NO334920B1 - Fremgangsmåte for fjernelse av NOx og N2O i restgassen fra salpetersyreproduksjon - Google Patents

Fremgangsmåte for fjernelse av NOx og N2O i restgassen fra salpetersyreproduksjon Download PDF

Info

Publication number
NO334920B1
NO334920B1 NO20023341A NO20023341A NO334920B1 NO 334920 B1 NO334920 B1 NO 334920B1 NO 20023341 A NO20023341 A NO 20023341A NO 20023341 A NO20023341 A NO 20023341A NO 334920 B1 NO334920 B1 NO 334920B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
nox
range
stage
gas
residual gas
Prior art date
Application number
NO20023341A
Other languages
English (en)
Other versions
NO20023341L (no
NO20023341D0 (no
Inventor
Meinhard Schwefer
Rainer Maurer
Thomas Turek
Markus Kögel
Original Assignee
Uhde Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Uhde Gmbh filed Critical Uhde Gmbh
Publication of NO20023341D0 publication Critical patent/NO20023341D0/no
Publication of NO20023341L publication Critical patent/NO20023341L/no
Publication of NO334920B1 publication Critical patent/NO334920B1/no

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B21/00Nitrogen; Compounds thereof
    • C01B21/20Nitrogen oxides; Oxyacids of nitrogen; Salts thereof
    • C01B21/24Nitric oxide (NO)
    • C01B21/26Preparation by catalytic or non-catalytic oxidation of ammonia
    • C01B21/265Preparation by catalytic or non-catalytic oxidation of ammonia characterised by the catalyst
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46Removing components of defined structure
    • B01D53/54Nitrogen compounds
    • B01D53/56Nitrogen oxides
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86Catalytic processes
    • B01D53/8621Removing nitrogen compounds
    • B01D53/8625Nitrogen oxides
    • B01D53/8628Processes characterised by a specific catalyst
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/064Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof containing iron group metals, noble metals or copper
    • B01J29/072Iron group metals or copper
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/20Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207Transition metals
    • B01D2255/20738Iron
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/50Zeolites
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/50Zeolites
    • B01D2255/504ZSM 5 zeolites
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2257/00Components to be removed
    • B01D2257/40Nitrogen compounds
    • B01D2257/402Dinitrogen oxide
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02CCAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/10Capture or disposal of greenhouse gases of nitrous oxide (N2O)
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/151Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions, e.g. CO2

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Gas Separation By Absorption (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)

Abstract

Det beskrives en fremgangsmåte til minskning av NOX- og N20-konsentrasjon fra restgassen ved salpetersyreproduksjon. Fremgangsmåten omfatter å føre restgassen som forlater absorpsjonstårnet før innføring i restgassturbinen gjennom en kombinasjon av to trinn. Herved blir NOx-innholdet redusert i det første trinnet og i det andre trinnet reduseres N2O- innholdet i gassen. NOx/N20-forholdet ved innføring av gassen i det andre trinnet ligger i området fira 0,001 til 0,5 og denne gassen blir i det andre trinnet brakt i kontakt med en katalysator som i det vesentlige inneholder en eller flere med jern ladede zeolitter.

