Przedmiotem wynalazku jest sposób usuwania zwiaz¬ ków zawierajacych azot z przemyslowych gazów odlo¬ towych przez k?talityczne utlenianie — redukcje.Z gazami odlotowymi z szeregu produkcji przemy¬ slowych w szczególnosci przemyslu chemicznego, emitowane sa róznego rodzaju zanieczyszczenia gazo¬ we w postaci zwiazków zawierajacych azot. Zanie¬ czyszczenia te oddzialywuja na srodowisko powodu¬ jac jego degradacje. Ze wzgledów sanitarnych wyda¬ lanie zanieczyszczen do atmosfery bez wstepnego ich oczyszczania Jest niedopuszczalne.Znanych jest szereg sposobów oczyszczania prze¬ myslowych gazów odlotowych, z którymi emitowane sa zanieczyszczenia w postaci zwiazków zawierajacych w czasteczce azot, glównie sa to sposoby polegajace na katalitycznej redukcji, przy czym najczesciej sto¬ sowanymi katalizatorami redukcji sa platyna lub pallad osadzone na nosnikach.Procesy redukcji prowadzi sie przy stosowaniu dodatkowo gazowych czynników redukcyjnych ta¬ kich jak: wodór, metan, weglowodory i inne. Ponie¬ waz z reguly w gazach odlotowych znajduja sie duze ilosci tlenu a wymienione czynniki redukcyjne reagu¬ ja w pierwszym rzedzie z tlenem, prowadzenie proce¬ su wymaga stosowania duzych ilosci tych substancji, które sa cennymi paliwami.Innym stosowanym gazowym czynnikiem reduku¬ jacym jest amoniak. Proces redukcji z dodatkiem amo¬ niaku prowadzi sie w podwyzszonej temperaturze.Amoniak dziala selektywnie tylko na tlenki azotu. 10 15 20 25 30 W znanym z opisu patentowego PRL Nr 69 918 spo¬ sobie usuwania tlenków azotu z gazów odlotowych przez katalityczna redukcje z dodatkiem amoniaku, zastosowano dodatek wodoru, który w mieszaninie z amoniakiem i gazami odlotowymi w procesie kata¬ litycznej redukcji reaguje z tlenem zawartym w ga¬ zach odlotowych, dostarczajac potrzebna ilosc ciepla dla przebiegu katalitycznej redukcji tlenków azotu.Inny, znany z opisu patentowego PRL Nr 82 477 sposób usuwania tlenku azotu z gazów odlotowych, polega na stosowaniu gazowych czynników reduku¬ jacych, takich jak wodór, tlenek wegla, lub redukujaco dzialajace weglowodory, a proces przebiega na kata¬ lizatorze skladajacym sie z jednorodnej mieszaniny tlenków i/lub glinianów miedzi, niklu i manganu.Przedstawiony w opisie patentowym PRL Nr 91 413 sposób katalitycznej redukcji tlenków azotu, w gazach odlotowych, polega na przepuszczeniu gazów odloto¬ wych z dodatkiem amoniaku przez katalizator redukcji, którym sa tlenki wanadu i manganu osadzone na neu¬ tralnymnosniku.W opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Nr 3 467 491 przedstawiono sposób oczyszczania gazów zawierajacych pary amoniaku. Sposób polega na prze¬ puszczeniu gazów odlotowych z dodatkiem powietrza w temperaturze 220—Z50°C przez katalizator platy¬ nowy na nosniku glinowym. Proces utleniania aniónia- ku na katalizatorze przebiega w kierunku wytworze¬ nia nieszkodliwego azotu i pary wodnej. 