NO335207B1 - Katalytisk aktiv komponent av katalysator, katalysator og anvendelse derav. - Google Patents

Katalytisk aktiv komponent av katalysator, katalysator og anvendelse derav. Download PDF

Info

Publication number
NO335207B1
NO335207B1 NO20130146A NO20130146A NO335207B1 NO 335207 B1 NO335207 B1 NO 335207B1 NO 20130146 A NO20130146 A NO 20130146A NO 20130146 A NO20130146 A NO 20130146A NO 335207 B1 NO335207 B1 NO 335207B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
catalyst
oxidation
oxide
ammonia
phase
Prior art date
Application number
NO20130146A
Other languages
English (en)
Other versions
NO20130146A1 (no
Inventor
David Waller
Marianne Sørbye Grønvold
Nibal Sahli
Original Assignee
Yara Int Asa
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 Yara Int Asa filed Critical Yara Int Asa
Priority to NO20130146A priority Critical patent/NO335207B1/no
Priority to RU2015133717A priority patent/RU2637939C2/ru
Priority to PCT/EP2014/051426 priority patent/WO2014114763A1/en
Priority to BR112015017819A priority patent/BR112015017819A2/pt
Priority to KR1020157021828A priority patent/KR101756881B1/ko
Priority to EP14701381.7A priority patent/EP2948243B1/en
Priority to ES14701381.7T priority patent/ES2688445T3/es
Priority to AU2014209840A priority patent/AU2014209840B2/en
Priority to PL14701381T priority patent/PL2948243T3/pl
Priority to CN201480006258.0A priority patent/CN105026034B/zh
Priority to PT14701381T priority patent/PT2948243T/pt
Priority to US14/762,503 priority patent/US9675963B2/en
Priority to JP2015554160A priority patent/JP6049158B2/ja
Priority to UAA201507996A priority patent/UA114446C2/uk
Publication of NO20130146A1 publication Critical patent/NO20130146A1/no
Publication of NO335207B1 publication Critical patent/NO335207B1/no
Priority to ZA2015/05677A priority patent/ZA201505677B/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/76Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/84Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/889Manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/8892Manganese
    • 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
    • B01D53/92Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • 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
    • B01D53/92Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9404Removing only nitrogen compounds
    • B01D53/9436Ammonia
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/002Mixed oxides other than spinels, e.g. perovskite
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/76Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/83Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with rare earths or actinides
    • 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
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/20Metals or compounds thereof
    • B01D2255/206Rare earth metals
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/20Metals or compounds thereof
    • B01D2255/206Rare earth metals
    • B01D2255/2061Yttrium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/20Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207Transition metals
    • B01D2255/2073Manganese
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/20Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207Transition metals
    • B01D2255/20746Cobalt
    • 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
    • B01D53/92Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9404Removing only nitrogen compounds
    • B01D53/9409Nitrogen oxides
    • B01D53/9413Processes 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
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/74Iron group metals
    • B01J23/75Cobalt
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2523/00Constitutive chemical elements of heterogeneous catalysts
    • 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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

Den foreliggende oppfinnelsen angår en katalytisk aktiv komponent av en katalysator, som omfatter enkeltfase oksider, basert på et blandet yttriumgadolinium-orto-koboltatoksidsystem, fremgangsmåter for oksidasjon av ammoniakk og hydrokarbon i nærvær av nevnte katalytisk aktive komponent og anvendelsen derav.

