PL204071B1 - Sposób zmniejszania zawartości NOx i N₂O w gazach, zwłaszcza w gazach procesowych i gazach odlotowych - Google Patents

Sposób zmniejszania zawartości NOx i N₂O w gazach, zwłaszcza w gazach procesowych i gazach odlotowych

Info

Publication number
PL204071B1
PL204071B1 PL371791A PL37179103A PL204071B1 PL 204071 B1 PL204071 B1 PL 204071B1 PL 371791 A PL371791 A PL 371791A PL 37179103 A PL37179103 A PL 37179103A PL 204071 B1 PL204071 B1 PL 204071B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
nox
sub
iron
gas
nitrogen
Prior art date
Application number
PL371791A
Other languages
English (en)
Other versions
PL371791A1 (pl
Inventor
Meinhard Schwefer
Michael Groves
Original Assignee
Uhde Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Uhde Gmbh filed Critical Uhde Gmbh
Publication of PL371791A1 publication Critical patent/PL371791A1/pl
Publication of PL204071B1 publication Critical patent/PL204071B1/pl

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86Catalytic processes
    • B01D53/8621Removing nitrogen compounds
    • B01D53/8625Nitrogen oxides
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46Removing components of defined structure
    • B01D53/54Nitrogen compounds
    • B01D53/56Nitrogen oxides
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86Catalytic processes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2251/00Reactants
    • B01D2251/20Reductants
    • B01D2251/202Hydrogen
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2251/00Reactants
    • B01D2251/20Reductants
    • B01D2251/204Carbon monoxide
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2251/00Reactants
    • B01D2251/20Reductants
    • B01D2251/208Hydrocarbons
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/20Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207Transition metals
    • B01D2255/20738Iron
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/50Zeolites
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2257/00Components to be removed
    • B01D2257/40Nitrogen compounds
    • B01D2257/402Dinitrogen oxide
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2257/00Components to be removed
    • B01D2257/40Nitrogen compounds
    • B01D2257/404Nitrogen oxides other than dinitrogen oxide
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02CCAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/10Capture or disposal of greenhouse gases of nitrous oxide (N2O)

