ES2655323T3 - Zeolita que contiene hierro, procedimiento para la preparación de zeolitas que contienen hierro y procedimiento para la reducción catalítica de óxidos de nitrógeno - Google Patents
Zeolita que contiene hierro, procedimiento para la preparación de zeolitas que contienen hierro y procedimiento para la reducción catalítica de óxidos de nitrógeno Download PDFInfo
- Publication number
- ES2655323T3 ES2655323T3 ES10787148.5T ES10787148T ES2655323T3 ES 2655323 T3 ES2655323 T3 ES 2655323T3 ES 10787148 T ES10787148 T ES 10787148T ES 2655323 T3 ES2655323 T3 ES 2655323T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- iron
- zeolite
- gas
- zeolitic material
- kpa
- 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.)
- Active
Links
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 188
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 91
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 44
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 title description 66
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title description 38
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 title description 34
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title description 21
- 238000010531 catalytic reduction reaction Methods 0.000 title description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 31
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000010574 gas phase reaction Methods 0.000 claims abstract description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 25
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 25
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 21
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 16
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 14
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 11
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 9
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 8
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 7
- 150000001768 cations Chemical group 0.000 description 7
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 3
- -1 ammonium ions Chemical class 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 3
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 3
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 3
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 3
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 3
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 2
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 2
- 239000012013 faujasite Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 2
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 2
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 2
- 229910000069 nitrogen hydride Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- VXNZUUAINFGPBY-UHFFFAOYSA-N 1-Butene Chemical compound CCC=C VXNZUUAINFGPBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 239000005909 Kieselgur Substances 0.000 description 1
- KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N Na2O Inorganic materials [O-2].[Na+].[Na+] KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000441 X-ray spectroscopy Methods 0.000 description 1
- HHUIAYDQMNHELC-UHFFFAOYSA-N [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3].O=[Si]=O Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3].O=[Si]=O HHUIAYDQMNHELC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YAIQCYZCSGLAAN-UHFFFAOYSA-N [Si+4].[O-2].[Al+3] Chemical compound [Si+4].[O-2].[Al+3] YAIQCYZCSGLAAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008186 active pharmaceutical agent Substances 0.000 description 1
- 239000003570 air Substances 0.000 description 1
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 1
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical class [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ILRRQNADMUWWFW-UHFFFAOYSA-K aluminium phosphate Chemical class O1[Al]2OP1(=O)O2 ILRRQNADMUWWFW-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 150000003868 ammonium compounds Chemical class 0.000 description 1
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 description 1
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 1
- IAQRGUVFOMOMEM-UHFFFAOYSA-N butene Natural products CC=CC IAQRGUVFOMOMEM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N ceric oxide Chemical compound O=[Ce]=O CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000422 cerium(IV) oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 1
- 238000005243 fluidization Methods 0.000 description 1
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 229910001387 inorganic aluminate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052909 inorganic silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052680 mordenite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 1
- 238000005504 petroleum refining Methods 0.000 description 1
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 229910052566 spinel group Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000004627 transmission electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 1
- 238000007704 wet chemistry method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
- B01J37/0238—Impregnation, coating or precipitation via the gaseous phase-sublimation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
- B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
- B01D53/9404—Removing only nitrogen compounds
- B01D53/9409—Nitrogen oxides
- B01D53/9413—Processes characterised by a specific catalyst
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
- B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
- B01D53/9404—Removing only nitrogen compounds
- B01D53/9409—Nitrogen oxides
- B01D53/9413—Processes characterised by a specific catalyst
- B01D53/9427—Processes characterised by a specific catalyst for removing nitrous oxide
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
- B01J29/04—Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
- B01J29/06—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
- B01J29/064—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof containing iron group metals, noble metals or copper
- B01J29/072—Iron group metals or copper
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
- B01J29/04—Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
- B01J29/06—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
- B01J29/70—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65
- B01J29/72—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65 containing iron group metals, noble metals or copper
- B01J29/76—Iron group metals or copper
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
- B01J29/04—Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
- B01J29/06—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
- B01J29/70—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65
- B01J29/72—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65 containing iron group metals, noble metals or copper
- B01J29/76—Iron group metals or copper
- B01J29/7615—Zeolite Beta
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
- B01J29/04—Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
- B01J29/06—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
- B01J29/70—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65
- B01J29/72—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65 containing iron group metals, noble metals or copper
- B01J29/76—Iron group metals or copper
- B01J29/763—CHA-type, e.g. Chabazite, LZ-218
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
- B01J29/82—Phosphates
- B01J29/84—Aluminophosphates containing other elements, e.g. metals, boron
- B01J29/85—Silicoaluminophosphates [SAPO compounds]
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
- B01J37/0234—Impregnation and coating simultaneously
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2251/00—Reactants
- B01D2251/20—Reductants
- B01D2251/206—Ammonium compounds
- B01D2251/2062—Ammonia
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/20—Metals or compounds thereof
- B01D2255/207—Transition metals
- B01D2255/20738—Iron
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/50—Zeolites
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/50—Zeolites
- B01D2255/502—Beta zeolites
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
- B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2229/00—Aspects of molecular sieve catalysts not covered by B01J29/00
- B01J2229/10—After treatment, characterised by the effect to be obtained
- B01J2229/18—After treatment, characterised by the effect to be obtained to introduce other elements into or onto the molecular sieve itself
- B01J2229/186—After treatment, characterised by the effect to be obtained to introduce other elements into or onto the molecular sieve itself not in framework positions
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2229/00—Aspects of molecular sieve catalysts not covered by B01J29/00
- B01J2229/30—After treatment, characterised by the means used
- B01J2229/34—Reaction with organic or organometallic compounds
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2229/00—Aspects of molecular sieve catalysts not covered by B01J29/00
- B01J2229/30—After treatment, characterised by the means used
- B01J2229/40—Special temperature treatment, i.e. other than just for template removal
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J35/396—Distribution of the active metal ingredient
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/60—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
- B01J35/61—Surface area
- B01J35/613—10-100 m2/g
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/60—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
- B01J35/61—Surface area
- B01J35/615—100-500 m2/g
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/60—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
- B01J35/64—Pore diameter
- B01J35/643—Pore diameter less than 2 nm
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/08—Heat treatment
- B01J37/082—Decomposition and pyrolysis
- B01J37/086—Decomposition of an organometallic compound, a metal complex or a metal salt of a carboxylic acid
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
- Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
- Y02C20/10—Capture or disposal of greenhouse gases of nitrous oxide (N2O)
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Procedimiento para la preparación de un material zeolítico que contiene hierro con las topologías CHA o LEV, caracterizado porque el dopaje con hierro se realiza a través de una reacción en fase gaseosa usando pentacarbonilo de hierro y el dopaje con hierro se realiza en dos etapas parciales (i) carga en fase gaseosa y (ii) descomposición térmica, caracterizado porque en otra etapa parcial (iii) se hace fluir a través del material zeolítico un gas portante con temperaturas de 500 a 1000 ºC a una presión de 10 a 1.000 kPa, en el que se usa como gas portante vapor de agua.
