PL243594B1 - Katalizator do wysokotemperaturowego rozkładu podtlenku azotu - Google Patents
Katalizator do wysokotemperaturowego rozkładu podtlenku azotu Download PDFInfo
- Publication number
- PL243594B1 PL243594B1 PL432885A PL43288520A PL243594B1 PL 243594 B1 PL243594 B1 PL 243594B1 PL 432885 A PL432885 A PL 432885A PL 43288520 A PL43288520 A PL 43288520A PL 243594 B1 PL243594 B1 PL 243594B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- cerium
- catalyst
- mixture
- cobalt
- carrier
- Prior art date
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 84
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 title claims abstract description 25
- GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N Nitrous Oxide Chemical group [O-][N+]#N GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 title description 66
- 239000001272 nitrous oxide Substances 0.000 title description 15
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 18
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 14
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 229910052777 Praseodymium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 229910052747 lanthanoid Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000011029 spinel Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 150000002602 lanthanoids Chemical class 0.000 claims abstract description 9
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 125000000018 nitroso group Chemical group N(=O)* 0.000 claims abstract description 8
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- KFVLFWWLSIOANK-UHFFFAOYSA-N cerium cobalt Chemical compound [Co].[Co].[Co].[Co].[Co].[Ce] KFVLFWWLSIOANK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N neodymium atom Chemical compound [Nd] QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- PUDIUYLPXJFUGB-UHFFFAOYSA-N praseodymium atom Chemical compound [Pr] PUDIUYLPXJFUGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- HSSJULAPNNGXFW-UHFFFAOYSA-N [Co].[Zn] Chemical compound [Co].[Zn] HSSJULAPNNGXFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- LSSAUVYLDMOABJ-UHFFFAOYSA-N [Mg].[Co] Chemical compound [Mg].[Co] LSSAUVYLDMOABJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- QWYVKZJDGBMHFE-UHFFFAOYSA-N cobalt gallium Chemical compound [Co].[Ga] QWYVKZJDGBMHFE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 12
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 11
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 9
- SSCCKHJUOFTPEX-UHFFFAOYSA-N [Ce].[Nd] Chemical compound [Ce].[Nd] SSCCKHJUOFTPEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 5
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 claims description 5
- -1 lanthanide salts Chemical class 0.000 claims description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- JSKUQVBNGZGWIN-UHFFFAOYSA-N [Ce].[Pr] Chemical compound [Ce].[Pr] JSKUQVBNGZGWIN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- WMOHXRDWCVHXGS-UHFFFAOYSA-N [La].[Ce] Chemical compound [La].[Ce] WMOHXRDWCVHXGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000000975 co-precipitation Methods 0.000 claims description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 4
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 claims description 4
- 239000008188 pellet Substances 0.000 claims description 3
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- WNLRTRBMVRJNCN-UHFFFAOYSA-L adipate(2-) Chemical compound [O-]C(=O)CCCCC([O-])=O WNLRTRBMVRJNCN-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 2
- 229910021644 lanthanide ion Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 2
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims 1
- 125000005587 carbonate group Chemical group 0.000 claims 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 16
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 16
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 12
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 description 8
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 7
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910001429 cobalt ion Inorganic materials 0.000 description 6
- XLJKHNWPARRRJB-UHFFFAOYSA-N cobalt(2+) Chemical compound [Co+2] XLJKHNWPARRRJB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 6
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 5
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 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 5
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 5
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 5
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 5
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical group [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N ceric oxide Chemical compound O=[Ce]=O CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910000422 cerium(IV) oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- CHPZKNULDCNCBW-UHFFFAOYSA-N gallium nitrate Chemical compound [Ga+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O CHPZKNULDCNCBW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 4
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 4
- PAWQVTBBRAZDMG-UHFFFAOYSA-N 2-(3-bromo-2-fluorophenyl)acetic acid Chemical compound OC(=O)CC1=CC=CC(Br)=C1F PAWQVTBBRAZDMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 3
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 3
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 2
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 2
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 2
- UFMZWBIQTDUYBN-UHFFFAOYSA-N cobalt dinitrate Chemical compound [Co+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O UFMZWBIQTDUYBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 2
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N ferrosoferric oxide Chemical compound O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229940044658 gallium nitrate Drugs 0.000 description 2
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 2