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Polymers With Sulfur, Phosphorus Or Metals In The Main Chain (AREA)
  • Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób zmniejszania zawartości NOx i N2O w gazach, zwłaszcza w gazach procesowych i gazach odlotowych.
W przypadku wielu procesów, przyk ł adowo procesów spalania lub w przypadku przemysł owego wytwarzania kwasu azotowego, powstają gazy odlotowe, zawierające tlenek azotu NO, dwutlenek azotu NO2 (określane wspólnie jako NOx), jak również gaz rozweselający N2O. Przy tym NO i NO2 są znane od dawna jako związki toksyczne dla środowiska naturalnego (kwaśne deszcze, tworzenie się smogu) i w wielu krajach ustalone są wartości graniczne dla ich maksymalnie dopuszczalnej emisji, przy czym w ostatnich latach, w coraz większej mierze również na gazie rozweselającym ogniskuje się ochrona środowiska, ponieważ gaz ten w znacznym stopniu przyczynia się do rozkładu ozonu stratosferycznego i do efektu cieplarnianego. Dlatego też, ze względu na ochronę środowiska naturalnego istnieje silne zapotrzebowanie na rozwiązania techniczne, których zadaniem jest usunięcie emisji gazu rozweselającego, łącznie z emisją NOx.
Istnieje wiele możliwości oddzielnego usuwania N2O, a także NOx, które mogą być odpowiednio łączone ze sobą w procesach dwustopniowych.
Z rozwią zania, znanego z opisu europejskiego EP-A-393,917 wynika, że tlenki azotu mogą być usuwane z gazów za pomocą amoniaku i wybranych katalizatorów zeolitowych. W opisie tym ujawniono jedynie redukcję NOx za pomocą amoniaku. Jako zeolity zaproponowano zeolity typu USY, beta i ZSM-20, które posiadają duż e pory i szczególne proporcje dwutlenku krzemu do tlenku glinu.
Z publikacji Chem.Commun.2000,745-6 wynika, ż e N2O moż e być redukowany selektywnie katalitycznie za pomocą metanu, w obecności nadmiaru tlenu i w obecności zeolitu typu beta - BEA, zawierającego żelazo.
W opisie JP-A-09/000,884 ujawniony jest sposób zmniejszenia zawartoś ci N2O i NO, w którym jako środki redukujące zastosowano amoniak, alkohole i/lub węglowodory, a jako katalizator zastosowano zeolity typu pentasil albo mordenit.
Bazując na tym stanie techniki, dzięki niniejszemu wynalazkowi opracowano prosty sposób, realizowany ekonomicznie, za pomocą którego w niskich temperaturach roboczych uzyskuje się zarówno bardzo wysoką wydajność rozkładu NOx jak i rozkładu N2O.
Nieoczekiwanie okazało się, że w przypadku redukcji N2O z gazów zawierających NOx, NOx wywiera efekt hamujący na proces rozkładu N2O, a w przypadku całkowitej redukcji NOx następuje polepszona redukcja N2O.
Sposób zmniejszania zawartości NOx i N2O w gazach, zwłaszcza w gazach procesowych i gazach odlotowych, w którym dodaje się co najmniej jeden środek redukujący zawierający azot do gazu zawierającego NOx i N2O, dodaje się węglowodór, tlenek węgla, wodór albo mieszaninę jednego lub wielu spośród tych gazów do gazu zawierającego NOx i N2O, dla redukcji N2O oraz wprowadza się mieszaninę gazową do przynajmniej jednej strefy reakcyjnej, mającej jeden lub wiele zeolitów zawierających żelazo, według wynalazku charakteryzuje się tym, że dodaje się środek redukujący w etapie dodawania środka redukującego zawierającego azot do gazu zawierającego NOx i N2O, przynajmniej w ilości wymaganej do pełnej redukcji NOx, przy czym temperatura w przynajmniej jednej strefie reakcyjnej w etapie wprowadzania mieszaniny gazowej do przynajmniej jednej strefy reakcyjnej mającej jeden lub wiele zeolitów zawierających żelazo wynosi do 450°C.
Korzystnie, w sposobie według wynalazku jako środek redukujący zawierający azot stosuje się amoniak.
Jako środek redukujący zawierający azot stosuje się amoniak a jako środki redukujące N2O stosuje się etan, propan, butan, gaz syntezowy albo LPG, a zwłaszcza metan.
Co najmniej jedną strefę reakcyjną wyposaża się w zeolit, zawierający żelazo, który ma kanały wykonane z pierścieni dwunastoczłonowych.
Stosuje się zeolit zawierający żelazo, którego wszystkie kanały składają się z pierścieni dwunastoczłonowych.
Stosuje się zeolit zawierający żelazo, stanowiący zeolit typu BEA albo FAU.
Korzystnie, jako zeolit zawierający żelazo stosuje się zawierający żelazo zeolit typu BEA.
W celu realizacji sposobu według wynalazku, gaz zawierają cy N2O i NOx miesza się najpierw ze środkiem redukującym zawierającym azot i węglowodorami, względnie tlenkiem węgla, i/lub wodorem, a nastę pnie w celu rozkł adu N2O i NOx odpowiednio poprzez redukcje w temperaturze niż szej niż 450° przeprowadza się go przez zeolit/zeolity, zawierający/zawierające żelazo.
PL 204 071 B1
Zgodnie z cechą sposobu według wynalazku obejmującą dodawanie co najmniej jednego środka redukującego zawierającego azot, należy dodawać go w takiej ilości, jaka jest potrzebna przynajmniej do pełnej redukcji NOx. Zgodnie z wynalazkiem, pod pojęciem środków redukujących, zawierających ilość azotu, potrzebną do pełnej redukcji NOx, należy rozumieć taką ilość środka redukującego, zawierającego azotu, jaka jest potrzebna do zredukowania udziału NOx w mieszaninie gazu do zawartości resztkowej, mniejszej od 10 ppm, korzystnie mniejszej niż 5 ppm, a zwłaszcza mniejszej niż 1 ppm.
Jako środki redukujące zawierające azot, mogą być wykorzystane dowolne związki, o ile związki te są zdolne do redukcji NOx. Przykładami tego rodzaju środków redukujących są związki wodoru i azotu, jak azany, pochodne hydroksylowe azanów, jak również aminy, oksymy, karbaminiany, mocznik albo pochodne mocznika.
Przykładem azanów jest hydrazyna, a zwłaszcza szczególnie amoniak.
Przykładem pochodnych hydroksylowych azanów jest hydroksyloamina.
Przykładem amin są pierwszorzędowe aminy alifatyczne, jak metyloamina.
Przykładem karbaminianów jest karbaminian amonu.
Przykładami pochodnych mocznika są N,N'-podstawione moczniki, jak N,N'-dimetylomocznik. Mocznik i pochodne mocznika stosuje się korzystnie w postaci roztworów wodnych.
Zgodnie z kolejną cechą sposobu według wynalazku, w celu redukcji N2O dodaje się węglowodór, tlenek węgla i/lub wodór. Przy tym środki redukujące należy dodawać w takiej ilości, jaka jest potrzebna do redukcji N2O. Według wynalazku, pod tym pojęciem należy rozumieć taką ilość środka redukującego, jaka jest potrzebna do całkowitego zredukowania udziału N2O w mieszaninie gazu lub do uzyskania żądanego stężenia końcowego.
Na ogół temperatura w strefie reakcyjnej wynosi 200 do 450°C, korzystnie 250 do 450°C.
Zmniejszenie zawartości NOx i N2O następuje korzystnie w obecności jednego katalizatora, który jest wyposażony w jeden lub więcej zeolitów, zawierających żelazo.
