PL202653B1 - Katalizator rozkładu podtlenku azotu i sposób rozkładu podtlenku azotu w procesie, w którym tworzy się podtlenek azotu - Google Patents
Katalizator rozkładu podtlenku azotu i sposób rozkładu podtlenku azotu w procesie, w którym tworzy się podtlenek azotuInfo
- Publication number
- PL202653B1 PL202653B1 PL359369A PL35936901A PL202653B1 PL 202653 B1 PL202653 B1 PL 202653B1 PL 359369 A PL359369 A PL 359369A PL 35936901 A PL35936901 A PL 35936901A PL 202653 B1 PL202653 B1 PL 202653B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- catalyst
- cerium oxide
- oxide
- temperature
- decomposition
- Prior art date
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 122
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims abstract description 28
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title abstract description 3
- GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N Nitrous Oxide Chemical compound [O-][N+]#N GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 title description 159
- 239000001272 nitrous oxide Substances 0.000 title description 74
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 43
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 43
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 36
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 36
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims abstract description 29
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 23
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 23
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 22
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims abstract description 18
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- WNLRTRBMVRJNCN-UHFFFAOYSA-N adipic acid Chemical compound OC(=O)CCCCC(O)=O WNLRTRBMVRJNCN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 10
- 239000001361 adipic acid Substances 0.000 claims description 5
- 235000011037 adipic acid Nutrition 0.000 claims description 5
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 30
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 28
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 25
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 22
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 20
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 15
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 239000000463 material Substances 0.000 description 11
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 10
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 10
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910000422 cerium(IV) oxide Inorganic materials 0.000 description 8
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N ceric oxide Chemical compound O=[Ce]=O CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910000428 cobalt oxide Inorganic materials 0.000 description 7
- IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N cobalt(ii) oxide Chemical compound [Co]=O IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 7
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 7
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 7
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 7
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 5
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 5
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004480 active ingredient Substances 0.000 description 4
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 4
- UBEWDCMIDFGDOO-UHFFFAOYSA-N cobalt(II,III) oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Co+2].[Co+3].[Co+3] UBEWDCMIDFGDOO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- GDVKFRBCXAPAQJ-UHFFFAOYSA-A dialuminum;hexamagnesium;carbonate;hexadecahydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[Al+3].[Al+3].[O-]C([O-])=O GDVKFRBCXAPAQJ-UHFFFAOYSA-A 0.000 description 4
- 229910001701 hydrotalcite Inorganic materials 0.000 description 4
- 229960001545 hydrotalcite Drugs 0.000 description 4
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000003421 catalytic decomposition reaction Methods 0.000 description 3
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 229910000480 nickel oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N oxonickel Chemical compound [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 3
- 229910052566 spinel group Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 3
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052776 Thorium Inorganic materials 0.000 description 2
- BLJNPOIVYYWHMA-UHFFFAOYSA-N alumane;cobalt Chemical compound [AlH3].[Co] BLJNPOIVYYWHMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- -1 aluminum silicates Chemical class 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 2
- 238000010531 catalytic reduction reaction Methods 0.000 description 2
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- CRHLEZORXKQUEI-UHFFFAOYSA-N dialuminum;cobalt(2+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3].[Co+2].[Co+2] CRHLEZORXKQUEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 2
- 238000009533 lab test Methods 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N manganese dioxide Chemical compound O=[Mn]=O NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010412 oxide-supported catalyst Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002518 CoFe2O4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003023 Mg-Al Inorganic materials 0.000 description 1
- ODUCDPQEXGNKDN-UHFFFAOYSA-N Nitrogen oxide(NO) Natural products O=N ODUCDPQEXGNKDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical group [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N Trioxochromium Chemical compound O=[Cr](=O)=O WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 1
- QVYYOKWPCQYKEY-UHFFFAOYSA-N [Fe].[Co] Chemical class [Fe].[Co] QVYYOKWPCQYKEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SDNJWBJWOBSENL-UHFFFAOYSA-N [O--].[O--].[Mg++].[Co++] Chemical compound [O--].[O--].[Mg++].[Co++] SDNJWBJWOBSENL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- 239000012072 active phase Substances 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 239000003994 anesthetic gas Substances 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052728 basic metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003818 basic metals Chemical class 0.000 description 1
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 1
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012876 carrier material Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- VGBWDOLBWVJTRZ-UHFFFAOYSA-K cerium(3+);triacetate Chemical compound [Ce+3].CC([O-])=O.CC([O-])=O.CC([O-])=O VGBWDOLBWVJTRZ-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 229910000421 cerium(III) oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000423 chromium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001868 cobalt Chemical class 0.000 description 1
- 229940011182 cobalt acetate Drugs 0.000 description 1
- 229910001429 cobalt ion Inorganic materials 0.000 description 1
- XLJKHNWPARRRJB-UHFFFAOYSA-N cobalt(2+) Chemical compound [Co+2] XLJKHNWPARRRJB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QAHREYKOYSIQPH-UHFFFAOYSA-L cobalt(II) acetate Chemical compound [Co+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O QAHREYKOYSIQPH-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229960004643 cupric oxide Drugs 0.000 description 1
- 230000009849 deactivation Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000779 depleting effect Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000008246 gaseous mixture Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical group [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N iron(II,III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 229910001960 metal nitrate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 238000013112 stability test Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 229910001428 transition metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/76—Catalysts 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
- B01J23/83—Catalysts 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
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation 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
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
- B01D53/86—Catalytic processes
- B01D53/8621—Removing nitrogen compounds
- B01D53/8625—Nitrogen oxides
- B01D53/8628—Processes characterised by a specific catalyst
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation 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
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
- B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
- B01D53/9404—Removing only nitrogen compounds
- B01D53/9409—Nitrogen oxides
- B01D53/9413—Processes characterised by a specific catalyst
- B01D53/9427—Processes characterised by a specific catalyst for removing nitrous oxide
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/002—Mixed oxides other than spinels, e.g. perovskite
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/74—Iron group metals
- B01J23/75—Cobalt
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/20—Metals or compounds thereof
- B01D2255/206—Rare earth metals
- B01D2255/2065—Cerium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/20—Metals or compounds thereof
- B01D2255/207—Transition metals
- B01D2255/20746—Cobalt
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2523/00—Constitutive chemical elements of heterogeneous catalysts
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
- Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
- Y02C20/10—Capture or disposal of greenhouse gases of nitrous oxide (N2O)
-
- Y—GENERAL 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
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S502/00—Catalyst, solid sorbent, or support therefor: product or process of making
- Y10S502/524—Spinel
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Description
Opis wynalazku
Wynalazek dotyczy katalizatora rozkładu podtlenku azotu (N2O) do azotu i tlenu w temperaturze 250-1000°C. Przedmiotem wynalazku jest również sposób rozkładu N2O w procesie, w którym powstaje podtlenek azotu.