- FYDKNKUEBJQCCN-UHFFFAOYSA-N lanthanum(3+);trinitrate Chemical compound [La+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O FYDKNKUEBJQCCN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 2
- YIXJRHPUWRPCBB-UHFFFAOYSA-N magnesium nitrate Chemical compound [Mg+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O YIXJRHPUWRPCBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000008450 motivation Effects 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 2
- 239000013074 reference sample Substances 0.000 description 2
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052566 spinel group Inorganic materials 0.000 description 2
- ONDPHDOFVYQSGI-UHFFFAOYSA-N zinc nitrate Chemical compound [Zn+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O ONDPHDOFVYQSGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910019114 CoAl2O4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005749 Copper compound Substances 0.000 description 1
- 229910016506 CuCo2O4 Inorganic materials 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QITWNBUFRDQVHZ-UHFFFAOYSA-N [O--].[O--].[O--].[Ce+3].[Pr+3] Chemical class [O--].[O--].[O--].[Ce+3].[Pr+3] QITWNBUFRDQVHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 239000004480 active ingredient Substances 0.000 description 1
- BLJNPOIVYYWHMA-UHFFFAOYSA-N alumane;cobalt Chemical compound [AlH3].[Co] BLJNPOIVYYWHMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MDKXFHZSHLHFLN-UHFFFAOYSA-N alumanylidynecobalt Chemical compound [Al].[Co] MDKXFHZSHLHFLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003421 catalytic decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- ONLCZUHLGCEKRZ-UHFFFAOYSA-N cerium(3+) lanthanum(3+) oxygen(2-) Chemical compound [O--].[O--].[O--].[La+3].[Ce+3] ONLCZUHLGCEKRZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HSJPMRKMPBAUAU-UHFFFAOYSA-N cerium(3+);trinitrate Chemical compound [Ce+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O HSJPMRKMPBAUAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- FQMNUIZEFUVPNU-UHFFFAOYSA-N cobalt iron Chemical compound [Fe].[Co].[Co] FQMNUIZEFUVPNU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000428 cobalt oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N cobalt(ii) oxide Chemical compound [Co]=O IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 150000001880 copper compounds Chemical class 0.000 description 1
- BERDEBHAJNAUOM-UHFFFAOYSA-N copper(I) oxide Inorganic materials [Cu]O[Cu] BERDEBHAJNAUOM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- KRFJLUBVMFXRPN-UHFFFAOYSA-N cuprous oxide Chemical compound [O-2].[Cu+].[Cu+] KRFJLUBVMFXRPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009849 deactivation Effects 0.000 description 1
- 230000001687 destabilization Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000012065 filter cake Substances 0.000 description 1
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 150000002506 iron compounds Chemical class 0.000 description 1
- 150000002603 lanthanum Chemical class 0.000 description 1
- NZPIUJUFIFZSPW-UHFFFAOYSA-H lanthanum carbonate Chemical class [La+3].[La+3].[O-]C([O-])=O.[O-]C([O-])=O.[O-]C([O-])=O NZPIUJUFIFZSPW-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 229940057995 liquid paraffin Drugs 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000013028 medium composition Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 229920000609 methyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- YLGXILFCIXHCMC-JHGZEJCSSA-N methyl cellulose Chemical compound COC1C(OC)C(OC)C(COC)O[C@H]1O[C@H]1C(OC)C(OC)C(OC)OC1COC YLGXILFCIXHCMC-JHGZEJCSSA-N 0.000 description 1
- 239000001923 methylcellulose Substances 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- CFYGEIAZMVFFDE-UHFFFAOYSA-N neodymium(3+);trinitrate Chemical compound [Nd+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O CFYGEIAZMVFFDE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N nickel(II) oxide Inorganic materials [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 1
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical class [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- PXXKQOPKNFECSZ-UHFFFAOYSA-N platinum rhodium Chemical compound [Rh].[Pt] PXXKQOPKNFECSZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YWECOPREQNXXBZ-UHFFFAOYSA-N praseodymium(3+);trinitrate Chemical compound [Pr+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O YWECOPREQNXXBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000003870 refractory metal Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 description 1
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 238000003878 thermal aging Methods 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
- 229910000314 transition metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- PHYFQTYBJUILEZ-IUPFWZBJSA-N triolein Chemical compound CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC(=O)OCC(OC(=O)CCCCCCC\C=C/CCCCCCCC)COC(=O)CCCCCCC\C=C/CCCCCCCC PHYFQTYBJUILEZ-IUPFWZBJSA-N 0.000 description 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003754 zirconium Chemical class 0.000 description 1
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- 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)
Landscapes
- Catalysts (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Abstract
Przedmiotem zgłoszenia jest katalizator nośnikowy cerowo-kobaltowy wysokotemperaturowego, w temperaturze 500 - 1000°C, rozkładu N2O pochodzącego z gazów nitrozowych, który charakteryzuje się tym, że zawiera od 0,5 do 2% wagowych fazy aktywnej, którą jest spinel kobaltowo-galowy lub kobaltowo-cynkowy lub kobaltowo-magnezowy osadzonej na nośniku, który stanowi dotowany lantanowcami, korzystnie lantanem lub prazeodymem lub neodymem lub mieszaniną wymienionych pierwiastków tlenek ceru, o wzorze ogólnym Co3-xMxO4/Ce1-yREyO2-z gdzie M = Zn, Ga, Mg lub ich mieszanina; RE = Ln, Pr, Nd lub ich mieszanina, a: x przyjmuje wartości 0,01≤ x ≤2; y przyjmuje wartości 0,001≤ y ≤0,15; z przyjmuje wartości 0,0005≤ z ≤0,075. Wynalazek ujawnia również sposób wytwarzania nośnika katalizatora jak również sposób wytwarzania katalizatora.
