elementos perforados sustancialmente paralelos que contienen un material de soporte en macropartículas que ha sido impregnado o revestido con un material absorbente, limitado por un elemento terminal sustancialmente impermeable. Se pueden emplear entre 1 y 5 pares de elementos perforados y, en el caso de que se utilicen más de un par, por ejemplo en entornos fuertemente contaminados, se pueden proporcionar los mismos o distintos materiales absorbentes en cada par, según sea necesario, para eliminar los contaminantes del aire. Cada par de elementos perforados es con preferencia sustancialmente paralelo a otros pares, si están presentes, con una distancia de separación entre cada uno de los pares del orden de 1 cm a 2 m. Si se desea, se pueden emplear medios para mezclar el aire que fluye entre los pares de elementos perforados.
Los elementos perforados pueden ser placas perforadas, mallas o rejillas con orificios dimensionados para evitar la fuga del material de soporte en macropartículas contenido en los mismos. Los elementos perforados que contiene el soporte en macropartículas son sustancialmente paralelos y forman en los mismos un lecho de material de soporte en macropartículas. El espesor del lecho contenido de material de soporte en macropartículas está comprendido entre 1 y 15 cm y preferentemente entre 1 y 10 cm.
Los elementos perforados tienen corrugaciones verticales sustancialmente paralelas. El ángulo entre las caras adyacentes de las corrugaciones puede ser de 15 a 150º y preferentemente de 20 a 90º. El uso de corrugaciones hace que la unidad absorbedora tenga un área superficial mayor que la de una unidad equivalente sin corrugaciones. Por ejemplo, con un ángulo entre caras adyacentes de 15º, el área superficial es 7,6 veces mayor que la de una unidad equivalente sin corrugaciones. Cuanto mayor sea el área superficial, menor será la resistencia al flujo a través del absorbedor y por tanto más bajos serán los costes de funcionamiento del compresor. El uso de corrugaciones verticales significa que cualquier hundimiento del material de soporte en macropartículas puede dejar un vacío en la parte superior del absorbedor. Si se desea prevenir el hundimiento, se puede colocar un deflector sustancialmente perpendicular al flujo de aire a través del absorbedor que se extiende desde un elemento terminal hasta el material en macropartículas en una distancia mayor que, preferentemente en al menos dos veces, la profundidad del hundimiento y/o contracción que cabe esperar. Alternativamente, se pueden adaptar placas deflectoras en el exterior de los elementos perforados en la región que cabe esperar que resulte afectada por hundimiento y/o contracción.
El absorbedor en forma, por ejemplo, de un material en macropartículas contenido dentro de una unidad absorbedora o cartuchos, panal o espuma puede utilizarse, si así se desea, como suplemento a un filtro de aire convencional. De este modo, se puede colocar un absorbedor aguas arriba o aguas abajo de un filtro de aire convencional.
El material absorbente impregnado o revestido sobre el soporte es con preferencia un agente oxidante fuerte, tal como permanganato potásico, o un óxido, hidróxido, carbonato o bicarbonato de un metal de Grupo 1, 2 ó 14 (Tabla Periódica IUPAC).
El metal puede ser cualquier metal de los Grupos 1, 2 ó 14, por ejemplo, un metal alcalino o alcalinotérreo, tal como sodio, potasio, berilio, magnesio, calcio, etc, o estaño o plomo. Preferentemente se elige entre sodio, calcio, bario o plomo. Materiales absorbentes preferidos son hidróxidos, bicarbonatos o carbonatos de sodio o potasio, hidróxido de bario, carbonatos de bario o calcio o permanganato potásico.
El soporte puede ser revestido o impregnado con una solución acuosa de un compuesto metálico adecuado y luego secado. Alternativamente, el soporte puede ser revestido o impregnado con una solución acuosa de un precursor del material absorbente, por ejemplo, nitratos de calcio o bario o acetato de plomo, y luego transformado, si es necesario, al óxido, hidróxido o carbonato por tratamiento adecuado, por ejemplo, tratamiento con una solución de un hidróxido o carbonato de metal alcalino y/o calentamiento. Alternativamente, cuando el material absorbente deseado es insoluble en agua, el soporte puede ser impregnado con una suspensión espesa del material absorbente.
Cualquier combinación de soporte y material absorbente, como anteriormente se ha descrito, puede ser adecuada para separar gases ácidos en el procedimiento de la presente invención. Por ejemplo, los absorbedores pueden comprender hidróxido o carbonato sódico o potásico o carbonato de magnesio o bario sobre monolitos de \alpha-alúmina; hidróxido, bicarbonato o carbonato sódico o potásico sobre una alúmina, aluminosilicato o carbón activo en macropartículas de elevada área superficial y permanganato potásico sobre alúmina. Los absorbedores preferidos comprenden hidróxido sódico o potásico sobre un monolito de \alpha-alúmina, permanganato potásico sobre pellets de alúmina, hidróxido potásico y bicarbonato sódico sobre carbón activo e hidróxido, carbonato o bicarbonato sódico o potásico sobre pellets de alúmina.
Si se desea, pueden estar presentes otros compuestos sobre los soportes en macropartículas o monolíticos como promotores. Un promotor preferido es yoduro potásico.
Cuando el absorbedor pueda quedar expuesto a la atmósfera, por ejemplo cuando el absorbedor está presente en un filtro de aire, el material absorbente es con preferencia un metal del Grupo 2 ó 14 y se emplea en forma de un óxido, hidróxido, carbonato o bicarbonato, en lugar de cómo una sal soluble, dado que en condiciones de alta humedad, los materiales absorbentes solubles en agua podrían ser lixiviados del soporte disminuyendo con ello su eficacia.
