MX2012013191A - Proceso de remocion de oxido nitroso de corriente de gas. - Google Patents

Proceso de remocion de oxido nitroso de corriente de gas.

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Abstract

Se describe un proceso de remoción de óxido nitroso de una corriente de gas que incluye una concentración contaminante de óxido nitroso para obtener una corriente de gas con una concentración significativamente menor de óxido nitroso. El proceso incluye pasar la corriente de gas de la fuente por una primera zona de transferencia de calor que intercambia calor con una corriente de producto, transfiriéndose calor desde la corriente de producto hacia la corriente de gas de la fuente para así obtener corriente de gas calentada; pasar la corriente de gas calentada a una zona de reacción que contiene catalizador de descomposición de N2O y opcionalmente una combinación de otro catalizador que permite la descomposición de óxido nitroso o de otros contaminantes y obteniéndose así una corriente de producto con menor concentración de óxido nitroso; y pasar la corriente de producto a una primera zona de transferencia de calor para obtener una corriente de producto enfriado.

Description

PROCESO DE REMOCION DE OXIDO NITROSO DE CORRIENTE DE GAS Campo de la invención La invención describe un proceso para remover óxido nitroso (N20) incluido en concentraciones contaminantes en una corriente de gas .
Antecedentes de la Invención El óxido nitroso (N20) conocido comúnmente como el gas de la risa, puede ser un producto resultante de la combustión de materiales que contienen carbono, como los hidrocarburos, y los compuestos con nitrógeno, como el amoníaco (NH3) . Otros productos de combustión incluyen los óxidos de nitrógeno del NO y del N02, los cuales pueden denominarse en general NOx. Se considera que el óxido nitroso produce un mayor efecto invernadero y calentamiento global que ciertos otros gases de efecto invernadero tales como el dióxido de carbono (C02) / por lo que sería deseable disponer de un proceso que permitiera remover, económicamente, las concentraciones contaminantes de óxido nitroso incluidas en los gases de combustión que se liberan en la atmósfera.
En las invenciones anteriores, en general hubo más interés en la disminución de los óxidos de nitrógeno incluido en los gases de combustión, que en la disminución del óxido nitroso. Uno de los procesos utilizados para remover NOx de las corrientes gaseosas es el proceso de reducción catalítica ef. 237015 selectiva (SCR, por sus siglas en inglés) . En la patente de EUA US 7,294,321 se utiliza una versión de este proceso. En este proceso de reducción catalítica selectiva, se pone en contacto un gas de combustión con concentraciones de N0X y amoníaco (NH3) , que es comúnmente agregado al gas de combustión como reactivo, con un catalizador, que permite la reacción de reducción en la cual el N0X reacciona con amoníaco y oxígeno produciéndose nitrógeno y agua.
En la patente US 7,459,135 se describe un catalizador que se utiliza para la reducción catalítica del NOx. Este catalizador incluye un zeolita que contiene paladio, mientras que el zeolita también incluye escandio o itrio o un lantánido o sus combinaciones. Sin embargo, la patente US 7,459,135 no se refiere a la descomposición catalítica del óxido nitroso. Por otro lado, la patente de EUA US 6,143,262 describe el proceso de descomposición catalítica del óxido nitroso de un gas. En este proceso, se pone en contacto un gas que contiene óxido nitroso con un catalizador que incluye principalmente óxido de estaño, pero puede incluir también cobalto como co-catalizador.
En la patente de EUA US 2008/044334 se describe otro proceso de descomposición catalítica del óxido nitroso. Esta publicación describe un catalizador que se utiliza en la descomposición catalítica del óxido nitroso (N20) para producir nitrógeno (N2) y oxígeno (02) . El catalizador descrito ampliamente en la US 2008/044334 es una zeolita que se cargó con un primer metal noble y con un segundo metal de transición. El primero de los metales se selecciona del grupo de rutenio (Ru) , rodio (Rh) , osmio (Os) , e iridio (Ir) , y el segundo metal se selecciona del grupo de hierro (Fe) , cobalto (Co) , y níquel (Ni) .