Description
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
DESCRIPCION
Zeolita que contiene hierro, procedimiento para la preparación de zeolitas que contienen hierro y procedimiento para la reducción catalítica de óxidos de nitrógeno
La presente invención se refiere a un procedimiento para la preparación de materiales zeolíticos que contienen hierro, que está caracterizado porque el dopaje con hierro se realiza a través de una reacción en fase gaseosa usando pentacarbonilo de hierro.
En el estado de la técnica se encuentra numerosa bibliografía sobre el uso de materiales de zeolita que contienen metal como catalizadores o como agentes de adsorción. Por ejemplo se usan materiales de zeolita impurificados con metal como catalizadores en la reducción catalítica selectiva (SCR) de óxidos de nitrógeno para dar nitrógeno y agua en la técnica de purificación de gas de escape.
Por ejemplo describe el documento US 4.961.917 el uso de zeolitas impurificadas con hierro o cobre en el procedimiento catalítico para la reducción de óxidos de nitrógeno en presencia de amoníaco y oxígeno. Como catalizador se describe una zeolita con una proporción de dióxido de silicio con respecto a óxido de aluminio de al menos 10. Esta zeolita presenta una estructura de poros que está unida en las tres dimensiones cristalográficas mediante poros, presentando los poros un diámetro de poro cinético promedio de al menos 7 A. Los promotores de hierro y/o cobre se encuentran en una cantidad del 0,1 % al 30 % en peso del peso total de promotor más zeolita. La zeolita se selecciona del grupo que está constituido por USY, Beta y ZSM-20. Como fuentes de hierro o cobre se usan sulfatos.
Debido a la repercusión nociva de las emisiones de óxidos de nitrógeno sobre el medioambiente, es un deseo importante reducir más estas emisiones. Para el futuro próximo están previstos ya valores límite de NOx claramente más bajos para gases de escape estacionarios y de vehículos que los habituales actualmente.
La desnitrificación de gases de combustión se designa también como DeNOx. En la técnica del automóvil es la reducción catalítica selectiva (SCR) una de las técnicas de DeNOx más importantes. Como agente de reducción sirven hidrocarburos habituales (HCSCR) o amoníaco (NH3-SCR) o bien precursores de NH3 tales como urea (Ad- Blue®). A este respecto, las zeolitas impurificadas con metal han resultado catalizadores de SCR muy activos y útiles en un amplio intervalo de temperatura.
Los procedimientos habituales para impurificar zeolitas con metales comprenden por ejemplo procedimientos tales como intercambio de iones líquido, intercambio de iones en fase sólida, intercambio de iones en fase vapor, procedimientos mecánico-químicos, procedimientos de impregnación y los denominados procedimientos de exestructura.
Actualmente se realiza el dopaje predominantemente por medio del intercambio de iones líquido. En primer lugar se prepara el material de zeolita en una síntesis hidrotérmica, se cristaliza y se calcina. Mediante la calcinación se queman las partes constituyentes orgánicas, y el material de zeolita se obtiene habitualmente en la forma de H o de Na. Tras la calcinación se cambian iones amonio en el material de zeolita, la zeolita se calcina de nuevo y se cambian a continuación los iones metálicos deseados.
Se conoce además el dopaje de zeolitas con hierro mediante intercambio de iones en cuerpos sólidos (documento EP 0 955 080 B1), sinterizándose una mezcla de la zeolita deseada, un compuesto de metal y un compuesto de amonio bajo atmósfera de gas protector, de modo que se obtienen catalizadores que contienen metal con una estabilidad a largo plazo elevada.
Resultan problemas en particular en el dopaje o bien introducción de los metales de impurificación en las zeolitas, dado que con frecuencia se encuentran distintos estados de oxidación de estos metales catalíticamente activos uno junto a otro y no siempre se obtiene la especie catalíticamente activa deseada o bien las especies catalíticamente activas se transforman debido a las condiciones de reacción del procedimiento de impurificación en especies catalíticamente inactivas.
Sin embargo se ha mostrado que prácticamente en todos los procedimientos conocidos del estado de la técnica se producen especies de agrupación de los metales catalíticamente activos mediante el intercambio de metales en el interior de las zeolitas, que son catalíticamente inactivas, o bien disminuye de manera extrema la actividad catalítica. Además, las agrupaciones repercuten negativamente en la estabilidad del material de zeolita. Por el término “agrupación” se entiende a este respecto compuestos metálicos puenteados o no puenteados de múltiples núcleos, que contienen al menos tres átomos de metal iguales o distintos.