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest katalizator do wysokotemperaturowego rozkładu podtlenku azotu w strumieniach gazów nitrozowych, w szczególności w strumieniach gazów pochodzących z instalacji produkcji kwasu azotowego.
W wyniku utleniania amoniaku powietrzem, na siatkach platynowych lub platynowo-rodowych, oprócz reakcji głównej, to jest reakcji konwersji amoniaku do tlenku azotu (II), powstają pewne ilości podtlenku azotu. Podtlenek azotu cechuje się dużym potencjałem tworzenia efektu cieplarnianego około 300-krotnie większym niż CO2, zatem emisja tego gazu do atmosfery musi być minimalizowana. Wymuszają to również przepisy prawne obowiązujące w Unii Europejskiej.
Według obecnego stanu techniki istnieją trzy metody zmniejszania ilości emitowanego do atmosfery N2O pochodzącego z instalacji kwasu azotowego:
1. Optymalizacja pracy siatek katalitycznych służących do utleniania amoniaku w taki sposób, aby minimalizować ilości tworzonego N2O (metoda pierwotna redukcji emisji N2O).
2. Wysokotemperaturowy rozkład podtlenku azotu - termiczny lub katalityczny przebiegający w temperaturach 850-950°C; w takim układzie złoże katalizatora umieszcza się tuż pod siatkami katalitycznymi w reaktorze utleniania amoniaku.
3. Niskotemperaturowy rozkład podtlenku azotu przebiegający w temperaturach 250-400°C (granicznie do 600°C). Zazwyczaj ten sposób wymaga dobudowania dodatkowego konwertera tuż przed ostatecznym rozprężeniem gazów resztkowych i emisją ich do atmosfery.
Najczęściej stosowaną metodą katalitycznego rozkładu podtlenku azotu jest metoda wysokotemperaturowa, dlatego że nie wymusza ona konieczności przebudowy ciągu produkcyjnego instalacji kwasu azotowego. Krótkie czasy kontaktu złoża katalitycznego z gazami nitrozowymi wymuszają stosowanie wysoce aktywnego katalizatora. Rygorystyczne warunki pracy to jest wysoka temperatura, duże prędkości liniowe przepływu gazu oraz długi czas eksploatacji, wymuszają konieczność stosowania katalizatorów charakteryzujących się bardzo dobrymi właściwościami mechanicznymi jak i odpornością na starzenie i utratę aktywności katalitycznej. Ważne jest, aby katalizator nie emitował pyłów podczas pracy, gdyż mogą one skracać żywotność turbiny przez którą przepływają gazy nitrozowe, a także mogą powodować wtórne zanieczyszczanie kwasu azotowego, co wpływa na stabilność otrzymywanego następnie azotanu (V) amonu. Bardzo ważną, wymaganą cechą katalizatora jest selektywność nie katalizowanie rozkładu tlenku azotu (II). Ostre wymagania jakim musi sprostać katalizator do wysokotemperaturowego rozkładu N2O spowodowały, że do tej pory udało się opracować tylko kilka tego typu katalizatorów.
Jako katalizatory wysokotemperaturowego rozkładu podtlenku azotu, najczęściej stosuje się ceramiki bazujące na tlenkach metali, wytwarzane metodami współstrącenia, lub impregnacji.