Debido a que el óxido nitroso es un gas de efecto invernadero con un potencial para el calentamiento global que es significativamente mayor a ciertos otros gases de efecto invernadero, es deseable disponer de un proceso para la remoción de óxido nitroso de las corrientes gaseosas con concentraciones elevadas de óxido nitroso y que se liberan en la atmósfera. También es deseable que este proceso permita la remoción del óxido nitroso de manera efectiva desde el punto de vista de los costos así como térmicamente eficiente.
Sumario de la Invención Por lo tanto, se describe un proceso para remover óxido nitroso (N20) a partir de una corriente de gas que contiene una concentración contaminante de óxido nitroso, en el que el proceso incluye pasar la corriente de gas de fuente por una primera zona de transferencia de calor que intercambia calor con una corriente de producto, transfiriéndose calor desde la corriente de producto hacia la corriente de gas de la fuente que resulta en una corriente de gas calentado; pasar la corriente de gas calentada a una zona de reacción que contiene un catalizador de descomposición de N20 que permite descomponer el óxido nitroso y así se obtiene una corriente de producto con una menor concentración de óxido nitroso; y pasar la corriente de producto hacia la primera zona de transferencia de calor que resulta en una corriente de producto enfriado.
Breve descripción de las figuras La FIG. 1 es un diagrama esquemático del flujo del proceso y de la disposición del sistema del proceso de la invención para la remoción de óxido nitroso de una corriente de gas que contiene una concentración contaminante de óxido nitroso .
Descripción Detallada de la Invención El proceso de la invención es un método altamente eficiente desde el punto de vista energético para remover óxido nitroso de una corriente de gas que posee una concentración contaminante o elevada de óxido nitroso. El óxido nitroso es un gas de efecto invernadero, con un potencial para producir calentamiento global extremadamente elevado y que contribuye a la depleción de la capa de ozono de la atmósfera terrestre. El proceso de la invención permite, que una concentración dada de gas de efecto invernadero, por ejemplo, óxido nitroso, sea removida de una corriente de gas que contiene el óxido nitroso con baja demanda energética, y el proceso permite un alto porcentaje de remoción total de gas con efecto invernadero, incluyendo la remoción del óxido nitroso y del dióxido de carbono.
El óxido nitroso puede generarse durante la combustión de diversos tipos de materiales carbonados y compuestos con nitrógeno por diversos medios de combustión como ser incineradores, hornos, calderas, calentadores a fuego, motores de combustión y otros dispositivos de combustión. Los materiales carbonosos y los materiales con nitrógeno que pueden entrar en combustión, incluyen, por ejemplo, madera y otros materiales celulósicos, carbón, "fuel oil", y otros combustibles derivados del petróleo o de minerales, gas combustible y otros gases, y otros materiales carbonosos, y materiales con nitrógeno, como por ejemplo, el amoníaco y las aminas. Se considera que el material de combustión más común del proceso de la invención será el amoníaco, que puede generarse a partir de las fuentes, ya sea en la producción, en el uso, o en la destrucción del ácido nítrico, ácido adípico, glioxal, y ácido glioxílico. Generalmente, se quema el amoníaco en un quemador que permite la mezcla de aire con el gas para obtener una mezcla de combustión, que al entrar en combustión, permite obtener gases de combustión. Estos gases de combustión generalmente contienen productos de combustión no deseados como ser el monóxido de carbono, el óxido de nitrógeno y el óxido nitroso.
La combustión del material carbonoso proporciona una corriente de gas que puede incluir una concentración contaminante de óxido nitroso. La corriente de gas a ser tratada siguiendo el proceso de la invención para remover el óxido nitroso generalmente contiene concentraciones contaminantes de óxido nitroso, que oscilan generalmente de 100 ppmv a 600 000 ppmv (60 %vol) aproximadamente. Sin embargo, más comúnmnete, la concentración de óxido nitroso en la corriente de gas oscila de 100 ppmv a 10,000 ppmv (1 %vol) , y, más comúnmente, oscila de 100 ppmv a 5,000 ppmv.