Description

Den foreliggende oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte for fjernelse av NOx og N2O i restgassen fra salpetersyreproduksjon.
Ved den industrielle fremstillingen av salpetersyre HNO3ved den katalytiske forbrenning av ammoniakk resulterer en med nitrogenmonooksid NO, nitrogendioksid NO2(sammen betegnet som NOx) så vel som N20-ladet avgass. Mens NO og NO2i lengre tid har vært kjent som forbindelser med økotoksisk relevans (sur nedbør, smogdannelse) og det er fastsatt verdensomspennende grenseverdier for den maksimale tillatelige emisjon rykker i de siste årene i tiltakende grad også lystgass inn i fokus for miljøbeskyttelse, da denne i ikke ubetydelig grad bidrar til nedbrytningen av stratosfærisk ozon og til drivhuseffekt.
Etter redusering av lystgassemisjonen fra adipinsyreindustrien utgjør salpetersyreproduksjonen den største industrielle kilde til lystgassemisjon. Det er derfor av miljøårsaker et påtrengende behov for tekniske løsninger som reduserer lystgassemisjonen sammen med NOx-emisjonen ved salpetersyreproduksjon.
Til fjernelse av NOx fra avgassen ved salpetersyreproduksjonen består tallrike fremgangsmåtevarianter (her betegnet som DeNOx-trinn) som kjemisk vasking, adsorpsjonsfremgangsmåter eller katalytiske reduksjonsfremgangsmåter. En oversikt er anført i Ullmanns Encyclopedia of Industrial Chemistry, bind A 17, VCH Weinheim
(1991) (Dl). Fremheves skal den selektive katalytiske reduksjon (SCR) av NOx ved hjelp av ammoniakk til N2og H20, hvilken alt etter katalysator kan forløpe ved temperaturer fra ca. 150°C til ca. 450°C og muliggjør en NOx-nedbrytning på mer enn 90 %. Den er den mest anvendte varianten av NOx-minskingen ved salpetersyreproduksjon, men fører dog, som også de andre variantene, ikke til en minskning av N20-innholdet.
Hertil er ifølge den nåværende kjente teknikk et atskilt, andre katalysatortrinn påkrevet som på egnet måte kombineres med DeNOx-trinnet.
Disse overveielsene er eksempelvis grunnlag for en i US 5,200,162 A beskrevet fremgangsmåte som gjør krav på nedbrytningen av N20 i en NOx-holdig avgass som er koblet etter et DeNOx-trinn. Herved blir minst én delstrøm av avgassen, som forlater N20-nedbrytningstrinnet avkjølt og ført tilbake til denne for å unngå en overopphetning av dette trinnet på grunn av den eksoterme N20-nedbrytningen. Oppfinnelsen vedrører avgass med et N20-innhold opptil 35 volum-%, altså eksempelvis avgasser fra adipinsyrefremstilling.
WO 97/10042 beskriver en fremgangsmåte som erkarakterisert veden første fase A, hvor NOxblir absorbert med vann og danner salpetersyre. Deretter blir N2O innholdet redusert (trinn B) og eventuelt kan et ytterligere katalytisk NOx-nedbrytningstrinn utføres (trinn C). I en prosess for fremstilling av salpetersyre som beskrevet i denne publikasjonen er trinn A viktig, fordi salpetersyre blir fremstilt i absorbsjonstrinnet. En enkel utskriftning av absorbsjonstrinn (A), ved en katalytisk reduksjonsprosess i henhold til trinn (C), egnet for rensing av restgass som følge av fremstilling av salpetersyre, er følgelig ikke mulig.
En fremgangsmåte presentert av Shell beskriver denne integrerte fjernelsen av NOx og N2O i restgassen ved salpetersyreproduksjon (D. M. Clark, O. L. Maaskant, M. Crocker, The Shell DeNOxSystem; A novel and cost effective NOx removal technology as applied in nitric acid manufacture and associated processes, presentert på Nitrogen '97 i Geneve, 9.-11. februar 1997, (D2)).
Shell-reaktorsystemet baserer seg på et såkalt lateralt-Flow-reaktorprinsipp, hvor DeNOx-trinnet allerede arbeider ved relativt lave temperaturer (fra 120°C). Til fjerning av N2O anvendes en amorf metalloksidkatalysator.
Ved en anbringelse av tilsvarende katalysatorer i restgassen, som forlater absorpsjonstårnet med en temperatur på 20-30°C, er vinduet av mulige arbeidstemperaturer forhåndsgitt av driftstemperaturen til restgassturbinen.
Restgassturbinen skal nemlig, av tekniske og økonomiske grunner relatert til totalprosessen, fordelaktig drives ved innløpstemperaturer <500°C og høyest mulig AT og Ap.
Dette er spesielt av betydning for fjernelsen av N20, da det for dette formålet ifølge den nåværende kjente teknikk er nødvendig med betydelig høyere temperaturer enn ved den katalytiske reduksjonen av NOx. Den økonomiske gjennomførbarheten av denne muligheten er derfor knyttet til en tilstrekkelig katalysatoraktivitet.
En oversikt over de tallrike katalysatorene, hvis prinsipielle egnethet til omsetning og nedbrytning av lystgass som er påvist er gitt i F. Kapteijn, J. Rodriguez-Mirasol, J. A. Moulijn, Appl. Cat. B: Environmental 9 (1996) 25-64, (D).