123 798123 798 Katalityczne spalanie zanieczyszczen azotowych za¬ wartych w gazach odlotowych na katalizatorach tlen¬ kowych i metalach szlachetnych osadzonych na nos¬ nikach zachodzi z dobrymi wydajnosciami rzedu 93— 100% w temperaturze 200—600 °C i przy obciazeniach katalizatora gazami 10000—40000 jednostek objetosci gazu na jednostke objetosci katalizatora i godzine.Zwykle w ukladzie powstaja jednak azotowe zanieczysz¬ czenia wtórne. Zwiazki te nawet w niewielkich steze¬ niach stanowia powazne zagrozenie dla srodowiska., co znacznie ogranicza zastosowanie metody katali¬ tycznego spalania do oczyszczania gazów odlotowych.Wyzej wymienione wady i niedogodnosci rozwiazu¬ je sposób , wedlug wynalazku.Zgodnie z wynalazkiem, istote sposobu usuwania zwiazków zawierajacych azot z przemyslowych gazów odlotowych polegajacego na katalityczne) reakcji tych Lwlaizfcow' w óbecncjsci kat lizatora w podwyzszonej t^mp^tur^e^ sjano^i to, ze strumien przemyslowych gazów odlotowych zawierajacy zanieczyszczenia azo¬ towe kontaktuje sie w temperaturze 420—720 K z ka¬ talizatorem utleniajacym i katalizatorem redukujacym, umieszczonymi na róznych poziomach, przy czym warstwa katalizatora utleniajacego stanowi warstwe pierwsza, a warstwa katalizatora redukujacego stano¬ wi warstwe druga na drodze strumienia gazów, którego zanieczyszczenia azotowe po utlenieniu redukuja sie do nieszkodliwego azotu w obecnosci gazowych subs¬ tancji dzialajacych redukujaco, korzystnie w obecnos¬ ci amoniaku na katalizatorze redukcji-platynie na nos¬ niku glinowym — zawierajacym 0,001—0,5% wago¬ wych platyny w temperaturze osiagnietej w wyniku reakcji egzotermicznej w procesie utleniania na wars¬ twie tlenkowego katalizatora utleniajacego miedziowo- -cynkowego i/lub miedziowo-chromowego i/lub mie- dziowo-manganowego.Zainicjowanie reakcji utleniania zwiazków azoto¬ wych jest zalezne od temperatury gazów wlotowych na .katalizator utleniania i nastepuje w temperaturze 150—450 °C. Minimalna temperatura w której nas¬ tapi utlenianie, moze byc osiagnieta przez przepono¬ we lub bezprzeponowe podgrzanie gazów odloto¬ wych. W przypadku stosowania bezprzeponowego podgrzewania gazów zanieczyszczonych, gazy moga byc podgrzewane powietrzem o wyzszej temperaturze.Powietrze dodawane do gazów zanieczyszczonych roz¬ ciencza je i jednoczesnie podnosi ich temperature.Ten sposób ogrzewania gazów zanieczyszczonych jest korzystny gdy stezenie zanieczyszczen podawanych na katalizator utleniania jest znaczne i powoduje w nas¬ tepstwie reakcji egzotermicznej utleniania wzrost tem¬ peratury ponad optymalna dla przeprowadzenia pro¬ cesu redukcji na katalizatorze platynowym na nos¬ niku y — A1203, która z kolei jest rózna dla róznego rodzaju zanieczyszczen.Przeponowe podgrzewanie gazów odlotowych ko¬ rzystnie jest stosowac gdy stezenie zanieczyszczen azotowych jest niskie a wydzielone cieplo w procesie egzotermicznej reakcji utleniania nie spowoduje prze¬ kroczenia temperatury optymalnej dla redukcji da¬ nego zanieczyszczenia na platynowym katalizatorze na nosniku y — A1203.W zaleznosci od stosowanego w procesie utleniaria katalizatora oraz od rodzaju usuwanych zanieczyszczen w przypadkach gdy temperatura gazów utlenionych przekracza temperature optymalna dla procesu re¬ dukcji na katalizatorze platynowym gazy te nalezy schlodzic rozcienczajac je na wlocie na warstwe ka¬ talizatora utleniajacego. 5 Przy oczyszczaniu gazów odlotowych od zwiazków które selektywnie redukuja tlenki azotu w atmosferze utleniajacej, czego przykladem jest amoniak, proces nalezy prowadzic w takiej temperaturze by spalanie amoniaku zachodzilo niecalkowicie a pozostala po 10 procesie utleniania jego ilosc byla wystarczajaca do calkowitego zredukowania powstalych tlenków azotu przy jednoczesnym zupelnym przereagowaniu amo¬ niaku w reakcji redukcji.Oczyszczanie gazów odlotowych od innych zwiaz- 15 ków zawierajacych azot nalezy prowadzic stosujac maksymalne osiagalne na stosowanym katalizatorze utlenianie. Powstale tlenki azotu redukuje sie katali¬ tycznie wprowadzonymi w strumien gazu substan¬ cjami dzialajacymi redukujaco. 