Description

OMRÅDE FOR OPPFINNELSEN
Den foreliggende oppfinnelsen angår en katalytisk aktiv komponent av en katalysator, som omfatter enkeltfaseoksider (eng. single phase oxsides), basert på en blandet yttrium-gadolinium-orto-koboltat oksidsystemer, katalysatorer omfattende den katalytisk aktive komponenten, fremgangsmåter for oksidasjonen av ammoniakk og hydrokarbon i nærvær av nevnte katalysatorer omfattende nevnte katalytisk aktive komponent og anvendelse derav.
BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN
For nærværende blir salpetersyre fremstilt industrielt via
katalytisk oksidasjon av ammoniakk, over et platina- eller platinalegeringsbasert katalysatorgitter. Denne prosessen, kjent som Ostwald prosessen, har i det vesentlige vært uforandret siden dens begynnelse i de første tiårene av det tjuende århundre. Ostwalds patent var datert 1902 og når den i 1908 ble kombinert med Habers utvikling av å syntetisere ammoniakk, var basis for den kommersielle fremstillingen av salpetersyre som vi ser i dag på plass.
Forbrenningen av ammoniakk blir utført over en platina-basert metall- eller legeringskatalysator i form av et gitter eller duk eller nett.
Ett antall av gitre blir installert sammen, og de utgjør gitterpakken. Det øverste gitret har sammensetninger optimalisert for forbrenningen av ammoniakk, og blir henvist til som forbrenningsgitrene. Gitre med andre sammensetninger kan være plassert under forbrenningsgitrene,
og disse kan ha andre roller, som beskrevet under. Hele stabelen av gitre refereres til som gitterpakken. Gitrene blir fremstilt enten ved veving eller strikking.
Driftstemperaturene for anleggene er typisk 830 til 930°C og trykkområdet er fra 1500 kPa til 100 kPa. Normalt er
forbrenningsgitrene installert i anlegget i mellom seks måneder og to år, avhengig av driftsbetingelsene i anlegget. Anlegg som driftes ved høyt trykk har normalt kortere driftsperiode (engelsk: campaign) enn lavt-trykksanlegg.
Varigheten av driftsperioden er styrt av tap i selektiviteten til katalysatoren, mot det ønskede nitrogenoksidproduktet, gjennom den økte dannelsen av uønsket nitrogen og dinitrogenoksid bi-produkter. Tapet av selektivitet er knyttet til en rekke fenomener. I løpet av forbrenning, blir platina tapt gjennom dannelsen av PtC>2damp. Noe platina kan bli gjenvinnes ved installeringen av palladium metall-baserte gitre direkte under de platina-baserte forbrenningsgitrene. Pt02dampen legerer med palladiumet derfor blir platina holdt tilbake I den katalytisk aktive sonen. På grunn av utarmingen av platina i den øvre forbrenningssonen av gitterpakken blir imidlertid ikke all ammoniakk umiddelbart forbrent. Dersom ammoniakk blir forbrent i palladium-gitterregionen, blir selektiviteten mot nitrogenoksid redusert, og for det andre, dersom ammoniakk og nitrogenoksid består samtidig i dampfasen i en tidsperiode blir nitrogenoksid redusert av ammoniakk, gjennom en homogen reaksjon. Dette fører til både nitrogenoksid og ammoniakk tap. En siste mekanisme for tap av selektivitet er relater til det faktum at platina er tapt fra forbrenningsgitrene i en større hastighet enn andre legeringingselementene (typisk rhodium). Dette fører til rhodium anrikning av gitteroverflaten noe som fører til selektivitetstap.