W przypadku zastosowania wielu różnych katalizatorów zeolitowych, mogą one występować w postaci mieszaniny lub mogą być również umieszczone kolejno jeden za drugim. Ten ostatni ukł ad jest korzystny zwłaszcza wówczas, gdy zeolit znajdujący się na wlocie katalizuje zwłaszcza redukcję NOx za pomocą środków redukujących, zawierających azot i/lub zeolit znajdujący się na wylocie katalizuje zwłaszcza redukcję N2O.
W ten sposób moż na szczególnie szybko i w pe ł ni zredukować zawartość NOx w pierwszej strefie zeolitu, dzięki czemu dołączony zeolit może całkowicie spełniać funkcję redukowania N2O, ponieważ NOx, wpływający niekorzystnie na redukcję N2O, uległ całkowitemu rozkładowi już przed wlotem do drugiej strefy.
Według wynalazku, jako środek redukujący NOx stosuje się środki redukujące, zawierające azot, zwłaszcza amoniak, przy czym jako środki redukujące N2O stosuje się węglowodory, wodór, tlenek węgla, alb ich mieszaniny, jak przykładowo gaz syntezowy.
Dodana ilość czynnika redukującego do przeprowadzenia redukcji N2O zależy zasadniczo od żądanego stopnia rozkładu N2O i od rodzaju użytego środka redukującego. W przypadku zastosowania węglowodorów, przykładowo metanu albo również propanu, potrzebna ilość wynosi około 0,2 1 mola w ę glowodoru/1 mol redukowanego N2O. Korzystne są ilości 0,2 - 0,7 mola wę glowodoru/1 mol redukowanego N2O, zwłaszcza 0,2 - 0,5 mola węglowodoru/1 mol redukowanego N2O.
W porównaniu do innych wartości, podanych w literaturze ilość ta jest bardzo niewielka. Fakt uzyskania znacznego rozkładu N2O może wyjaśnić całkowitą redukcję NOx, jaka jest wymagana według wynalazku. Cecha ta jest zaletą sposobu według wynalazku, ponieważ zwłaszcza w przypadku wysokich stopni rozkładu N2O, koszt dodawanego środka redukującego wpływa na opłacalność sposobu.
Ilości zastosowanych środków redukujących odnoszą się oczywiście do przypadku, gdy redukcja rozkładanych tlenków azotu nie jest poddawana innym, przykładowo kinetycznym czynnikom hamującym. Tego rodzaju czynniki hamujące są znane specjalistom. Przykładowo, dla danej reakcji redoks wymagana jest zawsze pewna minimalna temperatura i minimalny czas przebywania w złożu reaktora. Redukcja NOx za pomocą NH3 przebiega tak szybko, że kinetyczne czynniki hamujące reakcję nawet dla wysokich szybkości przestrzennych (>50.000h-1) są pokonywane już w temperaturze 200°C, natomiast redukcja N2O, przykładowo przy użyciu metanu, przebiega w pełni dopiero w przypadku znacznie wyższych temperatur (>300°C) i niższych szybkości przestrzennych (około 10.000h-1).
Zgodnie ze sposobem według wynalazku, ograniczona jest również górna wartość temperatury. Zbyt wysoka temperatura powyżej 450°C powoduje częściowe utlenienie dodanego środka redukującego za pomocą tlenu, znajdującego się w gazach odlotowych, wskutek czego nie może być już ona
PL 204 071 B1 wykorzystana do redukcji NOx i N2O. Odnosi się to zwłaszcza do środka redukującego, zawierającego dodany azot. Wówczas redukcja NOx nie przebiega w sposób pełny, co przyczynia się do hamowania redukcji N2O.
Jako środki redukujące N2O szczególnie korzystne są węglowodory nasycone, albo ich mieszaniny, jak metan, etan, propan, butan, gaz syntezowy albo LPG (ciekła mieszanina propanu i butanu).
Szczególnie korzystny jest metan. Stosuje się go zwłaszcza w kombinacji z zeolitem typu BEA, zawierającym żelazo.
Przy tym zastosowana, dobrana ilość środka redukującego, zawierającego azot, musi być wystarczająca do pełnego zredukowania NOx. W przypadku amoniaku, stechiometrycznie potrzebna ilość w celu całkowitego rozkładu NOx wynosi 1,33 (8/6) molowych udziałów amoniaku, w odniesieniu do molowego udziału NOx. Okazało się, że w przypadku wzrostu ciśnienia lub w przypadku spadku temperatury reakcji, ilość amoniaku, potrzebna do całkowitego rozkładu NOx spada z wyżej wymienionych wielkości molowych udziałów, wynoszących 1,33, do 0,9 molowych udziałów. Ewentualnie niewielka ilość amoniaku zużywana jest również w przypadku redukcji N2O, wskutek czego w pewnych warunkach, do pełnego zredukowania NOx należy zastosować odpowiednio większą ilość amoniaku, przykładowo do 1,5 molowych udziałów amoniaku, w odniesieniu do molowego udziału NOx.
Jako katalizatory stosuje się wyżej wymienione zeolity, zawierające żelazo, albo mieszaniny zeolitów, zawierających żelazo.
Nieoczekiwanie okazało się, że za pomocą tego rodzaju katalizatorów, w przypadku całkowitej redukcji NOx może nastąpić bardzo skuteczna redukcja N2O.
W warunkach niniejszego sposobu, środek redukują cy, zawierający azot, oddział uje głównie jako środek redukujący NOx, a węglowodory, tlenek węgla i/lub wodór redukują praktycznie selektywnie N2O zawarty w gazie.
Według wynalazku, strefa reakcji może być swobodnie ukształtowana. Przykładowo może być ona usytuowana w reaktorze rurowym lub w reaktorze z koszem odśrodkowym. Zgodnie z wynalazkiem, podobnie swobodnie kształtuje się rodzaj wprowadzenia gazowych środków redukujących do strumienia gazu poddawanego obróbce, o ile jest on umieszczony w kierunku przepływu przed strefą reakcji. Przykładowo, mogą być one umieszczone w przewodzie wlotowym przed zbiornikiem dla złoża katalizatora lub bezpośrednio przed złożem. Środki redukujące można wprowadzać w postaci gazów lub również w postaci cieczy lub roztworu wodnego, który odparowuje w strumieniu gazu podawanego obróbce.
Kolejność dodawania środków redukujących NOx lub N2O może być dobrana w sposób dowolny. Tak więc może być zmieniona kolejność etapów sposobu według wynalazku lub też oba typy środków redukujących mogą być doprowadzone w jednym etapie.
Katalizatory użyte według wynalazku są znane specjalistom i mogą zawierać znane substancje dodatkowe, przykładowo spoiwa.
Z katalizatorem moż e być zintegrowany lub moż e być do niego dołączony albo moż e być z nimi połączony w inny sposób, katalizator lub składnik katalizatora, w celu utlenienia ewentualnie jeszcze nie przereagowanej lub częściowo utlenionej substancji z grupy, obejmującej jeden lub więcej węglowodorów, korzystnie CH4 albo C3H8, jak również CO i H2.
