NO334708B1 - Fremgangsmåte for redusering av innholdet av N2O og NOx i gasser - Google Patents

Abstract

Det beskrives en fremgangsmåte for redusering av innholdet av NOX, og N2O i gasser med bruk av et gassformet reduksjonsmiddel, som benyttes i en mengde som nødvendig for reduksjon av NOX, i nærvær av en eller flere med jern ladede zeolitter, som i sin krystallstruktur ikke har noen porer eller kanaler lik eller større enn 7 Ångstrøm, og med temperaturer på mindre enn 450° C i reaksjonssonen. Strømningshastigheten til gassplaningen og/eller katalysatormengden velges slik at det oppnås den ønskede spaltingsgrad for N2O. Fremgangsmåten kan særlig benyttes i saltpetersyreproduksjonen, i kraftverk og i gassturbiner.

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte hvormed innholdet av N20 og NOx i gasser, særlig prosessgasser eller i avgasser, kan reduseres eller nedbrytes helt.

Ved mange prosesser, eksempelvis forbrenningsprosesser eller også ved industriell fremstilling av salpetersyre, dannes det en avgass innholdende nitrogenmonoksid NO, nitrogendioksid N02(her samlet betegnet som NOx) så vel som lystgass N20. Mens NO og N02i lengre tid har vært kjent som forbindelser med økotoksisk relevans (surt regn, smogdannelse) og det er fastsatt generelle grenseverdier for maksimalt tillatt emisjon, har i de senere år også lystgass fått betydning i forbindelse med miljøbeskyttelsen, idet denne gassen i ikke uvesentlig grad bidrar til nedbrytning av stratosfærisk ozon og til drivhuseffekten. Av miljøbeskyttelsesgrunner foreligger det derfor et behov for tekniske løsninger som kan bidra til å redusere, eller om mulig helt eliminere, lystgassemisjoner sammen med NOx-emisjon.

For separat fjerning av N20 på den ene siden og NOxpå den andre siden er mange muligheter kjente.

For reduksjon av NOx benyttes det fortrinnsvis fremgangsmåter med katalytisk reduksjon av NOx, under anvendelse av ulike typer reduksjonsmidler, idet det ofte beskrives bruk av zeolitt-katalysatorer. I tillegg til Cu-utbyttet zeolitt er fremfor alt jernholdige zeolitter av interesse for praktiske anvendelser (se US-A-5 451 387) eller også hydrokarboner (se Feng, K.og W.K.Hall i Journal of Catalysis, side 368-376, 1997).

Til forskjell fra den NOx-reduksjon i avgasser som har vært kjent i flere år, foreligger det bare få tekniske prosesser for N20-eliminering. En oversikt over katalysatorer, hvis prinsipielle egnethet for nedbrytning og reduksjon av lystgass er påvist, finnes hos Kapteijn et al.

(F.Kapteijn, et al., Appl. Cat. B: Environmental 9 (1996) 25-64).

Særlig egnede synes Fe- og Cu-zeolittkatalysatorer å være, som enten gir en ren spaltning av N20 til N2og 02(US-A-5 171 553) eller en katalytisk reduksjon av N20 ved hjelp av eksempelvis NH3til N2og H20.

IJP-A-07-060 126 beskrives en katalysator for reduksjon av N20 med NH3i nærvær av jernholdige zeolitter av pentasil-typen (MFI). Siden teknisk anvendbare nedbrytningshastigheter først oppnås ved temperaturer høyere enn 450°C, stilles det spesielle krav til katalysatorens termiske stabilitet.

Mauvezin et al. gir i Catal.Lett. 62 (1999) 41-44 en oversikt over egnetheten til ulike, jernutbyttede zeolitter av typen MOR, MFI, BEA, FER, FAU, MAZ og OFF for reduksjon av N20 med NH3. Det angis at det ved NH3-tilsetning ved 450°C bare for FeBEA oppnås en N20-reduksjon på >70%.