Otros componentes de la corriente de gas de combustión pueden incluir el nitrógeno, cuya fuente puede contener compuestos con nitrógeno como el amoníaco y el ácido nítrico y en cierto grado el aire que se utiliza en la combustión del material carbonoso, el dióxido de carbono y el vapor de agua. La concentración de dióxido de carbono en la corriente de gas de combustión generalmente oscila en 5% de vol a 20% de vol aproximadamente, y la concentración de vapor de agua en la corriente de combustión generalmente oscila de 5% de vol a 20 % de vol aproximadamente. El nitrógeno molecular en la corriente de gas de combustión puede oscilar de 50% de vol a 80% de vol. En caso de utilizar concentraciones en exceso de oxígeno en la combustión del material carbonoso, puede también haber oxígeno molecular en la corriente de gas de combustión. Generalmente, no es deseable utilizar una concentración excesiva de oxígeno cuando se hace la combustión de los materiales carbonosos, pero si hay exceso de oxígeno en la combustión, generalmente el oxígeno puede estar en la corriente de gas de combustión a concentraciones que oscilan en 4% de vol o mayores, tales como en el intervalo de 0,1 % de vol a 3,5% de vol.
Los otros componentes de la corriente de gas de combustión pueden incluir NOx, CO, y SOx. El NOx puede encontrarse en la corriente de gas de combustión a concentraciones que oscilan de 1 ppmv aproximadamente a 10 000 ppmv (l%vol) aproximadamente. El monóxido de carbono puede encontrarse a concentraciones que oscilan de 1 ppmv a 2 000 ppmv o más. El proceso además puede incluir un catalizador, de utilidad para la reducción de NOx, CO, VOC, dioxina y otros componentes no deseables en la corriente de gas de combustión.
El proceso de la invención permite la recuperación a temperaturas elevadas, mediante el uso de una o más zonas de transferencia de calor. Se trata de un proceso que puede funcionar con una o más zonas de reacción en paralelo o en serie, si se desea. El proceso y el sistema también permiten una elevada eficiencia de remoción y destrucción de óxido nitroso además de la alta eficiencia de recuperación de calor La estructura define cada una de las zonas de reacción del sistema del proceso, y cada una de las zonas de reacción contiene un catalizador de descomposición de N20. El catalizador de descomposición de N20 permite la descomposición catalítica o la conversión del óxido nitroso, para producir nitrógeno y oxígeno. En las zonas de reacción del sistema del proceso es posible utilizar cualquier catalizador adecuado que se aplique en las condiciones del proceso y que catalice la reacción de descomposición de óxido nitroso .
Los catalizadores particularmente útiles en el proceso de la invención incluyen los ejemplos descritos en la Publicación de Patente de los EUA N° 2008/0044334, cuya publicación forma parte de las referencias de la presente invención. Estos catalizadores adecuados incluyen los descritos al detalles en US 2008/004334, y generalmente, incluyen un zeolita cargado con un metal noble seleccionado del grupo de rutenio, rodio, plata, renio, osmio, iridio, platino y oro, y cargado con un metal de transición que se selecciona del grupo de vanadio, cromo, manganeso, hierro, cobalto, níquel y cobre.
Cada una de las zonas de transferencia de calor del sistema del proceso se define con la estructura. Las zonas de transferencia de calor pueden incluir cualquier tipo de intercambiador de calor conocido por el experto en la materia La primera zona de transferencia de calor se diseña preferiblemente de forma tal que la corriente de gas de la fuente y la corriente de producto no entren directamente en contacto. La primera zona de transferencia de calor puede incluir armazón y tubo, intercambiadores de tipo placa, o cualquier otro sistema de transferencia de calor. La segunda zona de transferencia de calor puede incluir un intercambiador de calor o un dispositivo para el calentamiento eléctrico o por gas o vapor, o sus combinaciones. Además, la segunda zona de transferencia de calor puede incluir múltiples zonas de transferencia de calor que utilizan los mismos métodos, o métodos diferentes para darle calor a la corriente de gas calentada. La tercera zona de transferencia de calor es preferiblemente, un economizador, una caldera de recuperación de calor, intercambiador de fluido de transferencia de calor.
Como se mencionó anteriormente, el proceso de la invención permite remover el óxido nitroso de la corriente de gas que contiene una concentración contaminante de óxido nitroso. Generalmente, la corriente de gas del proceso es una corriente de gas de escape de combustión que incluye gases de combustión, y además que incluye una concentración de óxido nitroso, y además, puede incluir una concentración determinada de compuestos NOx. Sin embargo, la remoción de los compuestos NOx de la corriente de gas no es un objetivo particular del proceso de la invención a pesar de que la misma puede ocurrir.