El procedimiento de la presente invención consiste en un procedimiento de oxidación de amoniaco que utiliza un catalizador que contiene cobalto. Los catalizadores que contienen cobalto preferidos son composiciones oxídicas que contienen cobalto y al menos un elemento de tierras raras, especialmente cerio y/o lantano. Preferentemente, como se describe en la referida EP-B-0946290, la relación atómica de elemento de tierra rara a cobalto es de 0,8 a 1,2 y al menos algunos de dichos óxidos de cobalto y de tierras raras están presentes como una fase oxídica mixta, estando presente, como óxidos de cobalto libres, menos del 30%, preferentemente menos del 25%, del cobalto (en átomos).
En la oxidación de amoniaco a óxido nítrico para la preparación de ácido nítrico, el procedimiento de oxidación puede ser realizado a temperaturas de 750-1.000ºC, en particular 850-900ºC, a presiones de 1 a 15 bares absolutos, con concentraciones de amoniaco en aire de 7-13%, con frecuencia de alrededor de 10%, en volumen.
La invención será descrita ahora con referencia a los dibujos adjuntos, en donde:
La figura 1 es una sección transversal esquemática de una unidad absorbedora adecuada para contener un absorbedor en macropartículas.
La figura 2 es una sección transversal esquemática a través de la unidad absorbedora mostrada en la figura 1 perpendicularmente a las caras exteriores en la posición I-I.
En la figura 1, la unidad absorbedora comprende un solo par de placas perforadas paralelas 10 y 12 que tienen orificios 14 para permitir el flujo de aire al interior de la unidad y elementos terminales impermeables 16 y 18. Las placas paralelas 10 y 12 están corrugadas con un ángulo 20 entre caras adyacentes de aproximadamente 90º. Un absorbedor en macropartículas 22 está dispuesto entre las placas perforadas para separar gases ácidos del aire a medida que este pasa a través de la unidad absorbedora.
En la figura 2, el absorbedor en macropartículas 22, dispuesto entre las placas perforadas 10 y 12, está soportado por un elemento de base impermeable 24 y está coronado por el elemento superior 26. El elemento superior 26 tiene un deflector 28 sustancialmente paralelo a las placas perforadas que se extiende desde el elemento superior al interior del absorbedor en macropartículas en una profundidad suficiente para evitar el by-pass de aire debido al hundimiento.
La invención se ilustra adicionalmente con referencia a los siguientes ejemplos en donde los ejemplos 1 y 2 ilustran la susceptibilidad de los catalizadores a base de cobalto para la oxidación de amoniaco a la desactivación por óxidos de azufre, y los ejemplos 3, 4 y 5 demuestran la ventaja del procedimiento de la presente invención. En los siguientes ejemplos, el catalizador consistía en una composición de óxido de cobalto/ceria/lantana preparada por coprecipitación a partir de una solución acuosa que contiene nitratos de cobalto, cerio y lantano en las proporciones molares de 10:2:8 empleando una solución acuosa de ácido oxálico y carbonato amónico como agente de precipitación. La precipitación se efectuó a temperaturas entre 50 y 60ºC y a un pH entre 6 y 7. A continuación, el precipitado resultante se filtró, se lavó, se secó a 120ºC, se calcinó a 450ºC, se conformó en pellets cilíndricos de 3 mm de altura y de diámetro y por último se coció a 900ºC durante 6 horas. Las partículas catalíticas fueron examinadas por Espectroscopía Fotoelectrónica de Rayos X (XPS) y no se detectó azufre.
En los siguientes ejemplos, se controló la composición de la mezcla gaseosa que se alimenta al lecho catalítico y que sale de este último y se determinó la selectividad, definida como la suma de las cantidades molares de NO y NO_{2} en el gas que abandona el catalizador dividido por la cantidad molar de amoniaco alimentado al catalizador. La experiencia ha demostrado que con este tipo de catalizador, la selectividad es también indicativa de la actividad del catalizador.
Ejemplo 1
Un reactor de oxidación de amoniaco se cargó con aproximadamente 1.000 ml de los pellets catalíticos para formar un lecho de 25 mm aproximadamente de espesor. Una mezcla de amoniaco y aire, que contiene alrededor de 11% en volumen de amoniaco, se precalentó a 200ºC y se pasó a través del lecho catalítico a una presión de 5 bares absolutos y a una velocidad espacial de alrededor de 240.000 h^{-1}, y se analizaron los productos. La proporción de aire se controló para mantener la temperatura de salida en 900ºC.
Durante un periodo de 78,5 días, la selectividad descendió gradualmente desde 95,1% a 91,4%, indicando que la actividad del catalizador también había disminuido.
Durante el mismo periodo, se controló, diariamente, el contenido en dióxido de azufre de la atmósfera de la localidad en cuestión. El contenido en dióxido de azufre varió desde 0 a 2,7 ppb en volumen y, durante el periodo, se obtuvo una media de 0,64 ppb en volumen.
De este modo, se aprecia que con el aire del proceso que contiene una media de alrededor de 0,64 ppb en volumen de dióxido de azufre, la selectividad descendió en aproximadamente 3,7% durante un periodo de 78,5 días (1.884 horas).
Después de 45 días en servicio, se recogieron muestras del catalizador de diversos puntos del lecho. El lecho de catalizador se retiró del reactor en esta etapa, para permitir la inspección del recipiente y se volvió a cargar de nuevo. Esto tuvo el efecto de mezclar los pellets catalíticos, de manera que los pellets que habían estado cerca de la parte superior, es decir la entrada, del lecho, no estuvieran necesariamente cerca de la parte superior del lecho después de efectuar la recarga.