For samtidig eliminering av NOx og N20, noe som er særlig ønskelig som følge av ønsket om enkelhet og økonomi, finnes det i litteraturen likeledes ulike fremgangsmåtevarianter. Disse beskriver alltid den felles reduksjonen av NOx og N20.

Således beskrives det i US-A-4 571 329 en fremgangsmåte for reduksjon av NOxog N20 ved hjelp av ammoniakk i nærvær av Fe-substituerte zeolittkatalysatorer, som på den ene siden katalyserer reaksjonen fra NH3med NOx til H20 og N2, og på den annen side likeledes katalyserer reaksjonen fra NH3med N20 til H20 og N2. Som egnede katalysatorer nevnes jernsubstituerte zeolitter fra gruppen mordenitt, klinoptilolitt, faujasitt og zeolitt Y. Forholdet mellom NH3og N20 utgjør minst 1,3.

WO-A-00/48715 48715 beskriver en fremgangsmåte hvor en avgass som inneholder NOx og N20, ved temperaturer mellom 200 og 600 °C føres over en jern-zeolitt-katalysator av typen beta (=BEA), idet avgassen dessuten inneholder NH3i et mengdeforhold mellom 0,7 og 1,4 beregnet på totalmengden av NOx og N20. NH3tjener her likeledes som reduksjonsmiddel, ikke bare for NOx, men også for N2O.Fremgangsmåten arbeider riktignok som en ett-trinns fremgangsmåte ved temperaturer lavere enn 450°C, men har på samme måte som de foran nevnte fremgangsmåter den prinsipielle ulempe at det for fjerning av N20-innholdet kreves en med mengden av N20 omtrentlig ekvimolar mengde av reduksjonsmiddelet NH3.

IJP-A-51/03953 beskrives en fremgangsmåte for fjerning av nitrogenoksider, innbefattende N20 og NOx, hvor N20 og NOx reduseres samtidig med hydrokarboner. Som katalysator benyttes en Y -A1203eller zeolittbærer, hvor det er påført et metall fra gruppen Cu, Ag, Cr, Fe, Co, Ni, Ru, Rh eller Ir. Også denne fremgangsmåten er betinget av en tilsetning av reduksjonsmiddel tilsvarende totalmengden av N20 og NOx.

Hensikten med foreliggende oppfinnelse er tilveiebringelse av en enkel, økonomisk fremgangsmåte for samtidig nedbrytning av N20 og NOx i nærvær av en eneste katalysatortype, som utmerker seg ved en mest mulig lav driftstemperatur og et minimalt forbruk av reduksjonsmiddel.

Denne hensikten oppnås med den nye fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

Foreliggende oppfinnelse vedrører således en fremgangsmåte for redusering av innholdet av N20 og NOx i gasser, særlig i prosessgasser og avgasser, innbefattende tiltakene

a) tilsetting av ammoniakk som reduksjonsmiddel som kan redusere NOx og er gassformig under reaksjonsbetingelsene til NOx- og N20-inneholdende gass i en mengde på opptil 1,33

(8/6) mol pr. mol av NOx,

b) innføring av gassblandingen i en innretning med en reaksjonssone som inneholder en eller flere med jern ladede zeolitter, hvori krystallstrukturen ikke har noen porer eller kanaler større

enn eller lik 7 Ångstrøm, og

c) innstillingen av en temperatur opptil 450 °C i reaksjonssonen og valg av strømningshastighet for gassblandingen og/eller katalysatormengde gjennom innføring av NOx- og N20-inneholdende gass over katalysatoren med en romhastighet på 5 000 til 50 000 h"<1>, regnet på katalysatorvolumet, slik at den ønskede spaltningsgrad for N20 oppnås.

For gjennomføring av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen blir den NOx og N20 innholdende gassen først blandet med et gassformig reduksjonsmiddel, fortrinnsvis NH3, og deretter ved en temperatur på mindre enn 450°C og med den foran valgte romhastighet ført over katalysatoren for samtidig nedbrytning av N20 (ved spaltning) og NOx (ved reduksjon).

