PL187976B1 - Katalizator do usuwania tlenków azotu z gazów spalinowych oraz sposób jego otrzymywania - Google Patents

Abstract

1. Katalizator do usuwania tlenków azotu z gazów spalinowych, składający się z nośnika i związku miedzi, znamienny tym, że nośnik stanowi fluorek magnezu w ilości 99,5 do 60% molowych, poddany przed osadzeniem fazy aktywnej starzeniu w środowisku kwaśnym, natomiast miedź osadzona jest na nim w postaci tlenku w ilości od 0,5 do 40% molowych. 2. Sposób otrzymywania katalizatora do usuwania tlenków azotu z gazów spalinowych, polegający na osadzeniu na nośniku związku miedzi, znamienny tym, 0,5 do 40% molowych tlenku miedzi, osadza się na 99,5 do 40% molowych fluorku magnezu o ustabilizowanym kwaśnym pH, poprzez wprowadzenie wodnego roztworu soli miedzi, korzystnie azotanu miedzi, do wodnego roztworu nośnika, a następnie w znany sposób odparowanie, wysuszenie i kalcynację otrzymanego produktu.

Description

Przedmiotem wynalazku jest katalizator do usuwania tlenków azotu z gazów spalinowych, pochodzących zwłaszcza z silników wysokoprężnych, oraz sposób jego otrzymywania.

Sposób katalitycznego oczyszczania gazów odlotowych z tlenków azotu przez redukcję węglowodorami jest jednym z najskuteczniejszych. Reakcja ta ma szczególne znaczenie dla usuwania tlenków azotu ze spalin silników Diesla. Jako składniki katalityczne aktywne w tym procesie stosuje się metale szlachetne lub takie metale jak miedź, chrom, nikiel, żelazo mangan kobalt i cynk. Nośnikami tych katalizatorów są przeważnie tlenek glinu i krzemionka.

Z polskiego opisu patentowego nr 83 456 znany jest sposób wytwarzania katalizatora do usuwania tlenku węgla, węglowodorów i redukcji tlenków azotu, polegający na wytwarzaniu roztworu soli manganu, kobaltu oraz miedzi lub miedzi, manganu oraz chromu albo miedzi, niklu oraz chromu i impregnacji nośnika takim roztworem, a następnie kalcynowaniu w temperaturze 773-1073 K. Zasadniczą wadą tego katalizatora jest fakt, że nie redukuje on tlenków azotu zawartych w silnikach wysokoprężnych zawierających małe ilości czynników redukcyjnych, takich jak tlenek węgla i węglowodory, oraz duże ilości tlenu. Problem ten próbowano rozwiązać przy użyciu katalizatora składającego się z mieszaniny tlenków i/albo glinianów miedzi, niklu i manganu (polski opis patentowy nr 85 181). Jednak w tym rozwiązaniu dla redukcji tlenków azotu w gazach odlotowych na katalizator należy doprowadzić dodatkowy środek redukcyjny.

Z innego rozwiązania (polski opis patentowy nr 149 736) znany jest katalizator, który ma nośnik zawierający tlenek potasu oraz naniesione na niego metale aktywne w postaci tlenku chromu, tlenku miedzi i srebra. Katalizator ten pozwala na równoczesne usuwanie tlenków azotu, tlenku węgla i węglowodorów z gazów zawierających do 8% objętościowych tlenu, czyli do oczyszczania gazów spalinowych z silników wysokoprężnych. Katalizator ten pozwala jednak na ograniczenie zawartości tlenków azotu tylko o około 50% w badanych gazach spalinowych.

Katalizator według wynalazku składa się z 99,5 do 60% molowych fluorek magnezu poddany starzeniu przed osadzeniem fazy aktywnej, na którym osadzony jest tlenek miedzi, w ilości od 0,5 do 40% molowych.

Sposób otrzymywania katalizatora, w którym na nośniku osadza się tlenek miedzi, polega według wynalazku na tym, 0,5 do 40% molowych tlenku miedzi, osadza się na 99,5 do 40% molowych fluorku magnezu o ustabilizowanym kwaśnym pH, poprzez wprowadzenie wodnego roztworu soli miedzi, korzystnie azotanu miedzi, do wodnego roztworu nośnika. Otrzymany produkt w znany sposób odparowuje się z mieszaniny poreakcyjnej, suszy i poddaje kalcynacji.