En un proceso de reducción catalítica selectivo típico, que se aplica para remover NOx de las corrientes de gases de escape de combustión, se requiere de la presencia de un reactivo o un agente reductor, como por ejemplo el amoníaco anhidro, el amoníaco acuoso o la urea, junto con el contacto de la corriente de gas con un catalizador de reducción para convertir el NOx. Por otro lado, en el proceso de la invención, no es necesario que haya un agente reductor en la corriente de gas que contiene óxido nitroso que se pone en contacto con el catalizador de descomposición del N20 por donde ocurre la descomposición del óxido nitroso. Incluso es preferible que la corriente de gas no incluya sustancialmente concentraciones de amoníaco o urea, o ambos; y, por lo tanto, la corriente de gas del proceso de la invención debería incluir una concentración de amoníaco y urea, o ambos, de menos de 10 000 ppmv, preferiblemente, menos de 1 000 ppmv, y más preferiblemente, menos de 10 ppmv.
Un aspecto deseable del proceso de la invención es que la concentración de compuestos hidrocarburo en la corriente de gas sea baja. Por lo tanto, es deseable que la concentración de hidrocarburo en la corriente de gas del proceso de la invención contenga menos de 200 ppmv, preferiblemente, menos de 50 ppmv, y más preferiblemente, menos de 20 ppmv de la totalidad de la corriente de gas. En general, los hidrocarburos son los compuestos que se encuentran en estado gaseoso en condiciones de presión y temperatura estándar, e incluyen metano, etano, propano y butano .
En el proceso de la invención, se pasan e introducen las corrientes de gas con concentraciones contaminantes de óxido nitroso en la zona de transferencia de calor. La corriente de gas de la fuente se introduce en la primera zona de transferencia de calor en donde hay un intercambio de energía térmica o calórica entre la corriente de producto y la corriente de gas de la fuente. Durante el proceso de iniciación, en primer lugar puede agregarse calor por otra corriente que pasa por la primera zona de transferencia de calor. Alternativamente, el calor requerido para el inicio del sistema puede agregarse mediante cualquier medio de calentamiento conocido por el experto en la materia, incluido el calentamiento eléctrico, el calentamiento por gas o por vapor .
Generalmente, la temperatura de la corriente de gas que se agrega en la zona de transferencia de calor se encuentra en el intervalo de aproximadamente 10 °C a aproximadamente 400° C. La corriente de gas calentada obtenida de la primera zona de transferencia de calor pasa a una segunda zona de transferencia de calor. La corriente de gas se calienta en la primera zona de transferencia de calor por transferencia de calor con la corriente de producto. La corriente de producto es más caliente que la corriente de fuente debido a las etapas de calentamiento y a la naturaleza exotérmica de la reacción de descomposición de N20. La segunda zona de transferencia de calor emplea cualquier método de calentamiento conocido por el experto en la materia para proporcionar cualquier calor adicional necesario para calentar la corriente a condiciones de reacción de descomposición de N20 adecuadas. El gas puede proporcionarse con un quemador de gas, por calentamiento eléctrico, vapor, combustión catalítica, o intercambio de calor con otra corriente.
En una modalidad, la concentración de N20 es tal que el proceso puede operarse sin agregar calor a la segunda zona de transferencia de calor.
Posteriormente, se introduce la corriente de gas calentada en una zona de reacción. En esta zona de reacción se encuentra el catalizador de descomposición del N20. La composición de este catalizador de descomposición del N20 se describe en la presente. La temperatura de la corriente de gas caliente es tal que ocurre la reacción de descomposición del óxido nitroso cuando se pone en contacto con el catalizador de descomposición de N20 en la zona de reacción. Por lo tanto, la temperatura de la corriente de gas caliente, generalmente oscila de 400°C a 700°C.