Katalizatory użyte według wynalazku są oparte korzystnie na zeolitach, do których poprzez wymianę jonów w stanie stałym wprowadzono żelazo. Zazwyczaj do tego celu stosuje się dostępne w handlu zeolity amoniowe i odpowiednie sole żelaza (przykładowo FeSO4 x 7H2O) i miesza się je intensywnie ze sobą w sposób mechaniczny w młynie kulowym, w temperaturze pokojowej (Turek, i in.; Appl. Catal. 194(1999), str. 249-256, opis EP-A-0 955 080). Jest tutaj wyraź ne odwoł anie do tych publikacji. Następnie otrzymany sproszkowany katalizator praży się w piecu komorowym w powietrzu, w temperaturze 400 - 600°C. Po prażeniu, zeolity zawierające żelazo przemywa się intensywnie wodą destylowaną i po odfiltrowaniu zeolitów - suszy. Następnie, do otrzymanych w ten sposób zeolitów, zawierających żelazo dodaje się odpowiednie spoiwa, poddaje mieszaniu i wytłacza przykładowo do postaci cylindrycznych kształtek katalizatora. Jako spoiwo stosuje się używane zazwyczaj środki wiążące, przy czym najczęściej używane są krzemiany glinu, przykładowo kaolin.
Według wynalazku, stosowane zeolity zawierają żelazo. Przy tym zawartość żelaza, w odniesieniu do masy zeolitu wynosi do 25%, korzystnie 0,1 do 10% (żelazo liczone jako Fe2O3).
Dokładne dane, dotyczące budowy i struktury zeolitów, znajdują się w publikacji „Atlas of Zeolite Structure Types”, Elsevier, czwarte wydanie poprawione, 1996, na które tutaj wyraźnie się powołuje.
Według wynalazku, szczególnie korzystnymi zeolitami są zeolity typu FAU, a zwłaszcza typu BEA.
PL 204 071 B1
Gaz, zawierający tlenki azotu, jest przepuszczany przez katalizator zazwyczaj z szybkością przestrzenną 200 do 200.000 h-1, korzystnie 5.000 do 100.000 h-1, w odniesieniu do objętości katalizatora.
Przy tym pod pojęciem szybkości przestrzennej należy rozumieć iloczyn udziałów objętościowych mieszaniny gazowej na godzinę, w odniesieniu do udziału objętościowego katalizatora.
Tym samym szybkość przestrzenna może być nastawiana poprzez prędkość przepływu gazu i/lub ilość katalizatora.
Sposób według wynalazku przeprowadza się na ogół pod ciśnieniem wynoszącym od 1 do 50·105 Pa, korzystnie 1 do 25·105 Pa, przy czym wyższe ciśnienie robocze zmniejsza zużycie środków redukujących, tworzenie produktu ubocznego oraz poślizg.
Wprowadzenie środka redukującego do gazu poddawanego obróbce przeprowadza się za pomocą odpowiedniego urządzenia, przykładowo odpowiedniego zaworu ciśnieniowego albo odpowiednio ukształtowanych dysz.
Zawartość wody w gazie reakcyjnym wynosi korzystnie w zakresie <25% objętościowych, zwłaszcza w zakresie <15% objętościowych.
Na ogół korzystne jest stosunkowo niskie stężenie wody, ponieważ wyższe zawartości wody wymagałyby zastosowania wyższych temperatur roboczych. W zależności od użytego typu zeolitu i czasu trwania pracy, temperatury te mogą przekraczać hydrotermalne granice stabilnoś ci katalizatora, a tym samym można go dopasować odpowiednio do poszczególnych przypadków.
W miarę możliwości należy również ograniczyć do minimum użycie CO2 i innych dezaktywujących części składowych gazu reakcyjnego, które są znane specjalistom, ponieważ oddziaływałyby one niekorzystnie na rozkład N2O i NOx.
Sposób według wynalazku przeprowadza się również w obecności O2, ponieważ katalizatory użyte według wynalazku posiadają odpowiednią selektywność, która w temperaturze <450°C za pomocą O2 powoduje przerywanie reakcji gazowego środka redukującego, przykładowo NH3.
Wszystkie te czynniki reakcji, jak również wybrane obciążenie katalizatora, to znaczy szybkość przestrzenna, należy uwzględnić przy wyborze odpowiedniej temperatury roboczej strefy reakcji.
Przerób N2O i NOx, uzyskany za pomocą niniejszego sposobu w przypadku niskich temperatur roboczych, wynosi prawie 100% dla NOx i korzystnie >70%, zwłaszcza >80% dla N2O. Tym samym w odniesieniu do wydajności, to znaczy uzyskiwanych stopni przerobu podczas rozkładu N2O i NOx, jak również w odniesieniu do kosztów eksploatacji i kosztów inwestycyjnych, sposób według wynalazku jest korzystniejszy od sposobu według stanu techniki.
Dzięki prawie całkowitej redukcji NOx uzyskuje się również szczególnie wysoki stopień rozkładu N2O, a jednocześnie uzyskuje się nieoczekiwanie niewielkie zużycie środka redukcji dla N2O, co stanowi zaletę wynalazku.
Sposób według wynalazku można stosować zwłaszcza w przypadku produkcji kwasu azotowego, w przypadku gazów odlotowych elektrowni albo w przypadku turbin gazowych. Podczas tych procesów powstają gazy procesowe i gazy odlotowe, zawierające tlenek azotu, które za pomocą sposobu według wynalazku mogą być poddane denitracji w tani sposób.
W postaci wykonania sposobu wedł ug wynalazku, do gazu, zawierają cego tlenki azotu, dodaje się podczas mieszania mieszaninę, składającą się z CH4 i NH3, a następnie oba składniki doprowadza się wspólnie do reaktora, który jest wyposażony w zeolit typu BEA, zawierający żelazo i tam podlega denitracji. Oczyszczone gazy odlotowe są kierowane do atmosfery. Zamiast poprzedniej mieszaniny metanu i amoniaku, gazy mogą być doprowadzone do gazu, zawierającego tlenki azotu, przed wlotem do reaktora.
P r z y k ł a d y
Opisane poniżej próby, obrazujące sposób według wynalazku przeprowadzono w laboratorium.
Jako katalizator zastosowano katalizator zeolitowy typu BEA, zawierający żelazo, który stosuje się w postaci granulatu o uziarnieniu 0,7 - 1,4 mm.
Jako urządzenie do zmniejszenia zawartości N2O w poniższych przykładach zastosowano reaktor rurowy, wypełniony taką ilością wyżej wymienionego katalizatora, aby w odniesieniu do wpływającego strumienia gazu uzyskać szybkość przestrzenną, wynoszącą 10.000 h-1. Temperaturę gazu na wlocie reaktora ustawiono przez ogrzanie na temperaturę 340°C. Analizę strumienia gazu, wpływającego do urządzenia i wypływającego z niego, przeprowadzono za pomocą analizatora gazu FTIR.
Skład mieszanki gazowej, poddanej obróbce, wynosił:
150 ppm N2O; 600 ppm NOx, 2,5% obj.O2, 0,4% H2O w N2.
PL 204 071 B1
Przed wlotem strumienia gazu do złoża katalizatora dodano amoniak i metan lub propan.
W zależnoś ci od dodanych ilości środków redukujących, na wylocie reaktora otrzymano następujące stężenia resztkowe N2O i NOx:
Przykład Dodana ilość NH3 Dodana ilość CH4 Dodana ilość C3H8 Stężenie resztkowe N2O Stężenie resztkowe NOx
1 700 ppm 450 ppm - 897 ppm 16 ppm
2 800 ppm 450 ppm - 25 ppm 0 ppm
3 500 ppm - 500 ppm 425 ppm 26 ppm
4 600 ppm - 500 ppm 129 ppm 2 ppm
Jak wynika z powyższej tabeli, wysoki stopień rozkładu N2O uzyskano wówczas, gdy nastąpiła całkowita redukcja NOx za pomocą dodanego NH3, co ma miejsce w przykładach 2 i 4. Nawet niewielkie stężenia resztkowe NOx, jak jest to przedstawione w przykładach 1 i 3, hamują rozkład N2O.
Tym samym za pomocą sposobu według wynalazku uzyskano wysokie stopnie rozkładu N2O i NOx w niskiej temperaturze. Dzięki temu rozwiązanie według wynalazku wyraźnie przewyższa rozwiązanie według stanu techniki, zwłaszcza w opisie JP-A-90/00,884. Podana jest tutaj wydajność rozkładu wynosząca jedynie około 60 - 80% w znacznie wyższej temperaturze, wynoszącej 450°C.