Ifølge trekk a) i fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen tilsettes reduksjonsmidlet i en slik mengde som nødvendig for reduksjonen av NOx. Med dette forstås innenfor rammen av foreliggende beskrivelse den mengde reduksjonsmiddel som er nødvendig for fullstendig redusering, eller redusering til den ønskede sluttkonsentrasjonen, av andelen av NOx i gassblandingen, uten at det finner sted en merkbar reduksjon av N20. For beregningen av reduksjonsmiddelmengden spiller N20-innholdet i gassblandingen ingen rolle, da reduksjonsmiddelet virker så godt som selektivt i forhold til NOR.

Med begrepet romhastighet forstås her kvotienten mellom volumandeler gassblanding pr. time beregnet på en volumandel av katalysatoren. Romhastigheten kan således innstilles ved hjelp av gassens strømningshastighet og/eller ved hjelp av katalysatormengde.

Generelt er gassblandingens temperatur i reaksjonssonen 250 til 450°C, fortrinnsvis 300 til 450°C, særlig 350 til 450°C.

Fortrinnsvis velges temperatur, strømningshastighet og katalysatormengde i trinn c) slik at i reaksjonssonen vil minst 50 %, fortrinnsvis minst 70 %, og særlig foretrukket minst 80 % av N20 spaltes.

Reduseringen av innholdet av NOxog N20 skjer i nærvær av en eneste katalysatortype, fortrinnsvis en eneste katalysator, som i hovedsaken inneholder en eller flere jernholdige zeolitter.

Som reduksjonsmiddel ifølge oppfinnelsen kan det benyttes slike stoffer som oppviser en høy aktivitet og selektivitet med hensyn til reduksjon av N02og hvis selektivitet og aktivitet under de valgte reaksjonsbetingelsene vil være større enn for den mulig reduksjonen av N20.

Som reduksjonsmiddel ifølge oppfinnelsen kan eksempelvis benyttes hydrokarboner, hydrogen, karbonmonoksid, ammoniakk eller blandinger av disse, så som eksempelvis syntesegass. Særlig foretrukket er ammoniakk.

Den tilsatte mengde reduksjonsmiddel bør ikke være nevneverdig større enn som nødvendig for reduksjonen av NOx. I tilfelle av ammoniakk som reduksjonsmiddel anvender man- alt etter ønsket nedbrytningsgrad for NOx-innholdet - opp til 1,33 (8/6) molare andeler ammoniakk, regnet på en molar andel NOx. Ønskes en lavere nedbrytningsgrad av NOx, så utgjør mengden molare andeler ammoniakk l,33<*>y, regnet på en molar andel NOx; idet y her er den prosentmessige andel av NO som skal forbrukes ved reduksjonen. Det nødvendige molare forhold mellom reduksjonsmiddel og NOx kan være avhengig av reaksjonsbetingelsene. Det har vist seg at ved økende trykk, henholdsvis synkende reaksjonstemperatur, vil den for fullstendig nedbrytning av NOx nødvendige mengde reduksjonsmiddel synke. I tilfelle av ammoniakk synker den molare andelen fra de foran nevnte 1,33 molare andeler og til 1,0 molare andeler.

Som katalysatorer anvendes jernladede zeolitter eller blandinger av jernladede zeolitter, hvis krystallstruktur ikke har noen porer eller kanaler med krystallografiske diametre større enn eller lik 7,0 Ångstrøm.

Man har overraskende funnet at ved hjelp av slike katalysatorer i nærvær av NOx og en tilsvarende mengde reduksjonsmiddel, som ikke er større enn den som forbrukes for NOx-reduksjon, kan det oppnås en N20-spaltning allerede ved temperaturer 450°C.

Under de foreliggende fremgangsmåtebetingelser virker NH3ikke som reduksjonsmiddel for N20, men reduserer selektivt det i avgassen inneholdte NOx.