W polskim opisie patentowym PL 207666 ujawniono katalizator składający się z: od 50% do 85% tlenku żelaza jako składnika aktywnego, od 0,1% do 5% tlenku ceru lub lantanu jako składników zwiększających aktywność katalizatora oraz od 14,9% do 45% tlenku glinu jako czynnika strukturotwórczego i wiążącego. Zgodnie z przykładem według ujawnienia katalizator preparowano poprzez współstrącanie. Wadą powyżej opisanego rozwiązania może być stosunkowo szybka dezaktywacja katalizatora oraz możliwość uwalniania pyłów zawierających duże ilości związków żelaza, wpływających na stabilność otrzymywanego azotanu (V) amonu oraz eksploatację instalacji.
Firma Johnson Matthey opracowała rozwiązanie ujawnione w zgłoszeniu patentowym WO2004096702 bazujące na perowskicie o formule La0,8sCe0,2CoO3, które zostało zastosowane w instalacjach kwasu azotowego. Jednakże w temperaturze powyżej 800°C wyżej wymieniona struktura może być mało stabilna - informacja według zgłoszenia patentowego W O04096702A2.
Z opisu patentowego WO9955621 znany jest katalizator o składzie 8% CuO, 30% ZnO, 62% Al2O3, który wykazuje konwersję N2O na poziomie 70-90%. Jednak w literaturze znajdują się informacje, które wskazują iż w trakcie procesu z użyciem tego katalizatora może dojść do uwalniania związków miedzi, które z kolei mogą prowadzić do destabilizacji otrzymywanego azotanu (V) amonu WO04096702A2.
W opisie patentowym nr WO0013789 przedstawiono rozwiązanie, w którym faza aktywna (składająca się z tlenków lub mieszanych tlenków następujących metali: Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, In, Ag, Ti, Y, Zr, La, Ca, Sr i Ba, korzystnie La, Cr, Mn, Fe, Co, Ni i Cu, bardziej korzystnie Co) jest osadzona na tlenku magnezu lub wapnia. Zawartość fazy aktywnej powinna się zawierać w przedziale od 0,1% do 50%, korzystnie od 5% do 20%. Ujawniony według tego zgłoszenia katalizator charakteryzował się stopniem konwersji N2O bliskim 100% w temperaturze powyżej 800°C. Jednak ze względu na silnie zasadowy charakter nośnika stabilność chemiczna katalizatora w warunkach przemysłowych budzi wątpliwości. Zaletą rozwiązań bazujących na MgO jest to, że tlenek magnezu wykazuje jedną z najwyższych temperatur topnienia dla materiałów ceramicznych, a co za tym idzie katalizator bazujący na tlenku magnezu powinien być odporny na spiekanie w temperaturze procesu.
W opisie patentowym nr WO9907638 ujawniono skomplikowany układ katalizatorów, które były zdolne do utleniania N2O do NO w temperaturze procesu, jednak zgodnie z doniesieniami literaturowymi testy przemysłowe prowadzone przez firmę BASF nie potwierdziły efektywności rozwiązania - informacja według zgłoszenia patentowego WO04096702A2.
Firma Grande Paroisse przedstawiła rozwiązanie W O9964139, w którym jako katalizator rozkładu N2O zastosowano mieszaniny tlenków glinu i cyrkonu dodatkowo impregnowane solami cyrkonu.
W opisie patentowym nr WO0202230, chronionym również na terytorium Polski patentem PL 202653, przedstawiono rozwiązanie, w którym katalizator zawiera 0,1-10% molowych fazy spinelu glinowo-kobaltowego lub kobaltowo-żelazowego o formule Co3-xMxO4, gdzie M oznacza Fe lub Al, a x=0,25-2, naniesionego na tlenek ceru. Ponadto, w celu stabilizacji pracy katalizatora dodawano do 2% wagowych ZrO2.
W zgłoszeniu patentowym WO2011/004239 przedstawiono opis katalizatora o następującym składzie: 25-49% CaO, 26-51% AbOe, do 26% SO2, do 10% MgO, do 32% SrO, do 12% BaO. Przedstawiony w tym rozwiązaniu katalizator, ma głównie strukturę majenitu.
Ponadto, zgodnie z literaturą naukową istnieje szereg układów wykazujących właściwości katalityczne w reakcji rozkładu N2O. Są to:
• czyste tlenki metali przejściowych, w szczególności Co3O4, Fe3O4, Cu2O i NiO, • heksagliniany, w szczególności LaFeAlnO19, • perowskity, • hydrotalkity, • katalizatory bazujące na rodzie naniesionym na dwutlenek ceru, • katalizatory nośnikowe w których nośnik stanowi dwutlenek ceru, • tlenki metali dotowane alkaliami, • spinele w szczególności Co2AlO4, Co2MgO2, CuCo2O4, Co2ZnO4 oraz podobne struktury niestechiometryczne
[M. Konsoiakis ACS Catal. 5 (2015) 6397-6421].