Claims (7)

1. Sposób zmniejszania zawartości NOx i N2O w gazach, zwłaszcza w gazach procesowych i gazach odlotowych, w którym dodaje się co najmniej jeden środek redukujący zawierający azot do gazu zawierającego NOx i N2O, dodaje się węglowodór, tlenek węgla, wodór albo mieszaninę jednego lub wielu spośród tych gazów do gazu zawierającego NOx i N2O, dla redukcji N2O oraz wprowadza się mieszaninę gazową do przynajmniej jednej strefy reakcyjnej, mającej jeden lub wiele zeolitów zawierających żelazo, znamienny tym, że dodaje się środek redukujący w etapie dodawania środka redukującego zawierającego azot do gazu zawierającego NOx i N2O, przynajmniej w ilości wymaganej do pełnej redukcji NOx, przy czym temperatura w przynajmniej jednej strefie reakcyjnej w etapie wprowadzania mieszaniny gazowej do przynajmniej jednej strefy reakcyjnej mającej jeden lub wiele zeolitów zawierających żelazo wynosi do 450°C.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako środek redukujący zawierający azot stosuje się amoniak.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że co najmniej jedną strefę reakcyjną wyposaża się w zeolit, zawierający żelazo, który ma kanały wykonane z pierścieni dwunastoczłonowych.
4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że stosuje się zeolit zawierający żelazo, którego wszystkie kanały składają się z pierścieni dwunastoczłonowych.
5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że stosuje się zeolit zawierający żelazo, stanowiący zeolit typu BEA albo FAU.
6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako środek redukujący zawierający azot stosuje się amoniak a jako środki redukujące N2O stosuje się etan, propan, butan, gaz syntezowy albo LPG, a zwłaszcza metan.
7. Sposób według zastrz. 4 albo 5, znamienny tym, że jako zeolit zawierający żelazo stosuje się zawierający żelazo zeolit typu BEA.
PL371791A 2002-04-09 2003-03-21 Sposób zmniejszania zawartości NOx i N₂O w gazach, zwłaszcza w gazach procesowych i gazach odlotowych PL204071B1 (pl)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10215605A DE10215605A1 (de) 2002-04-09 2002-04-09 Entstickungsverfahren

