FR2765120A1 - Reduction of nitrogen gas emission using a ruthenium and tin based catalyst - Google Patents
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Abstract
Description
PROCEDE DE TRAITEMENT DE GAZ POUR LA REDUCTION DES EMISSIONS DESGAS TREATMENT PROCESS FOR REDUCING EMISSIONS OF
OXYDES D'AZOTE. UTILISANT UN CATALYSEUR A BASE NITROGEN OXIDES. USING A BASED CATALYST
DE RUTHENIUM OU DE RUTHENIUM ET D'ETAIN RUTHENIUM OR RUTHENIUM AND TIN
RHONE-POULENC CHIMIERHONE-POULENC CHEMISTRY
La présente invention concerne un procédé de traitement de gaz pour la réduction des émissions des oxydes d'azote, utilisant un catalyseur à base de ruthénium ou de The present invention relates to a gas treatment process for the reduction of emissions of nitrogen oxides, using a ruthenium or catalyst based
ruthénium et d'étain.ruthenium and tin.
On sait que la réduction des émissions des oxydes d'azote (NOx) des gaz d'échappement des moteurs d'automobiles notamment est effectuée à l'aide de catalyseurs trois voies qui utilisent stoechiométriquement les gaz réducteurs présents dans le mélange. Tout excès d'oxygène se traduit par une détérioration brutale des It is known that the reduction of emissions of nitrogen oxides (NOx) from the exhaust gases of automobile engines in particular is carried out using three-way catalysts which use the reducing gases present in the mixture stoichiometrically. Any excess oxygen results in a sudden deterioration of
performances du catalyseur.catalyst performance.
Or, certains moteurs comme les moteurs diesel ou les moteurs essence fonctionnant en mélange pauvre (lean burn) sont économes en carburant mais émettent des gaz d'échappement qui contiennent en permanence un large excès d'oxygène d'au moins 5% par exemple. Un catalyseur trois voies standard est donc sans effet sur les émissions en NOx de ces moteurs. Par ailleurs, la limitation des émissions en NOx est rendue impérative par le durcissement des normes en post combustion automobile qui However, certain engines such as diesel engines or gasoline engines operating in lean burn are fuel efficient but emit exhaust gases which permanently contain a large excess of oxygen of at least 5% for example. A standard three-way catalyst therefore has no effect on the NOx emissions of these engines. In addition, the limitation of NOx emissions is made imperative by the tightening of standards in automotive post combustion which
s'étendent maintenant à ce type de moteurs. now extend to this type of engine.
Par ailleurs, les systèmes catalytiques qui se sont révélés actifs pour l'élimination des NOx en présence d'oxygène présentent un domaine d'activité qui diminue fortement au delà de 300 C. En outre, quand ces systèmes fonctionnent en présence d'un Furthermore, the catalytic systems which have been shown to be active for the removal of NOx in the presence of oxygen exhibit a field of activity which greatly decreases above 300 C. In addition, when these systems operate in the presence of a
hydrocarbure, ils peuvent donner lieu à une production d'une certaine quantité de N20. hydrocarbon, they can give rise to the production of a certain amount of N20.
L'objet de l'invention est de procurer un système catalytique qui puisse être utilisé pour le traitement des gaz contenant des NOx et notamment ceux à teneur élevée en oxygène. Un autre objet de l'invention est de disposer d'un système susceptible d'être efficace à des températures supérieures à 300"C et, éventuellement, qui n'entraîne qu'une production limitée de N20 lorsqu'il est utilisé dans le traitement de gaz en The object of the invention is to provide a catalytic system which can be used for the treatment of gases containing NOx and in particular those with a high oxygen content. Another object of the invention is to have a system capable of being effective at temperatures above 300 "C and, possibly, which results in only a limited production of N 2 O when it is used in the treatment. gas in
présence d'hydrocarbure.presence of hydrocarbon.
Dans ce but, selon un premier mode de réalisation de l'invention, le procédé de traitement de gaz pour la réduction des émissions des oxydes d'azote est caractérisé en ce qu'on utilise une composition catalytique comprenant du ruthénium sur un support qui For this purpose, according to a first embodiment of the invention, the gas treatment process for the reduction of emissions of nitrogen oxides is characterized in that a catalytic composition comprising ruthenium is used on a support which
est soit un support à structure rutile, soit un support contenant un alcalin, un alcalino- is either a support with a rutile structure, or a support containing an alkali, an alkaline-
terreux ou une terre rare, le ruthénium ayant été déposé sur le support sous forme d'un earthy or a rare earth, the ruthenium having been deposited on the support in the form of a
sel, d'un sol ou d'un complexe.salt, soil or complex.
Selon un second mode de réalisation de l'invention, le procédé de traitement de gaz pour la réduction des émissions des oxydes d'azote est caractérisé en ce qu'on utilise une composition catalytique dont la phase catalytique comprend du ruthénium et According to a second embodiment of the invention, the gas treatment process for the reduction of emissions of nitrogen oxides is characterized in that a catalytic composition is used, the catalytic phase of which comprises ruthenium and
de l'étain.tin.
D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention apparaîtront encore Other characteristics, details and advantages of the invention will also appear
plus complètement à la lecture de la description qui va suivre, ainsi que des divers more fully on reading the description which follows, as well as the various
exemples concrets mais non limitatifs destinés à l'illustrer. concrete but non-limiting examples intended to illustrate it.