Las agrupaciones de metal inactivas reducen además el volumen de poros e impiden la difusión de gas o conducen a reacciones secundarias indeseadas.
El documento WO 2008/141823 divulga por primera vez zeolitas que contienen metal, en las que en el interior de la estructura de zeolita no pudieron detectarse agrupaciones metálicas. Se describe que la zeolita con intercambio de metal está libre de agrupaciones de metal catalíticamente inactivas o bien catalíticamente menos activas, de modo
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
que sólo especies metálicas monoméricas o diméricas catalíticamente muy activas se encuentran en la estructura de poro. Estas zeolitas pueden obtenerse, preparándose en primer lugar una suspensión acuosa o bien que contiene agua de una zeolita y a continuación a) elevar el valor de pH de la suspensión hasta un valor en el intervalo de 8 a 10, preferentemente usando NH4OH y ajustar el contenido en oxígeno en el recipiente de reacción hasta un valor de < 10 %, b) reducir el valor de pH hasta un valor en el intervalo de 1,5 a 6, c) añadir una sal metálica y hacer reaccionar durante un espacio de tiempo de 1 a 15 horas, d) separar mediante filtrado y lavar la zeolita impurificada con metal.
Otro problema del intercambio de iones acuoso es que habitualmente la concentración de metal en la superficie es más alta que en el interior del material de zeolita. En consecuencia, el intercambio de iones acuoso conduce a una distribución no homogénea de los metales de impurificación en el material de zeolita.
Sin embargo es desventajoso en los procedimientos de impurificación de zeolita descritos que la respectiva cantidad máxima de metales de impurificación que van a absorberse está limitada por el número de posiciones de cationes de las respectivas zeolitas. De esto se deduce que para una aplicación que requiere una determinada cantidad de metal de impurificación, no están a disposición todas las zeolitas, sino que sólo aquéllas que presentan el número deseado de posiciones de cationes. Es desventajoso además que las zeolitas, que presentan un número más alto de posiciones de cationes y según esto pueden absorber una mayor cantidad de metales de impurificación, son más inestables (por ejemplo tras un envejecimiento) que aquéllas con un número más bajo de posiciones de cationes.
Es desventajoso en los procedimientos de impurificación de zeolitas descritos además que estos procedimientos de impurificación presentan muchas etapas de reacción y cada etapa de reacción puede significar un deterioro de la estructura de zeolita y como consecuencia una reducción de la superficie específica y por consiguiente de la estabilidad hidrotérmica.
Hasta ahora ha permanecido desapercibido en el estado de la técnica de la tecnológica de SCR DeNOx que es adecuado pentacarbonilo de hierro como fuente de hierro en la preparación de zeolitas impurificadas con hierro.
Ya el documento US 2.533.071 describe la preparación de catalizadores de hierro metálicos mediante calentamiento de pentacarbonilo de hierro sobre un soporte, de modo que se descompone pentacarbonilo de hierro para dar hierro y CO y se deposita hierro sobre el soporte. El catalizador se usa para la síntesis de hidrocarburos a partir de CO y H2. Como soporte preferente se describen espinelas sintéticas. Además se mencionan composiciones de por ejemplo el 12,5 % de óxido de silicio y el 87,5 % de óxido de aluminio.
Además describe el documento US 4.003.850 un procedimiento para la preparación de catalizadores de óxido de hierro, absorbiendo un soporte adecuado pentacarbonilo de hierro y a continuación oxidándose el pentacarbonilo de hierro para dar óxido de hierro. Como soporte se describen entre otras cosas zeolitas. Se describe el uso para la reducción de óxidos de nitrógeno de gases de escape con ayuda de monóxido de carbono con una presión superior o igual a 100 kPa. En los ejemplos del documento Us 4.003.850 se usan Alcoa H-151 (óxido de aluminio activado), Harshaw AL-1602 (óxido de aluminio-silicio con 91 A^O3, 6SO2), Alcoa F-1 4-10 (óxido de aluminio activado), Linde 13X (zeolita con Na2O.A^O3.2,5SiO2) y Hatshaw Fe-0301(óxido de aluminio activado que contiene hierro).
El documento CN 101099932 A describe la preparación de catalizadores impurificados con hierro, presentando las partículas de hierro un tamaño de partícula inferior a 100 nm. Los catalizadores se preparan usando pentacarbonilo de hierro, que se descompone in situ en hierro. Como uso de estos catalizadores impurificados con hierro se mencionan procedimientos químicos para la conversión de carbono (por ejemplo fluidificación de carbono), el refino de petróleo y la síntesis de amoníaco. El procedimiento para la preparación de estos catalizadores impurificados con hierro contiene varias etapas: (i) transferir el soporte de catalizador en un autoclave, colocar éste bajo vacío o sustituir el aire en el autoclave por nitrógeno o gas inerte; (ii) añadir pentacarbonilo de hierro; (iii) calentar hasta una temperatura y mantener a esta temperatura, a la que se evapora el pentacarbonilo de hierro y penetra en el soporte de catalizador; (iv) calentar adicionalmente o introducir nitrógeno u otro gas inerte por medio de alta presión, de modo que el pentacarbonilo de hierro que se encuentre en el soporte se descompone in situ en hierro, que presenta tamaños de partícula en el intervalo de nanómetros. Como posibles soportes se mencionan zeolitas, carbón activo, y-A^Os, tierra de diatomeas y carbón.
El documento WO 98/57743 describe el uso zeolitas impurificadas con hierro, que se prepararon entre otras cosas usando carbonilos de hierro como fuente de hierro, como catalizador en la conversión de gas de síntesis en olefinas, en particular etileno, propileno y buteno. En los ejemplos se usan ZSM-5, SAPO-34 y SAPO-17.