I løpet av de siste seksti årene har det blitt gjort mange forsøk på å erstatte kostbare platina-baserte forbrenningskatalysatorer med billigere katalysatorer som for eksempel er basert metalloksider. Til dagsdato den eneste kommersielt tilgjengelige oksidbaserte katalysatoren for ammoniakkforbrenning ble utviklet av Incitec Ltd (Australia). Denne er basert på en koboltoksidfase. I forhold til dens selektivitet for forbrenning av ammoniakk til det ønskede nitrogenoksidproduktet er imidlertid, ytelsen dårligere enn den til platina-baserte systemer. De koboltoksid baserte systemene har, i kommersielle enheter, vist selektivitetsnivåer på cirka 90 %, sammenlignet med de 94 til 98 % oppnådd med platina-baserte katalysatorer.
Anvendelsen av blandede oksider med perovskittstrukturen, slik som rombohedral lantankoboltat, som katalysatorer for ammoniakk oksidasjon, har fått mye oppmerksomhet. I betraktning av betingelsene som katalysatoren blir utsatt for i industriell ammoniakkoksidasjon, kan det imidlertid klart sees at de ikke er egnet av stabilitets grunner. Ammoniakkoksidasjon i en industriellskala finner sted ved temperaturer fra 830 til 930°C og ved trykk fra 100 kPa til 1500 kPa. Konsentrasjonen av ammoniakk er i størrelsesorden av 8,5 til 12 mol%, avhengig av anleggsbetingelsene, med resten av gassen bestående av luft. Så gasstilførselen for oksidasjon har en sammensetning av omtrent 10 mol% NH3, 18,7 mol% O2og balanseringen er nitrogen. Når ammoniakken oksideres til NOx (NO + NO2), med en virkningsgrad på 95 %, er gass sammensetningen omtrentlig 9,5 % NOx, 6 % 02og 15 % vanndamp (Balanseringen av gass sammensetningen er nitrogen og noe 800 til 2000ppm av N20). Så, ammoniakk oksidasjonskatalysatoren blir utsatt for høye temperaturer og et gassmiljø som inneholder oksygen og vanndamp. Dette er de ideelle betingelsene for fordampning av metallioner i form av hydroksider og oksyhydroksider. Således går materiale tapt fra den katalytiske reaksjonssonen som dampfase arter, som i sin tur vil avsettes nedstrøms i en kjøligere sone av reaktorsystemet.
Dersom fordampning fra blandede oksider betraktes (de som inneholder mer enn en metallkomponent), har de som oftest en inkongruent fordampningsprosess. Dette er situasjonen der en komponent i oksidet har en høyere fordampningshastighet enn en annen eller enn de andre. Dersom lantankoboltat-perovskitt systemet betraktes når det varmes opp i en atmosfære som inneholder oksygen og vanndamp, så har kobolt arter, slik som CoOOH, mye høyere damptrykk enn den dominerende lantanarten La(OH)3. Effekten av dette er at kobolt fordamper i større grad enn lantan - derfor inkongruent fordampning. Resultatet av foretrukket koboltfordampning er at med tiden vil den ikke- støkiometriske grensen for lantankobolt-perovskitt X bli overskredet (LaCoi.x03hvor X er 0 < X * < 0,03). Når grensen overskrides vil La203bli utfelt. Ved drift har La203ikke en negativ effekt på katalysatorytelsen. Når anlegget stenges ned eller kopler ut blir imidlertid oksidkatalysatoren utsatt for omgivelsesluft. Ved avkjøling in luft vil den frie - La203hydratisere; La(OH)3dannes. Ett mol av La203vil danne to mol av La(OH)3, noes om innebærer en 50 % ekspansjon av volumet av de frie-lantan artene. Dette resulterer i en mekanisk forvitring av katalysatoren.
Forskjellige oksidasjonskatalysatorer av perovskitt type er kjent for anvendelse i ulike oksidasjonsreaksjoner. Eksempler på slike katalysatorer og reaksjoner er nevnt under.
WO 2006/010904 A1 angår en oksidasjonsprosess hvori en perovskitt oksidasjonskatalysator med formelen AB03der A er ett eller flere metallkation valgt fra vismut og lantanide-metallene og B representerer ett eller flere metallkationer valgt fra overgangsmetallene. Spesielt nevnte perovskitt
oksidasjonskatalysatorer er GdCo03og GdCeCo03.