Le procédé selon le premier mode de réalisation de l'invention utilise une composition dont une caractéristique est la combinaison du ruthénium avec un support The method according to the first embodiment of the invention uses a composition, a characteristic of which is the combination of ruthenium with a support
spécifique.specific.
Ce support peut tout d'abord être un support à structure rutile. Comme support de This support can first of all be a support with a rutile structure. As support for
ce type, on peut citer l'oxyde de titane ou l'oxyde d'étain SnO2. this type, one can quote titanium oxide or tin oxide SnO2.
Le support peut aussi être un support qui contient un alcalin, un alcalino-terreux ou une terre rare. Par terre rare on entend les éléments du groupe constitué par l'yttrium et les éléments de la classification périodique de numéro atomique compris The support can also be a support which contains an alkaline, an alkaline-earth or a rare earth. By rare earth is meant the elements of the group constituted by yttrium and the elements of the periodic classification with atomic number included
inclusivement entre 57 et 71.inclusive between 57 and 71.
Comme support de ce type, on peut mentionner les spinelles contenant un alcalino-terreux du type MgAI204. On peut aussi citer comme autres supports les alumines, les silices, I'oxyde de titane de structure anatase, les supports à base d'oxyde de titane de structure anatase et d'oxyde de tungstène (TiO2-WO3) ou à base d'oxyde de titane de structure anatase et d'oxyde de vanadium (TiO2-V205), ces supports en alumine, silice ou à base d'oxyde de titane étant dopés par au moins un élément choisi parmi les alcalino-terreux et les terres rares. Comme alcalino-terreux, on peut citer le baryum ou le strontium plus particulièrement. Comme terre rare, on peut citer le As support of this type, mention may be made of spinels containing an alkaline-earth type MgAI204. Mention may also be made, as other supports, of aluminas, silicas, titanium oxide of anatase structure, supports based on titanium oxide of anatase structure and tungsten oxide (TiO2-WO3) or based on titanium oxide of anatase structure and vanadium oxide (TiO2-V205), these supports in alumina, silica or based on titanium oxide being doped with at least one element chosen from alkaline earths and rare earths. As alkaline earth, there may be mentioned barium or strontium more particularly. As rare earth, one can quote the
lanthane notamment.lanthanum in particular.
Comme autres supports utilisables, on peut mentionner l'oxyde de cérium ainsi que les mélanges oxyde de cérium-oxyde de zirconium dans lesquels l'oxyde de cérium As other usable supports, there may be mentioned cerium oxide as well as cerium oxide-zirconium oxide mixtures in which cerium oxide
peut être majoritaire ou non. On peut aussi utiliser des mélanges oxyde de terre rare- may be in the majority or not. Rare earth oxide mixtures can also be used.
oxyde de zirconium, la terre rare pouvant être notamment le lanthane. zirconium oxide, the rare earth possibly being in particular lanthanum.
Les supports contenant un alcalin ou un alcalino-terreux peuvent être choisis aussi parmi les zéolites. Comme autre support contenant des terres rares, on peut citer les phosphates de terres rares. On peut enfin mentionner l'oxyde de magnésium. On peut bien entendu utiliser comme support un mélange des composés supports qui viennent The supports containing an alkali or an alkaline earth can also be chosen from zeolites. As another support containing rare earths, mention may be made of rare earth phosphates. Finally, we can mention magnesium oxide. It is of course possible to use as support a mixture of the support compounds which come
d'être décrits.to be described.
La quantité de ruthénium est généralement comprise entre 0,1% et 10% en masse de ruthénium métal par rapport au support. Cette quantité peut être plus The amount of ruthenium is generally between 0.1% and 10% by mass of ruthenium metal relative to the support. This quantity may be more
particulièrement comprise entre 0,5 et 5%. particularly between 0.5 and 5%.
La composition de l'invention peut comprendre en outre dans sa phase catalytique de l'étain, du manganèse, du bismuth, du cuivre ou encore un élément choisi dans le groupe VIII de la clasification périodique comme le fer, le cobalt, le rhodium, le platine et The composition of the invention can also comprise, in its catalytic phase, tin, manganese, bismuth, copper or else an element chosen from group VIII of the periodic classification, such as iron, cobalt, rhodium, platinum and
le palladium.palladium.
La composition catalytique du premier mode de réalisation est obtenue par un procédé dans lequel le ruthénium est déposé sur le support sous forme d'un sel, d'un sol ou d'un complexe du ruthénium. Le sel peut être par exemple un chlorure, un nitrate, un acétate ou un formiate de ruthénium. Comme complexes du ruthénium, on peut citer The catalytic composition of the first embodiment is obtained by a process in which the ruthenium is deposited on the support in the form of a salt, a sol or a ruthenium complex. The salt can be, for example, a chloride, a nitrate, an acetate or a ruthenium formate. As ruthenium complexes, there may be mentioned
les complexes acétylacétonate, carbonyle ou EDTA. acetylacetonate, carbonyl or EDTA complexes.
Le dépôt du ruthénium sous forme d'un oxyde de type pérovskite est exclu de la The deposition of ruthenium in the form of a perovskite-type oxide is excluded from the
présente invention.present invention.