Uten å være bundet til teoretiske betraktninger, kan følgende mekaniske forklaring av den fysikalske/kjemiske bakgrunn tjene til forklaring av oppfinnelsen: I det første trinnet av N20-spaltningen avgis et oksygenatom til et aktivt sentrum (symbolisert med<*>) i jern-zeolitt katalysatoren ifølge Under forutsetning av et ubelagt aktivt sentrum i katalysatoren foregår denne spaltningen av N20 hurtig. Den for dannelsen av molekylært 02nødvendige fjerning av det aktive oksygenatom foregår ifølge

Denne dannelsen foregår forholdsvis langsomt. Det vil si at akselereres reaksjonen ifølge ligning 2, så foregår det også en raskere nedbrytning av N20.

Hertil tjener nå NO, som reagerer med det sorberte O<*>ifølge

Under tilstrekkelig høye temperaturer vil det i nærvær av de ifølge oppfinnelsen anvendte katalysatorer foregå en tilstrekkelig rask tilbakedannelse av NO ifølge

Ved lavere driftstemperaturer, som særlig foretrekkes ifølge oppfinnelsen, foregår innstillingen av NO/N02-likevekten tilsvarende langsomt.

En avreaksjon av 0<*->spesiene er begrenset som følge av mangel på NO.

Da det i ligning 3 dreier seg om en kjemisk likevekt, kan avreaksjonen av O<*>ikke bare bevirkes ved tilførsel av NO, men også ved fjerning av N02. Dette oppnås ved tilsetning av det gassformede reduksjonsmiddel, så som NH3, hvilket ifølge

reagerer selektivt også ved lavere temperaturer med N02til N2og H20.

Det vil si at nærvær av NO og tilsetting av et gassformet reduksjonsmiddel, så som ammoniakk, akselererer nedbrytningen av N20, uten at det herfor forbrukes reduksjonsekvivalenter av NH3. Den nødvendige mengden NH3gir seg av den ønskede nedbrytning av NOx i nærvær av de ifølge oppfinnelsen anvendte katalysatorer. Den skal imidlertid ikke være nevneverdig større enn som nødvendig for reduksjonen av NOx, da overskytende NH3vil blokkere spaltningen av N20 og eventuelt ved høyere temperaturer fører til uønsket reduksjon av N20 med NH3. Sistnevnte vil særlig være tilfellet når jern-zeolitt med porer eller kanaler over 7 Ångstrøm benyttes, i strid med oppfinnelsen. Eksempler her er zeolitt av type BEA.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen muliggjør en gjennomføring av spaltningen av N20 så vel som reduksjonen av NOx ved en enhetlig lav driftstemperatur i et enkelt katalysatorsjikt med lavt forbruk av gassformet reduksjonsmiddel, så som NH3, hvilket hittil ikke har vært mulig med de ifølge teknikkens stand kjente fremgangsmåter.

Dette er særlig en stor fordel når større mengder N20 skal fjernes.

Med anvendelsen av jernholdige zeolitter, fortrinnsvis av FER-, MEL- og MFI-typen, særlig Fe-ZSM-5, skjer nedbrytningen av N20 ifølge forannevnte fremgangsmåte, i nærvær av NOx, allerede ved slike temperaturer hvor det overhodet ikke vil skje en spaltning av N20 uten NOx og NH3.

Utførelsen av katalysatorsjiktet er ifølge oppfinnelsen fri. Det kan eksempelvis dannes i en rørreaktor eller radialkurvereaktor. Også innføringen av det gassformede reduksjonsmiddel i den gasstrøm som skal behandles, kan utføres fritt ifølge oppfinnelsen, så lenge den bare skjer i strømningsretningen foran reaksjonssonen. Innføringen kan eksempelvis skje i innføringsledningen foran beholderen for katalysatorsjiktet eller umiddelbart foran dette. Reduksjonsmiddelet kan innføres i form av en gass eller som en væske eller vandig løsning, som fordamper i gasstrømmen som behandles.

De ifølge oppfinnelsen anvendte katalysatorer inneholder i hovedsaken fortrinnsvis 50 vekt-%, særlig 70 vekt-% av en eller flere jernladede zeolitter. Således kan det eksempelvis i tillegg til en Fe-ZSM-5 zeolitt forefinnes en ytterligere jernholdig zeolitt, eksempelvis en jernholdig zeolitt av MFI- eller FER-typen i den ifølge oppfinnelsen anvendte katalysator.