W ostatnich latach widoczne jest zwiększające się zainteresowanie sposobami rozkładu N2O, ponieważ jest to gaz powodujący zmniejszenie ilości ozonu w atmosferze (gaz wywołujący efekt cieplarniany). N2O tworzy się podczas katalitycznego utleniania amoniaku przy produkcji kwasu azotowego i podczas utleniania alkoholi i ketonów, np. w produkcji kwasu adypinowego. Również przy stosowaniu N2O np. jako gazu znieczulającego, odprowadzany N2O nie powinien być wypuszczany do atmosfery, lecz rozkładany.
Chociaż N2O rozkłada się do pewnego stopnia homogenicznie w wysokich temperaturach, większość sposobów rozkładu obejmuje stosowanie różnego rodzaju katalizatorów. Jednakże katalizator dobrze działający w pewnym zakresie temperatury i/lub składu gazowej mieszaniny zawierającej N2O, nie musi działać w innych warunkach procesu. Bardzo ważna jest również selektywność katalizatora, zwłaszcza jeśli katalizator jest stosowany w procesie utleniania amoniaku przed jednostką absorpcyjną w instalacji kwasu azotowego. W tym przypadku katalizator nie powinien rozkładać głównego produktu, czyli tlenku azotu (NO).
Znane są liczne katalizatory rozkładu N2O i większość z nich oparta jest na różnych tlenkach metali, takich jak tlenek ceru, tlenek kobaltu, tlenek miedziowy, tlenek chromu, ditlenek manganu i tlenek niklu, jako składnikach czynnych. Ponadto znane są katalizatory na bazie tlenków metali na nośnikach zeolitowych oraz na bazie zeolitów z wymienionymi jonami metali przejściowych.
Katalizator redukcji związków tlenku azotu znany jest z japońskiego zgłoszenia patentowego JP 48089185. Chociaż w zgłoszeniu tym nie wymienia się konkretnie podtlenku azotu, użyte w nim definicje obejmują także ten tlenek azotu. Katalizator jako główne składniki zawiera tlenki Co i Ce. W przykładzie rozpuszczono w wodzie 249 części octanu kobaltu i 315 części octanu ceru. Roztworem tym nasączono ZrO2, który następnie pirolizowano przez 5 godzin w 900°C, z wytworzeniem katalizatora zawierającego CeO2 i Co3O4 na powierzchni nośnika ZrO2.
Ze zgłoszenia patentowego WO 93/15824 znane jest kontaktowanie gazu zawierającego N2O z katalizatorem zawierającym tlenek niklu i tlenek kobaltu na podł o ż u z tlenku cyrkonu, w temperaturze 280°C. Stosunek tlenku niklu do tlenku kobaltu wynosił 0,5-1:3-1. Gazy zawierające czysty i rozcieńczony N2O można poddać obróbce zgodnie ze sposobem z tego zgłoszenia.
Poza tym z opisu patentowego EP 207857B1 znany jest katalizator zawierający tlenek ceru i 1-20% wag. co najmniej Al, Si, Zr, Th lub metali ziem rzadkich w postaci tlenków. Tę kompozycję, zawierającą zasadniczo tlenek ceru i korzystnie 1-5% wag. tych tlenków metali, można stosować do syntezy metanolu, przy czym nie zmniejsza ona swej powierzchni przez dłuższy czas.
Z opisu patentowego US 4738947 wiadomo, że tlenek metalu typu p, rozproszony na tlenku ogniotrwałym, takim jak tlenek ceru, polepsza utlenianie węglowodorów i tlenku węgla. W opisie tym podano, że ta dyspersja z dodatkiem platyny na ogniotrwałym tlenku stanowi katalizator nadający się do katalitycznej redukcji tlenku azotu węglowodorami i/lub tlenkiem węgla. W zgłoszeniu tym nie ma żadnych odniesień do katalitycznego rozkładu tlenku azotu bez środków redukujących. Żaden z przykładów nie odnosi się do podtlenku azotu.
W WO98/32524 przedstawiono wynalazek dotyczący katalitycznej redukcji tlenku azotu oraz zastosowania katalizatora do redukcji tlenku azotu i utleniania tlenku węgla i węglowodorów. Zasadniczym składnikiem jest złoto skompleksowane z metalem przejściowym i zakotwiczone na nośniku tlenkowym. W zgłoszeniu tym nie ma żadnych odniesień do katalitycznego rozkładu tlenku azotu bez środków redukujących. Żaden z przykładów nie odnosi się do podtlenku azotu.
W Applied Catalysis B: Environmental 13 (1977) 69-79 R.S. Drago i inni opisują katalityczny rozkład N2O na nośnikach z tlenków metali. Badano rozkład N2O z użyciem tlenków metali osadzonych na krzemionce, tlenku magnezu, tlenku wapnia i nośnikach typu hydrotalcytu. Stwierdzono, że najaktywniejszy jest CoO gdy jest on osadzony na krzemionce w temperaturze 500°C. Katalizatory osadzone na krzemionce wytworzono przez wypełnienie porów nośnika krzemionkowego azotanami metali, suszenie w 180°C i rozkład azotanów do tlenków w 500°C.
Gdy CoO osadzono na MgO, otrzymano katalizator dużo aktywniejszy. Jednakże aktywność katalizatora zmniejszała się w wyniku prażenia w 1000°C. Katalizatory wyprażane w 500°C umożliwiały 99% konwersję N2O, podczas gdy katalizatory prażone w 1000°C doprowadzały do 50% konwersji N2O.
PL 202 653 B1
Opisano również wytwarzanie Co3Mg5Al2(OH)2OCO3^y^H2O, to jest „związku typu hydrotalcytu”. Prekursor ten prażono w 500°C lub 800°C. Analiza BET katalizatorów Co2O/2MgO wyprażonych w 500°C i 1000°C wykazała, że ich powierzchnia właściwa wynosiła odpowiednio 118 m2/g i 4 m2/g.
Według publikacji zamieszczonej w Journal of Chem. Soc. Faraday Trans. 1, 74(7), 1595-603, w której przedstawiono badania struktury i aktywności przeznaczonych do stosowania jako katalizatory rozkładu N2O stałych roztworów spineli CoxMg1-xAl2O, gdy katalizator rozkładu N2O zawiera tlenek kobaltu, to aktywność katalityczna na ogół wzrasta przy wprowadzeniu większej ilości jonów kobaltu w oktaedryczne pozycje struktury.
Wynalazek dotyczy katalizatora rozkładu N2O w temperaturze 250-1000°C charakteryzującego się tym, że zawiera 0,1-10% molowych Co3-xMxO4, gdzie M oznacza Fe lub Al, a x=0,25-2, oraz zawiera do 2% wagowych ZrO2, na nośniku z tlenku ceru.