Som spesielt egnet for nedbrytning av N2O fremstår blant annet metallutbyttede zeolittkatalysatoren (US 5,171,533 A).
De her anvendte zeolittene blir fremstilt ved ioneutbytting i en vandig oppløsning inneholdende metallsaltet. Til ioneutbytting anvendes metaller fra gruppen: kobber,
kobolt, rodium, iridium, rutenium eller palladium. Kobberzeolittene er meget følsomme ovenfor vanndamp og mister under slike betingelser deres aktivitet hurtigere (M., V. H. Sandoval, W. Shwieger, A. Tissler, T. Turek, Chemie Ingeneur Technik 70 (1998) 872-882, (D5)), mens de andre metallene som her er anført er relativt kostnadskrevende.
Med en jerndopet zeolitt av typen Fe-ZSM-5 ble det under tilsvarende betingelser som beskrevet i tabell 1 i US 5,171,533 A i nærvær av NOx, N20 og 02ved 450°C kun oppnådd i en 20 % nedbrytning av N20.
I tilfellet med Fe-ZSM-5 blir dens aktivitet ved nedbrytning av N20 dog betydelig forhøyet i nærvær av tilsvarende mengder NO, hvilket kan føres tilbake på en reaksjon under dannelse av N02ifølge NO + N20 -> N2+ N02som katalyseres av Fe-ZSM-5 (F. Kapteijn, J. Rodriguez-Mirasol, J. A. Moulijn, Journal of Catalysis 167 (1997 256-265, (D6), F. Kapteijn, J. Rodriguez-Mirasol, J. A. Moulijn, Studies in Surface Science and Catalysis 101 (1996) 641-650, (D7)).
Ved fravær av NOx ble det for Cu- eller Co-utbyttede zeolitter fastslått en høyere aktivitet enn ved de tilsvarende Fe-zeolittene.
I den kjente teknikken presenterer publikasjonene (D6 og D7) vedrørende nedbrytning av N20 i nærvær av en Fe-ZSM-5-katalysator ved 400°C anvendes vanligvis ekvimolare mengder NO og N20. Ifølge D6 og D7 faller virkningen av NOx på N20-nedbrytningen stadig med synkende NO/ N20-forhold, slik at ved NO/N20-forhold på under 0,5 er N20-nedbrytningen ikke lenger tilfredstillende.
De beste resultatene ble observert ved et molforhold NO/N20 på 1 eller større enn 1.
Ved anvendelse av en slik katalysator til N20-reduksjon i avgass fra salpetersyreproduksjon kan ifølge forfatterne det dannede NO2i prosessen føres tilbake til utvinnelse av HNO3. NOx- og N20-konsentrasj onene i avgassen herved ligger, alt etter fremgangsmåtevarianter, ved ca. 1000 ppm.
Jernholdige zeolitter basert på ferrieritt til reduksjon av N20-holdige gasser er gjenstand for WO 99/34901. De katalysatorene som her anvendes inneholder 80-90 % ferrieritt, så vel som ytterligere bindende andeler. Vannandelen i gassen som skal reduseres ligger i området fra 0,5 til 5 %. Ved en sammenligning av forskjellige zeolitt-typer ble med zeolitter av FER (ferrierit)-typen ved nedbrytning av N20 ved temperaturer fra 375 til 400°C de beste resultatene oppnådd (97 % N20-nedbrytning ved 375°C og NO/N20 = 1). En vesentlig lavere nedbrytning ble observert ved anvendelse av zeolitter av pentasil (MFI)- eller mordenitt (MOR)-typen. Med jernholdig MFI-zeolitter kunne det under betingelsene over enda kun oppnås en maksimal N20-nedbrytning på 62 %.
På bakgrunn av den kjente teknikken foreligger således den oppgave å tilveiebringe, spesielt for HN03-produksjonen, en økonomisk fremgangsmåte som ved siden av høy NOx-nedbrytning også muliggjør en tilfredsstillende N20-nedbrytning.
Spesielt skal det også ved et understøikiometrisk NOx/N20-forhold, spesielt ved et forhold <0,5; fortrinnsvis <0,1; slik dette resulterer etter redusering av NOx-innholdet, oppnås gode resultater for N20-nedbrytningen.
Den foreliggende oppfinnelsen løser denne oppgaven og vedrører en fremgangsmåte for minskning av NOx- og N20-konsentrasjonen i restgassen fra salpetersyreproduksjon, kjennetegnet ved at restgassen som forlater absorpsjonstårnet før innføring i restgassturbinen føres gjennom en kombinasjon av to trinn og i det første trinnet reduseres NOx-innholdet ved en katalytisk reduksjonsfremgangsmåte og i det andre trinnet reduseres N20-innholdet i gassen ved nedbrytning i nitrogen og oksygen, det molare NOx/N20-forholdet ved innføring av gassen i det andre trinnet ligger i området fra 0,001 til 0,5; og denne gassen bringes i det andre trinnet i kontakt med en katalysator som inneholder én eller flere med jern ladede zeolitter, hvor driftstrykket i det andre trinnet utgjør 4 til 12 bar..
Katalysatoren som anvendes ifølge oppfinnelsen inneholder i det vesentlige fortrinnsvis
>50 vekt-%, spesielt >70 vekt-% av én eller flere zeolitter som er ladet med jern. Således kan eksempelvis ved siden av en Fe-ZSM-5-zeolitt en ytterligere jernholdig
zeolitt, som for eksempel en jernholdig zeolitt av MFI- eller MOR-typen være inneholdt i katalysatoren anvendt ifølge oppfinnelsen. Utover det kan katalysatoren anvendt ifølge oppfinnelsen inneholde ytterligere, for fagmannen kjente, tilsetningsstoffer som for eksempel bindemiddel.