Dessuten kan den ifølge oppfinnelsen anvendte katalysator inneholde andre, for fagpersoner kjente, tilsatsstoffer, så som eksempelvis bindemiddel.

De ifølge oppfinnelsen anvendte katalysatorer baserer seg fortrinnsvis på zeolitter hvor det ved hjelp av fastlegeme-ionebytting er innført jern. Vanligvis går man da ut fra de kommersielt tilgjengelige ammonium-zeolitter (eksempelvis NH4-ZSM-5) og tilsvarende jernsalt, (eksempelvis FeS04x 7 H20) og blander disse mekanisk i en kulemølle under romtemperatur. (Turek et al.; Appl. Catal. 184, (1999) 249-256; EP-A-0 955 080). Det vises her uttrykkelig til disse litteratursteder. Det oppnådde katalysatorpulver blir deretter kalsinert i en kammerovn med luft ved temperaturer i området fra 400 til 600 °C. Etter kalsinering blir de jernholdige zeolitter vasket intensivt i destillert vann og etter avfiltrering tørket. Deretter blir de på denne måten oppnådde jernholdige zeolitter tilsatt egnede bindemidler og blandet, og eksempelvis ekstrudert som sylindriske katalysatorlegemer. Som bindemiddel egner seg alle vanlig anvendte bindemidler. De mest anvendte er aluminiumsilikater, så som eksempelvis kaolin.

Ifølge foreliggende oppfinnelse er de anvendbare zeolitter ladet med jern. Jerninnholdet kan da regnet på zeolittmengden utgjøre opptil 25 %, fortrinnsvis 0,1 til 10 %. Krystallstrukturen til zeolitten har ingen porer eller kanaler med krystallografiske diametre større enn eller lik 7,0 Ångstrøm.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen innbefatter også bruk av slike zeolitter hvor gitteraluminium er delvis isomorft substituert med ett eller flere elementer, eksempelvis ett eller flere elementer valgt blant B, Be, Ga, Fe, Cr, V, As, Sb og Bi. Likeledes innbefattet er bruk av zeolitter hvor gittersilisium er isomorft substituert med ett eller flere elementer, eksempelvis ett eller flere elementer valgt blant Ge, Ti, Zr og Hf.

Nøyaktige angivelser med hensyn til oppbygging eller struktur av de ifølge oppfinnelsen anvendte zeolitter finnes i Atlas of Zeolite Structure Types, Elsevier, 4th revised Edition 1996, og det vises uttrykkelig til dette atlas.

Ifølge oppfinnelsen foretrukkede zeolitter er av MFI (pentasil)- eller FER (Ferrieritt)-typen. Særlig foretrukket er zeolitter av Fe-ZSM-5-typen.

Særlig foretrukket anvendes i den nye fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen de ovenfor definerte zeolitt-katalysatorer, som har vært behandlet med vanndamp («dampede» katalysatorer). Ved hjelp av en slik behandling dealumineres gitteret i zeolitten. Denne behandlingen er kjent for fagpersoner. Overraskende utmerker slike hydrotermisk behandlede zeolitt-katalysatorer ifølge den foreliggende oppfinnelse seg ved en særlig høy aktivitet.

Fortrinnsvis benyttes hydrotermisk behandlede zeolitt-katalysatorer som er ladet med jern og hvor forholdet mellom ekstra-gitter-aluminium og gitteraluminium utgjør minst 1:2, fortrinnsvis 1:2 til 20:1.

Driftstemperaturen til katalysatoren, hvormed N20 og N0Xfjernes, ligger ifølge oppfinnelsen under 450 °C, mer foretrukket i området fra 350 til 450 °C.

Den med nitrogenoksider ladede gass føres vanligvis over katalysatoren med en romhastighet på 200 til 200 000 h"<1>, fortrinnvis fra 5 000 til 100 000 h'<1>, fra 5 000 til 50 000 h'<1>, og særlig foretrukket fra 5 000 til 30 000 h'<1>, regnet på katalysatorvolumet.