Korzystnie katalizator na nośniku zawiera 1-5% molowych składnika kobaltowego.
Korzystnie nośnik w postaci tlenku ceru stosowany do wytwarzania katalizatora ma w temperaturze pracy powierzchnię właściwą większą niż 10 m2/g, a korzystnie większą niż 50 m2/g.
Wynalazek dotyczy także sposobu rozkładu N2O w procesie, w którym tworzy się N2O, charakteryzującego się tym, że gaz zawierający N2O kontaktuje się z katalizatorem zawierającym 0,1-10% molowych Co3-xMxO4, gdzie M oznacza Fe lub Al, a x=0,25-2, oraz zawierającym do 2% wagowych ZrO2, na nośniku z tlenku ceru, w temperaturze 250-1000°C.
Korzystnie amoniak utlenia się w obecności katalizatora utleniania, a powstałą w procesie utleniania amoniaku mieszaninę gazową zawierającą N2O kontaktuje się z katalizatorem zawierającym składnik kobaltowy na nośniku z tlenku ceru, w temperaturze 250-500°C.
Korzystnie zawierający N2O gaz resztkowy z instalacji absorpcyjnej za instalacją do utleniania amoniaku kontaktuje się z katalizatorem rozkładu N2O, zawierającym 0,1-10% molowych Co3-xMxO4, gdzie M oznacza Fe lub Al, a x=0,25-2, oraz zawierającym do 2% wagowych ZrO2, na nośniku z tlenku ceru, w temperaturze 250-1000°C.
Korzystnie mieszaninę gazową zawierającą N2O z procesu wytwarzania kwasu adypinowego kontaktuje się z katalizatorem rozkładu N2O zawierającym 0,1-10% molowych Co3-xMxO4, gdzie M oznacza Fe lub Al, a x=0,25-2, oraz zawierającym do 2% wagowych ZrO2, na nośniku z tlenku ceru, w temperaturze 500-800°C.
Celem wynalazku było opracowanie uniwersalnego, aktywnego i termicznie trwałego katalizatora rozkładu N2O w temperaturze powyżej 250°C, zwłaszcza w temperaturze 800-1000°C. Opracowany katalizator miał być trwały i utrzymywać swoją aktywność przez co najmniej jeden normalny cykl, tzn. przez czas pomiędzy wymianą katalizatora utleniania amoniaku.
Katalizator miał być stosowany przy wysokiej szybkości objętościowej i przy wysokiej selektywności rozkładu N2O, bez jednoczesnego rozkładu NO.
Jednym z celów było również zmniejszenie ilości podtlenku azotu odprowadzanego z procesów, w których powstaje podtlenek azotu, takich jak proces wytwarzania kwasu azotowego, proces wytwarzania kwasu adypinowego i spalanie węglowodorów w silnikach pojazdów, jak też usuwanie podtlenku azotu z gazu resztkowego w instalacjach kwasu azotowego i z innych gazów odlotowych.
Różne znane katalizatory rozkładu N2O oceniono najpierw pod względem aktywności i trwałości termicznej. Z literatury wiadomo było, że tlenek kobaltu charakteryzuje się wysoką aktywnością, przynajmniej początkową, w przypadku pewnych kompozycji gazowych i w stosunkowo niskiej temperaturze. Doniesiono, że rozkład N2O w gazach resztkowych z instalacji kwasu azotowego przeprowadzano z wysoką skutecznością z użyciem katalizatorów wytworzonych z prekursorów hydrotalacytu zawierających kobalt i lekko wyprażonych, tj. w 200-500°C. Z tego powodu rozpoczęto dalsze badania tego typu katalizatorów, w celu wytworzenia katalizatora dla gazów procesowych. Zasadniczym wymaganiem określającym nowy katalizator jest termiczna trwałość w warunkach utleniania amoniaku. Oznacza to, że katalizator musi być aktywny, selektywny i trwały w temperaturze 800-1000°C i w przypadku mieszanin gazów powstających podczas katalitycznego utleniania amoniaku.
Wytworzono następnie kilka prekursorów zawierających tlenek kobaltu i wyprażono je przez co najmniej 5 godzin w temperaturze około 900°C. Katalizatory takie porównano z innymi znanymi katalizatorami we wstępnym teście rozkładu N2O w gazie zawierającym 2932 ppm N2O i 2574 ppm NO, w którym stosunek NO : N2O wynosił 0,88, a szybkość objętościowa, GHSV, wynosiła 280000 h-1. Stałe szybkości rozkładu mierzono w 700°C.
Testy te potwierdziły, że podstawowym metalem w Co-Mg-Al (typu hydrotalcytu) jest Co. Tlenki testowano przy różnych GHSV i dla najbardziej aktywnych tlenków konwersja była zbyt wysoka dla
PL 202 653 B1 uzyskania dokładnych stałych szybkości. Testy termicznej trwałości katalizatora opartego na prażonym hydrotalcycie zawierającym Co, Mg i Al prowadzono przez 48 godzin w około 900°C. Testy prowadzono przy GHSV 108440 h-1 i zawartości N2O 2932 ppm i NO 2575 ppm, przy czym resztę mieszaniny gazów stanowił argon. Dla tego typu katalizatorów konwersja N2O i stałe jej szybkości zmniejszały się w czasie trwania testu. Powierzchnia właściwa katalizatora zmniejszała się z 9,3 do 1,3 BET m2/g. Wyniki te wyraźnie wskazują, że trwałość takich katalizatorów jest wątpliwa.
Rozpoczęto następnie badania katalizatorów bazujących na aktywnych składnikach na nośniku, np. na tlenkach metali, takich jak tlenek cyrkonu, tlenek ceru i ich mieszaniny. Jedną z zalet tego typu katalizatorów jest zmniejszenie kosztu materiałów, jeśli uda się znacząco zmniejszyć ilość aktywnego składnika biorącego udział w rozkładzie podtlenku azotu.
Na wstępie w testach prowadzonych w laboratoryjnym reaktorze oceniano systematycznie układ kobalt-glin. Skład kompozycji układu Co3-xAlxO4 zmieniano od x=0 do x=2.
Dane dotyczące laboratoryjnych wyników aktywności przedstawiono na fig. 1. Zaobserwowano wzrost aktywności, mierzonej po około 90 godzinach pracy, przy dodawaniu glinu do struktury spinelu. Jednak gdy stosunek kobalt/glin był mniejszy niż 1, obserwowano zmniejszenie aktywności. Było to zaskakujące, ponieważ powierzchnia właściwa zwiększa się w sposób ciągły wraz ze wzrostem zawartości glinu. Z tego względu w odniesieniu do samoistnej szybkości reakcji korzystna wydaje się praca ze spinelem o dużej zawartości kobaltu, chociaż materiały te mają zazwyczaj małą powierzchnię właściwą.