Den for DeN20-anvendte katalysatoren er basert på på zeolitter, i hvilke jern er innført gjennom en faststoff-ioneutbytting. Vanligvis går man for dette formålet ut fra de kommersielt tilgjengelige ammoniumzeolitter (for eksempel NFLt-ZSM-5) og det tilsvarende jernsaltet (for eksempel FeS04x 7 H20) og blander disse intensivt på mekanisk måte med hverandre i en kulemølle ved romtemperatur. (Turek et al; Appl. Catal. 184, (199) 249-256; EP 0 955 080 A). Det oppnådde katalysatorpulver blir etterfølgende i en kammerovn kalsinert i luft ved temperaturer i området fra 400 til 600°C. Etter kalsineringen blir Fe-zeolittene vasket intensivt i destillert vann og tørket etter filtrering av zeolitten. Etterfølgende blir således oppnådde Fe-zeolittene omsatt med egnede bindemidler og blandet og eksempelvis ekstrudert til sylindriske katalysatorlegemer. Som bindemiddel egner seg alle vanligvis anvendte bindemidler; de mest anvendelige er her aluminiumsilikater, som for eksempel kaolin.
Ifølge foreliggende oppfinnelse er de anvendbare zeolittene ladet med jern. Jerninnholdet kan herved, basert på massen av zeolitten, utgjøre opptil 25 %, fortrinnsvis dog 0,1 til 10 %. Spesielt egnet er zeolitter av typen MFI, BETA, FER, MOR og/eller MEL. Presise angivelser om oppbygningen eller strukturen av disse zeolitter finnes i Atlas of Zeolithe Structure Types, Elsevier, 4. reviderte utgave, 1996. Ifølge oppfinnelsen foretrukne zeolitter er av MFI (pentasil)- eller MOR (mordenitt)-typen. Spesielt foretrukket er zeolitter av Fe-ZSM-5-typen.
Ifølge den foreliggende oppfinnelsen blir DeN20-katalysatorer i kombinasjon med ett foregående DeN20-trinn anordnet mellom absorpsjonstårnet og restgassturbinen, slik at restgassen som forlater absorpsjonstårnet først ved temperaturer på <400°C, spesielt <350°C føres inn i en reaktor (første trinn), i hvilken NOx-innholdet til gassen reduseres til eksempelvis <100 ppm (jf. Figur 2). Driftstrykket i dette første trinnet ligger fordelaktig ved 1 til 15 bar, spesielt ved 4 til 12 bar.
Det forankoblede DeNOx-trinnet tilsvarer en vanligvis i salpetersyreanlegg anvendt fremgangsmåte tilsvarende den kjente teknikk for minskning av NOx-emisjonen. NOx-innholdet i restgassen må dog være høyt nok, slik at den kokatalytiske virkningen av NO eller N02i det etterpåfølgende DeN02-trinnet kan være effektiv.
Ved drift av DeN02-trinnet uten forutgående DeNOx, det vil si ved en inngangsstrøm med ca. ekvimolare mengder av NO og N20 er en tilbakeføring ifølge (NO + N20 -> N2+ N02) av dannet N02til HN03-prosessen uøkonomisk på grunn av den relativ lave N02-konsentrasjonen på <2000 ppm.
N20-innholdet av gassen forblir i DeNOx-trinnet i det vesentlige uforandret. Således har gassen etter den forlater det første trinnet vanligvis et NOx-innhold på 1 til 200 ppm, fortrinnsvis 1 til 100 ppm, spesielt 1 til 50 ppm og en N20-andel på 200 til 2000 ppm, fortrinnsvis 500 til 1500 ppm. Etter at gassen har forlatt DeNOx-trinnet resulterer NOx/N20-forholdet på 0,001 til 0,5; fortrinnsvis 0,001 til 0,2; spesielt 0,01 til 0,1. Vanninnholdet i gassen ligger så vel etter at den forlater absorpsjonstårnet, ved DeNOx-trinnet som også ved DeN20-trinnet vanligvis i området fra 0,05 til 1 %, fortrinnsvis i området fra 0,1 til 0,8 % spesielt i området fra 0,1 til 0,5 %.
Den således kondisjonerte restgassen blir nå ført inn i det etterpåkoblede DeN20-trinnet, hvor det under utnyttelse av en kokatalytisk effekt av NOx i nærvær av den tilsvarende zeolittkatalysatoren bevirkes en nedbrytning av N20 til N02og 02.
Det ble overraskende funnet at i nærvær av den ifølge oppfinnelsen anvendte jernholdige zeolittkatalysatoren kan N20-nedbrytningen også i nærvær av lavere mengder av NOx, det vil si ved et molarforhold NOx/N20 på <0,5 forøkes drastisk (jf. Figur 1). En effekt som forsterkes tydelig ved økende temperatur. Således er ifølge den foreliggende oppfinnelsen eksempelvis ved 450°C et molart NOx/N20-forhold på 0,01 stadig tilstrekkelig, for i nærvær av en Fe-ZSM-5-katalysator å senke bo-konsentrasjon fra 72 % til 33 %. Dette er desto mer forunderlig, idet ifølge kjent teknikk akselereringen av N20-nedbrytningen føres tilbake til den allerede nevnte støikiometriske omsetningen av N20 med NO. NOx synes ved tilstrekkelig temperatur og mindre NOx/N20-forhold å overta rollen til homogen kokatalysator som akselererer N20-nedbrytningeni hnehold til N20 -> N2+1/2 02. Ved et NOx/N20-forhold innenfor de tidligere nevnte grensene er en maksimal nedbrytning av N20 i det etterfølgende DeN20-trinnet mulig. Så snart forholdet faller under 0,001, synker også N20-nedbrytningen til ikke lenger tilfredsstillende verdier (jf. Eksempel 5). Etter å ha forlatt DeN20-trinnet, ligger innholdet av N20 ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen i området fra 0 til 200 ppm, fortrinnsvis i området fra 0 til 100 ppm, spesielt i området fra 0 til 50 ppm.