I Baiker et al,; Influence of the A-site cation in ACo03(A= La, Pr, Nd og Gd) perovskite-type oxides n catalytic activity for methane combustion, Journal of Catalysis (1994), 146(1), side 268-76 blir effekten av sjeldne jordartsioner (La, Pr, Nd og Gd) i ACo03perovskitt type katalysatorer på termisk atferd og på katalytiskaktivitet for metanoksidasjon diskutert.
Zhao Fuhou, Lu Caiyun, Li Wan. Rare earth element-containing perovskite-type catalysts for catalytic oxidation of pyridine, Environmental Chemistry (1987), 6(4), 16-20 [Sammendrag] Den katalytiske effekten av perovskitt-forbindelser inneholdende sjeldne jordarter i oksidasjonen av pyridin har blitt studert. DyCo03, LaCo03, DyMn03og GdCo03ble funnet å ha god virkningsgrad i omdannelsen av pyridin.
Viswanathan et al. Kinetics and mechanism of carbon monoxide oxidation on rare earth orthocobaltites. Indian Journal of Technology
(1984), 22(9), side 348-52. En tentativ mekanisme for den katalytiske oksidasjon av CO på LnCo03(Ln=La-Ho) ble foreslått.
OPPSUMMERING AV OPPFINNELSEN
Formålet med oppfinnelsen er å finne et oksidsystem som er eget for å bli brukt som oksidasjonskatalysator. Et videre formål er å finne en katalysator spesielt for ammoniakk oksidasjon der problemer med svelling av katalysatoren er unngått. Enda et videre formål er å finne en katalysator med høy selektivitet mot NOx og som gir lave nivåer av det uønskede N20.
Disse og andre formal med oppfinnelsen er oppnådd ved oksidsystemene som beskrevet i de vedlagte patentkravene. Oppfinnelsen angår på denne måten stabile, enkeltfase oksider, basert på et orto-koboltatoksidsystem med den generelle formelen Yi-xGdxCoi-YMyOa, der 1 > X > 0, 0 < Y < 1 , og M er ett metall valgt fra gruppen so består av mangan, jern, krom, vanadium og titanium, aluminium eller et overgangsmetall, eller et jordalkalimetall (Group MA i det periodiske system). Fortrinnsvis har oksidsystemet den generelle formelen Yi.xGdxCo03, der 1 > X > 0. Fortrukne sammensetninger er Y0,75Gd0,25CoO3, Y0,5Gd0,5CoO3 eller Yo^sGdojsCoOa. Disse oksidene er fortrinnsvis brukt for å katalysere oksidasjonen av ammoniakk i Ostwald prosessen eller som katalysatorer for oksidasjonen av hydrokarboner.
DETALJERT BESKRIVELSE AV OPPFINNELSEN
Den foreliggende oppfinnelsen er en katalysator for høy temperatur ammoniakk oksidasjon, som er resistent i forhold til hydratiserings problemene med lantan inneholdende blandende oksider som diskutert over. En vurdering av hydratiseringsresistensen til store metallioner som kan adoptere en trivalent oksidasjonstilstand viser at de følgende er kandidater: Scandium, yttrium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, ytterbium og lutetium.
Scandium er utelukket siden det er for lite til å danne en orto-koboltat fase. Terbium, dysprosium, holmium, erbium, ytterbium og lutetium er egnet med hensyn til deres ioneradii og hydratseringsresistens, men de er svært kostbare. Yttrium og gadolinium møter imidlertid settet av krav i form av ioneradii når de er i den trivalente oksidasjonstilstanden, og deres hydratseringsresistens.
Yttrium og kobolt, i et 1:1 mol forhold danner en stabil ortorombisk fase YC0O3- yttrium ortokoboltat. Når denne blandede oksid fasen blir testet under industrielt relevante ammoniakk oksidasjon betingelser (et råstoff inneholdende 10 % ammoniakk, 18 % oksygen og en balanse av inert gass eller nitrogen, ved en temperatur på 900°C), forbrenner den ammoniakk til en blanding av NOx (NO + NO2), N2og N20). Imidlertid er selektiviteten mot de nitrogen inneholdende oksidene som er ønsket i produksjonen av salpetersyre (NOx) lavere enn den som er oppnådd med platina-baserte katalysatorer og er i størrelsesorden av 91,3 %.