Valg av driftstemperatur vil på samme måte som den valgte romhastighet bestemmes av den ønskede nedbrytningsgraden for N20.

Den ønskede NOx-nedbrytningen innstilles ved hjelp av den tilsatte mengde gassformet reduksjonsmiddel, så som NH3. Ifølge ligning 5 utgjør denne for ammoniakk fortrinnsvis ca. 8/6 av den mengden NOx som skal nedbrytes, men kan anta mindre verdier ved høye trykk, henholdsvis lave temperaturer, som beskrevet ovenfor.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen gjennomføres vanligvis under et trykk i området fra 1 til 50 bar, fortrinnsvis 1 til 25 bar.

Innføringen av reduksjonsmiddelet foran katalysatorsjiktet skjer ved hjelp av en egnet innretning, så som eksempelvis en tilsvarende trykkventil eller tilsvarende utførte dyser. Vanninnholdet i reaksjonsgassen ligger fortrinnsvis i området < 25 volum-%, særlig i området < 15 volum-%.

Vanligvis foretrekkes en relativt lav vannkonsentrasjon, da høyere vanninnhold krever høyere driftstemperaturer. Slik kan, alt etter anvendt zeolitt-type og driftstid, katalysatorens hydrotermiske stabilitetsgrenser overskrides, og må således tilpasses det respektive valgte enkelttilfellet.

Også tilstedeværelse av C02så vel som andre deaktiverende bestanddeler av reaksjonsgassen, som kjent for fagpersonen, bør etter mulighet minimeres, da de har en negativ innvirkning på N20-nedbrytningen.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen virker også i nærvær av 02, da de ifølge oppfinnelsen anvendte katalysatorer har tilsvarende selektiviteter, slik at ved temperaturer under 450 °C undertrykkes en reaksjon av det gassformede reaksjonsmiddel, så som NH3, med 02.

Samtlige av disse innflytelsesfaktorer, så vel som den valgte katalysatorbelastning, det vil si romhastighet, må tas hensyn til ved valg av egnet driftstemperatur i reaksjonssonen.

De med foreliggende fremgangsmåte oppnåelige omsetninger av N20 og NOx ligger ved 80 %, fortrinnvis ved 90 %. Fremgangsmåten er derfor, med hensyn til sin effektivitet, det vil si den oppnåelige omsetningsgrad for N20 og NOx, overlegen relativt til teknikken stand hva angår drifts- og investeringskostnader.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan særlig benyttes ved salpetersyreproduksjon, for kraftverksavgasser eller i gassturbiner. I disse prosessene dannes det nitrogenoksidholdige prosess- og avgasser som på en kostnadsgunstig måte kan ufarliggjøres ved hjelp av den her anviste fremgangsmåte.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere ved hjelp av det nedenfor gitte eksempel.

Som katalysator benyttes det med jern ladet zeolitt av typen ZSM-5.

Fremstillingen av Fe-ZSM-5-katalysatoren skjedde ved hjelp av fastlegeme-ionebytte, med utgangspunkt i en kommersielt tilgjengelig zeolitt i ammoniumform (ALSIPENTA, SM27). Detaljerte angivelser for fremstillingen kan finnes hos: M.Rauscher, K. Kesore, R. Monnig, W.Schwieger, A. Tissler; T. Turek: «Preparation of highly active Fe-ZSM-5 catalyst through solid state ion exchange for the catalytic decomposition of N20», i Appl. Catal. 184 (1999) 249-256.

Katalysatorpulveret ble kalsinert i luft i 6 timer ved 823 K, vasket og tørket over natten ved 383 K. Etter tilsetting av egnet bindemiddel ble det foretatt en ekstrudering for dannelse av sylindriske katalysatorlegemer. Disse ble så brutt opp for dannelse av granulat med en kornstørrelse på 1 til 2 mm.