Herved blir driftstemperaturen for DeN20-trinnet spesielt bestemt av den ønskede nedbrytnignsgrad av N20 og den i restgassen inneholdte mengde av NOx, men også som er kjent for fagmannen og som det er for nesten alle prosesser med katalytisk avgassrensing, i et omfang avhengig av ktalysatorbelastningen, det vil si av den i forhold til katalysatormengden gjennomstrømmendeavgassen. Forholdsvis ligger driftstemperaturen i det andre trinnet i området fra 300 til 550°C, spesielt i området fra 350 til 500°C, ved et trykk i området fra 1 til 15 bar, spesielt 4 til 12 bar. Med stigende trykk forsterkes den kokatalytiske virkingen av NOx på N20-nedbrytningen, slik at ved trykkøkning muliggjøres en ytterligere senkning av driftstemperaturen.
Videre må innholdet av oksygen og H20 som, alt etter driftsmåte og fremgangsmåtevariant ved salpetersyreproduksjonen, kan variere innenfor visse grenser og som utøver en inhiberende virkning på N20-omsetningen, tas i betraktning ved bedømmelse, henholdsvis fastleggelse, av driftstemperaturen. 02-innholdet ligger i området fra 1 til 5 volum-%, spesielt i området fra 1,5 til 4 volum-%.
Med de ifølge oppfinnelsen anvendte jernholdige zeolittkatalysatorene lar det seg dermed ved temperaturer i området fra 300 til 550°C, fortrinnsvis 350 til 500°C oppnå en nedbrytning av N20 på >90 %, spesielt >95 %. Med økende temperatur er det mulig, også ved et NOx/N20-forhold på 0,01, å stadig oppnå en tilfredsstillende N20-nedbrytning.
Fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen muliggjør ved kombinasjon av et DeNOx-trinn og et DeN20-trinn å redusere NOx- og N20-innholdet i restgassen ved salpetersyrefremstillingen til minimale verdier. Ved anordning av DeNOx-trinnet før N20-trinnet og mellom absorpsjonstårn og restgassturbiner er fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen på grunn av dens monotont stigende temperaturprofil i tillegg meget økonomisk.
Videre er prosessdriften ved en anordning av begge trinn før dekompresjonsturbinen spesielt fordelaktig, da begge trinnene kan drives under trykk (alt etter HNO3-fremgangsmåtevariant mellom 4 og 11 bar), hvilket betinger en reduksjon av det effektive nødvendige reaktor- henholdsvis katalysatorvolum.
Ved drift av DeNOx-trinnet sikres allerede ved relativt lave temperatur dessuten også ved oppstart av anlegg, ved hvilke det kun er lite prosessvarme tilgjengelig, en tilstrekkelig minskning av NOx-innholdet.
En ytterligere fordel ved anordning av begge trinn mellom absorpsjonstårn og restgassturbinen i en monotont stigende temperaturprofil ligger deri, at restgassene som forlater kombinasjonen ifølge oppfinnelsen direkte, uten forutgående avkjøling og uten ytterligere tiltak for avgassrensing, kan tilføres til restgassturbinen for optimal gjenvinning av kompresjon- og varmeenergien.
Eksempler;
DeNOx-trinn:
Koblet inn før DeN20-katalysatoren ble det som NOx-katalysator anvendt en klassisk SCR-katalysator på V20s-W03-Ti02-basis (jf. For eksempel G. Erti, H. Knozinger J. Weitkamp: Handbook of Heterogeneous Catalysis, bind 4, side 1633-1668) som beskrevet under anvendelse av NH3som reduksjonsmiddel. Denne ble drevet ved en temperatur på 350°C. Avhengig av den tilførte mengde av NH3ble det ved utgangen av DeNOx-trinnet innstilt forskjellig innhold av NOx og dermed NOx/^O-forhold.
N20-trinn:
Fremstillingen av en jernholdig MFI-katalysator foregikk ved faststoff-ionebytting startende fra en kommersielt tilgjengelig zeolitt i ammoniumform (ALSI-PENTA, SM27). Detaljerte angivelser til fremstilling kan hentes fra: M. Rauscher, K. Kesore, R. Monning, W. Schwieger, A. TiBler, T. Turek, Appl. Catal. 184 (1999) 249-256.
Katalysatorpulveret ble kalsinert i luft i 61 ved 823 K, vasket og tørket over natten ved 383 K. Etter tilsetning av passende bindemiddel, foregikk ekstruderingen til sylindriske katalysatorlegemer (2x2 mm).
Forsøkene ble utført på et stasjonært drevet gjennomløpsapparatur med online-analyseutstyr ved en romhastighet på respektivt 10000 h"<1>. Sammensetningen av fødestrømmen var:
Ved variasjon av den tilsatte mengden av NH3kunne følgende restkonsentrasjoner av NOx og N20 oppnås:
Slik det kan ses ut fra de ovenfor anførte eksemplene, er en høy N20-nedbrytning mulig inntil et NOx/N20-forhold på 0,001; spesielt 0,01. Faller forholdet under denne grenseverdi, så er en tilstrekkelig nedbrytning ikke lenger sikret på grunn av en ikke lenger tilstrekkelig kokatalytisk funksjon av NOx.