Le dépôt sur le support peut se faire par échange ou par imprégnation à sec. The deposit on the support can be done by exchange or by dry impregnation.
L'imprégnation à sec consiste à ajouter au produit à imprégner un volume d'une solution Dry impregnation consists in adding a volume of a solution to the product to be impregnated
aqueuse de l'élément à déposer qui est égal au volume poreux du solide à imprégner. aqueous of the element to be deposited which is equal to the pore volume of the solid to be impregnated.
Selon le second mode de réalisation de l'invention, on utilise une composition dont la caractéristique essentielle est la nature de sa phase catalytique. Comme indiqué plus According to the second embodiment of the invention, a composition is used whose essential characteristic is the nature of its catalytic phase. As stated more
haut, cette composition comprend un phase catalytique à base de ruthénium et d'étain. top, this composition comprises a catalytic phase based on ruthenium and tin.
La composition utilisée selon ce second mode de réalisation peut se présenter sous The composition used according to this second embodiment can be presented under
différentes formes.different forms.
Il peut s'agit tout d'abord d'une composition massique. On entend par là que le ruthénium et l'étain sont présents d'une manière homogène dans l'ensemble du volume de la composition et non pas, par exemple, en surface de celle-ci. Dans ce cas, la It can first of all be a mass composition. By this is meant that ruthenium and tin are present in a homogeneous manner throughout the volume of the composition and not, for example, on the surface thereof. In this case
teneur en ruthénium est de préférence d'au moins 10% atomique. ruthenium content is preferably at least 10 atomic%.
Il peut aussi s'agir d'une composition supportée. Dans ce cas, la phase catalytique à base de ruthénium et d'étain peut être mise sur tout type de support utilisé habituellement dans ce domaine technique comme l'alumine, la silice, l'oxyde de titane, l'oxyde de zirconium, les oxydes de lanthanides, les oxydes de type spinelle, les zéolites, les silicates, les phosphates de silicoaluminium cristallins, les phosphates It can also be a supported composition. In this case, the catalytic phase based on ruthenium and tin can be placed on any type of support usually used in this technical field such as alumina, silica, titanium oxide, zirconium oxide, lanthanide oxides, spinel type oxides, zeolites, silicates, crystalline silicoaluminum phosphates, phosphates
d'aluminium cristallins les phosphates de terres rares ou les mélanges de ces supports. crystalline aluminum, rare earth phosphates or mixtures of these supports.
Dans le cas de la composition supportée, la teneur en ruthénium peut être comprise entre 0,1 et 50%, plus particulièrement entre 0,5 et 10%, teneur exprimée en masse de In the case of the supported composition, the ruthenium content can be between 0.1 and 50%, more particularly between 0.5 and 10%, content expressed by mass of
ruthénium métal par rapport au support. ruthenium metal with respect to the support.
Le rapport entre le ruthénium et l'étain dans la composition peut varier. Plus particulièrement, le rapport atomique Sn/Ru peut varier entre 0,1 et 10. Cest dans cette gamme de rapport que les résultats sont les meilleurs. Ce rapport peut être encore plus particulièrement compris entre 1 et 6. Les valeurs données ci-dessus pour le rapport The ratio of ruthenium to tin in the composition may vary. More particularly, the Sn / Ru atomic ratio can vary between 0.1 and 10. It is in this range of ratios that the results are the best. This ratio can be even more particularly between 1 and 6. The values given above for the ratio
Sn/Ru s'appliquent aux deux modes de réalisation de l'invention. Sn / Ru apply to the two embodiments of the invention.
Le ruthénium et l'étain peuvent être présents, au moins partiellement, sous la Ruthenium and tin may be present, at least partially, under the
forme d'un alliage ruthénium/étain. form of a ruthenium / tin alloy.
Les compositions catalytiques à base de ruthénium et d'étain sont préparées d'une manière connue en soi. On pourra se référer à EP-A539274, FR-A-2740707 et FR-A-2740708 dont l'enseignement est incorporé ici. Dans le cas des compositions supportées, le ruthénium est déposé de préférence sur le support par l'intermédiaire d'un sel, d'un sol ou d'un complexe du ruthénium. Ce qui a été mentionné plus haut sur les sets et complexes du ruthénium s'applique aussi ici. Lorsque l'on cherche à utiliser des compositions dans lesquelles le ruthénium et l'étain sont présents dans la phase catalytique, au moins partiellement, sous la forme d'un alliage ruthénium/étain, on effectue un traitement de réduction par exemple par l'hydrogène de la composition une The catalytic compositions based on ruthenium and tin are prepared in a manner known per se. Reference may be made to EP-A539274, FR-A-2740707 and FR-A-2740708, the teaching of which is incorporated here. In the case of supported compositions, the ruthenium is preferably deposited on the support via a salt, a sol or a ruthenium complex. What was mentioned above on ruthenium sets and complexes also applies here. When it is sought to use compositions in which ruthenium and tin are present in the catalytic phase, at least partially, in the form of a ruthenium / tin alloy, a reduction treatment is carried out, for example with composition hydrogen one
fois préparée.once prepared.