Se recogió una segunda serie de muestras después de 7 días más en servicio y una tercera serie al término del experimento después de otros 27,5 días en servicio. Las muestras fueron analizadas por XPS y Fluorescencia de Rayos X (XRF). El examen XPS reveló que cualquier azufre se encontraba en la superficie externa de los pellets, a excepción de una muestra tomada al término del experimento en donde se encontró una traza de azufre dentro del pellet, pero cerca de la superficie. Solo se detectó azufre en las muestras tomadas de la parte superior del lecho: de este modo, no se detectó azufre en las muestras tomadas de la parte media o inferior del lecho. La tabla 1 muestra los resultados de los análisis XPS de las muestras tomadas de la parte superior del lecho.
TABLA 1
\vskip1.000000\baselineskip
1
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo 2
En un experimento a escala de laboratorio, se cargó una muestra nueva de 10 ml de los pellets catalíticos en un reactor de 25 mm de diámetro interior. Una mezcla de amoniaco (5% v/v), oxígeno (10% v/v), argón (1% v/v) y helio (el resto) se alimentó al reactor, se precalentó a 365ºC y se pasó por el catalizador a una presión de 1,1 bares absolutos a una velocidad de flujo de alrededor de 36,8 litros/min. Durante un periodo de operación de 1 hora, la selectividad permaneció esencialmente constante en 97,6%.
Con el fin de simular el uso de aire contaminado, después de operar durante 1 hora aproximadamente, se añadió dióxido de azufre en neón como un indicador diluyente a la corriente de amoniaco/oxígeno/argón/helio, para proporcionar un contenido en dióxido de azufre de 0,5 ppm en volumen. La selectividad descendió desde 97,4% a 94,6% durante un periodo de 1 hora desde el comienzo de la adición de la mezcla de dióxido de azufre/neón.
Ejemplo 3
Se repitió el ejemplo 2 empleando una cantidad tal de la mezcla de neón/dióxido de azufre que el contenido en dióxido de azufre de la alimentación fue de 3,4 ppm en volumen y se colocó, aguas arriba del catalizador, un lecho de 50 ml de un lecho absorbente de carbón activo en macropartículas impregnado con hidróxido sódico y yoduro potásico. Durante 2 horas después del inicio de la alimentación de la mezcla de neón/dióxido de azufre, la selectividad permaneció constante en 94,5%. Después de 2 horas, el lecho absorbente ya no pudo absorber el dióxido de azufre y se presentó la "ruptura" del dióxido de azufre. En esa etapa, la selectividad del catalizador comenzó a descender. Después de 5 horas más, la selectividad había caído a 89,5% y se detuvo entonces la alimentación de la mezcla de neón/dióxido de azufre.
Ejemplo 4
En un proceso de oxidación de amoniaco a escala comercial, capaz de producir 350 te de ácido nítrico/día, empleando un lecho de 25 mm de profundidad de catalizador que tiene la composición anteriormente descrita, se pasó el aire del proceso alimentado al catalizador a través de un absorbedor que comprende un soporte de carbón activo en macropartículas de un tamaño de 3 mm aproximadamente, revestido con una combinación de hidróxido potásico y bicarbonato sódico, contenido dentro de aproximadamente 400 cartuchos dispuestos dentro del colector de entrada de aire. Después de la puesta en marcha, los niveles atmosféricos de dióxido de azufre aumentaron a 10 ppm aproximadamente durante un periodo de alrededor de 60 minutos sin reducción alguna de la selectividad del catalizador.
Ejemplo 5
Se preparó como sigue una serie de monolitos alveolares de alúmina revestidos. Se cortaron en longitudes de 100 mm monolitos cilíndricos de \alpha-alúmina de múltiples canales con un diámetro de alrededor de 24 mm, disponiendo de 145 canales de sección transversal circular de alrededor de 1 mm de base y 1 mm de altura. Se prepararon soluciones o dispersiones de cuatro materiales absorbentes y cada sección de monolito se sumergió en la solución o dispersión durante un tiempo comprendido entre 20 y 120 minutos. Los monolitos fueron retirados del baño de revestimiento y secados a 100ºC durante la noche (aproximadamente 16 horas). Se anotaron los pesos de los monolitos antes y después del revestimiento y se emplearon para calcular la cantidad de material absorbente retenido sobre el soporte poroso. Los detalles se ofrecen en la tabla 2.
TABLA 2
\vskip1.000000\baselineskip
2
\vskip1.000000\baselineskip
Las muestras marcadas con (*) habían sido adicionadas con acetato de polivinilo para facilitar la humectación/dis-
persión del material absorbente. A la muestra 2 se había añadido 0,9 g de una solución acuosa al 1% de acetato de polivinilo; a la muestra 4 se habían añadido 1,5 g de una solución acuosa al 1% de acetato de polivinilo.
Se midió, a escala de laboratorio, como sigue, la capacidad del monolito para capturar dióxido de azufre. El monolito revestido con NaOH según la muestra 1 se insertó en un tapón de soporte de fibra de aluminosilicato colocado en un tubo de vidrio de 25,1 mm de diámetro interior.
Una mezcla de oxígeno (10,5% v/v), argón (1% v/v) y helio (el resto) se alimentó al tubo a temperatura ambiente (alrededor de 20ºC) y se pasó a través del monolito a una velocidad de 30,0 litros/minuto y a una presión de 1,1 bares absolutos.
Con el fin de simular el uso de aire contaminado, después de aproximadamente 2 horas de operación, se añadió 1,25% v/v de dióxido de azufre en neón como indicador diluyente, a una velocidad de 27,8 cm^{3}/minuto, a la corriente de oxígeno/argón/helio para proporcionar un contenido en dióxido de azufre de 11,6 ppm en volumen.
Los gases emergentes fueron pasados en serie a través de un tubo Drager, una botella Drechsel, que contiene agua e indicador de naranja de metilo, y un flujómetro de burbuja Hewlett Packard.
La mezcla de dióxido de azufre/neón se pasó con la mezcla de oxígeno/argón/helio a través del aparato durante 1 hora y 45 minutos sin evidencia alguna de decoloración en el tubo Drager o en la botella Drechsel.