Undersøkelse av YC0O3fasen før og etter ammoniakk oksidasjonstesten, ved hjelp av røntgen-pulverdiffraksjon, viser klart at det har vært en reduksjon av YC0O3fasen
2YCo03Y2O3+ 2CoO (1)
Det er kjent at CoO fasen oppviser noe aktivitet mot ammoniakk oksidasjon, men selektiviteten mot ønskede NOx produkter er lav - høye nivåer av N2og N20 blir produsert.
Termogravimetrisk analyse av YC0O3, i luft viser at YC0O3fasen reduseres i henhold til ligning 1, ved en temperatur på 970°C. Når ammoniakk forbrennes ved 900°C, som i fabrikkanlegg, så er 900°C temperaturen til den produserte gassen direkte nedstrøms fra katalysatoren. Temperaturen av katalysatoren er vesentlig høyere enn gass temperaturen. Derfor er ren YC0O3ikke tilstrekkelig stabil for anvendelse som en industriell ammoniakkoksidasjonskatalysator.
Gadolinium og kobolt i et 1:1 mol forhold danner en monoklin fase GdCoOs. Når denne blandede oksidfasen blir testet under industrielt relevante ammoniakk oksidasjonsbetingelser, som beskrevet over, forbrenner den forbrenner den ammoniakk til en blanding av NOx (NO + NO2), N2og N20). Imidlertid er selektiviteten mot de nitrogen inneholdende oksidene som er ønsket i produksjonen av salpetersyre (NOx) lavere enn det som er oppnådd av platina-baserte katalysatorer og er i størrelsesordenen av 84,8 %. Slike katalysatorer er for eksempel beskrevet i WO 2006010904 A1 hvor flere perovskitt oksidasjonskatalysatorer er gjort kjent.
Oppfinnelsen vil bli videre beskrevet gjennom de følgende eksemplene.
Prøver av Yi.xGdxCo03katalysatorene ble testet for deres katalytiske ytelse mot ammoniakk forbrenning i
laboratorietestreaktorsystemet. De ble funnet å være aktive mot ammoniakkforbrenning med en høy selektivitet mot det ønskede NOx produktet.
Vi observerte at blandede yttrium-gadolinium ortokoboltat (Y-i-xGdxCo03) utviste både høye selektiviteter mot det ønskede NOx produktet, sammen med lave nivåer av den kraftige drivhusgassen N20.
Røntgen pulverdiffraksjonsanalyser av de ferske og brukte yttrium-gadolinium orto-koboltatene viser at disse fasene ikke hadde gjennomgått en reduksjon mot:
2Y1_xGdxCo03(1-X/2)Y203+ (X/2)Gd203+ 2CoO
Så dopingen av yttrium ortokoboltat med et reduksjonsresistent gadolinium, fører til høy selektivitet mot NOx og lave nivåer av den uønskede N20, under industrielt relevante oksidasjonsbetingelser. Katalysatorene kan bli fremstilt ved samutfelling, kompleksdannelse, forbrenningssyntese, frysetørring eller fastfase ruter (engelsk; solid-
state routes), eller ved andre fremgangsmåter i teknikkens stand for å produsere blandende metalloksider.
I denne sammenheng skulle sammensetningen Yi.xGdxCo03bli forstått som den katalytisk aktive komponenten av en katalysator for anvendelse i en prosess for oksidasjon av ammoniakk eller oksidasjon av hydrokarboner.
Katalysatorene i henhold til den foreliggende oppfinnelsen kan bli anvendt for å katalysere flere reaksjoner. Eksempler på slike anvendelser er:
I. Katalysatorene kan bli brukt som oksidasjonskatalysatorer,
II. som katalysator for den selektive oksidasjon av ammoniakk
III. som katalysator for oksidasjon av hydrokarboner
IV. som katalysator for den fullstendige oksidasjon av hydrokarboner til CO2, i gassturbin kraftgenererings anvendelser V. som katalysator for den fullstendige oksidasjon av hydrokarboner til CO2, ved temperaturer under 600 °C, for reduksjon av hydrokarbon utslipp fra kjøretøy eksosgasser.
Den foreliggende oppfinnelsen innebærer videre anvendelsen av katalysatorer som omfatter den katalytisk aktive komponenten til f.eks. reduksjon av hydrokarbon utslipp fra kjøretøy eksosgasser.