Les compositions telles que décrites ci-dessus s'appliquent au traitement de gaz pouvant comprendre des oxydes d'azote en combinaison éventuellement avec des oxydes de carbone et/ou des hydrocarbures, en vue de la réduction des émissions des The compositions as described above apply to the treatment of gases which may comprise nitrogen oxides in combination optionally with carbon oxides and / or hydrocarbons, with a view to reducing the emissions of
oxydes d'azote notamment.nitrogen oxides in particular.
Les gaz susceptibles d'être traités par la présente invention sont, par exemple, ceux issus de turbines à gaz, de chaudières de centrales thermiques ou encore de moteurs à combustion interne. Dans ce dernier cas, il peut s'agir notamment de moteurs The gases capable of being treated by the present invention are, for example, those originating from gas turbines, boilers of thermal power stations or even internal combustion engines. In the latter case, it may in particular be motors
diesel ou de moteurs fonctionnant en mélange pauvre. diesel or engines working in lean mixture.
L'invention s'applique ainsi au traitement des gaz qui présentent une teneur élevée en oxygène et qui contiennent des oxydes d'azote, en vue de réduire les émissions de ces oxydes. Par gaz présentant une teneur élevée en oxygène, on entend des gaz présentant un excès d'oxygène par rapport à la quantité nécessaire pour la combustion stoechiométrique des carburants et, plus précisément, des gaz présentant en permanence un excès d'oxygène par rapport à la valeur stoechiométrique A = 1. La valeur. est corrélée au rapport air/carburant d'une manière connue en soi notamment dans le domaine des moteurs à combustion interne. En d'autres termes, l'invention s'applique au traitement des gaz issus de systèmes du type décrit au paragraphe précédent et fonctionnant en permanence dans des conditions telles que A soit toujours strictement supérieur à 1. Dans le cas des gaz présentant une teneur élevée en oxygène, l'invention s'applique ainsi, d'une part, au traitement des gaz de moteur fonctionnant en mélange pauvre (lean burn) et qui présentent une teneur en oxygène (exprimée en volume) généralement comprise entre 2, 5 et 5% et, d'autre part, au traitement des gaz qui présentent une teneur en oxygène encore plus élevée, par exemple des gaz de moteurs du type diesel, c'est à dire d'au moins 5% ou de plus de %, plus particulièrement d'au moins 10%, cette teneur pouvant par exemple se situer The invention thus applies to the treatment of gases which have a high oxygen content and which contain nitrogen oxides, with a view to reducing the emissions of these oxides. By gas having a high oxygen content is meant gases having an excess of oxygen relative to the quantity necessary for the stoichiometric combustion of fuels and, more specifically, gases having permanently an excess of oxygen relative to the stoichiometric value A = 1. The value. is correlated to the air / fuel ratio in a manner known per se, in particular in the field of internal combustion engines. In other words, the invention applies to the treatment of gases from systems of the type described in the preceding paragraph and operating continuously under conditions such that A is always strictly greater than 1. In the case of gases having a content high in oxygen, the invention thus applies, on the one hand, to the treatment of engine gases operating in a lean burn mixture and which have an oxygen content (expressed by volume) generally between 2.5 and 5% and, on the other hand, to the treatment of gases which have an even higher oxygen content, for example gases from engines of the diesel type, that is to say at least 5% or more than%, more particularly at least 10%, this content can for example be
entre 5 et 20%.between 5 and 20%.
Les gaz peuvent contenir des hydrocarbures et, dans un tel cas, une des réactions The gases may contain hydrocarbons and, in such a case, one of the reactions
que l'on cherche à catalyser est la réaction HC (hydrocarbures) + NOx. that we seek to catalyze is the reaction HC (hydrocarbons) + NOx.
Les hydrocarbures qui peuvent être utilisés comme agent réducteur pour l'élimination des NOx sont notamment les gaz ou les liquides des familles des carbures saturés, des carbures éthyléniques, des carbures acétyléniques, des carbures aromatiques et les hydrocarbures des coupes pétrolières comme par exemple le méthane, l'éthane, le propane, le butane, le pentane, l'hexane, l'éthylène, le propylène, The hydrocarbons which can be used as a reducing agent for the elimination of NOx are in particular the gases or the liquids of the families of saturated carbides, ethylenic carbides, acetylenic carbides, aromatic carbides and hydrocarbons from petroleum fractions such as for example methane , ethane, propane, butane, pentane, hexane, ethylene, propylene,
I'acétylène, le butadiène, le benzène, le toluène, le xylène, le kérosène et le gaz oil. Acetylene, butadiene, benzene, toluene, xylene, kerosene and gas oil.
Les gaz peuvent contenir aussi comme agent réducteur, des composes organiques contenant de l'oxygène. Ces composés peuvent être notamment les alcools du type par exemple alcools saturés comme le méthanol, l'éthanol ou le propanol; les éthers comme l'éther méthylique ou l'éther éthylique; les esters comme l'acétate de The gases can also contain, as reducing agent, organic compounds containing oxygen. These compounds can in particular be alcohols of the type, for example saturated alcohols such as methanol, ethanol or propanol; ethers such as methyl ether or ethyl ether; esters like acetate
méthyle et les cétones.methyl and ketones.
L'invention s'applique aussi au traitement de gaz ne contenant pas The invention also applies to the treatment of gases not containing
d'hydrocarbures ni de composés organiques comme agent réducteur. hydrocarbons or organic compounds as a reducing agent.