En esta zona de reacción, las condiciones de reacción son tales que es posible descomponer al menos una porción del óxido nitroso incluido en la corriente de gas caliente a nitrógeno y oxígeno, y posteriormente, se produce una corriente de gas con menor concentración de óxido nitroso a partir de la zona de reacción. Generalmente en este paso, debido a la naturaleza exotérmica de la reacción de descomposición del óxido nitroso, la temperatura de la corriente de gas con menor concentración de óxido nitroso será en cierta medida más alta que la de la corriente de gas caliente que se introduce en la zona de reacción. La exotérmica, que es la diferencia de temperatura entre la temperatura de la corriente de gas caliente que pasa desde la zona de transferencia de calor y se introduce en la zona de reacción y la temperatura de la corriente de gas con menor concentración de óxido nitroso producido a partir de la zona de reacción, puede oscilar de un aumento de temperatura mínimo a un aumento de 200 °C. Más comúnmente, sin embargo, la exotérmica oscila de temperaturas de 5°C a 200 °C, más comúnmente, de 10°C a 45°C.
Posteriormente, la corriente de gas con menor concentración de óxido nitroso pasa de la zona de reacción a una primera zona de reacción.
La corriente de gas con menor concentración de óxido nitroso que se introduce en la primera zona de reacción puede encontrarse a temperaturas próximas a las propias cuando se produce desde la zona de reacción, o es posible que se aumente aún más su temperatura si se introduce más energía térmica en la misma antes de pasar la corriente de gas con menor concentración de óxido nitroso a la primera zona de reacción. La temperatura de la corriente de gas con menor concentración de óxido nitroso que se introduce en la primera zona de reacción por lo tanto oscilará de aproximadamente 400°C a aproximadamente 700 °C. Más típicamente, la temperatura puede oscilar de 450°C a 550°C.
Posteriormente, la corriente de gas con menor concentración de óxido nitroso pasa de la primera zona de reacción a una tercera zona de reacción. Posteriormente, se produce corriente de gas fría desde la tercera zona de transferencia de calor. La corriente de gas enfriada que pasa desde la tercera zona de transferencia de calor alcanzará temperaturas similares a las de la corriente de gas que se introduce en la zona de transferencia de calor del sistema del proceso.
Posteriormente, la corriente de gas enfriada pasa desde la tercera zona de transferencia de calor hacia un conducto de humos, o corriente abajo para su posterior procesamiento. La concentración del óxido nitroso es significativamente menor que la concentración contaminante de óxido nitroso de la corriente de gas que pasa inicialmente a la zona de transferencia de calor del sistema del proceso.
Una manera de cuantificar la concentración de óxido nitroso degradado por el proceso de la invención es mediante el porcentaje de eficiencia de la remoción y degradación de óxido nitroso del proceso de la invención. Este valor se calcula por la diferencia en el óxido nitroso contenido en la corriente de gas que posee una concentración contaminante de óxido nitroso que pasa al sistema del proceso y la concentración de óxido nitroso contenida en la corriente de gas enfriado con una diferencia que se divide entre la concentración contaminante de óxido nitroso en la corriente de gas y el cociente que se multiplica por 100. La eficiencia de remoción y degradación de óxido nitroso (Deff) en el sistema del proceso puede luego representarse con la fórmula, (CÍ-C0/CÍ) x 100, en el que d es la concentración de óxido nitroso de una corriente de gas con una concentración contaminante de óxido nitroso, y Co es la concentración de óxido nitroso de la corriente de gas enfriada.
La eficiencia de remoción y degradación de óxido nitroso del sistema del proceso es significativa, y puede ser mayor a 75%. Es preferible que la eficiencia de remoción y degradación del óxido nitroso sea mayor a 85%, y más preferible, mayor a 95%. En la modalidad más preferida del proceso de la invención, la eficiencia de remoción y degradación del óxido nitroso puede ser mayor a 97.5% e incluso mayor a 99.9 %. Es deseable que la concentración de óxido nitroso en la corriente de gas fría sea menor a 100 ppmv, y preferiblemente, menor a 75 ppmv. Más preferiblemente, la concentración de óxido nitroso en la corriente de gas fría es menor a 50 ppmv.
A continuación se hace referencia a la FIG. 1, que representa un diagrama esquemático del sistema del proceso 10 y las corrientes del proceso del proceso de la invención, para la remoción del óxido nitroso de la corriente de gas con concentraciones contaminantes de óxido nitroso.
El sistema del proceso 10 incluye una primera zona de transferencia de calor 12. Se entiende que la unidad de transferencia de calor 12 puede incluir una o más pluralidad de unidades, cada una de las cuales define una zona de transferencia de calor diferente.