Claims (15)

1. Katalytisk aktiv komponent av en katalysator, karakterisert vedat den omfatter stabile, enkeltfase oksider, basert på et blandet yttrium-gadolinium-orto-koboltatoksidsystem med formelenYi-xGdxCoi-YMY03, hvor 1 > X > 0, 0 < Y < 1 , og M er et metall valgt fra gruppen som består av mangan, jern, krom, vanadium og titanium, aluminium, et overgangsmetall, eller et jordalkalimetall.
2. Komponent ifølge krav 1, karakterisert vedat oksidfasene har den generelle formelen YLxGdxCoC-3.
3. Komponent ifølge hvilket som helst av de foregående kravkarakterisert vedat komponenten har formelen Y0.75Gdo.25CoC>3, Yo.sGdo.sCoOseller Y0.25Gdo.75Co03
4. Katalysator spesielt for oksidasjonen av ammoniakk eller hydrokarbon, med en ildfast støttefase og et katalytisk aktiv enkeltfase oksid,karakterisert vedat den omfatter stabile, enkeltfase oksider, basert på et blandet yttrium-gadolinium-orto-koboltatoksidsystem med formelen Y^xGdxCoi-YMyOa, hvor 1 > X > 0, 0 < Y < 1 , og M er et metall valgt fra gruppen som består av mangan, jern, krom, vanadium og titanium, aluminium, et overgangsmetall, eller et jordalkalimetall.
5. Katalysator ifølge krav 4,karakterisert vedat oksidfasen har den generelle formelen Yi.xGdxCo03.
6. Katalysator ifølge krav 4 eller 5,karakterisert vedat komponenten har formelen Y0.75Gd0.25CoO3, Yo.5Gdo.5Co03eller Y0.25Gd0.75CoO3.
7. Katalysator ifølge hvilket som helst av kravene 4-6,karakterisert vedat den ildfaste støttefasen inkluderer ceriumdioksid, zirkoniumdioksid, alumina, yttriumoksid, eller gadoliniumoksid, eller et blandet oksid av disse ildfaste oksidene, eller silisiumkarbid, eller natriumzirkoniumfosfat type faser.
8. Anvendelse av en katalysator som omfatter en komponent ifølge hvilket som helst av kravene 1 til 3 i en oksidasjonsreaksjon.
9. Anvendelse av en katalysator som omfatter en komponent ifølge hvilket som helst av kravene 1 til 3 i den katalytiske oksidasjonen av ammoniakk i Ostwald prosessen der en gassblanding som omfatter ammoniakk og oksygen blir omdannet.
10. Anvendelse ifølge krav 9, der katalysatoren har en selektivitet mot NOx (NO + N02) som overskrider 90 %, og en selektivitet mot N20 < 0.05%)
11. Anvendelse av en katalysator som omfatter en komponent ifølge hvilket som helst av kravene 1 til 3 i den fullstendige katalytiske oksidasjon av et hydrokarbon til C02.
12. Anvendelse ifølge krav 11, der oksidasjonen blir utført ved temperaturer under 600 °C.
13. Anvendelse av en katalysator ifølge hvilket som helst av kravene 4 til 6 for reduksjonen av hydrokarbonutslipp fra kjøretøy eksosgasser.
14. Anvendelse av en katalysator ifølge hvilket som helst av kravene 4 til 6 for den fullstendige oksidasjonen av hydrokarboner til C02.
15. Anvendelse av en katalysator ifølge hvilket som helst av kravene 4 til 6 for den selektive oksidasjonen av ammoniakk.
NO20130146A 2013-01-28 2013-01-28 Katalytisk aktiv komponent av katalysator, katalysator og anvendelse derav. NO335207B1 (no)