Les compositions de l'invention peuvent permettre le traitement des gaz précités avec une production limitée de N20. Par production limitée de N20, on entend une The compositions of the invention can allow the treatment of the aforementioned gases with a limited production of N20. By limited production of N20, we mean a
production inférieure à 5% en volume de la conversion des NOx en N20. production of less than 5% by volume of the conversion of NOx to N20.
L'invention concerne aussi un système catalytique pour le traitement de gaz en vue de la réduction des émissions des oxydes d'azote, gaz qui peuvent être du type de ceux mentionnés précédemment. Ce système est caractérisé en ce qu'il comprend une The invention also relates to a catalytic system for the treatment of gases with a view to reducing the emissions of nitrogen oxides, gases which may be of the type mentioned above. This system is characterized in that it comprises a
composition catalytique telle que décrites plus haut. catalytic composition as described above.
Dans ce système, la composition catalytique peut se présenter sous diverses In this system, the catalytic composition can be present in various
formes telles que granulés, billes, cylindres ou nid d'abeille de dimensions variables. shapes such as granules, balls, cylinders or honeycomb of variable dimensions.
Les compositions peuvent aussi être utilisées dans des systèmes catalytiques comprenant un revêtement (wash coat) incorporant ces compositions, le revêtement étant disposé sur un substrat du type par exemple monolithe métallique ou en céramique. Les systèmes sont montés d'une manière connue dans les pots d'échappement The compositions can also be used in catalytic systems comprising a coating (wash coat) incorporating these compositions, the coating being arranged on a substrate of the type, for example metallic or ceramic monolith. The systems are mounted in a known manner in the exhaust pipes
des véhicules dans le cas de l'application au traitement des gaz d'échappement. vehicles in the case of application to the treatment of exhaust gases.
L'invention conceme aussi enfin le procédé de fabrication des systèmes catalytiques précités mettant en oeuvre une composition catalytique du type décrit précédemment. Des exemples non limitatifs vont maintenant être donnés. Dans les exemples, on entend par surface spécifique, la surface spécifique B.E.T. déterminée par adsorption d'azote conformément à la norme ASTM D 3663-78 établie à partir de la méthode BRUNAUER - EMMETTTELLER décrite dans le périodique The Journal of the The invention also relates finally to the process for manufacturing the above-mentioned catalytic systems using a catalytic composition of the type described above. Non-limiting examples will now be given. In the examples, the term "specific surface" means the specific surface B.E.T. determined by nitrogen adsorption in accordance with standard ASTM D 3663-78 established from the BRUNAUER - EMMETTTELLER method described in the periodical The Journal of the
American Society, 0Q, 309 (1938)Y.American Society, 0Q, 309 (1938) Y.
ExemplesExamples
I - Synthèse des catalyseurs Catalyseur 1 On part d'une solution de ruthénium (RuCI3,nH2O) et on y ajoute une silice (Degussa Ox50 - 50m2/g). On laisse mûrir une heure et on neutralise avec de l'ammoniaque. Le pH final est de 11,5. Après agitation pendant 10 minutes, on centrifuge à 3000t/mn pendant 30 minutes. Le culot de centrifugation est repulpé dans I - Synthesis of Catalysts Catalyst 1 We start with a ruthenium solution (RuCI3, nH2O) and add a silica (Degussa Ox50 - 50m2 / g). Leave to ripen for one hour and neutralize with ammonia. The final pH is 11.5. After stirring for 10 minutes, it is centrifuged at 3000 rpm for 30 minutes. The centrifugation base is plumped in
250ml d'eau déminéralisée et laissé en mûrissement à 20 C pendant 20 heures. 250ml of demineralized water and left to ripen at 20 C for 20 hours.
On introduit ensuite une solution de SnCI2 (12,5g/l à 0,25ml/h). Après 24 heures de mûrissement à température ambiante, on sèche au Rotavapor sous vide léger à C pendant 3 heures puis on passe a l'étuve de nouveau 3 heures. La phase active est ensuite réduite sous hydrogène à 500 0C pendant 2 heures. La diffraction des rayons X montre la présence d'une phase Ru3Sn7 avec un rapport molaire Sn/Ru de 2,3 (système cubique). La surface BET est de 50m2/g. Le catalyseur contient 0,60% en Then a solution of SnCl2 (12.5 g / l at 0.25 ml / h) is introduced. After 24 hours of ripening at room temperature, it is dried on a Rotavapor under a light vacuum at C for 3 hours and then passed through the oven again for 3 hours. The active phase is then reduced under hydrogen at 500 ° C. for 2 hours. X-ray diffraction shows the presence of a Ru3Sn7 phase with an Sn / Ru molar ratio of 2.3 (cubic system). The BET surface is 50m2 / g. The catalyst contains 0.60% by
poids de ruthénium et un rapport atomique global Sn/Ru de 4. ruthenium weight and an overall Sn / Ru atomic ratio of 4.
Catalyseur 2 On prépare un catalyseur massique en suivant le mode de préparation du catalyseur 1 mais sans l'utilisation de silice. Le catalyseur préparé présente un rapport Catalyst 2 A mass catalyst is prepared by following the method of preparation of catalyst 1 but without the use of silica. The prepared catalyst reports
atomique Sn/Ru de 2,33 et une teneur en poids de ruthénium de 20,2%. atomic Sn / Ru of 2.33 and a content by weight of ruthenium of 20.2%.