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL371791A1 PL371791A1 (pl) 2005-06-27
PL204071B1 true PL204071B1 (pl) 2009-12-31

Family

ID=28684851

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL371791A PL204071B1 (pl) 2002-04-09 2003-03-21 Sposób zmniejszania zawartości NOx i N₂O w gazach, zwłaszcza w gazach procesowych i gazach odlotowych

Country Status (21)

Country Link
US (1) US7393512B2 (pl)
EP (1) EP1497014B1 (pl)
JP (1) JP4313213B2 (pl)
KR (1) KR100910932B1 (pl)
CN (1) CN100337724C (pl)
AT (1) ATE328656T1 (pl)
AU (1) AU2003216865B2 (pl)
BR (1) BR0309140B1 (pl)
CA (1) CA2481772C (pl)
DE (2) DE10215605A1 (pl)
DK (1) DK1497014T3 (pl)
ES (1) ES2266790T3 (pl)
IL (1) IL164234A (pl)
IN (1) IN2004CH02229A (pl)
MX (1) MX247872B (pl)
NO (1) NO331909B1 (pl)
PL (1) PL204071B1 (pl)
PT (1) PT1497014E (pl)
RU (1) RU2320400C2 (pl)
WO (1) WO2003084646A1 (pl)
ZA (1) ZA200407581B (pl)