Innym dokładnie zbadanym układem tlenkowym był układ Co3-xFexO4, przy czym wartość x zmieniano od 0 do 2. Materiały te testowano w laboratoryjnym mikroreaktorze, a wyniki przedstawiono na fig. 2. Najwyższą aktywnością cechował się CoFe2O4. Kompozycja ta może być określona jako „magnetyt stabilizowany kobaltem”.
Chociaż te dwa rodzaje spineli wykazują wysoką aktywność, to nie rozważano ich praktycznego zastosowania w instalacji, jako czystej fazy, z trzech następujących powodów: jakikolwiek katalizator o duż ej zawartoś ci kobaltu jest odstraszają co drogi, wszystkie powyż sze fazy aktywne, z wyją tkiem spinelu o wysokiej zawartości glinu, mają małą powierzchnię właściwą oraz są dezaktywowane nawet w stosunkowo niskiej temperaturze 800°C. Z tych względów można rozważać przydatność tych faz tylko w przypadku ich skutecznego połączenia z odpowiednią fazą nośnikową. Jednak wiele tradycyjnych nośników katalizatorów nie może być wykorzystywanych do tego zastosowania. Wymagane są następujące właściwości: nośnik powinien być materiałem ogniotrwałym, korzystnie o temperaturze topnienia powyżej 1800°C, aby był odporny na spiekanie i zachowywał dużą powierzchnię właściwą w warunkach procesowych. Poza tym nośnik nie powinien reagować w znaczącym stopniu z fazą aktywną, gdyż wynikiem tego byłaby utrata aktywności i/lub selektywności. Wreszcie nośnik powinien być łatwo dostępny, w cenie znacznie niższej niż faza aktywna.
Wybranie odpowiedniego nośnika okazało się bardziej złożone niż można było oczekiwać i bardzo szybko zdano sobie sprawę, że trzeba dokładnie ocenić możliwe połączenia fazy aktywnej i materiału nośnikowego. Pierwszym zbadanym materiałem nośnikowym był tlenek magnezu. Następnie przeprowadzono pilotażowy test aktywności ze spinelową fazą glinianu kobaltu o nominalnym składzie Co2AIO4. Stwierdzono, że początkowa aktywność tego katalizatora była dobra. Jednak przy dalszym badaniu stwierdzono ciągłe zmniejszanie aktywności w miarę upływu czasu. Szczegółowa analiza katalizatora po zakończeniu testu pilotażowego wykazała, że następował transport kobaltu ze spinelowej fazy aktywnej do nośnika składającego się z tlenku magnezu. Dalsze badania ujawniły, że spinel o dużej zawartości glinu i stały roztwór kobalt-tlenek magnezu wykazują niższą aktywność niż spinel Co2AIO4, co wyjaśnia dezaktywację. Proces ten przebiega aż do wyrównania aktywności chemicznej kobaltu w spinelu i w tlenku magnezu. Opierając się na tych obserwacjach i testach, wykluczono stosowanie tlenku magnezu jako nośnika w katalizatorach używanych w środowisku gazów procesowych.
Innym powszechnie stosowanym materiałem nośnikowym jest tlenek glinu. Jednak, tak jak w przypadku nośnika z tlenku magnezu, stwierdzono występowanie transportu metalu przejściowego z fazy aktywnej do tlenku glinu, prowadzące do spineli o dużej zawartości glinu, wykazujących niższą szybkość samoistną niż spinele o dużej zawartości kobaltu lub aktywne fazy perowskitu. Z tego względu musiano wykluczyć tlenek glinu jako praktyczny materiał nośnikowy. Podobnych argumentów można użyć przeciw stosowaniu glinokrzemianów i krzemianów magnezowoglinowych jako nośników.
Tlenek cyrkonu, tlenek ceru i ich mieszaniny stosowano również jako materiały nośnikowe dla niektórych katalizatorów utleniania tlenku węgla i węglowodorów (WO 96/14153), przy czym aktywnym katalizatorem był metal szlachetny i ewentualnie również metal przejściowy. Jak wspomniano powyżej, tlenek ceru jest również stosowany jako katalizator w produkcji metanolu. Katalizator ten zawiera 1-20%
PL 202 653 B1 co najmniej Al, Si, Zr lub Th. Ze względu na fizyczne właściwości tlenku ceru zdecydowano dokładniej zbadać ten materiał nośnikowy. Tlenek ceru jest interesujący jako potencjalny nośnik, gdyż, jak doniesiono, rozpuszczalność kobaltu i żelaza w tlenku ceru jest mała, a dyfuzja tych pierwiastków do tlenku ceru jest bardzo wolna. Tlenek ceru w większości przypadków występuje w postaci CeO2, ale może również występować jako Ce2O3. Przeprowadzono następnie testy laboratoryjne z Co3O4/CeO2 i aktywność oraz trwałość katalizatora była w najwyższym stopniu obiecująca. Przeprowadzono dalsze testy laboratoryjne i testy pilotażowe w instalacji przemysłowej w celu ustalenia optymalnego składu tego typu katalizatora.
W mikroreaktorach laboratoryjnych przetestowano w standardowych warunkach również próbki czystego tlenku ceru, bez fazy składnika aktywnego, pod względem aktywności rozkładania N2O. W temperaturze 890°C osiągnięto konwersję 70%, w porównaniu z konwersją ponad 95% dla najlepszych katalizatorów spinelowych na nośnikach. Wyniki te wskazują na dodatkowe zalety lub działanie synergiczne wynikające ze stosowania tlenku ceru jako materiału nośnikowego. Cała powierzchnia katalizatora, zarówno fazy aktywnej, jak i materiału nośnikowego, bierze udział w rozkładzie podtlenku azotu. Stwierdzono, że w przeciwieństwie do tlenku ceru inne materiały nośnikowe, takie jak tlenek glinu i tlenek magnezu, są całkowicie obojętne w stosunku do procesu rozkładu podtlenku azotu.
Katalizatory osadzone na tlenku ceru można wytwarzać kilkoma sposobami, z użyciem znanych metod wytwarzania katalizatorów. Sole kobaltu, sole glinowokobaltowe i sole żelazowokobaltowe można wytrącić na tlenku ceru, względnie proszek tlenku ceru można zaimpregnować tymi solami i wytworzoną zawiesinę można wysuszyć i wyprażyć. Cząstki katalizatora można następnie uformować w użyteczne kształty przez tabletkowanie, zbrylanie, zagęszczanie itd. Duża powierzchnia właściwa tlenku ceru jest korzystna, zatem z uwagi na to, że ulega ona zmniejszeniu podczas prażenia, należy zastosować tlenek ceru o dużej początkowej powierzchni właściwej. W temperaturze procesu powierzchnia właściwa tlenku ceru powinna być większa od 10 m2/g, a korzystnie większa od 50 m2/g.