Catalyseur 3 On prépare par échange cationique un catalyseur sur un support silice du même type que celui utilisé dans la préparation du catalyseur 1. On chauffe à 30 C pendant 24 heures la silice et les solutions de ruthénium et d'étain. On sèche ensuite au Rotavapor puis on procède comme décrit dans l'exemple 1. Le catalyseur préparé présente un Catalyst 3 A catalyst is prepared by cation exchange on a silica support of the same type as that used in the preparation of catalyst 1. The silica and the ruthenium and tin solutions are heated at 30 ° C. for 24 hours. Then dried with Rotavapor and then proceed as described in Example 1. The catalyst prepared has a
rapport atomique Sn/Ru de 4 et une teneur en poids de ruthénium de 0, 625%. Sn / Ru atomic ratio of 4 and a ruthenium content by weight of 0.625%.
Catalyseur 4 On prépare un catalyseur en suivant le mode de préparation du catalyseur 1 mais sans étape de réduction à l'hydrogène. Le catalyseur préparé présente un rapport Catalyst 4 A catalyst is prepared by following the method of preparation of catalyst 1 but without the step of reduction with hydrogen. The prepared catalyst reports
atomique Sn/Ru de 1 et une teneur en poids de ruthénium de 0,625%. atomic Sn / Ru of 1 and a ruthenium content by weight of 0.625%.
Catalyseur 5 On prépare un catalyseur en suivant le mode de préparation du catalyseur 1. Le catalyseur préparé présente un rapport atomique Sn/Ru de 6,2 et une teneur en poids Catalyst 5 A catalyst is prepared according to the method of preparation of catalyst 1. The catalyst prepared has an atomic ratio Sn / Ru of 6.2 and a content by weight
de ruthénium de 5%.5% ruthenium.
Il - Tests catalytioues On charge 50mg du catalyseur en poudre dans un réacteur en quartz. La poudre II - Catalytic tests 50 mg of powdered catalyst are loaded into a quartz reactor. The powder
utilisée a préalablement été granulée à 0,125 et 0,250mm. used was previously granulated at 0.125 and 0.250mm.
Le mélange réactionnel à l'entrée du réacteur a la composition suivante (en volume) pour les essais réalisés en présence d'un réducteur (réduction): - NO = 300 vpm - C3H6 = 300 vpm - CO = 350 vpm The reaction mixture at the inlet of the reactor has the following composition (by volume) for the tests carried out in the presence of a reducing agent (reduction): - NO = 300 vpm - C3H6 = 300 vpm - CO = 350 vpm
- 02= 10%- 02 = 10%
- CO2 = 10%- CO2 = 10%
- H20 = 10%- H2O = 10%
- N2 = qsp 100%- N2 = qs 100%
Le débit global est de 30 NI/h.The overall flow is 30 NI / h.
La VVH est comprise entre 400000 et 500000 h-1. The VVH is between 400,000 and 500,000 h-1.
Certains essais sont réalisés avec un mélange propane/propylène à raison de Some tests are carried out with a propane / propylene mixture at the rate of
vpm chacun dans le mélange réactionnel total. vpm each in the total reaction mixture.
Pour les essais réalisé en l'absence de réducteur (décomposition), les débits de CO et de C3H6 sont supprimés et remplacés par un débit équivalent d'azote de manière For tests carried out in the absence of a reducing agent (decomposition), the CO and C3H6 flow rates are eliminated and replaced by an equivalent nitrogen flow rate.
à conserver la même WH.keep the same WH.
Les signaux de HC (C3H6), CO et NOx (NOx = NO + NO2) sont enregistrés en The signals of HC (C3H6), CO and NOx (NOx = NO + NO2) are recorded in
permanence ainsi que la température dans le réacteur. permanence as well as the temperature in the reactor.
Le signal de HC est donné par un détecteur BECKMAN du type hydrocarbures The HC signal is given by a BECKMAN detector of the hydrocarbon type
totaux, basé sur le principe de la détection par ionisation de flamme. total, based on the principle of flame ionization detection.
Le signal de NOx est donné par un analyseur de NOx ECOPHYSICS, basé sur le The NOx signal is given by an ECOPHYSICS NOx analyzer, based on the
principe de la chimie-luminescence.principle of chemistry-luminescence.
Le signal de CO et N20 est donné par un analyseur à infrarouge ROSEMOUNT. The CO and N20 signal is given by a ROSEMOUNT infrared analyzer.
L'activité catalytique est mesurée à partir des signaux HC (C3H6), CO et NOx en fonction de la température lors d'une montée en température programmée de 150 à 700 C à raison de 1 5 C/mn et à partir des relations suivantes: - Le taux de conversion de HC (THC) en % qui est donné par: T (HC) = 100(HC -HC)/HC avec HOC" signal de HC à linstant t = O qui correspond au signal de HO obtenu avec le mélange réactionnel lors du by-pass du réacteur The catalytic activity is measured from the HC (C3H6), CO and NOx signals as a function of the temperature during a programmed temperature rise from 150 to 700 C at a rate of 1 5 C / min and from the following relationships : - The conversion rate of HC (THC) in% which is given by: T (HC) = 100 (HC -HC) / HC with HOC "signal of HC at the instant t = O which corresponds to the signal of HO obtained with the reaction mixture during the reactor bypass
catalytique et HC est le signal de HO à l'instant t. catalytic and HC is the signal of HO at time t.