Claims (10)

1. Procedimiento de oxidación de amoniaco mediante paso de una mezcla de aire y amoniaco por un catalizador que contiene al menos un compuesto de cobalto a una temperatura elevada, en donde el aire se pasa a través de un absorbedor que comprende un soporte que porta un material absorbente para gases ácidos seleccionado entre un agente oxidante o un óxido, hidróxido, bicarbonato o carbonato de un metal del grupo 1, 2 ó 14.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en donde el soporte es una huata de material fibroso seleccionado del grupo consistente en fibras de algodón, vidrio, poliamida, poliéster o poliolefina.
3. Procedimiento según la reivindicación 1, en donde el soporte es un panal de alúmina, mulita o cordierita.
4. Procedimiento según la reivindicación 1, en donde el soporte es un soporte en macropartículas seleccionado del grupo consistente en alúmina, carbón, aluminosilicatos, sílice, titania, magnesia, zirconia, ceria y materiales cerámicos y mezclas de los mismos en forma de gránulos, pellets, comprimidos o extruídos.
5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde el metal es sodio, potasio, calcio, bario o plomo.
6. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde el material absorbente es permanganato potásico.
7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde el catalizador comprende óxidos de cobalto y al menos un elemento de tierras raras.
8. Procedimiento según la reivindicación 7, en donde el catalizador comprende óxidos de cobalto, cerio y lantano.
9. Procedimiento según la reivindicación 1, en donde el absorbedor comprende un soporte en macropartículas que porta un material absorbente para gases ácidos dispuesto como un lecho de espesor sustancialmente constante entre al menos un par de elementos perforados, corrugados, paralelos, separados entre sí, en donde las corrugaciones se extienden de un modo sustancialmente vertical, estando limitados dichos elementos perforados por un elemento terminal impermeable.
10. Procedimiento según la reivindicación 9, en donde se sitúa un deflector sustancialmente perpendicular al flujo de aire a través del absorbedor y que se extiende desde un elemento terminal al interior de dicho absorbedor.
ES02718389T 2001-05-04 2002-04-24 Oxidacion de amoniaco. Expired - Lifetime ES2239712T3 (es)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB0110962A GB0110962D0 (en) 2001-05-04 2001-05-04 Ammonia oxidation
GB0110962 2001-05-04
GB0110963A GB0110963D0 (en) 2001-05-04 2001-05-04 Ammonia oxidation
GB0110963 2001-05-04