Wynalazek jest bliżej wyjaśniony w odniesieniu do następujących doświadczeń i odpowiadających im tabel i figur rysunku.
Figura 1 przedstawia konwersję N2O na fazie aktywnej Co3-xAlxO4 w mikroreaktorze laboratoryjnym; fig. 2 przedstawia konwersję N2O na fazie aktywnej Co3-xFexO4 w 890°C w mikroreaktorze laboratoryjnym; fig. 3 przedstawia konwersję N2O na katalizatorach Co3O4-CeO2 w mikroreaktorze laboratoryjnym; fig. 4 przedstawia dane aktywności w pilotażowej instalacji przemysłowej dla konwersji N2O na różnych katalizatorach, przy ciśnieniu 0,5 MPa, w 900°C i przy GHSV=66000 h-1; fig. 5 przedstawia dane z laboratoryjnego mikroreaktora dla konwersji N2O przy zastosowaniu różnych katalizatorów według wynalazku; fig. 6 przedstawia wpływ składu i obciążenia katalizatora na konwersję N2O w mikroreaktorze laboratoryjnym; fig. 7 przedstawia wpływ dodatku ZrO2 do katalizatora Co2AlO4/CeO2 na konwersję N2O.
Katalizator według wynalazku zawiera zasadniczo 0,1-10% molowych Co3-xMxO4, gdzie M oznacza Fe lub Al, a x=0-2, na nośniku z tlenku ceru. Korzystny katalizator zawiera również 0,01-2% wag. ZrO2.
Katalizator osadzony na nośniku korzystnie zawiera 1-5% molowych składnika kobaltowego.
Nośnikowy tlenek ceru stosowany do wytwarzania katalizatora korzystnie powinien mieć w temperaturze procesowej powierzchnie właściwą większą od 10 m2/g, korzystniej większą od 50 m2/g.
Korzystnymi składnikami kobaltowymi są Co3O4, Co3-xAlxO4, gdzie x=0,25-2, albo Co3-xFexO4, gdzie x=0,25-2.
Główną cechą zgodnego z wynalazkiem sposobu przeprowadzania procesów, w których tworzy się podtlenek azotu, jest to, że gaz zawierający N2O kontaktuje się z katalizatorem zawierającym 0,1-10% molowych Co3-xMxO4, gdzie M oznacza Fe lub Al, a x=0-2, na nośniku z tlenku ceru, w temperaturze 250-1000°C. Korzystnie stosuje się katalizator zawierający również 0,01-2% wag. ZrO2.
Gdy sposób według wynalazku stosuje się w instalacji kwasu azotowego, to amoniak jest utleniany w obecności katalizatora utleniania, a następnie tak wytworzoną mieszaninę gazową kontaktuje się z katalizatorem zawierającym składnik kobaltowy na nośniku z tlenku ceru, w temperaturze 500-1000°C.
Gaz resztkowy z instalacji absorpcyjnej umieszczonej za instalacją do utleniania amoniaku można kontaktować z katalizatorem rozkładu N2O zawierającym 0,1-10% molowych Co3-xMxO4, gdzie M oznacza Fe lub Al, a x=0-2, na no ś niku z tlenku ceru, w temperaturze 250-500°C.
Mieszanina gazowa zawierająca N2O z procesu wytwarzania kwasu adypinowego może być również poddana obróbce sposobem według wynalazku, przez kontaktowanie tego gazu z katalizatorem rozkładu N2O zawierającym 0,1-10% molowych Co3-xMxO4, gdzie M oznacza Fe lub Al, a x=0-2, na nośniku z tlenku ceru, w temperaturze 500-800°C.
PL 202 653 B1
P r z y k ł a d 1
Przykład ten przedstawia wyniki testów przeprowadzonych na skalę laboratoryjną z użyciem katalizatorów o stężeniu Co3O4 odpowiednio 1, 5 lub 10% molowych na nośniku z tlenku ceru. Konwersję N2O w procentach w funkcji czasu przedstawiono na fig. 3. Testy przeprowadzono pod ciśnieniem 0,3 MPa, GHSV=560000 h-1, przy następującym składzie gazu:
N2O = 1200 ppm
NO = 10000 ppm
Tlen = 4%
H2O = 1,7%
Pozostała część gazu - azot.
Testy przeprowadzano w 800 i 890°C. Wyniki testów przedstawiono na fig. 3. Testy te wykazują, że konwersja N2O była bardzo wysoka, około 98%. Obiecująca była również trwałość katalizatora. Najlepsze wyniki otrzymano, gdy katalizator zawierał 5% molowych składnika kobaltowego.
P r z y k ł a d 2
Katalizatory stosowane w testach z przykładu 1 testowano następnie w pilotażowej instalacji przemysłowej, w warunkach utleniania amoniaku. Ponadto testy obejmowały badania katalizatora Co2AIO4 nieosadzonego na nośniku i katalizatora Co2AIO4 na nośniku MgO. Katalizator konwersji N2O umieszczono tuż pod katalizatorem utleniania amoniaku i odzyskową siatką platynową. Testy przeprowadzano w następujących warunkach standardowych: ciśnienie 0,5 MPa, temperatura 900°C, GHSV 55000 - 110000 h-1. Skład gazu był następujący:
N2O = 1200-1400 ppm, NO = 10%, tlen = 4%, H2O = 16%, reszta azot (oraz Ar, CO2 itd. z powietrza).
Wyniki tych testów przedstawiono na fig. 4. Wykazują one, że dla najlepszego katalizatora konwersja N2O wynosiła około 95% po 100 dniach przebywania w strumieniu gazów. Rozkład NO był na poziomie dużo niższym niż 0,5%, co uważano za akceptowalne.
Na fig. 4 pokazano ponadto, że katalizator Co2AlO4 nieosadzony na nośniku i ta sama aktywna faza na MgO tracą swoją aktywność po kilku dniach pracy.
P r z y k ł a d 3
Przykład ten przedstawia wyniki testów prowadzanych przez 90 godzin w mikroreaktorze laboratoryjnym. Warunki procesowe były takie same jak w przykładzie 1, a testy przeprowadzano w temperaturach 800 i 890°C. Wyniki przedstawione na fig. 5 pokazują, że glinian kobaltu na tlenku ceru jest katalizatorem trwalszym niż tlenek kobaltu na tlenku ceru.