Claims (12)

1. Fremgangsmåte for minskning av NOx- og ^O-konsentrasjon i restgassen fra salpetersyreproduksjon,karakterisert vedat restgassen som forlater absorpsjonstårnet før innføring i restgassturbinen føres gjennom en kombinasjon av to trinn og i det første trinnet reduseres NOx-innholdet ved en katalytisk reduksjonsfremgangsmåte og i det andre trinnet reduseres ^O-innholdet i gassen ved nedbrytning i nitrogen og oksygen, idet det molare NOx/N20-forholdet før innføring av gassen i det andre trinnet ligger i området fra 0,001 til 0,5 og denne gassen bringes i det andre trinnet i kontakt med en katalysator som inneholder én eller flere med jern ladede zeolitter, hvor driftstrykket i det andre trinnet utgjør 4 til 12 bar.
2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat den eller de i katalysatoren inneholdte med jern ladede zeolittene er av typen MFI, BE A, FERI, MOR og/eller MEL.
3. Fremgangsmåte ifølge krav 2,karakterisert vedat den eller de med jern ladede zeolittene er av typen MFI.
4. Fremgangsmåte ifølge krav 3,karakterisert vedat zeolitten er en Fe-ZSM-5.
5. Fremgangsmåte ifølge minst ett av de foregående kravene,karakterisert vedat temperaturen i det første trinnet er <400°C, fortrinnsvis <350°C.
6. Fremgangsmåte ifølge minst ett av de foregående kravene,karakterisert vedat temperaturen i det andre trinnet ligger i området fra 300 til 550°C, fortrinnsvis i området fra 350 til 500°C.
7. Fremgangsmåte ifølge minst ett av de foregående kravene,karakterisert vedat temperaturen i det første trinnet er < 350°C og ved at temperaturen i det andre trinnet ligger i området 350-500°C.
8. Fremgangsmåte ifølge minst ett av de foregående kravene,karakterisert vedat det molare NOx/^O-forholdet før innføring av gassen i det andre trinnet ligger i området fra 0,001 til 0,2.
9. Fremgangsmåte ifølge minst ett av de foregående kravene,karakterisert vedat begge trinnene drives ved et trykk i området fra 4 til 12 bar.
10. Fremgangsmåte ifølge minst ett av de foregående kravene,karakterisert vedat det første trinnet er drives etter SCR-fremgangsmåten.
11. Fremgangsmåte ifølge minst ett av de foregående kravene,karakterisert vedat det anvendes en restgass etter den forlater absorpsjonstårnet og før innføring i det første eller andre trinnet, hvis vanninnholdet ligger i området 0,05 til 1 volum-%, spesielt i området fra 0,1 til 0,8 volum-%.
12. Fremgangsmåte ifølge minst ett av de foregående kravene,karakterisert vedat det anvendes en restgass før innføring i det andre trinnet, hvis NOx-innholdet ligger i området fra 1 til 200 ppm og hvis ^O-innholdet ligger i området fra 200 til 2000 ppm.
NO20023341A 2000-01-14 2002-07-11 Fremgangsmåte for fjernelse av NOx og N2O i restgassen fra salpetersyreproduksjon NO334920B1 (no)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10001541A DE10001541B4 (de) 2000-01-14 2000-01-14 Verfahren zur Beseitigung von NOx und N¶2¶O aus dem Restgas der Salpetersäureproduktion
PCT/EP2001/000157 WO2001051182A1 (de) 2000-01-14 2001-01-09 VERFAHREN ZUR BESEITIGUNG VON NOx UND N2O AUS DEM RESTGAS DER SALPETERSÄUREPRODUKTION