Hay una corriente de gas con concentración contaminante de óxido nitroso que pasa por un conducto 20 y se introduce en la zona de transferencia de calor 12. En el inicio del sistema del proceso 10, la temperatura de la corriente de gas en el conducto 20 puede aumentar por contacto con una corriente de inicio calentada o por cualquier otro método de calentamiento conocido por un experto en la materia.
La primera zona de transferencia de calor 12 se conecta operativamente y está en comunicación entre fluidos con la segunda zona de transferencia de calor 14 por el conducto 22. La segunda zona de transferencia de calor se conecta operativamente y está en comunicación entre fluidos con la zona de reacción 16 por el conducto 24.
Se entiende que la zona de reacción 16 puede incluir una o más pluralidad de reactores, cada uno de los cuales define una zona de reacción de descomposición de N20 diferente que incluye un catalizador de descomposición de N20.
A medida que la corriente de gas pasa por las zonas de transferencia de calor 12 y 14, se transfiere energía térmica o calor a la corriente de gas, primero por la corriente de producto (en la zona de transferencia de calor 12) y luego por otro método de calentamiento (en la zona de transferencia de calor 14) . La corriente de gas caliente se produce y pasa desde la zona de transferencia de calor 14 por el conducto 24 y se introduce en la zona de reacción 16.
En la zona de reacción 16, la corriente de gas se pone en contacto con el catalizador de descomposición de N20 bajo condiciones de reacción de descomposición de N20, que son adecuadas para la promoción de la descomposición de al menos una porción de óxido nitroso contenido en la corriente de gas a nitrógeno y al oxígeno. El reactor de descomposición de N20 16 se conecta operativamente y está en comunicación por fluidos con la primera zona de transferencia de calor 12.
Se produce a partir de la zona de reacción 16 una corriente de gas con menor concentración de óxido nitroso, que pasa por el conducto 26 para introducirse en la primera zona de transferencia de calor 12. La corriente de gas con menor concentración de óxido nitroso pasa por la primera zona de transferencia de calor y transfiere calor o energía térmica a la corriente de gas de la fuente.
La corriente de gas con menor concentración de óxido nitroso pasa a una tercera zona de transferencia de calor 18 para producir la corriente de gas enfriada. Se produce la corriente de gas enfriada y pasa corriente bajo desde la tercera zona de transferencia de calor 18 por el conducto 30.
La concentración de óxido nitroso de la corriente de gas fría es significativamente menor que la concentración contaminante de óxido nitroso de la corriente de gas que se introduce en la zona de transferencia de calor 12 por el conducto 20.
En una modalidad, la zona de reacción contiene además un catalizador de reducción catalítica selectivo (SCR) para remover el NH3 y el NOx. El NH3 ya está presente en la corriente y no es necesario agregarlo como reactivo como ocurre en los sistemas de reacción de SCR típicos.
En otra modalidad, la zona de reacción incluye además un catalizador adecuado para reducir NOx, NH3 , SOx, VOC, CO, dioxinas, etc.
Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la practica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (10)

    REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones :
  1. l. Un proceso para remover óxido nitroso (N20) de una corriente de gas que contiene concentraciones contaminantes de óxido nitroso, caracterizado porque: (a) pasar la corriente de gas de la fuente por una primera zona de transferencia de calor que intercambia calor con una corriente de producto, transfiriéndose el calor desde la corriente de producto hacia la corriente de fuente para obtener una corriente de gas calentado ,- (b) Pasar la corriente de gas caliente a la zona de reacción que contiene el catalizador de descomposición de N20 que permite la descomposición de óxido nitroso y que permite producir desde allí una corriente de producto con menor concentración de óxido nitroso; y (c) Pasar la corriente de producto hacia la primera zona de transferencia de calor para obtener una corriente de producto enfriada.
  2. 2. Un proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además incluye pasar la corriente de gas calentada desde la etapa (a) a la segunda zona de transferencia de calor, a través de la cual la corriente de gas calentada se continúa calentando.
  3. 3. Un proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque además incluye pasar la corriente de producto enfriada a una tercera zona de transferencia de calor para recuperar el calor adicional desde la corriente de producto enfriada.