P r z y k ł a d 4
Przykład ten przedstawia wpływ składu katalizatora i obciążenia na konwersję N2O w reaktorze laboratoryjnym. Warunki procesowe były takie same jak w przykładzie 1, a testy przeprowadzano w temperaturze 890°C. W przypadku wszystkich katalizatorów wedł ug wynalazku najlepsze rezultaty osiągnięto przy obciążeniu katalizatora około 2% molowych, z tym że dla niektórych wysoką aktywność osiągano już przy bardzo małym obciążeniu, jak to zilustrowano na fig. 6. Konwersję N2O większą niż 95% można osiągnąć zarówno przy bardzo niskim obciążeniu katalizatora, jak i przy tak dużym jak 10% molowych, ale wydaje się, że nic nie zyskuje się przez zwiększenie obciążenia katalizatora powyżej 5% molowych. Zatem obciążenie katalizatora zależy również od oceny praktycznej i ekonomicznej.
P r z y k ł a d 5
Przykład ten przedstawia wpływ dodatku ZrO2 na zachowanie się katalizatora Co2AlO4/CeO2 umieszczonego w pilotażowej instalacji przemysłowej utleniania amoniaku. Katalizator wytworzono przez zmieszanie takich składników jak w poprzednich przykładach i dodanie 0,01-2% wag. drobnoziarnistego proszku ZrO2 (wielkość cząstek 1-3 μm). Testy przeprowadzono w tych samych warunkach standardowych jak w przykładzie 2. Na fig. 7 przedstawiono wyniki dla katalizatorów z dodatkiem 0,22, 0,28 i 0,90% wag. ZrO2, w porównaniu do katalizatorów bez ZrO2. Optymalne stężenie w tym przypadku wynosiło 0,2% wag. Efektem dodawania ZrO2 jest zmniejszona degradacja aktywności katalizatora w miarę upływu czasu.
Udało się otrzymać uniwersalny, aktywny i termicznie trwały katalizator rozkładu N2O. Katalizatory według wynalazku można stosować w szerokim zakresie temperatury i są one również trwałe w gazach o różnym składzie. Stwierdzono, że obecność wody, która często jest problemem, np. w przypadku katalizatora dla gazów wydechowych z silników samochodowych, nie stwarza poważnych problemów dla tych katalizatorów. Zatem te nowe katalizatory można stosować do rozkładu N2O z procePL 202 653 B1 sów, w których N2O powstaje. Katalizatory te są szczególnie użyteczne przy produkcji kwasu azotowego, ponieważ N2O może być rozkładany w gazach procesowych powstałych po utlenieniu amoniaku, bez znaczącego rozkładu NO, a także mogą być stosowane do oczyszczania gazów resztkowych z absorbera, umieszczonego za instalacją utleniającą .
Zastrzeżenia patentowe
Claims (7)
1. Katalizator rozkładu N2O w temperaturze 250-1000°C, znamienny tym, że zawiera 0,1-10% molowych Co3-xMxO4, gdzie M oznacza Fe lub Al, a x=0,25-2, oraz zawiera do 2% wagowych ZrO2, na nośniku z tlenku ceru.
2. Katalizator według zastrz. 1, znamienny tym, że katalizator na nośniku zawiera 1-5% molowych składnika kobaltowego.
3. Katalizator według zastrz. 1, znamienny tym, że nośnik w postaci tlenku ceru stosowany do wytwarzania katalizatora ma w temperaturze pracy powierzchnię właściwą większą niż 10 m2/g, a korzystnie większą niż 50 m2/g.
4. Sposób rozkładu N2O w procesie, w którym tworzy się N2O, znamienny tym, że gaz zawierający N2O kontaktuje się z katalizatorem zawierającym 0,1-10% molowych Co3-xMxO4, gdzie M oznacza Fe lub Al, a x=0,25-2, oraz zawierającym do 2% wagowych ZrO2, na nośniku z tlenku ceru, w temperaturze 250-1000°C.
5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że amoniak utlenia się w obecności katalizatora utleniania, a powstałą w procesie utleniania amoniaku mieszaninę gazową zawierającą N2O kontaktuje się z katalizatorem zawierającym składnik kobaltowy na nośniku z tlenku ceru, w temperaturze 250-500°C.
6. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że zawierający N2O gaz resztkowy z instalacji absorpcyjnej za instalacją do utleniania amoniaku kontaktuje się z katalizatorem rozkładu N2O, zawierającym 0,1-10% molowych Co3-xMxO4, gdzie M oznacza Fe lub Al, a x=0,25-2, oraz zawierającym do 2% wagowych ZrO2, na nośniku z tlenku ceru, w temperaturze 250-1000°C.
7. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że mieszaninę gazową zawierającą N2O z procesu wytwarzania kwasu adypinowego kontaktuje się z katalizatorem rozkładu N2O zawierającym 0,1-10% molowych Co3-xMxO4, gdzie M oznacza Fe lub Al, a x=0,25-2, oraz zawierającym do 2% wagowych ZrO2, na nośniku z tlenku ceru, w temperaturze 500-800°C.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NO20003467A NO313494B1 (no) | 2000-07-05 | 2000-07-05 | Katalysator for spalting av dinitrogenoksid og fremgangsmåte ved utförelse av prosesser hvor det dannes dinitrogenoksid |
PCT/NO2001/000283 WO2002002230A1 (en) | 2000-07-05 | 2001-07-04 | Catalyst for decomposing nitrous oxide and method for performing processes comprising formation of nitrous oxide |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
PL359369A1 PL359369A1 (pl) | 2004-08-23 |
PL202653B1 true PL202653B1 (pl) | 2009-07-31 |
Family
ID=19911354
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PL359369A PL202653B1 (pl) | 2000-07-05 | 2001-07-04 | Katalizator rozkładu podtlenku azotu i sposób rozkładu podtlenku azotu w procesie, w którym tworzy się podtlenek azotu |
Country Status (19)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US7700519B2 (pl) |
EP (1) | EP1301271B1 (pl) |
CN (1) | CN1269566C (pl) |
AT (1) | ATE293014T1 (pl) |
AU (1) | AU2001280269A1 (pl) |