Bein describe una faujasita cargada con hierro (Zeolites, tomo 5, n.° 4, 1985, pág. 240). Una faujasita de sodio se carga con vapor seco de pentacarbonilo de hierro a 295 K y 870 Pa de presión de equilibrio durante 14 ks. Tras la evacuación del sistema se realiza una descomposición térmica a 470 K en una atmósfera de helio de 48 kPa durante 1,2 ks.
El documento DE 11 45 152 B divulga la preparación de zeolita X cargada con hierro. En una primera etapa se adsorbe pentacarbonilo de hierro líquido con presión reducida en zeolita X activada. Tras esto se calienta bajo un flujo de nitrógeno hasta 250 °C, de modo que se descompone el pentacarbonilo de hierro.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
BEIN et al. describen la preparación de distintas zeolitas cargadas de hierro (J. Chem. Soc., Faraday Trans., volumen 80, 1984, pág. 1391-1407). Las zeolitas tales como NaY, CsY, DAY, HY, TMA-omega, Linde L y Na- mordenita se cargan con vapor de pentacarbonilo de hierro a temperatura ambiente. Entonces se realiza una descomposición térmica bajo un flujo de helio o a vacío.
A pesar de la extensa bibliografía en el campo del dopaje de soportes por medio de reacción en fase gaseosa, no se ha descrito hasta ahora aún ningún uso de este procedimiento para la preparación de catalizadores SCR. Además no se ha descubierto hasta ahora aún el potencial de la reacción en fase gaseosa en cuanto a una carga con metales de impurificación que supera la carga limitada por las posiciones de cationes.
Por tanto, el objetivo de la presente invención era facilitar un procedimiento que permitiera una impurificación de zeolitas, en el que la cantidad de metal de impurificación fuera independiente de la zeolita que va a impurificarse, es decir sus posiciones de cationes. Además era el objetivo de la presente invención facilitar un material zeolítico que contiene hierro, que presentara una alta superficie específica y en consecuencia tuviera una alta estabilidad hidrotérmica. Además era el objetivo de la presente invención facilitar un material zeolítico que contiene hierro, que presentara una distribución homogénea del hierro y ningún aglomerado de hierro/agrupación de hierro en el material zeolítico. Otro objetivo de la presente invención era facilitar un material zeolítico que contiene hierro, que presentara sólo deposiciones mínimas de hierro fuera de los poros. Además era el objetivo de la presente invención mostrar un procedimiento económico en comparación con el intercambio de iones acuoso. Además era el objetivo de la presente invención facilitar un catalizador SCR, que presentara una conversión de NOx mejorada en comparación con el estado de la técnica.
Procedimiento para la preparación del material zeolítico:
La presente invención se refiere a un procedimiento para la preparación de un material zeolítico que contiene hierro (por ejemplo zeolita que contiene hierro de la estructura CHA), que está caracterizado porque el dopaje con hierro se realiza a través de una reacción en fase gaseosa usando pentacarbonilo de hierro.
Por el término “zeolita” se entiende en el contexto de la presente invención de acuerdo con la definición de la International Mineralogical Association (D.S. Coornbs et al., Can. Mineralogist, 35, 1997, 1571) una sustancia cristalina del grupo de los aluminosilicatos con estructura de red espacial de fórmula general
Mn+n[(AlO2)x(SiO2)y]i‘H2O,
que están constituidos por tetraedros de SiO4/AlO4, que están enlazados mediante átomos de oxígeno comunes para dar una red tridimensional regular. Otras realizaciones se encuentran por ejemplo en el documento WO 2008/141823 en las páginas 5 a 6.
Básicamente puede usarse en el contexto de la presente invención cualquier material zeolítico discrecional. Son de acuerdo con la invención materiales zeolíticos con las topologías CHA o LEV (por ejemplo RUB-50 o ZSM-45). Se prefiere muy especialmente material zeolítico de la estructura topológica CHA. Ventajosamente están excluidas las zeolitas Linde 13X, ZSM-5, SAPO-34 y SAPO-17.
Además pueden usarse de acuerdo con la invención los denominados fosfatos de silicoaluminio (SAPO), que se producen a partir de fosfatos de aluminio intercambiados de manera isomorfa.
El material zeolítico presenta ventajosamente una superficie BET específica de 10 a 1000 g/m2, preferentemente de 150 a 800 g/m2, en particular de 300 a 700 g/m2.
En caso de un material zeolítico que contiene silicio y aluminio se encuentra la proporción de dióxido de silicio-óxido de aluminio ventajosamente en más de 1, preferentemente en de 3 a 500, en particular en de 6 a 60.
Las zeolitas presentan ventajosamente un diámetro de poro promedio de 0,2 a 2 nm, preferentemente de 0,3 a 1 nm, en particular de 0,35 a 0,8 nm.
El procedimiento de acuerdo con la invención se realiza en dos etapas parciales, (i) carga en fase gaseosa y (ii) descomposición térmica.
Preferentemente se realiza el proceso en fase gaseosa (i) de la siguiente manera:
En la primera etapa (i) se hace fluir a través del material zeolítico pentacarbonilo de hierro en forma gaseosa. El pentacarbonilo de hierro puede encontrarse ventajosamente en un gas portador. Como gases portadores se usan ventajosamente gases inertes tales como monóxido de carbono, dióxido de carbono, nitrógeno, helio o argón o sus mezclas. De manera especialmente preferente se usan monóxido de carbono o nitrógeno.
La concentración de pentacarbonilo de hierro en el flujo de gas se encuentra ventajosamente en del 0,1 % al 100 % en volumen, preferentemente del 0,5 % al 20 % en volumen, en particular en del 1 % al 5 % en volumen.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
La temperatura de la etapa de procedimiento (i) se encuentra ventajosamente en de 10 a 250 °C, preferentemente de 20 a 200 °C, en particular de 50 a 150 °C.