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2239712T3 true ES2239712T3 (es) 2005-10-01

Family

ID=26246037

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES02718389T Expired - Lifetime ES2239712T3 (es) 2001-05-04 2002-04-24 Oxidacion de amoniaco.

Country Status (13)

Country Link
US (1) US20040170553A1 (es)
EP (1) EP1390293B1 (es)
JP (1) JP2004524258A (es)
KR (1) KR20040012784A (es)
CN (1) CN1535245A (es)
AT (1) ATE290999T1 (es)
BR (1) BR0209286A (es)
CA (1) CA2446269A1 (es)
DE (1) DE60203281T2 (es)
ES (1) ES2239712T3 (es)
NO (1) NO20034900L (es)
RU (1) RU2003135218A (es)
WO (1) WO2002090256A2 (es)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0104096D0 (en) * 2001-02-20 2001-04-04 Synetix Intellectual Property Catalysts
US8715489B2 (en) 2005-09-08 2014-05-06 Saudi Arabian Oil Company Process for oxidative conversion of organosulfur compounds in liquid hydrocarbon mixtures
US7744749B2 (en) * 2005-09-08 2010-06-29 Saudi Arabian Oil Company Diesel oil desulfurization by oxidation and extraction
KR100970704B1 (ko) * 2008-04-07 2010-07-16 동도조명(주) 초음파를 이용한 해충 퇴치 조명기구
FR2936718B1 (fr) 2008-10-03 2010-11-19 Rhodia Operations Procede de decomposition du n2o utilisant un catalyseur a base d'un oxyde de cerium et de lanthane.
PL2202201T3 (pl) * 2008-12-23 2016-11-30 Katalizator utleniający amoniak
CN102442651B (zh) * 2010-10-12 2014-08-06 中国石油化工股份有限公司 氨氧化制备一氧化氮的方法
GB201102501D0 (en) * 2011-02-14 2011-03-30 Johnson Matthey Plc Catalysts for use in ammonia oxidation processes
DE102013004341A1 (de) 2013-03-14 2014-09-18 Thyssenkrupp Uhde Gmbh Verfahren zur Oxidation von Ammoniak und dafür geeignete Anlage
CN103803514A (zh) * 2014-01-28 2014-05-21 中海油太原贵金属有限公司 一种用于生产硝酸的方法
US20230060108A1 (en) * 2018-06-29 2023-02-23 Christopher Craddock Catalyst System for Rocket Engine