BR (1) | BR0112164B1 (pl) |
CZ (1) | CZ299806B6 (pl) |
DE (1) | DE60110079T2 (pl) |
EE (1) | EE05321B1 (pl) |
ES (1) | ES2241852T3 (pl) |
HR (1) | HRP20021004B1 (pl) |
HU (1) | HU228480B1 (pl) |
MX (1) | MXPA02012737A (pl) |
NO (1) | NO313494B1 (pl) |
PL (1) | PL202653B1 (pl) |
RO (1) | RO120889B1 (pl) |
RU (1) | RU2237514C1 (pl) |
UA (1) | UA75362C2 (pl) |
WO (1) | WO2002002230A1 (pl) |
Families Citing this family (30)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NO313494B1 (no) * | 2000-07-05 | 2002-10-14 | Norsk Hydro As | Katalysator for spalting av dinitrogenoksid og fremgangsmåte ved utförelse av prosesser hvor det dannes dinitrogenoksid |
WO2004047960A1 (en) * | 2002-11-25 | 2004-06-10 | Yara International Asa | Method for preparation and activation of multimetallic zeolite catalysts, a catalyst composition and application for n2o abatement |
UA82110C2 (uk) * | 2003-06-13 | 2008-03-11 | Яра Интернешнл Аса | Спосіб одержання каталізаторів на підкладці |
US20050202966A1 (en) * | 2004-03-11 | 2005-09-15 | W.C. Heraeus Gmbh | Catalyst for the decomposition of N2O in the Ostwald process |
DE102004024026A1 (de) * | 2004-03-11 | 2005-09-29 | W.C. Heraeus Gmbh | Katalysator zur N2O-Zersetzung beim Ostwaldprozess |
US7981145B2 (en) * | 2005-07-18 | 2011-07-19 | Tearscience Inc. | Treatment of meibomian glands |
CN100522317C (zh) * | 2005-11-28 | 2009-08-05 | 中国科学院生态环境研究中心 | 低温催化n2o直接分解的钴铈复合氧化物催化剂 |
JP2008168228A (ja) * | 2007-01-12 | 2008-07-24 | Okayama Univ | 未燃カーボンを用いてディーゼルエンジン排ガス中の窒素酸化物を浄化するための触媒と方法 |
DE102007038711A1 (de) * | 2007-08-14 | 2009-02-19 | Uhde Gmbh | Katalysator, Verfahren zu dessen Herstellung und dessen Verwendung |
NO20074325L (no) * | 2007-08-24 | 2009-02-25 | Yara Int Asa | Catalyst |
WO2009050323A1 (en) * | 2007-10-19 | 2009-04-23 | Ecocat Oy | Removal of ammonia from fluids |
EP2218501A4 (en) * | 2007-10-23 | 2014-01-29 | Cataler Corp | CATALYST FOR PURIFYING EXHAUST GASES |
EP2145663B1 (de) | 2008-07-16 | 2010-10-13 | Umicore AG & Co. KG | Katalysator zur Umsetzung von Distickstoffmonoxid und seine Verwendung bei der industriellen Salpetersäureherstellung |
GB0819094D0 (en) | 2008-10-20 | 2008-11-26 | Johnson Matthey Plc | Catalyst containment unit |
CN101875015B (zh) * | 2009-04-29 | 2012-06-13 | 高等技术研究院研究组合 | 用于消除一氧化二氮的催化剂制备方法 |
PL388518A1 (pl) | 2009-07-10 | 2011-01-17 | Instytut Nawozów Sztucznych | Katalizator do wysokotemperaturowego rozkładu podtlenku azotu |
DE102010005105A1 (de) | 2010-01-19 | 2011-07-21 | Umicore AG & Co. KG, 63457 | Katalysator |
GB201002378D0 (en) | 2010-02-12 | 2010-03-31 | Johnson Matthey Plc | Catalyst structures |
FR2964043B1 (fr) | 2010-08-26 | 2013-03-22 | Irma | Procede de decomposition catalytique du n2o a haute temperature |
DE102011011881A1 (de) * | 2011-02-21 | 2012-08-23 | Thyssenkrupp Uhde Gmbh | Verfahren zur Beseitigung von N2O und NOX aus dem Prozess zur Salpetersäureherstellung |
CN104519996A (zh) * | 2012-08-10 | 2015-04-15 | 丰田自动车株式会社 | 废气净化用催化剂及其制造方法 |
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 |
MX2018000296A (es) * | 2015-07-01 | 2018-03-08 | Basf Corp | Catalizador para la remocion de oxido nitroso para sistemas de escape. |
US10066169B2 (en) * | 2015-07-14 | 2018-09-04 | Research & Business Foundation Sungkyunkwan University | Mesoporous cobalt-metal oxide catalyst for Fischer-Tropsch synthesis reactions and a preparing method thereof |
CN106391037B (zh) * | 2016-11-11 | 2018-10-30 | 四川蜀泰化工科技有限公司 | 一种用于高温催化分解n2o的催化剂的制备工艺 |
CN106984318B (zh) * | 2017-04-27 | 2020-01-03 | 山西大学 | 一种双金属钴基催化剂及制备方法和应用 |
EP3427828A1 (en) * | 2017-07-10 | 2019-01-16 | Bosal Emission Control Systems NV | Catalysator element comprised of a mixed metal oxide hydrotalcite-like compound |
US10239047B1 (en) * | 2017-09-12 | 2019-03-26 | Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. | Direct NOx decomposition catalyst with improved activity and selectivity |
CZ2018398A3 (cs) | 2018-08-07 | 2019-10-02 | Vysoká Škola Báňská - Technická Univerzita Ostrava | Způsob přípravy katalyzátoru pro odstranění oxidu dusného z odpadních průmyslových plynů a katalyzátor připravený tímto způsobem |
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 (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS4889185A (pl) * | 1972-02-28 | 1973-11-21 | ||
GB1511841A (en) * | 1974-03-06 | 1978-05-24 | Johnson Matthey Co Ltd | Catalysis |
WO1981000970A1 (en) | 1979-10-03 | 1981-04-16 | Acurex Corp | Catalyst compositions,their method of formulation and combustion processes using the catalyst compositions |
CA1247074A (en) * | 1985-01-31 | 1988-12-20 | Chung-Zong Wan | Three-way catalysts of improved efficiency |
US4727052A (en) * | 1986-06-27 | 1988-02-23 | Engelhard Corporation | Catalyst compositions and methods of making the same |
JPH0644999B2 (ja) * | 1988-04-30 | 1994-06-15 | 株式会社豊田中央研究所 | 排気ガス浄化用触媒 |
RU2071817C1 (ru) * | 1992-02-04 | 1997-01-20 | Институт катализа СО РАН | Способ очистки отходящих газов от оксида азота (i) |
RU2065320C1 (ru) * | 1992-03-04 | 1996-08-20 | Институт катализа СО РАН | Способ очистки газов от оксидов азота |
DK170529B1 (da) * | 1992-03-23 | 1995-10-16 | Topsoe Haldor As | Ammoniakoxidationskatalysator |
AU698375B2 (en) * | 1994-11-02 | 1998-10-29 | Anthony Harold Gafin | Catalyst with zirconia/ceria support |