Families Citing this family (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100569084B1 (ko) * 2004-08-26 2006-04-07 한국화학연구원 이중촉매층을 이용한 질소산화물의 정화방법
DE102005022650A1 (de) 2005-05-11 2006-11-16 Uhde Gmbh Verfahren zur Verringerung des Gehaltes an Stickoxiden in Gasen
DE102006023145A1 (de) * 2006-05-16 2007-11-22 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Verfahren und Vorrichtung zur Aufbereitung des Abgases einer Verbrennungskraftmaschine
CN101081999B (zh) * 2006-05-31 2011-01-19 中国石油化工股份有限公司 一种选择性氧化烃类气体中no的方法及所用的氧化管
JP2008238069A (ja) * 2007-03-28 2008-10-09 Babcock Hitachi Kk 排ガスの浄化装置及び排ガスの浄化方法,浄化触媒
JP2010227728A (ja) * 2007-06-26 2010-10-14 Metawater Co Ltd 下水汚泥焼却炉の排ガス中のn2o除去方法
DE102007034284A1 (de) 2007-07-20 2009-01-22 Leibniz-Institut Für Katalyse E.V. An Der Universität Rostock Verfahren zur katalytischen N2O-Reduktion mit gleichzeitiger Gewinnung von Wasserstoff und leichten Alkenen
JP5004084B2 (ja) * 2007-09-06 2012-08-22 独立行政法人産業技術総合研究所 排ガス中の窒素酸化物の接触還元除去方法
EP2200734A4 (en) * 2007-10-19 2012-04-18 Ecocat Oy REMOVAL OF AMMONIA FROM FLUIDS
JP5459965B2 (ja) * 2008-02-05 2014-04-02 メタウォーター株式会社 排ガス中のn2o除去方法
DE102008062495A1 (de) * 2008-12-16 2010-06-17 Linde-Kca-Dresden Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur katalytischen Entstickung von Gasströmen aus Großfeuerungsanlage
EP2301650B1 (en) * 2009-09-24 2016-11-02 Haldor Topsøe A/S Process and catalyst system for scr of nox
CN101711991B (zh) * 2009-10-15 2012-07-18 清华大学 一种Fe分子筛复合催化剂及其制备方法
CN101961603A (zh) * 2010-09-29 2011-02-02 清华大学 一氧化碳还原脱除高温烟气中NOx的工艺及反应器
US8568677B2 (en) 2010-10-12 2013-10-29 Basf Se P/S-TM-comprising zeolites for decomposition of N2O
CN103153439A (zh) 2010-10-12 2013-06-12 巴斯夫欧洲公司 用于分解n2o的含p/s-tm沸石
DE102011011881A1 (de) 2011-02-21 2012-08-23 Thyssenkrupp Uhde Gmbh Verfahren zur Beseitigung von N2O und NOX aus dem Prozess zur Salpetersäureherstellung
DE102011013271A1 (de) * 2011-03-07 2012-09-13 L'Air Liquide, Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude Verfahren und Anlage zur Reduktion von Stickoxidemissionen bei der Dampfreformierung
CN102240505A (zh) * 2011-07-13 2011-11-16 东华大学 一种铁催化剂还原no的方法
DE102011121188A1 (de) 2011-12-16 2013-06-20 Thyssen Krupp Uhde Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Beseitigung von NOx und N20
EP2812283B1 (en) * 2012-02-06 2020-09-16 Basf Se Process and apparatus for treatment of gas streams containing nitrogen oxides
CN103408141B (zh) * 2013-08-16 2014-09-24 北京工业大学 一种强化污水处理过程中n2o产生的装置与控制方法
US9517457B2 (en) 2013-10-30 2016-12-13 Cummins Inc. Aftertreatment systems with reduced N2O generation
CN103752160B (zh) * 2014-01-28 2016-03-16 上海交通大学 实现循环流化床锅炉NOx超低排放的方法
DE102014210661A1 (de) 2014-06-04 2015-12-17 Thyssenkrupp Ag Verringerung der Emission von Stickoxiden beim Anfahren von Anlagen zur Herstellung von Salpetersäure
DK3227019T3 (en) 2014-12-03 2019-04-23 Basf Se RHODIUM CATALYST FOR THE DEGRADATION OF LATTERY GAS, PREPARATION AND USE thereof
EP3162427A1 (en) 2015-10-28 2017-05-03 Casale SA A method and apparatus for removing nox and n2o from a gas
CN105396460B (zh) * 2015-12-25 2019-12-24 华烁科技股份有限公司 一种高效联合脱除N2O和NOx的方法
US10556796B2 (en) 2016-09-19 2020-02-11 Stamicarbon B.V. Plant and process for producing nitric acid
US10780395B2 (en) * 2017-12-04 2020-09-22 Ricardo Inc. Pollutant treatment process and apparatus
CN109054906B (zh) * 2018-09-10 2020-06-23 山东百川同创能源有限公司 一种生物质气化燃烧及脱硝一体化系统及工艺
CN112320942B (zh) * 2020-10-21 2022-09-27 西安建筑科技大学 利用改性平板膜实现短程反硝化定向转化n2o的装置及方法
WO2024099945A1 (en) * 2022-11-11 2024-05-16 Topsoe A/S A process for the removal of nox and dinitrogen oxide in a sulfur oxides containing off-gas
WO2024149668A1 (en) 2023-01-09 2024-07-18 Basf Se Process for removing nitric oxide, nitrous oxide and carbon monoxide from a gas stream