20 Substancje dzialajace redukujaco mozna wprowa¬ dzic do strumienia gazu przed procesem utleniania lub po procesie utleniania. Substancje latwo utlenia¬ jace sie korzystnie jest wprowadzac do strumienia gazu po procesie utleniania. Inne jak na przyklad amo- 25 niak mozna wprowadzic do strumienia gazów przed procesem utleniania lub po procesie utleniania.Sposobem wedlug wynalazku osiaga sie wysoki sto¬ pien usuniecia zwiazków zawierajacych azot z gazów odlotowych. Korzystnym aspektem prowadzenia pro- 30 cesu jest, ze produkty przemiany katalitycznej nie po¬ woduja wtórnego zanieczyszczenia srodowiska subs¬ tancjami toksycznymi.Nastepujace przyklady objasniaja blizej sposób we¬ dlug wynalazku. 35 Przyklad I. Przemyslowe gazy odlotowe za¬ wierajace jako zanieczyszczenia pirydyne i amoniak poddawano obróbce katalitycznej na kontakcie dwu¬ warstwowym, w którym pierwsza warstwe stanowil tlenkowy katalizator miedziowo-cynkowy na nosniku 40 Y — A1203, a druga warstwe katalizator platynowy na nosniku y— A1203. Proces utleniania — redukcji zanieczyszczen azotowych prowadzono w zakresie temperatur 150°—450 °C stosujac katalizator o frakcji ziarn 0,102—0,12 mm oraz obciazenie katalizatora 45 18 m3/h i 1 kilogram katalizatorów przy równym udzia¬ le procentowym katalizatora utleniania i katalizatora redukcji. Stezenie zanieczyszczen azotowych w stru¬ mieniu gazu wynosilo odpowiednio, dla pirydyny 3,68 g/m3 i amoniaku 1,5 g/m3. Korzystne wyniki 50 procesu oczyszczania zgodnie z przykladem zestawio¬ no w tabeli I.Przyklad II. Powietrze zanieczyszczone n- -propyloamina i amoniakiem przepuszczano przez kontakt dwuwarstwowy, w którym pierwsza warstwe. 55 stanowil utleni?jacy katalizator CuO-Mn02, natomiast druga katalizator platynowy na nosniku y— A1203.Zawartosc platyny w katalizatorze redukcji wynosila 0,2% wagowych. Strumien gazów przepuszczano przez warstwy katalizatora z szybkoscia 18 m3/h na 1 kg 50 katalizatora przy równym udziale katalizatora utle¬ niania i katalizatora redukcji. Frakcja ziaren katali¬ zatora uzytego w procesie zawarta byla w przedziale 0,102—0,12 mm. Proces prowadzono w zakresie tem¬ peratur 150 °C—350 °C. Stezenie zwiazków azotowych. 65 w strumieniu gazów odlotowych wynosilo odppwied—.123 798 Stezenie zanie¬ czyszczen g/m3 w strumieniu wlotowym pirydyna | 3,68 | 3,68 | 3,68 1 3,68 | 3,68 amo¬ niak 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 | Tabela Temp. procesu °K 520 540 580 600 640 I Stezenie zanieczysz¬ czen mg/m3 w stru¬ mieniu oczyszczonym pi¬ rydy¬ na 30 10 3 1 0,0 amoniak 15 5 1 0,5 0,0 NOx — | — | 1,5 5,5 20 | nio: n-propyloaminy — 4,39 g/m3, amoniaku — 6,48 g/m3. Korzystne wyniki osiagniete zgodnie z przed¬ stawionymi przykladem wykonania zestawiono w ta¬ beli U.Tabela II Stezenie zanie- 1 czyszczen g/m3 w strumieniu wlotowym n-propylo amina | 4,39 | 4,39 1 4,39 | 4,39 1 4,39 1 4,39 4,39 4,39 amo¬ niak 6,48 6,48 6,48 6,48 6,48 6,48 6,48 6,48 Temp. procesu °K 431 458 473 491 503 515 536 600 Stezenie zanieczysz¬ czen g/m3 w stru¬ mieniu oczyszczonym n-propy- loamina 4,2 4,1 3,8 2,0 1,05 0,2 0,005 0,000 amo¬ niak 6,4 6,0 5,8 4,1 2,6 0,4 0,01 0,000 NOx — | — | — | — | — | — | — | 