La presión de la etapa de procedimiento (i) se encuentra ventajosamente en de 10 a 1000 kPa, preferentemente de 50 a 200 kPa, en particular de 90 a 120 kPa, midiéndose la presión aguas abajo del lecho de zeolita.
El tiempo de reacción de la etapa de procedimiento (i) se encuentra ventajosamente en de 0,1 min a 10 h, preferentemente de 0,5 min a 5 h, en particular de 1 a 120 min.
En la segunda etapa (ii) se hace fluir a través del material zeolítico cargado con pentacarbonilo de hierro gas portador caliente. Como gas portador se usan ventajosamente aire o gases inertes tales como nitrógeno o argón o sus mezclas. De manera especialmente preferente se usan nitrógeno o aire.
La temperatura del gas portador de la etapa de procedimiento (ii) se encuentra ventajosamente en de 10 a 500 °C, preferentemente de 50 a 400 °C, en particular de 100 a 350 °C.
La presión de la etapa de procedimiento (ii) (presión aguas abajo del lecho de zeolita) se encuentra ventajosamente en de 10 a 1000 kPa, preferentemente de 50 a 200 kPa, en particular de 90 a 120 kPa.
El tiempo de reacción de la etapa de procedimiento (i) se encuentra ventajosamente en de 0,1 min a 10 h, preferentemente de 0,5 min a 5 h, en particular de 1 a 120 min.
Para material zeolítico con un diámetro de poro inferior a de 0,5 a 0,7 nm sigue una tercera etapa (iii), en la que a través del material zeolítico se hace fluir gas portador caliente con temperatura más alta que en la etapa (ii). El hierro depositado fuera de los poros se hace flotar sobre esto en los poros.
Como gas portador se usa vapor de agua.
La temperatura de la etapa de procedimiento (iii) se encuentra en de 500 a 1000 °C, preferentemente de 600 a 900 °C, en particular de 650 a 850 °C.
La presión de la etapa de procedimiento (iii) (presión aguas abajo del lecho de zeolita) se encuentra en de 10 a 1000 kPa, preferentemente de 50 a 200 kPa, en particular de 90 a 1200 kPa.
El tiempo de reacción de la etapa de procedimiento (i) se encuentra ventajosamente en de 1 min a 240 h. Con el uso de bajas temperaturas en el intervalo de 500 a 750 °C se encuentra el tiempo de reacción preferentemente en de 1 h a 240 h, en particular en de 2 h a 150 h. Con el uso de altas temperaturas en el intervalo de 750 a 1000 °C se encuentra el tiempo de reacción preferentemente en de 1 min a 150 h, en particular en de 10 min a 100 h.
Uso del material zeolítico:
Además se refiere la presente invención al uso del material zeolítico que contiene hierro preparado de acuerdo con la invención como catalizador en reacciones de transformación de hidrocarburos, en reacciones de oxidación, en la reacción de Fischer-Tropsch y en la reducción catalítica selectiva de óxidos de nitrógeno.
La reducción catalítica selectiva de óxidos de nitrógeno se realiza ventajosamente con adición de amoníaco o precursores de amoníaco tales como por ejemplo urea.
Ventajas:
Mediante el procedimiento de acuerdo con la invención pueden prepararse materiales zeolíticos que contienen hierro, que presentan un contenido en hierro que se encuentra por encima del contenido en hierro limitado por las posiciones de cationes. Además pueden prepararse materiales zeolíticos que contienen hierro, que presentan una superficie específica más alta que los materiales zeolíticos que contienen hierro preparados de manera análoga por medio de reacción de intercambio de iones. Como consecuencia tienen las zeolitas que contienen hierro de acuerdo con la invención una estabilidad hidrotérmica más grande. Además pueden prepararse materiales zeolíticos que contienen hierro con distribución homogénea y selectiva del hierro metálico en los poros. Además no se obtiene ninguna deposición de hierro fuera de los poros. Además, en comparación con procedimientos químicos en húmedo convencionales, puede realizarse la preparación de manera más económica en las dos etapas parciales carga en fase gaseosa y descomposición térmica. Además se caracteriza el material zeolítico que contiene hierro de acuerdo con la invención mediante una alta actividad de degradación de gas de escape en el procedimiento de DENOX.
Ejemplos
1. Preparación del material zeolítico que contiene hierro Ejemplo 1 (ejemplo adicional)
Carga de zeolita beta con un 2,4 % en peso de Fe
5
10
15
20
25
30
35
A través de 15 g de zeolita beta se hizo fluir a 115 °C y ligero vacío parcial (-1,5 kPa) durante 31 min un flujo de gas del 1,2 % en volumen de pentacarbonilo de hierro en monóxido de carbono. Después de esto se calentó el recipiente de apilamiento con la zeolita desde fuera hasta 200 °C y se hizo fluir con ligero vacío parcial (-1,5 kPa) argón a 200 °C durante 25 min. El catalizador obtenido no mostraba en un estudio TEM (microscopía de electrones de transmisión) ninguna deposición de hierro fuera de los poros. Las mediciones de espectroscopia de rayos X EDX demuestran una distribución homogénea del hierro sobre el soporte de zeolita.
Ejemplo 2 (ejemplo adicional)
Carga de zeolita beta con un 1,6 % en peso de Fe
A través de 14 g de zeolita beta se hizo fluir con ligero vacío parcial (-1,5 kPa) durante 31 min un flujo de gas caliente a 150 °C del 1,2 % en volumen de pentacarbonilo de hierro en argón. En este ensayo se calentó el recipiente de apilamiento con la zeolita desde el principio desde fuera hasta 200 °C. Después de esto se hizo fluir a través del apilamiento directamente con ligero vacío parcial (--1,5 kPa) de argón a 200 °C durante 28 min.