Som innretning for redusering av NOx og N20-innholdet ble det benyttet en rørreaktor som var fylt med en slik mengde av nevnte katalysator at det med hensyn til den inngående gasstrøm oppsto en romhastighet på 10 000 h"<1>. Før reaktorinngangen ble det tilsatt NH3-gass. Driftstemperaturen i reaktoren ble innstilt ved hjelp av oppvarming. Analysen av en i innretningen inngående og utgående gasstrøm ble foretatt ved hjelp av en FTIR-gassanalysator.

Med de nedenfor angitte inngangskonsentrasjoner og driftstemperaturer ble det oppnådd de i tabell 1 angitte nedbrytningshastigheter for N20 og NOx:

Eksempel 1:

375 ° C (IA), 400 °C (IB), 425 °C (1C)

Inngangskonsentrasjoner:

1000 ppm N20, 2500 ppm H20 og 2,5 volum % 02i N2

Eksempel 2:

375 °C (2A), 400 °C (2B), 425 °C (2C)

Inngangskonsentrasjoner:

1000 ppm N20, 1000 ppm NOx, 2500 ppm H20, 2,5 volum% 02og 1200 ppm NH3i N2

Som eksemplene viser medfører nærværet av NOx og tilsettingen av ammoniakk en drastisk økning av N20-spatningen uten forbruk av NH3for reduksjon av N20. Den oppnådde NOx-reduksjonen på ca. 90 % (ut fra 100 ppm NOx) tilsvarer innenfor rammen av målenøyaktighetene den tilsatte mengden NH3(1200ppm) dividert med det støkiometriske reaksjonsforhold på 8/6 ifølge ligning 5. Til forskjell er graden av N20-spaltning ved gitt NOx-og NH3-konsentrasjon bare avhengig av driftstemperaturen, henholdsvis den innstilte romhastigheten.

Claims (13)

1. Fremgangsmåte for redusering av innholdet av NOxog N20 i gasser, særlig i prosessgasser og avgasser,karakterisert vedat den omfatter følgende trinnene: a) tilsetting av ammoniakk som reduksjonsmiddel som kan redusere NOxog som er gassformig under reaksjonsbetingelsene til NOx- og N20-inneholdende gass i en mengde på opptil 1,33 (8/6) mol pr. mol av NOx, b) innføring av gassblandingen i en innretning med en reaksjonssone som inneholder en eller flere med jern ladede zeolitter, hvori krystallstrukturen ikke har noen porer eller kanaler større eller lik 7 Ångstrøm, og c) innstillingen av en temperatur opptil 450 °C i reaksjonssonen og valg av strømningshastighet for gassblandingen og/eller katalysatormengde gjennom innføring av NOx- og N20-inneholdende gass over katalysatoren med en romhastighet på 5 000 til 50 000 h"<1>, regnet på katalysatorvolumet, slik at den ønskede spaltningsgrad for N20 oppnås.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat i trinn c) innstilles en slik temperatur og en strømningshastighet for gassblandingen og/ eller velges en slik katalysatormengde at i reaksjonssonen vil minst 50 %, fortrinnsvis minst 70 % og særlig fortrinnsvis minst 80 % av N20-en spaltes.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat den NOx- og N20-inneholdende gassen med en romhastighet på 5 000 til 30 000 h"<1>, regnet på katalysatorvolumet, føres over katalysatoren.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat temperaturer i reaksjonssonen ligger mellom 350 og 450 °C.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat gassen føres over en eneste katalysator.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat det som katalysatorer benyttes med jern ladede zeolitter av typen MFI, FER og MEL.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 8,karakterisert vedat det som katalysator benyttes en med jern ladet zeolitt av typen MFI.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 9,karakterisert vedat den med jern ladede zeolitt av typen MFI er en katalysator av typen Fe-ZSM-5.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat det som katalysatorer benyttes zeolitter som har vært behandlet med vanndamp.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 5,karakterisert vedat det som katalysatorer benyttes med jern ladede zeolitter, hvor forholdet mellom ekstragitter-aluminium og gitter-aluminium utgjør minst 0,5.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat den integreres i en saltpetersyreproduksjonsprosess.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat den integreres i driften av en gassturbin.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat den integreres i driften av et kraftverk.