JP3664182B2 (ja) * | 1994-12-19 | 2005-06-22 | トヨタ自動車株式会社 | 高耐熱性排ガス浄化用触媒とその製造方法 |
DE19546612A1 (de) * | 1995-12-13 | 1997-06-19 | Basf Ag | Verfahren zur Reduktion von NOx aus Abgasen |
AU733455B2 (en) * | 1997-01-22 | 2001-05-17 | Anglo American Research Laboratories (Proprietary) Limited | Reduction of nitrogen oxide |
US6379640B1 (en) * | 1999-03-05 | 2002-04-30 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Process for the decomposition of nitrous oxide |
NO313494B1 (no) * | 2000-07-05 | 2002-10-14 | Norsk Hydro As | Katalysator for spalting av dinitrogenoksid og fremgangsmåte ved utförelse av prosesser hvor det dannes dinitrogenoksid |
-
2000
- 2000-07-05 NO NO20003467A patent/NO313494B1/no not_active IP Right Cessation
-
2001
- 2001-04-07 UA UA2003020998A patent/UA75362C2/uk unknown
- 2001-07-04 HU HU0301430A patent/HU228480B1/hu unknown
- 2001-07-04 PL PL359369A patent/PL202653B1/pl unknown
- 2001-07-04 EP EP01958644A patent/EP1301271B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-07-04 CZ CZ20024184A patent/CZ299806B6/cs not_active IP Right Cessation
- 2001-07-04 EE EEP200300009A patent/EE05321B1/xx unknown
- 2001-07-04 RO ROA200201660A patent/RO120889B1/ro unknown
- 2001-07-04 US US10/312,993 patent/US7700519B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-07-04 BR BRPI0112164-2A patent/BR0112164B1/pt not_active IP Right Cessation
- 2001-07-04 DE DE60110079T patent/DE60110079T2/de not_active Expired - Lifetime
- 2001-07-04 RU RU2003103290A patent/RU2237514C1/ru active
- 2001-07-04 CN CN01812491.7A patent/CN1269566C/zh not_active Expired - Lifetime
- 2001-07-04 AU AU2001280269A patent/AU2001280269A1/en not_active Abandoned
- 2001-07-04 ES ES01958644T patent/ES2241852T3/es not_active Expired - Lifetime
- 2001-07-04 WO PCT/NO2001/000283 patent/WO2002002230A1/en active IP Right Grant
- 2001-07-04 AT AT01958644T patent/ATE293014T1/de active
- 2001-07-04 MX MXPA02012737A patent/MXPA02012737A/es active IP Right Grant
-
2002
- 2002-12-13 HR HR20021004A patent/HRP20021004B1/xx not_active IP Right Cessation
-
2009
- 2009-10-26 US US12/588,722 patent/US8992870B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
NO20003467L (no) | 2002-01-07 |
RO120889B1 (ro) | 2006-09-29 |
EE200300009A (et) | 2004-10-15 |
HU228480B1 (en) | 2013-03-28 |
CN1440309A (zh) | 2003-09-03 |
DE60110079T2 (de) | 2006-03-02 |
HRP20021004B1 (en) | 2010-03-31 |
US20110110835A9 (en) | 2011-05-12 |
MXPA02012737A (es) | 2003-04-25 |
EP1301271B1 (en) | 2005-04-13 |
ATE293014T1 (de) | 2005-04-15 |
US20100098611A1 (en) | 2010-04-22 |
PL359369A1 (pl) | 2004-08-23 |
CZ20024184A3 (cs) | 2003-05-14 |
WO2002002230A1 (en) | 2002-01-10 |
UA75362C2 (en) | 2006-04-17 |
CZ299806B6 (cs) | 2008-12-03 |
US7700519B2 (en) | 2010-04-20 |
HRP20021004A2 (en) | 2005-02-28 |
HUP0301430A2 (en) | 2003-08-28 |
DE60110079D1 (de) | 2005-05-19 |
US8992870B2 (en) | 2015-03-31 |
US20040023796A1 (en) | 2004-02-05 |
AU2001280269A1 (en) | 2002-01-14 |
EE05321B1 (et) | 2010-08-16 |
CN1269566C (zh) | 2006-08-16 |
RU2237514C1 (ru) | 2004-10-10 |
BR0112164A (pt) | 2003-05-13 |
ES2241852T3 (es) | 2005-11-01 |
EP1301271A1 (en) | 2003-04-16 |
NO313494B1 (no) | 2002-10-14 |
BR0112164B1 (pt) | 2011-08-09 |
NO20003467D0 (no) | 2000-07-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
PL202653B1 (pl) | Katalizator rozkładu podtlenku azotu i sposób rozkładu podtlenku azotu w procesie, w którym tworzy się podtlenek azotu | |
Imamura et al. | Oxidation of carbon monoxide catalyzed by manganese-silver composite oxides | |
US6153162A (en) | Method for the reduction of nitrogen oxides | |
Richter et al. | Unusual activity enhancement of NO conversion over Ag/Al 2 O 3 by using a mixed NH 3/H 2 reductant under lean conditions | |
CA2696028C (en) | Catalyst, production method therefor and use thereof for decomposing n2o | |
EP1685891A1 (en) | Method for catalytically reducing nitrogen oxide and catalyst therefor | |
JPS6233540A (ja) | 二価金属−アルミネ−ト触媒 | |
JP2005516767A (ja) | NOx酸化条件下で水素を用いてNOをN2へ還元するための新規な触媒 | |
Fu et al. | Intermetallic compound PtMny-derived Pt− MnOx supported on mesoporous CeO2: Highly efficient catalysts for the combustion of toluene | |
Tang et al. | Perovskite evolution on La modified Mn1. 5Co1. 5O4 spinel through thermal ageing with enhanced oxidation activity: Is sintering always an issue? | |
JP4427357B2 (ja) | アンモニア浄化触媒、並びにそれを用いたアンモニアの浄化方法及びアンモニア浄化装置 | |
JP2001058130A (ja) | 窒素酸化物分解用触媒 | |
JP5570122B2 (ja) | 亜酸化窒素分解用触媒および亜酸化窒素含有ガスの処理方法 | |
JPH06106028A (ja) | 亜酸化窒素含有ガスを処理する方法 | |
JPS63147546A (ja) | 排ガス中の窒素酸化物の除去方法 | |
RU2062144C1 (ru) | Катализатор для очистки газовых выбросов от вредных примесей | |
JPWO2005018807A1 (ja) | アンモニア分解触媒および該触媒を用いたアンモニア分解方法 | |
JP4664608B2 (ja) | アンモニア分解用触媒およびアンモニアの分解方法 | |
WO2016132212A1 (en) | Exhaust gas purifying catalyst, method of manufacturing the same, and method of purifying exhaust gas using the same | |
JPH07222925A (ja) | 窒素酸化物の分解除去触媒および窒素酸化物の分解除去方法 | |
Popa | Metal oxide catalysts for green applications | |
JPH04341324A (ja) | 亜酸化窒素の分解除去方法 | |
CZ224399A3 (cs) | Způsob redukce oxidů dusíku | |
JPH0442064B2 (pl) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RECP | Rectifications of patent specification |