Ejemplo 3 (ejemplo adicional)
Carga de zeolita beta con un 5 % en peso de Fe
A través de 12 g de zeolita beta se hizo fluir a 115 °C y ligero vacío parcial (-1,5 kPa) durante 27 min un flujo de gas del 1,2 % en volumen de pentacarbonilo de hierro en monóxido de carbono. Después de esto se calentó el recipiente de apilamiento con la zeolita desde fuera hasta 200 °C y se hizo fluir con ligero vacío parcial (-1,5 kPa) argón a 200 °C durante 22 min.
Ejemplo 4 (ejemplo de acuerdo con la invención)
Carga de Chabazit SSZ-13 con un 1,4 % en peso de Fe
A través de 11 g de zeolita se hizo fluir a 115 °C y ligero vacío parcial (-1,5 kPa) durante 31 min un flujo de gas del 1,2 % en volumen de pentacarbonilo de hierro en monóxido de carbono. Después de esto se calentó el recipiente de apilamiento con la zeolita desde fuera hasta 200 °C y se hizo fluir con ligero vacío parcial (-1,5 kPa) argón a 200 °C durante 22 min. El catalizador se trató a continuación durante 48 h con vapor de agua a 700 °C.
2. Ensayo catalítico
La conversión se determinó con ayuda de una mezcla de gases de 500 ppm de NO, 500 ppm de NH3, 10 % de O2, 5 % de H2O en He con velocidad espacial basada en el volumen (volume-based gas hourly space velocity GH) de 80000 h-1 a través de un apilamiento de polvo en el horno. Como catalizador de referencia se usó una zeolita beta preparada por medio de intercambio de iones según las instrucciones convencionales con un 1,4 % en peso de Fe y un 0,15 % en peso de CeO2. Los resultados están representados en la tabla 1:
Tabla 1:
- Conversión a 200 °C [%] Conversión a 400 °C [%] Conversión a 500 °C [%]
- Referencia
- 13 49 42
- Ejemplo 1
- 22 58 57
- Ejemplo 2
- 27 62 62
- Ejemplo 3
- 26 62 61
- Ejemplo 4
- 18 48 45
3. Comparación de la estabilidad de material zeolítico que contiene hierro (ejemplo adicional)
Se determinó la superficie específica (i) de una beta que contiene hierro preparada por medio de la reacción en fase gaseosa (1,2 % en peso de Fe) y (ii) de una beta que contiene hierro preparada por medio de la reacción de intercambio de iones (1,5 % en peso de Fe) tras un envejecimiento a 750 °C y el 10 % de vapor de agua durante 24 horas (norma DIN 66135).
- Langmuir [m2/g] tras envejecimiento
- (i) beta que contiene hierro por medio de reacción en fase gaseosa
- 714,3
- (ii) beta que contiene hierro por medio de reacción de intercambio de iones
- 610,6
Claims (4)
- REIVINDICACIONES1. Procedimiento para la preparación de un material zeolítico que contiene hierro con las topologías CHA o LEV, caracterizado porque el dopaje con hierro se realiza a través de una reacción en fase gaseosa usando pentacarbonilo de hierro y el dopaje con hierro se realiza en dos etapas parciales (i) carga en fase gaseosa y (ii)5 descomposición térmica, caracterizado porque en otra etapa parcial (iii) se hace fluir a través del material zeolítico un gas portante con temperaturas de 500 a 1000 °C a una presión de 10 a 1.000 kPa, en el que se usa como gas portante vapor de agua.
- 2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el material zeolítico presenta una superficie BET específica de 10 a 1000 m2/g, preferentemente de 150 a 800 m2/g, en particular de 300 a 700 m2/g.10 3. Procedimiento según las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque la proporción de dióxido de silicio-óxido dealuminio en el material zeolítico que contiene silicio y aluminio se encuentra en más de 1, preferentemente en de 3 a 500, en particular en de 6 a 60.
- 4. Procedimiento según las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque en la etapa parcial (i) se hace fluir a través del material zeolítico pentacarbonilo de hierro en forma de gas con una concentración de pentacarbonilo de hierro en15 el flujo de gas del 0,1 % al 100 % en volumen a una temperatura de 10 °C a 250 °C, una presión de 10 a 1.000 kPa durante un período de 0,1 min a 10 h.