Publications (3)

Publication Number Publication Date
NO20023341D0 NO20023341D0 (no) 2002-07-11
NO20023341L NO20023341L (no) 2002-08-27
NO334920B1 true NO334920B1 (no) 2014-07-14

Family

ID=7627658

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO20023341A NO334920B1 (no) 2000-01-14 2002-07-11 Fremgangsmåte for fjernelse av NOx og N2O i restgassen fra salpetersyreproduksjon

Country Status (19)

Country Link
US (1) US7485276B2 (no)
EP (1) EP1268040B1 (no)
KR (1) KR100723819B1 (no)
CN (1) CN1239231C (no)
AT (1) ATE286775T1 (no)
AU (1) AU773571B2 (no)
CA (1) CA2397265C (no)
CZ (1) CZ300370B6 (no)
DE (2) DE10001541B4 (no)
ES (1) ES2236246T3 (no)
HU (1) HUP0204148A2 (no)
IL (1) IL150699A (no)
MX (1) MXPA02006925A (no)
NO (1) NO334920B1 (no)
PL (1) PL205073B1 (no)
PT (1) PT1268040E (no)
RU (1) RU2259227C2 (no)
WO (1) WO2001051182A1 (no)
ZA (1) ZA200205467B (no)

Families Citing this family (42)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10215605A1 (de) * 2002-04-09 2003-10-30 Uhde Gmbh Entstickungsverfahren
DE10226461A1 (de) * 2002-06-13 2004-01-22 Uhde Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Verringerung des Gehaltes an NOx und N2O in Gasen
WO2005082779A2 (de) * 2004-02-23 2005-09-09 Uhde Gmbh Verfahren zur salpetersäureproduktion sowie dafür geeignete anlage
BRPI0607613A2 (pt) * 2005-02-28 2009-09-22 Catalytic Solutions Inc catalisador e método para reduzir óxidos de nitrogênio em fluxos de exaustão com hidrocarbonetos ou álcoois
DE102005022650A1 (de) * 2005-05-11 2006-11-16 Uhde Gmbh Verfahren zur Verringerung des Gehaltes an Stickoxiden in Gasen
KR100859747B1 (ko) 2007-02-05 2008-09-24 고등기술연구원연구조합 질소 및 질소산화물 가스를 감소시키기 위한 방법 및 장치
JP5141063B2 (ja) * 2007-03-26 2013-02-13 トヨタ自動車株式会社 排ガス浄化装置
DE102007038711A1 (de) 2007-08-14 2009-02-19 Uhde Gmbh Katalysator, Verfahren zu dessen Herstellung und dessen Verwendung
KR101022247B1 (ko) * 2008-08-27 2011-03-21 그린프라 주식회사 N2O 및 NOx 동시환원용 촉매 및 그 제조방법
US7998443B2 (en) * 2009-04-17 2011-08-16 Johnson Matthey Public Limited Company Small pore molecular sieve supported copper catalysts durable against lean/rich aging for the reduction of nitrogen oxides
GB2475740B (en) 2009-11-30 2017-06-07 Johnson Matthey Plc Catalysts for treating transient NOx emissions
DE102010022775A1 (de) 2010-06-04 2011-12-08 Uhde Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Beseitigung von NOx und N2O
PL2428659T3 (pl) * 2010-09-13 2017-01-31 Umicore Ag & Co. Kg Katalizator do usuwania tlenków azotu ze spalin silników wysokoprężnych
DE102011011881A1 (de) * 2011-02-21 2012-08-23 Thyssenkrupp Uhde Gmbh Verfahren zur Beseitigung von N2O und NOX aus dem Prozess zur Salpetersäureherstellung
DE102011004522A1 (de) * 2011-02-22 2012-08-23 Ford Global Technologies, Llc Verfahren zum Betreiben einer fremdgezündete Brennkraftmaschine mit Abgasnachbehandlung und Brennkraftmaschine zur Durchführung eines derartigen Verfahrens
CN102266769A (zh) * 2011-06-14 2011-12-07 张丽莉 一种用于同步脱硝脱汞的催化剂及其制备方法
DE102011121188A1 (de) * 2011-12-16 2013-06-20 Thyssen Krupp Uhde Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Beseitigung von NOx und N20
US10792614B2 (en) * 2012-02-06 2020-10-06 Basf Se Process and apparatus for treatment of gas streams containing nitrogen oxides
DE102012010017A1 (de) * 2012-05-22 2013-11-28 Thyssenkrupp Uhde Gmbh Verfahren zur Verminderung der Stickoxid-Abgaskonzentration in einer Salpetersäureanlage beim Ab- und/oder Anfahren sowie dafür geeignete Salpetersäureanlagen
CN102688687A (zh) * 2012-05-24 2012-09-26 柳州化工股份有限公司 一种催化分解硝酸尾气n2o的新工艺
US9517457B2 (en) 2013-10-30 2016-12-13 Cummins Inc. Aftertreatment systems with reduced N2O generation
CN104923033A (zh) * 2014-03-19 2015-09-23 内蒙古乌拉山化肥有限责任公司 一种硝酸氮氧化物尾气回收的方法
DE102014210661A1 (de) 2014-06-04 2015-12-17 Thyssenkrupp Ag Verringerung der Emission von Stickoxiden beim Anfahren von Anlagen zur Herstellung von Salpetersäure
CN104150450B (zh) * 2014-08-22 2016-04-27 南京大学 一种可实现尾气压力能回收利用的硝酸生产装置及处理方法
CN104190225B (zh) * 2014-09-27 2016-06-08 安徽金禾实业股份有限公司 硝酸尾气的回收净化方法及装置
PL237044B1 (pl) 2015-03-13 2021-03-08 Inst Nowych Syntez Chemicznych Nośnikowy katalizator do redukcji emisji tlenku azotu(I) z instalacji kwasu azotowego oraz sposób jego wytwarzania
EP3162427A1 (en) * 2015-10-28 2017-05-03 Casale SA A method and apparatus for removing nox and n2o from a gas
WO2018077554A1 (en) 2016-10-28 2018-05-03 Casale Sa A method for removing nitrogen oxides from a gas using an iron exchanged zeolite catalyst
AT517862A1 (de) * 2015-11-09 2017-05-15 M A L Umwelttechnik - Gmbh Verfahren zur selektiven Reduktion von Stickoxiden in heißen Gasen
US20180326354A1 (en) * 2015-11-18 2018-11-15 Shell Oil Company Improved process for removing nox from exhaust gas
CN105396460B (zh) * 2015-12-25 2019-12-24 华烁科技股份有限公司 一种高效联合脱除N2O和NOx的方法
DE102016206872A1 (de) * 2016-04-22 2017-10-26 Thyssenkrupp Ag Verfahren zur Verminderung der NOx-Abgaskonzentration in einer Anlage zur Herstellung von Salpetersäure beim Ab- und/oder Anfahren der Anlage
CN108313993B (zh) * 2017-01-17 2020-01-03 中国科学技术大学 一种硝酸的合成方法
CN108993579A (zh) * 2017-06-07 2018-12-14 南京理工大学 一种Fe-ZSM-5@Ce/meso-SiO2脱硝催化剂及其制备方法
AU2018376764A1 (en) 2017-11-30 2020-03-05 Casale Sa Process for the production of nitric acid with tertiary abatement of N2O and NOx
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
DE102021201811A1 (de) 2020-02-25 2021-08-26 Thyssenkrupp Ag Reaktor für die katalytische Behandlung eines Gasstroms
US20230356163A1 (en) 2020-02-25 2023-11-09 Thyssenkrupp Industrial Solutions Ag Reactor for the catalytic treatment of a gas stream
US20230191325A1 (en) * 2020-04-01 2023-06-22 Topsoe A/S A process for the removal of nox and dinitrogen oxide in process off-gas
KR102183166B1 (ko) 2020-06-05 2020-11-26 대구대학교 산학협력단 철 이온이 교환된 이산화티타늄 지지체에 담지된 오산화바나듐-삼산화텅스텐 촉매 및 이를 이용한 질소산화물 제거방법
CN112591722B (zh) * 2020-12-16 2022-05-17 四川金象赛瑞化工股份有限公司 一种工业级硝酸与电子级硝酸的联产方法
WO2023117758A1 (en) 2021-12-23 2023-06-29 Topsoe A/S A process for treating gas streams with high concentration of n2o