187 976

Zastosowany w katalizatorze nośnik, fluorek magnezu, który w trakcie preparatyki poddawany jest starzeniu w kwaśnym środowisku stanowi nowy nośnik dla katalizatorów, w których fazę aktywną jest tlenek miedzi. Nośnik ten charakteryzuje się dużą twardością, odpornością mechaniczną i termiczną. Jest on bardzo odporny chemicznie i nierozpuszczalny w kwasach nieorganicznych takich jak kwas siarkowy, kwas solny czy kwas fluorowodorowy, z wyjątkiem stężonego kwasu azotowego. Te zalety nośnika katalizatora według wynalazku, jak również stwierdzona wysoka aktywność całego układu katalitycznego w reakcji tlenków azotu z węglowodorami, umożliwiają jego zastosowanie do oczyszczania spalin, zwłaszcza pochodzących z silników wysokoprężnych, z tlenków azotu i węglowodorów. Aktywność katalizatora jest stabilna na poziomie 98-100% konwersji tlenku azotu do azotu cząsteczkowego, a selektywność tej reakcji sięga 100%.

Wynalazek ilustruje poniższy przykład.

Przykład

Do naczynia teflonowego zawierającego 57 cm³ 20% wodnego roztworu kwasu fluorowodorowego wprowadzono 29,5 g uwodnionego węglanu magnezu (MgCQ3-3H₂O). Całość mieszano i ponownie dodawano 20% roztworu kwasu fluorowodorowego do uzyskania pH mieszaniny ~5. Czynność tę powtarzano tak długo, aż pH mieszaniny przez 3 h nie ulegało zmianie. Następnie mieszaninę odparowano do uzyskania gęstej papki fluorku magnezu. Do tego osadu wprowadzono 30 cm3 roztworu wodnego zawierającego 29,6 g uwodnionego azotanu miedzi. Roztwór ponownie odparowano intensywnie mieszając, po czym suszono w temperaturze 383 K przez 24 h i kalcynowano w 673 K przez 2 h. Następnie produkt rozdrobniono i rozfrakcjonowano na sitach.

Otrzymano katalizator zawierający 10% molowych tlenku miedzi i 90% molowych fluorku magnezu.

Z kolei 0,1 g tak otrzymanego katalizatora umieszczono w reaktorze, przez który przepuszczano reagujące gazy o składzie: 1% tlenku azotu w helu z szybkością przepływu 10 cm3/min, 1% propenu w helu z szybkością 20 cm3/min oraz 1% tlenu w helu z szybkością 5 cm3/min. Reakcje prowadzono w temperaturze 643 K. Badano zawartość tlenku azotu w mieszaninie poreakcyjnej i stwierdzono, że jego ilość zmniejszała się o 98 - 100 % w porównaniu z ilością w użytej mieszaninie redukującej. Jedynym produktem azotowym w mieszaninie poreakcyjnej był azot cząsteczkowy.

187 976

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Katalizator do usuwania tlenków azotu z gazów spalinowych, składający się z nośnika i związku miedzi, znamienny tym, że nośnik stanowi fluorek magnezu w ilości 99,5 do 60% molowych, poddany przed osadzeniem fazy aktywnej starzeniu w środowisku kwaśnym, natomiast miedź osadzona jest na nim w postaci tlenku w ilości od 0,5 do 40% molowych.
2. 2. Sposób otrzymywania katalizatora do usuwania tlenków azotu z gazów spalinowych, polegający na osadzeniu na nośniku związku miedzi, znamienny tym, 0,5 do 40% molowych tlenku miedzi, osadza się na 99,5 do 40% molowych fluorku magnezu o ustabilizowanym kwaśnym pH, poprzez wprowadzenie wodnego roztworu soli miedzi, korzystnie azotanu miedzi, do wodnego roztworu nośnika, a następnie w znany sposób odparowanie, wysuszenie i kalcynację otrzymanego produktu.