- 5. Procedimiento según las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque en la etapa parcial (ii) se hace fluir a través del material zeolítico cargado con pentacarbonilo de hierro gas portador, en el que la temperatura de la etapa (ii) asciende a de 10 a 500 °C, la presión asciende a de 10 a 1.000 kPa y el tiempo de reacción asciende a de 0,120 min a 10 h.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US287718P | 2001-05-02 | ||
US28771809P | 2009-12-18 | 2009-12-18 | |
PCT/EP2010/069476 WO2011073123A2 (de) | 2009-12-18 | 2010-12-13 | Eisenhaltiger zeolith, verfahren zur herstellung eisenhaltiger zeolithe und verfahren zur katalytischen reduktion von stickoxiden |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
ES2655323T3 true ES2655323T3 (es) | 2018-02-19 |
Family
ID=43629053
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
ES10787148.5T Active ES2655323T3 (es) | 2009-12-18 | 2010-12-13 | Zeolita que contiene hierro, procedimiento para la preparación de zeolitas que contienen hierro y procedimiento para la reducción catalítica de óxidos de nitrógeno |
Country Status (12)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9517461B2 (es) |
EP (1) | EP2512667B1 (es) |
JP (1) | JP5688096B2 (es) |
KR (1) | KR101855534B1 (es) |
CN (1) | CN102655933B (es) |
BR (1) | BR112012014735A2 (es) |
CA (1) | CA2784860A1 (es) |
ES (1) | ES2655323T3 (es) |
PL (1) | PL2512667T3 (es) |
RU (1) | RU2587078C2 (es) |
WO (1) | WO2011073123A2 (es) |
ZA (1) | ZA201205261B (es) |
Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102006033452A1 (de) * | 2006-07-19 | 2008-01-24 | Süd-Chemie AG | Verfahren zur Herstellung metalldotierter Zeolithe und ihre Verwendung bei der katalytischen Umwandlung von Stickoxiden |
WO2012062784A1 (de) | 2010-11-11 | 2012-05-18 | Basf Se | Verfahren und vorrichtung zur herstellung von acetylen und synthesegas |
CN103249669B (zh) | 2010-11-11 | 2016-02-24 | 巴斯夫欧洲公司 | 制备乙炔和合成气的方法和装置 |
JP5116880B2 (ja) * | 2011-01-18 | 2013-01-09 | 日本化学工業株式会社 | Fe(II)置換ベータ型ゼオライト、それを含むガス吸着剤及びその製造方法、並びに一酸化窒素及びハイドロカーボンの除去方法 |
CA2945014C (en) | 2014-04-07 | 2020-09-22 | Haldor Topsoe A/S | Method for producing metal exchanged microporous materials by solid-state ion exchange |
US10329508B2 (en) * | 2014-07-25 | 2019-06-25 | Hamilton Sundstrand Corporation | Fuel additive and method of preparing the same |
JP7164591B2 (ja) * | 2017-07-11 | 2022-11-01 | シエル・インターナシヨナル・リサーチ・マートスハツペイ・ベー・ヴエー | Noxおよびn20の変換における触媒およびその使用方法 |
WO2019014119A1 (en) * | 2017-07-11 | 2019-01-17 | Shell Oil Company | CATALYST AND METHOD OF USE |
CN108607561B (zh) * | 2018-04-28 | 2020-11-24 | 山东海益化工科技有限公司 | 1,2-二氯丙烷催化氧化制3-氯丙烯用催化剂的制备方法 |
WO2021041024A1 (en) * | 2019-08-29 | 2021-03-04 | Basf Corporation | Iron-promoted zeolite and catalyst made therefrom |
CN113213505B (zh) * | 2021-06-23 | 2022-07-19 | 吉林大学 | 一种SSZ-13分子筛及其制备方法、一种Cu-SSZ-13分子筛 |
Family Cites Families (25)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2533071A (en) | 1947-10-01 | 1950-12-05 | Standard Oil Dev Co | Synthesis of hydrocarbons in the presence of an iron type catalyst |
DE1145152B (de) * | 1958-09-24 | 1963-03-14 | Union Carbide Corp | Verfahren zur Herstellung von metallbeladenen zeolithischen Molekularsieben |
US4003850A (en) | 1971-10-04 | 1977-01-18 | United States Steel Corporation | Novel iron oxide catalysts |
DE3465462D1 (en) * | 1983-11-01 | 1987-09-24 | Union Carbide Corp | Conversion of syngas to liquid motor fuels |
US4952385A (en) * | 1987-03-02 | 1990-08-28 | Georgia Tech Research Corp. | Ferrisilicate molecular sieve and use as a catalyst |
JPS63242916A (ja) * | 1987-03-30 | 1988-10-07 | Toa Nenryo Kogyo Kk | 微粒金属含有ゼオライト及びその製造方法 |
US4961917A (en) | 1989-04-20 | 1990-10-09 | Engelhard Corporation | Method for reduction of nitrogen oxides with ammonia using promoted zeolite catalysts |
CN1260823A (zh) | 1997-06-18 | 2000-07-19 | 埃克森化学专利公司 | 用改性的分子筛将合成气转化成低碳烯烃的方法 |
DE19820515A1 (de) | 1998-05-08 | 1999-11-11 | Alsi Penta Zeolithe Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines Katalysators für die Reinigung von Abgasen, die Stickstoffoxide in Gegenwart von Sauerstoff und Wasser enthalten |
AU5449400A (en) | 1999-05-27 | 2000-12-18 | Regents Of The University Of Michigan, The | Zeolite catalysts for selective catalytic reduction of nitric oxide by ammonia and method of making |
US6914026B2 (en) * | 2001-09-07 | 2005-07-05 | Engelhard Corporation | Hydrothermally stable metal promoted zeolite beta for NOx reduction |
DE10226461A1 (de) * | 2002-06-13 | 2004-01-22 | Uhde Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Verringerung des Gehaltes an NOx und N2O in Gasen |
EP2517777A3 (en) * | 2007-04-26 | 2013-01-09 | Johnson Matthey Public Limited Company | Transition metal/cha-zeolite scr catalyst |
CN101099932B (zh) | 2007-05-23 | 2010-04-21 | 江苏天一超细金属粉末有限公司 | 一种高效铁系催化剂及其制备方法 |
DE102007063604A1 (de) | 2007-05-24 | 2008-12-04 | Süd-Chemie AG | Metalldotierter Zeolith und Verfahren zu dessen Herstellung |
WO2009106567A1 (de) * | 2008-02-27 | 2009-09-03 | Basf Se | Verfahren zur herstellung eisendotierter kohlen |