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1596425A (no) * 1968-12-27 1970-06-15
US4571329A (en) * 1984-08-13 1986-02-18 Babcock-Hitachi Kabushiki Kaisha Ammonia reduction-denitration process and apparatus therefor
SU1725991A1 (ru) * 1990-04-06 1992-04-15 Пермский политехнический институт Способ каталитического разложени оксида азота (I)
US5200162A (en) * 1992-04-01 1993-04-06 Uop Process for N2 O decomposition
JPH06165919A (ja) * 1992-11-30 1994-06-14 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 亜酸化窒素の除去方法
JPH06238168A (ja) * 1993-02-15 1994-08-30 Tosoh Corp 窒素酸化物の接触還元触媒用担体,接触還元触媒及び接触還元方法
FR2705036B1 (fr) * 1993-05-10 1995-06-16 Paroisse Sa Grande Procédé pour abaisser la teneur en protoxyde d'azote dans les effluents gazeux, en particulier dans ceux qui sont issus de synthèses par oxydation nitrique.
DE4413404C2 (de) * 1994-04-18 1999-01-14 Degussa Verfahren zur katalytischen Zersetzung von in Gasen enthaltenem Distickstoffmonoxid in die Elemente
DE19533715A1 (de) 1995-09-12 1997-03-13 Basf Ag Verfahren zum Entfernen von Stickstoffoxiden aus einem diese enthaltenden Gasstrom
FR2773144B1 (fr) * 1997-12-31 2000-02-04 Grande Paroisse Sa Catalyseur a base de ferrierite/fer pour la reduction catalytique de la teneur de gaz en protoxyde d'azote. son procede d'obtention. application au traitement de gaz industriels
DE19820515A1 (de) * 1998-05-08 1999-11-11 Alsi Penta Zeolithe Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Katalysators für die Reinigung von Abgasen, die Stickstoffoxide in Gegenwart von Sauerstoff und Wasser enthalten
FR2789911B1 (fr) * 1999-02-18 2001-05-04 Grande Paroisse Sa Procede pour abattre simultanement les oxydes nitriques et le protoxyde d'azote dans les gaz qui en contiennent
US7438878B2 (en) * 2001-03-12 2008-10-21 Basf Catalysts Llc Selective catalytic reduction of N2O

Also Published As

Publication number Publication date
PL356217A1 (en) 2004-06-28
ZA200205467B (en) 2003-12-31
CZ300370B6 (cs) 2009-05-06
RU2259227C2 (ru) 2005-08-27
RU2002121781A (ru) 2004-03-27
DE10001541B4 (de) 2005-04-28
AU2845801A (en) 2001-07-24
NO20023341L (no) 2002-08-27
PL205073B1 (pl) 2010-03-31
PT1268040E (pt) 2005-05-31
KR100723819B1 (ko) 2007-06-04
DE10001541A1 (de) 2001-08-02
ES2236246T3 (es) 2005-07-16
EP1268040A1 (de) 2003-01-02
ATE286775T1 (de) 2005-01-15
US20030143142A1 (en) 2003-07-31
EP1268040B1 (de) 2005-01-12
CN1239231C (zh) 2006-02-01
IL150699A (en) 2009-02-11
CA2397265A1 (en) 2001-07-19
DE50105064D1 (de) 2005-02-17
WO2001051182A1 (de) 2001-07-19
AU773571B2 (en) 2004-05-27
KR20030004320A (ko) 2003-01-14
MXPA02006925A (es) 2002-11-29
HUP0204148A2 (en) 2003-05-28
US7485276B2 (en) 2009-02-03
CZ20022435A3 (cs) 2003-05-14
CA2397265C (en) 2009-03-24
CN1395502A (zh) 2003-02-05
NO20023341D0 (no) 2002-07-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO334920B1 (no) Fremgangsmåte for fjernelse av NOx og N2O i restgassen fra salpetersyreproduksjon
DK1881867T3 (en) Process for reducing the content of nitrogen oxides in gases.
RU2320400C2 (ru) Способ удаления оксидов азота
CA2397250C (en) Process for the elimination of nox and n2o
NO334708B1 (no) Fremgangsmåte for redusering av innholdet av N2O og NOx i gasser
US20130336872A1 (en) Method for Removing N2O and NOx From the Nitric Acid Production Process, and an Installation Suitable for Same
AU775254B2 (en) Removal of laughing gas in nitric acid production
CN111108063B (zh) 三级减排n2o和nox生产硝酸的方法
NO336143B1 (no) Fremgangsmåte for redusering av N2O-innholdet i gasser
JP2012527997A (ja) 窒素酸化物を含有するガスのスクラビング
RU2019115668A (ru) Способ удаления оксидов азота из газа с использованием подвергнутого ионному обмену с железом цеолитного катализатора
Schwefer et al. Method for the removal of No x and N 2 O from the tail gas in nitric acid production

Legal Events

Date Code Title Description
MK1K Patent expired