0,12 | 10 15 20 25 30 35 dawanego amoniaku wynosila 150 mg/m3. Strumien gazów przepuszczano z szybkoscia 18 m3/h i 1 kilo¬ gram katalizatora o granulacji 0,102—0,12 mm. Pro¬ ces prowadzono w zakresie temperatur 150°—400°C.Stezenie nitrobenzenu w strumieniu oczyszczanym wynosilo 1,5 g/m3. Korzystne wyniki osiagniete zgod¬ nie z przedstawionym przykladem zestawiono w ta¬ beli III.Przyklad IV. Przemyslowe gazy odlotowe za¬ wierajace amoniak oczyszczono na katalizatorze dwu¬ warstwowym, w którym pierwsza warstwe stanowil katalizator utleniania CuO — MnOa, a druga katali¬ zator redukcyjny, platyna na nosniku y — AL203.Zawartosc platyny w katalizatorze redukcji wynosila 0,2% wagowych. Strumien gazu przepuszczano z szyb¬ koscia 35,1 m3/h i 1 kilogram katalizatora. Stezenie amoniaku w strumieniu gazów oczyszczonych wyno¬ silo 10,2—14,9 g/m3, proces prowadzono w zakresie temperatur 200—310°C. Osiagniete wyniki oczyszcza¬ nia strumienia gazów zestawiono w tabeli IV.Tabela IV Tempe¬ ratury procesu °K 500 528 538 546 553 563 574 Stopien oczysz¬ czania gazów od amonia¬ ku 0,8947 0,9845 1,000 0,9860 0,9925 1,000 1,000 Stezenie NOx w ga¬ zach poreak¬ cyjnych g/m3 0 0 0,0019 0,0014 0,1148 0,2042 0,5259 Stezenie NO w ga¬ zach po¬ reakcyj¬ nych g/m3 0 0 0 0 0 0 0 Stezenie koncowe amonia¬ ku g/m3 1,2 0,175 | 0 | 0,15 | 0,085 | 0 | 0 | Tabela III Stezenie zanieczyszczen g/m3 w strumieniu wlotowym nitrobenzen 1,5 1,5 1,5 1,5 1 W Stezenie dozowanego do strumienia amo¬ niaku mg/m3 150 150 150 150 150 Temp. procesu °K 460 500 540 580 620 Stezenie zanieczyszczen mg/m3 w strumie¬ niu oczyszczonym nitrobenzen 1200 500 15 8 2 amoniak 20 10 0,0 0,0 0,0 NOx 15 | 10 | 5 | 50 | 250 | Przyklad III. Powietrze zanieczyszczone nitro¬ benzenem oczyszczano na katalizatorze dwuwarstwo¬ wym, w którym pierwsza warstwe stanowil kataliza¬ tor utleniania CuO +Mn02, natomiast druga warstwe katalizator platynowy na nosniku y— A1203. Zawar¬ tosc platyny w katalizatorze redukcji wynosila 0,2% wagowych. Po utlenieniu sie zanieczyszczen na pierw¬ szej warstwie do strumienia gazów wprowadzano amo¬ niak w celu osiagniecia korzystnych efektów w proce¬ sie redukcji na katalizatorze redukujacym. Ilosc do- 60 65 Zastrzezenie patentowe Sposób usuwania zwiazków zawierajacych azot z przemyslowych gazów odlotowych polegajacy na ka¬ talitycznej reakcji tych zwiazków w obecnosci kata¬ lizatora w podwyzszonej temperaturze, znamienny tym, ze strumien przemyslowych gazów odlotowych zanieczyszczony zwiazkami zawierajacymi azot kon¬ taktuje sie w temperaturze 420—720 K z katalizatorem utleniajacym i katalizatorem redukujacym, umieszczo-123 708 7 8 aymi na róznych poziomach, przy czym warstwa ka- w obecnosci amoniaku na katalizatorze redukcji-pla- talizatora utleniajacego stanowi warstwe pierwsza, tynie na nosniku glinowym — zawierajacym 0,001-^ a warstwa-katalizatora redukujacego stanowi warstwe 0,5% wagowych platyny w temperaturze osiagnietej druga na drodze strumienia gazów, którego zanieczysz- w wyniku reakcji egzotermiczej w procesie utleniania czenia azotowe po utlenieniu redukuja sie na warstwie 5 na warstwie tlenkowego katalizatora utleniajacego mie- redukufacej do nieszkodliwego azotu w obecnosci ga- dziowo-cynkowego i/lub miedziowo-ehromowego i/lub zowych substancji dzialajacych redukujaco, korzystnie miedziowo-nianganowego.LDD Z-d 2, z. 22J/1400/84, n, 85+20 egL Cena 100 zl PL