  4. 4. Un proceso tal como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque además incluye pasar la corriente de producto enfriada a otro proceso de tratamiento para eliminar los otros componentes de gas con efecto invernadero antes de que pase a la atmósfera.
  5. 5. Un proceso de conformidad con las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la concentración contaminante de óxido nitroso oscila de 100 ppmv a aproximadamente 600 000 ppmv, y en donde la eficiencia de remoción y degradación del óxido nitroso (Deff) para el proceso es mayor a 75%.
  6. 6. Un proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el catalizador de descomposición de N20 incluye un zeolita cargado con un metal noble seleccionado del grupo de rutenio, rodio, plata, renio, osmio, iridio, platino y oro, y cargado con un metal de transición seleccionado del grupo de vanadio, cromo, manganeso, hierro, cobalto, níquel y cobre.
  7. 7. Un proceso de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque la segunda zona de transferencia de calor incluye un calentador eléctrico, un quemador de gas, un calentador de vapor o un convertidor catalítico.
  8. 8. Un proceso de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque la tercera zona de transferencia de calor calienta el agua o el vapor para producir o calentar el vapor .
  9. 9. Un proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la zona de reacción incluye otros catalizadores .
  10. 10. Un proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque además incluye el contacto de la corriente de gas con un catalizador para disminuir el nivel de NOx, CO, VOC o dioxina en la corriente de gas .
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB201318592D0 (en) * 2013-10-21 2013-12-04 Johnson Matthey Davy Technologies Ltd Process and apparatus
US9561469B2 (en) * 2014-03-24 2017-02-07 Johnson Matthey Public Limited Company Catalyst for treating exhaust gas
JP7253873B2 (ja) * 2015-03-26 2023-04-07 コーニング インコーポレイテッド 選択的非触媒NOx還元のための方法およびシステム
FR3042878B1 (fr) * 2015-10-23 2018-01-12 Alstom Transport Technologies Chaine de mesure pour un circuit electronique de signalisation
EP3533512A1 (en) * 2018-03-01 2019-09-04 Casale Sa Process for reducing the content of nox and n2o from a tail gas of a nitric acid process
KR102183166B1 (ko) 2020-06-05 2020-11-26 대구대학교 산학협력단 철 이온이 교환된 이산화티타늄 지지체에 담지된 오산화바나듐-삼산화텅스텐 촉매 및 이를 이용한 질소산화물 제거방법
EP4277888A1 (en) * 2021-01-13 2023-11-22 Basf Se A process for decomposing nitrous oxide from a gas stream

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5531463A (en) * 1978-08-29 1980-03-05 Kuraray Co Ltd Treatment method and apparatus for excess anesthetic gas
KR0163096B1 (ko) 1994-03-07 1998-11-16 시바따 마사하루 아산화질소의 제거 방법
JP3934885B2 (ja) * 2000-09-27 2007-06-20 昭和電工株式会社 余剰麻酔ガスの処理装置
DE10112396A1 (de) 2001-03-13 2002-10-02 Krupp Uhde Gmbh Verfahren zur Verringerung des N¶2¶O-Gehalts in Gasen und ausgewählte Katalysatoren
JP4226275B2 (ja) * 2002-06-07 2009-02-18 日本パイオニクス株式会社 排ガスの浄化方法
NL1021116C2 (nl) 2002-07-19 2004-01-20 Stichting Energie Werkwijze voor het verwijderen van NOx en katalysator daarvoor.
NL1026207C2 (nl) * 2004-05-17 2005-11-21 Stichting Energie Werkwijze voor de decompositie van N2O, katalysator daarvoor en bereiding van deze katalysator.
US7294321B2 (en) 2004-09-30 2007-11-13 Babcock Power Enviormental Inc. Systems and methods for removing materials from flue gas via regenerative selective catalytic reduction
AU2005310737B2 (en) 2004-11-30 2009-04-23 Showa Denko K.K. Treatment method and treatment apparatus for gas containing nitrous oxide
DE102009037882A1 (de) * 2009-01-13 2010-07-15 Linde Aktiengesellschaft Vorrichtung und Verfahren zur Zersetzung von Lachgas in einem adiabaten Festbettreaktor
JP2011106999A (ja) * 2009-11-18 2011-06-02 Horiba Ltd 希釈用空気精製方法および希釈用空気精製装置

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