Priority Applications (15)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO20130146A NO335207B1 (no) 2013-01-28 2013-01-28 Katalytisk aktiv komponent av katalysator, katalysator og anvendelse derav.
AU2014209840A AU2014209840B2 (en) 2013-01-28 2014-01-24 An ammonia oxidation catalyst for the production of nitric acid based on yttrium-gadolinium ortho cobaltates
PL14701381T PL2948243T3 (pl) 2013-01-28 2014-01-24 Katalizator utleniania amoniaku do produkcji kwasu azotowego oparty na ortokobaltanach itru-gadolinu
BR112015017819A BR112015017819A2 (pt) 2013-01-28 2014-01-24 um catalisador de oxidação de amônia para a produção de ácido nítrico com base em orto cobaltatos de ítrio-gadolínio
KR1020157021828A KR101756881B1 (ko) 2013-01-28 2014-01-24 이트륨―가돌리늄 오르토 코발테이트를 기반으로 한 질산의 생산을 위한 암모니아 산화 촉매
EP14701381.7A EP2948243B1 (en) 2013-01-28 2014-01-24 An ammonia oxidation catalyst for the production of nitric acid based on yttrium-gadolinium ortho cobaltates
ES14701381.7T ES2688445T3 (es) 2013-01-28 2014-01-24 Catalizador de oxidación de amoniaco para la producción de ácido nítrico a base de orto cobaltatos de itrio-gadolinio
RU2015133717A RU2637939C2 (ru) 2013-01-28 2014-01-24 Катализатор окисления аммиака для производства азотной кислоты на основе ортокобальтатов иттрия-гадолиния
PCT/EP2014/051426 WO2014114763A1 (en) 2013-01-28 2014-01-24 An ammonia oxidation catalyst for the production of nitric acid based on yttrium-gadolinium ortho cobaltates
CN201480006258.0A CN105026034B (zh) 2013-01-28 2014-01-24 基于钇‑钆正钴酸盐来制备硝酸的氨氧化催化剂
PT14701381T PT2948243T (pt) 2013-01-28 2014-01-24 Catalisador de oxidação de amoníaco para a produção de ácido nítrico à base de orto cobaltatos de ítrio-gadolínio
US14/762,503 US9675963B2 (en) 2013-01-28 2014-01-24 Ammonia oxidation catalyst for the production of nitric acid based on yttrium-gadolinium ortho cobaltates
JP2015554160A JP6049158B2 (ja) 2013-01-28 2014-01-24 イットリウム−ガドリニウムオルトコバルト酸塩をベースとする、硝酸生成のためのアンモニア酸化触媒
UAA201507996A UA114446C2 (uk) 2013-01-28 2014-01-24 Каталізатор окиснення аміаку для виробництва азотної кислоти на основі ортокобальтатів ітрію-гадолінію
ZA2015/05677A ZA201505677B (en) 2013-01-28 2015-08-06 An ammonia oxidation catalyst for the production of nitric acid based on yttrium-gadolinium ortho cobaltates