WO2009124902A1 (de) | 2008-04-08 | 2009-10-15 | Basf Se | Katalysator zur dehydroaromatisierung von aliphatischen kohlenwasserstoffen mit siliziumhaltigem bindemittel |
JP5656826B2 (ja) | 2008-04-08 | 2015-01-21 | ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピアBasf Se | メタン及びメタン含有混合物を脱水素芳香族化するための触媒 |
CA2744946A1 (en) | 2009-02-04 | 2010-08-12 | Boehringer Ingelheim International Gmbh | Cyclic inhibitors of 11.beta.-hydroxysteroid dehydrogenase 1 |
WO2010099651A1 (en) | 2009-03-03 | 2010-09-10 | Basf Se | Process for preparation of isomorphously substituted layered silicate, silicate prepared by process, and uses thereof |
WO2010099652A1 (en) | 2009-03-03 | 2010-09-10 | Basf Se | Process for preparation of layered silicate, layered silicate prepared by process, and uses thereof |
WO2010099650A1 (en) | 2009-03-03 | 2010-09-10 | Basf Se | Isomorphously substituted silicate |
US8865121B2 (en) | 2009-06-18 | 2014-10-21 | Basf Se | Organotemplate-free synthetic process for the production of a zeolitic material |
PL2485840T3 (pl) | 2009-10-08 | 2017-01-31 | Basf Se | SPOSÓB WYTWARZANIA ZWIĄZANEGO Si KATALIZATORA DO PROCESÓW W ZŁOŻU FLUIDALNYM |
EP2521615A1 (en) | 2009-10-14 | 2012-11-14 | Basf Se | Copper containing levyne molecular sieve for selective reduction of nox |
-
2010
- 2010-12-13 PL PL10787148T patent/PL2512667T3/pl unknown
- 2010-12-13 BR BR112012014735A patent/BR112012014735A2/pt not_active IP Right Cessation
- 2010-12-13 US US13/516,865 patent/US9517461B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2010-12-13 EP EP10787148.5A patent/EP2512667B1/de active Active
- 2010-12-13 ES ES10787148.5T patent/ES2655323T3/es active Active
- 2010-12-13 CN CN201080056974.1A patent/CN102655933B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2010-12-13 RU RU2012130178/04A patent/RU2587078C2/ru not_active IP Right Cessation
- 2010-12-13 CA CA2784860A patent/CA2784860A1/en not_active Abandoned
- 2010-12-13 JP JP2012543650A patent/JP5688096B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2010-12-13 WO PCT/EP2010/069476 patent/WO2011073123A2/de active Application Filing
- 2010-12-13 KR KR1020127018960A patent/KR101855534B1/ko not_active Application Discontinuation
-
2012
- 2012-07-16 ZA ZA2012/05261A patent/ZA201205261B/en unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CA2784860A1 (en) | 2011-06-23 |
KR20120105034A (ko) | 2012-09-24 |
BR112012014735A2 (pt) | 2016-04-12 |
CN102655933A (zh) | 2012-09-05 |
PL2512667T3 (pl) | 2018-04-30 |
WO2011073123A3 (de) | 2011-10-20 |
US20130004398A1 (en) | 2013-01-03 |
KR101855534B1 (ko) | 2018-05-04 |
CN102655933B (zh) | 2016-01-13 |
JP2013514247A (ja) | 2013-04-25 |
WO2011073123A2 (de) | 2011-06-23 |
ZA201205261B (en) | 2013-09-25 |
EP2512667B1 (de) | 2017-10-25 |
RU2587078C2 (ru) | 2016-06-10 |
EP2512667A2 (de) | 2012-10-24 |
US9517461B2 (en) | 2016-12-13 |
RU2012130178A (ru) | 2014-01-27 |
JP5688096B2 (ja) | 2015-03-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
ES2655323T3 (es) | Zeolita que contiene hierro, procedimiento para la preparación de zeolitas que contienen hierro y procedimiento para la reducción catalítica de óxidos de nitrógeno | |
Wang et al. | A comparison of hydrothermal aging effects on NH3-SCR of NOx over Cu-SSZ-13 and Cu-SAPO-34 catalysts | |
EP2067746B1 (en) | ß - ZEOLITE FOR SCR CATALYST AND METHOD FOR PURIFYING NITROGEN OXIDES USING SAME | |
JP6176891B2 (ja) | 新規鉄含有アルミノケイ酸塩ゼオライト、ならびにその作製方法および使用方法 | |
JP5622944B2 (ja) | 窒素含有化合物の変換方法 | |
Wang et al. | Effect of preparation methods on the performance of CuFe-SSZ-13 catalysts for selective catalytic reduction of NOx with NH3 | |
Kim et al. | Oxidation of ammonia to nitrogen over Pt/Fe/ZSM5 catalyst: Influence of catalyst support on the low temperature activity | |
US20120251422A1 (en) | Fe-SAPO-34 CATALYST AND METHODS OF MAKING AND USING THE SAME | |
JP2012254921A (ja) | β型鉄シリケート組成物及び窒素酸化物還元方法 | |
EP2518017A1 (en) | Novel metallosilicate, production method thereof, nitrogen oxide purification catalyst, production method thereof, and nitrogen oxide purification method making use thereof | |
CN110300624B (zh) | 用于选择性NOx还原催化的含铜MOZ沸石 | |
Xue et al. | Poisoning effect of K with respect to Cu/ZSM-5 used for NO reduction | |
KR102402475B1 (ko) | 안정화된 미세다공성 결정질 물질, 이를 제조하는 방법, 및 NOx의 선택적 촉매 환원을 위한 용도 | |
Zhou et al. | Experiment and mechanism investigation on simultaneously catalytic reduction of NOx and oxidation of toluene over MnOx/Cu-SAPO-34 | |
JP5594121B2 (ja) | 新規メタロシリケート及び窒素酸化物浄化触媒 | |
JP4749093B2 (ja) | NOx浄化用触媒の担体 | |
EP2870996A1 (en) | Exhaust gas control catalyst | |
JP2015062874A (ja) | NOx選択還元触媒、その製造方法、及び、それを用いたNOx浄化方法 | |
EP3406338B1 (en) | Exhaust gas-purifying composition | |
Gao et al. | Capturing 1, 3-butadiene by the highly ordered Al-containing SBA-15 | |
US20200038850A1 (en) | Composite material | |
EP3456412B1 (en) | Exhaust gas-purifying composition | |
Narkhede et al. | Rational Design of Cu-SSZ-13 Catalyst for the Selective Catalytic Reduction of NOx to Meet BS-VI Emission Standards | |
JP6127232B2 (ja) | 抗シンタリング触媒 |