- Le taux de conversion des CO (TCO) en % qui est donné par: T(CO) = 100(CO"-CO)/CO avec CO signal de CO à l'instant t = 0 qui correspond au signal de CO obtenu avec le mélange réactionnel lors du by-pass du réacteur - The CO conversion rate (TCO) in% which is given by: T (CO) = 100 (CO "-CO) / CO with CO CO signal at time t = 0 which corresponds to the CO signal obtained with the reaction mixture during the reactor bypass
catalytique et CO est le signal de CO à rl'instant t. catalytic and CO is the CO signal at instant t.
- Le taux de conversion des NOx (TNOx) en % qui est donné par: T(NOx). 100(NOx-NOx)/NOx= avec NOx signal de NOx à l'instant t = 0 qui correspond au signal de NOx obtenu avec le mélange réactionnel lors du by-pass du - The NOx conversion rate (TNOx) in% which is given by: T (NOx). 100 (NOx-NOx) / NOx = with NOx NOx signal at time t = 0 which corresponds to the NOx signal obtained with the reaction mixture during the by-pass of the
réacteur catalytique et NOx est le signal de NOx à l'instant t. catalytic reactor and NOx is the NOx signal at time t.
Du fait que les catalyseurs peuvent s'activer dans les conditions du tests, ractivité catalytique est donnée lors du second passage consécutif en test dans les mêmes conditions. Because the catalysts can activate under the conditions of the tests, catalytic activity is given during the second consecutive passage under test under the same conditions.
EXEMPLE 1EXAMPLE 1
On utilise le catalyseur 1. Les résultats sont donnés dans le tableau 1 ci-dessous. Catalyst 1 is used. The results are given in Table 1 below.
Tableau 1Table 1
Température ( C) TCO (%) THC (%) TNOx (%) TN20 (%) 1er test sec. test 1er test sec.test 1er test sec. test 1er test et sec test Temperature (C) TCO (%) THC (%) TNOx (%) TN20 (%) 1st dry test. test 1st dry test.test 1st dry test. test 1st test and dry test
O O 0,7 0 0 0 0O O 0.7 0 0 0 0
250 O 0,1 1,0 0 0 0 0250 O 0.1 1.0 0 0 0 0
300 2,4 6,6 2,7 1,7 0,2 0 0300 2.4 6.6 2.7 1.7 0.2 0 0
350 45,1 35,8 51,8 41,7 112 2,6 0350 45.1 35.8 51.8 41.7 112 2.6 0
400 91,5 88,6 94,2 96,3 1 36,1 27,0 0 400 91.5 88.6 94.2 96.3 1 36.1 27.0 0
450 100 100 100 100 27,5 17,9 0450 100 100 100 100 27.5 17.9 0
500 100 100 100 100 18,0 8,7 0500 100 100 100 100 18.0 8.7 0
550 100 100 100 100 12,6 4,9 0550 100 100 100 100 12.6 4.9 0
600 l 100 100 8,5 2,6 0600 l 100 100 8.5 2.6 0
650 100 100 100 100 6,9 1,2 0650 100 100 100 100 6.9 1.2 0
700 100 100 I 100 100 6,3 1,0 0700 100 100 I 100 100 6.3 1.0 0
EXEMPLE 2EXAMPLE 2
On utilise le catalyseur 2. Les résultats sont donnés dans le tableau 2 ci-dessous. Catalyst 2 is used. The results are given in Table 2 below.
Tableau 2Table 2
Température ( C) TCO (%) THC (%) TNOX (%) TN20 (%) 1 er test sec. test ler test sec.test 1ler test sec. test 1ler test et I _sec. test 1 l 0,3. 0 0 00 0 Temperature (C) TCO (%) THC (%) TNOX (%) TN20 (%) 1 st dry test. test ler dry test. test 1ler dry test. test 1ler test and I _sec. test 1 l 0.3. 0 0 00 0
250. 8..2 3,0 1,5 0,8 0 0 0250. 8..2 3.0 1.5 0.8 0 0 0
300 143,3 27,4 114 7,2 0 0 0300 143.3 27.4 114 7.2 0 0 0
350 86,5 78,4 65,0 61,6 8,0 5,2 0350 86.5 78.4 65.0 61.6 8.0 5.2 0
400 100 96,8 97,1 96,5 33,3 34,0 0400 100 96.8 97.1 96.5 33.3 34.0 0
450 100 100 100 100 24,3 23,8 0450 100 100 100 100 24.3 23.8 0
500 100 100 100 100 14,2 13O6 0500 100 100 100 100 14.2 13O6 0
550 100 100 100 100 7,2 7,1 0550 100 100 100 100 7.2 7.1 0
600 100 100 100 100 4,5 3,4 0600 100 100 100 100 4.5 3.4 0
650 1100 100 10_ 0 100 2,6 1,7 0650 1100 100 10_ 0 100 2.6 1.7 0
700 100 100 10 2,6 I 0,9700 100 100 10 2.6 I 0.9
EXEMPLE 3EXAMPLE 3
On utirise le catalyseur 3 mais avec un mélange propane/propéne. Les résultats sont donnés dans le tableau 3 ci-dessous. Catalyst 3 is used but with a propane / propene mixture. The results are given in Table 3 below.