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO20130146A NO335207B1 (no) 2013-01-28 2013-01-28 Katalytisk aktiv komponent av katalysator, katalysator og anvendelse derav.

Publications (2)

Publication Number Publication Date
NO20130146A1 NO20130146A1 (no) 2014-07-29
NO335207B1 true NO335207B1 (no) 2014-10-20

Family

ID=50002742

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO20130146A NO335207B1 (no) 2013-01-28 2013-01-28 Katalytisk aktiv komponent av katalysator, katalysator og anvendelse derav.

Country Status (15)

Country Link
US (1) US9675963B2 (no)
EP (1) EP2948243B1 (no)
JP (1) JP6049158B2 (no)
KR (1) KR101756881B1 (no)
CN (1) CN105026034B (no)
AU (1) AU2014209840B2 (no)
BR (1) BR112015017819A2 (no)
ES (1) ES2688445T3 (no)
NO (1) NO335207B1 (no)
PL (1) PL2948243T3 (no)
PT (1) PT2948243T (no)
RU (1) RU2637939C2 (no)
UA (1) UA114446C2 (no)
WO (1) WO2014114763A1 (no)
ZA (1) ZA201505677B (no)

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3888792A (en) 1970-06-26 1975-06-10 African Explosives & Chem Catalyst of cobalt oxide and a rare earth metal oxide and its method of preparation
JP2838336B2 (ja) * 1991-09-12 1998-12-16 工業技術院長 窒素酸化物接触還元用触媒
GB0315643D0 (en) * 2003-04-29 2003-08-13 Johnson Matthey Plc Improved catalyst charge design
GB0416982D0 (en) * 2004-07-30 2004-09-01 Johnson Matthey Plc Oxidation process
US7754649B2 (en) * 2006-03-31 2010-07-13 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho Structure having strong contact with solid particles, substrate having strong contact with solid particles, and manufacturing methods thereof
WO2007131901A1 (fr) * 2006-05-15 2007-11-22 Rhodia Operations Composition a base d'oxydes de zirconium, de cerium, de lanthane et d'yttrium, de gadolinium ou de samarium, a surface specifique et reductibilite elevees, procede de preparation et utilisation comme catalyseur
NO327667B1 (no) 2007-10-24 2009-09-07 Yara Int Asa Anvendelse av en katalysator for fremstilling av nitrogenoksid, og fremgangsmate for fremstilling av gass som omfatter nitrogenoksid.
RU2374348C2 (ru) * 2007-11-13 2009-11-27 Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской Академии наук Сплав на основе кобальта
SI2202201T1 (sl) 2008-12-23 2016-08-31 Clariant Prodotti (Italia) Spa Katalizatorji za oksidacijo amonijaka
JP5503909B2 (ja) 2009-06-30 2014-05-28 北興化学工業株式会社 化合物の合成方法および合成反応触媒

Also Published As

Publication number Publication date
RU2637939C2 (ru) 2017-12-08
EP2948243B1 (en) 2018-08-08
RU2015133717A (ru) 2017-03-06
ZA201505677B (en) 2016-12-21
JP6049158B2 (ja) 2016-12-21
US9675963B2 (en) 2017-06-13
PL2948243T3 (pl) 2018-12-31
CN105026034A (zh) 2015-11-04
PT2948243T (pt) 2018-11-20
KR20150105459A (ko) 2015-09-16
AU2014209840B2 (en) 2016-05-19
NO20130146A1 (no) 2014-07-29
CN105026034B (zh) 2017-06-30
JP2016511137A (ja) 2016-04-14
AU2014209840A1 (en) 2015-08-20
ES2688445T3 (es) 2018-11-02
UA114446C2 (uk) 2017-06-12
US20150367330A1 (en) 2015-12-24
KR101756881B1 (ko) 2017-07-26
EP2948243A1 (en) 2015-12-02
WO2014114763A1 (en) 2014-07-31
BR112015017819A2 (pt) 2017-07-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ma et al. Effects of Zr doping on Fe2O3/CeO2 oxygen carrier in chemical looping hydrogen generation
US20240058800A1 (en) Haber-bosch catalyst comprising an anion-vacant lattice
TWI603779B (zh) 熱化學燃料製造用觸媒及熱化學燃料製造方法
NO20130145A1 (no) En ammoniakkoksidasjonskatalysator for fremstillingen av salpetersyre basert på metalldopet yttrium
CN102091617B (zh) 一种富氢重整气下Cu基低温水煤气变换催化剂及其制备方法
KR20160098085A (ko) 연료개질용 선택적 산화반응 촉매 및 그 제조방법
NO335207B1 (no) Katalytisk aktiv komponent av katalysator, katalysator og anvendelse derav.
ES2926393A1 (es) Metodo de obtencion de h2, co y/o gas de sintesis empleando materiales de tipo perovskita y uso de estos materiales
JP2023179238A (ja) 合成ガス製造用触媒、合成ガス製造用触媒の製造方法、及び、合成ガスの製造方法
Miller et al. Method for carbon dioxide splitting
GB2573125A (en) Catalyst
Palmisano et al. Catalytic Soot Combustion via Earth Alkaline Doped Ceria
Zimicz et al. Catalytic Oxidation of Methane Over Zr and La-Doped Ceria Nanocatalysts

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Lapsed by not paying the annual fees