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL270297A (es) * 1960-10-17
ZA704407B (en) * 1970-06-26 1972-02-23 African Explosives & Chem Improvements relating to catalysts
US3852408A (en) * 1972-09-21 1974-12-03 Lone Star Steel Co Process for the removal of sulfur dioxide from carrier gases
US3881004A (en) * 1972-12-29 1975-04-29 Masar Inc Ammonium nitrate plant
FR2327814A1 (fr) * 1975-10-15 1977-05-13 Hitachi Ltd Procede pour traiter par catalyse un gaz d'echappement renfermant de l'ammoniac gazeux et de l'oxygene gazeux.
US4233276A (en) * 1979-03-30 1980-11-11 Standard Oil Company (Indiana) Process for the desulfurization of waste gases
US5690900A (en) * 1996-10-10 1997-11-25 Smojver; Radmil Ammonia oxidation catalyst
JP2000042359A (ja) * 1998-07-31 2000-02-15 Takashi Oyabu 湿式空気清浄機

Also Published As

Publication number Publication date
WO2002090256A3 (en) 2003-11-13
BR0209286A (pt) 2004-07-13
DE60203281T2 (de) 2006-03-30
RU2003135218A (ru) 2005-03-20
NO20034900D0 (no) 2003-11-03
DE60203281D1 (de) 2005-04-21
CN1535245A (zh) 2004-10-06
EP1390293B1 (en) 2005-03-16
NO20034900L (no) 2004-01-02
JP2004524258A (ja) 2004-08-12
WO2002090256A2 (en) 2002-11-14
CA2446269A1 (en) 2002-11-14
US20040170553A1 (en) 2004-09-02
ATE290999T1 (de) 2005-04-15
EP1390293A2 (en) 2004-02-25
KR20040012784A (ko) 2004-02-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2239712T3 (es) Oxidacion de amoniaco.
US6610264B1 (en) Process and system for desulfurizing a gas stream
US6007781A (en) Pollutant removal from air in closed spaces
ES2681896T3 (es) Masa de adsorción y procedimiento para la eliminación de CO a partir de corrientes de material
US6586359B1 (en) Catalytic material for treating pollutant-containing gases
CN108212153A (zh) 一种自支撑贵金属改性的锰基复合氧化物催化剂及其制备方法和应用
TW201004689A (en) Method for managing the use of flow-through monolithic sorbent for the sorption of a trace contaminant from a fluid stream
US3710548A (en) Process and device for purifying air
US6068824A (en) Adsorbent for nitrogen oxides and method for removal of nitrogen oxides by use thereof
JP2002253967A (ja) 亜酸化窒素分解触媒、その製造方法および亜酸化窒素の分解方法
JP2004074069A (ja) ホルムアルデヒドの酸化除去方法
EP0107465A1 (en) Purification of gases
GB2234450A (en) Low temperature oxidation catalysts
EP0467526A2 (en) Method for ozone decomposition
ES2379875T3 (es) Método para retirar N2O durante la producción de ácido nítrico
JP2002355558A (ja) ホルムアルデヒドの酸化除去方法
EP1399381B1 (en) Production of ammonia synthesis gas
CN110302830A (zh) 高湿度环境下的VOCs净化用分子筛基催化剂及其制备方法与应用
JP2001149958A (ja) 水処理方法
EP0129406A2 (en) Breathing apparatus
JP3660080B2 (ja) 窒素酸化物吸着剤および窒素酸化物の除去方法
JPH0838889A (ja) 窒素酸化物の吸着剤及びこの吸着剤を用いた窒素酸化物の除去方法
ES2804452T3 (es) Aparato para el tratamiento de aire
JP3705933B2 (ja) 窒素酸化物および/または硫黄酸化物の吸着剤、並びに該吸着剤を用いた窒素酸化物および/または硫黄酸化物の除去方法
AU2002249459A1 (en) Process for the preparation of amonia oxidation