Tableau 3Table 3
Température ( C) TCO (%) THC (%) TNOX (%) TN20 (%) Temperature (C) TCO (%) THC (%) TNOX (%) TN20 (%)
1er test sec. test 1er test sec.test 1er test sec test 1er test/ sec. 1st dry test. test 1st dry test test 1st dry test test 1st test / sec.
test 2,0 1l1 0,1 1,0 0 0 0/0test 2.0 11 0.1 0.1 0 0 0 0/0
250 9,6 1,6 0,4 2,0 0 0 0/0250 9.6 1.6 0.4 2.0 0 0 0/0
300 48,1 16,8 7,1 6,3 0 1,0 0/0300 48.1 16.8 7.1 6.3 0 1.0 0/0
350 1 94,9 77,4 51,0 41,8 23,3 18,9 1 1,7/0, 9 350 1 94.9 77.4 51.0 41.8 23.3 18.9 1 1.7 / 0.9
400 1 100 95,4 62,1 54,3 25,5 34,0 0,7/0, 2 400 1,100 95.4 62.1 54.3 25.5 34.0 0.7 / 0.2
450 P 100 100 72,6 13,7 22,4 0,8/0450 P 100 100 72.6 13.7 22.4 0.8 / 0
500 I 100 100 86,8 72,1 7,2 1 13,8 0,3/0 500 I 100 100 86.8 72.1 7.2 1 13.8 0.3 / 0
550 i 100 100 96,8 87,9 i 3,6 i 8,9 0 550 i 100 100 96.8 87.9 i 3.6 i 8.9 0
600 [ 100 100 96,6 14,2 15,9 0600 [100 100 96.6 14.2 15.9 0
650 100 100 100 100 8,5 1 4,5 0650 100 100 100 100 8.5 1 4.5 0
700 1 oo100 100 J 100J 100 18,7 5,2 L 7 i 00!100 700 1 oo100 100 J 100J 100 18.7 5.2 L 7 i 00! 100
EXEMPLE 4EXAMPLE 4
On utilise le catalyseur 3 mais en l'absence de réducteur (décomposition), c'est à Catalyst 3 is used but in the absence of a reducing agent (decomposition), it is
dire sans CO ni C3H6. Les résultats sont donnés dans le tableau 4 cidessous. say without CO or C3H6. The results are given in Table 4 below.
Tableau 4 Température (OC) TNOx (%) TN20 (%) Table 4 Temperature (OC) TNOx (%) TN20 (%)
1 er test sec. test 1 er test et sec. 1 st dry test. test 1 st test and sec.
testtest
0,5 0,2 00.5 0.2 0
250 1,3 1,0 0250 1.3 1.0 0
300 8,0 3,4 0300 8.0 3.4 0
350 39,6 27,0 0350 39.6 27.0 0
400 29,8 33,0 0400 29.8 33.0 0
450 18,2 20,9 0450 18.2 20.9 0
500 11,3 11,8 0500 11.3 11.8 0
550 5,8 6,4 0550 5.8 6.4 0
600 4,4 4,1 0600 4.4 4.1 0
650 4.4.. 5,6 0650 4.4 .. 5.6 0
700 1 6,7 7,1 0700 1 6.7 7.1 0
EXEMPLE 5EXAMPLE 5
On utilise les catalyseurs 4 et 5. Les valeurs T(NOx) les plus élevées obtenues en Catalysts 4 and 5 are used. The highest T (NOx) values obtained in
réduction et en décomposition sont données dans les tableaux qui suivent. reduction and decomposition are given in the following tables.
Tableau 5Table 5
Essais réalisés en Réduction Catalyseur T(NO) /Température 1ler passage 2ème passage Tests performed in T (NO) Catalyst / Temperature Reduction 1st pass 2nd pass
37%/390 C 40%/360 C37% / 390 C 40% / 360 C
Tableau 6Table 6
Essais réalisés en Décomposition Catalyseur T(NOJ) /Température l1er passage 2ème passage Tests carried out on Decomposition Catalyst T (NOJ) / Temperature 1st pass 2nd pass
4 15%/530 C 12%/450 C4 15% / 530 C 12% / 450 C
L'ensemble des exemples montrent une activité maximale du catalyseur All the examples show a maximum activity of the catalyst
généralement située au dessus de 350 C ainsi que l'absence de formation de N20. generally located above 350 C as well as the absence of N20 formation.
Claims (14)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR9708214A FR2765120A1 (en) | 1997-06-30 | 1997-06-30 | Reduction of nitrogen gas emission using a ruthenium and tin based catalyst |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR9708214A FR2765120A1 (en) | 1997-06-30 | 1997-06-30 | Reduction of nitrogen gas emission using a ruthenium and tin based catalyst |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FR2765120A1 true FR2765120A1 (en) | 1998-12-31 |
Family
ID=9508638
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FR9708214A Pending FR2765120A1 (en) | 1997-06-30 | 1997-06-30 | Reduction of nitrogen gas emission using a ruthenium and tin based catalyst |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
FR (1) | FR2765120A1 (en) |
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- 1997-06-30 FR FR9708214A patent/FR2765120A1/en active Pending
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