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4961917A (en) 1989-04-20 1990-10-09 Engelhard Corporation Method for reduction of nitrogen oxides with ammonia using promoted zeolite catalysts
US5482692A (en) * 1994-07-07 1996-01-09 Mobil Oil Corporation Selective catalytic reduction of nitrogen oxides using a ferrocene impregnated zeolite catalyst
JP4203926B2 (ja) * 1995-06-16 2009-01-07 バブコック日立株式会社 排ガス中の亜酸化窒素などの除去方法と装置
EP0756891A1 (en) * 1995-07-26 1997-02-05 Corning Incorporated Iron zeolite for conversion of NOx
DE19533715A1 (de) * 1995-09-12 1997-03-13 Basf Ag Verfahren zum Entfernen von Stickstoffoxiden aus einem diese enthaltenden Gasstrom
NL1008746C2 (nl) * 1998-03-30 1999-10-01 Stichting Energie Werkwijze voor het omzetten van distikstofoxide.
FR2789911B1 (fr) * 1999-02-18 2001-05-04 Grande Paroisse Sa Procede pour abattre simultanement les oxydes nitriques et le protoxyde d'azote dans les gaz qui en contiennent
DE10001541B4 (de) 2000-01-14 2005-04-28 Uhde Gmbh Verfahren zur Beseitigung von NOx und N¶2¶O aus dem Restgas der Salpetersäureproduktion
DE10112444A1 (de) 2001-03-13 2002-10-02 Krupp Uhde Gmbh Verfahren zur Verringerung des Gehalts von N¶2¶O und NO¶x¶ in Gasen

Also Published As

Publication number Publication date
NO331909B1 (no) 2012-04-30
IN2004CH02229A (pl) 2007-09-07
CN1646209A (zh) 2005-07-27
ES2266790T3 (es) 2007-03-01
US20050244320A1 (en) 2005-11-03
US7393512B2 (en) 2008-07-01
ZA200407581B (en) 2006-06-28
NO20044858L (no) 2004-12-20
EP1497014A1 (de) 2005-01-19
ATE328656T1 (de) 2006-06-15
EP1497014B1 (de) 2006-06-07
RU2320400C2 (ru) 2008-03-27
BR0309140B1 (pt) 2012-06-26
KR20040108710A (ko) 2004-12-24
BR0309140A (pt) 2005-02-01
PT1497014E (pt) 2006-10-31
RU2004132835A (ru) 2005-04-20
JP2005527350A (ja) 2005-09-15
DE10215605A1 (de) 2003-10-30
IL164234A (en) 2008-04-13
PL371791A1 (pl) 2005-06-27
CA2481772A1 (en) 2003-10-16
JP4313213B2 (ja) 2009-08-12
AU2003216865A1 (en) 2003-10-20
IL164234A0 (en) 2005-12-18
MX247872B (es) 2007-08-06
CA2481772C (en) 2010-11-02
DK1497014T3 (da) 2006-10-09
KR100910932B1 (ko) 2009-08-06
MXPA04009881A (es) 2004-12-07
AU2003216865B2 (en) 2008-04-10
WO2003084646A1 (de) 2003-10-16
CN100337724C (zh) 2007-09-19
DE50303698D1 (de) 2006-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
PL204071B1 (pl) Sposób zmniejszania zawartości NOx i N₂O w gazach, zwłaszcza w gazach procesowych i gazach odlotowych
KR101315093B1 (ko) 가스 중의 질소 산화물 농도를 감소시키는 방법
US20080044331A1 (en) Method for Reducing the Content of N2O and NOx in Gases
US20180264408A1 (en) Process and Apparatus for Eliminating NOx and N2O
CA2397250C (en) Process for the elimination of nox and n2o
US7462340B2 (en) Method and device for reducing the NOX and N2O of gases
US20030143142A1 (en) Method for the removal of nox and n2o from the residual gas in nitric acid production
AU775254B2 (en) Removal of laughing gas in nitric acid production