Za najbardziej aktywne uznaje się układy o strukturze spinelowej, w szczególności układy zawierające kobalt. Dane pochodzące z modelowania teoretycznego wskazują na to, że bardziej reaktywnymi w stosunku do N2O miejscami aktywnymi spineli kobaltowych, są jony kobaltu znajdujące się w otoczeniu oktaedrycznym [P. Stelmachowski et al. Applied Catalysis B: Environmental 146 (2014) 105-111], zaś w mniejszym stopniu w reakcji rozkładu N2O biorą udział jony kobaltu w położeniach tetraedrycznych. Wymiana glinu na magnez, który wykazuje znacznie mniejsze powinowactwo do wnęk oktaedrycznych, prowadzi do wzrostu aktywności katalitycznej. Najaktywniejszym katalitycznie, według cytowanej powyżej pracy, okazał się czysty tlenek kobaltu (II,III) Co3O4. Jednak dane literaturowe jak i badania własne prowadzą do wniosku, że w warunkach wysokotemperaturowych czysty Co3O4 będzie ulegał rozkładowi/redukcji lub innym przemianom, zaś katalizator zawierający Co3O4 jako fazę aktywną będzie szybko ulegał dezaktywacji. Podobny wniosek przedstawiono w zgłoszeniu patentowym WO0202230 dla katalizatora 1% Co3O4/CeO2. Stąd też autorzy rozwiązania ujawnionego w opisie patentowym WO0202230, do stabilizacji układu katalitycznego zastosowali podstawienie spinelu glinem, uzyskując jako fazę aktywną Co2AlO4.
Motywacją dla podjętej pracy była próba wymiany w fazie spinelu kobaltowo-glinowego glinu, który wykazuje stosunkowo wysokie powinowactwo do miejsc oktaedrycznych, na metale wykazujące znacznie niższe powinowactwo do miejsc oktaedrycznych, korzystnie porównywalne lub mniejsze niż jony Co2+. Takimi jonami zgodnie z literaturą są m.in. Zn2+, Ga3+, Mg2+ [A. Navrotsky, O.J. Kleppa J. Inorg, Nucl. Chem. 29 (1967) 2701-2714]. ‘
Drugą cechą wspólną opisanych w literaturze katalizatorów do wysokotemperaturowego rozkładu podtlenku azotu, jest stosowanie jako nośników ogniotrwałych tlenków metali takich jak cer, cyrkon, glin, magnez, wapń, lantan oraz odpowiednich tlenków mieszanych. Przy czym preferowane są układy odporne chemicznie na panujące w reaktorze utleniania amoniaku warunki charakteryzujące się obecnością dużej ilości pary wodnej i tlenku azotu (II), a także obecnością innych zanieczyszczeń (w tym kwaśnych) mogących się tworzyć w trakcie zaburzeń procesu.
Z danych literaturowych wiadomo, że preferowanym rozwiązaniem jest tlenek ceru z tego względu, że wykazuje pewną aktywność w reakcji rozkładu N2O, co opisano m.in. w WO0202230, a jego właściwości magazynowania atomów tlenu mogą dodatkowo ułatwiać zachodzenie procesu rozkładu N2O. Z opisu patentowego WO0202230 wynika, że zastosowanie tlenku ceru jest korzystne również z tego powodu, że faza spinelu zawierającego kobalt nie jest mieszalna z tlenkiem ceru, a zatem jony kobaltu nie będą migrować w głąb nośnika - będą uwięzione w fazie spinelu na powierzchni.
Zastosowanie bardziej powszechnego nośnika jakim jest tlenek glinu, niestety prowadzi do rozpuszczania jonów kobaltu w fazie nośnika i w efekcie tylko część jonów będzie mogła uczestniczyć w reakcji kontaktowej, a także praktycznie wszystkie jony kobaltu znajdą się w niekorzystnych tetraedrycznych wnękach. Uzyskany materiał ma kolor niebieski, charakterystyczny dla normalnego spinelu CoAl2O4 i wykazuje tylko znikomą aktywność katalityczną.
Kolejnym z problemów do rozwiązania, dotyczących katalizatorów do wysokotemperaturowego rozkładu podtlenku azotu, jest wymagana odporność na spiekanie ziaren katalizatora, skutkująca odpornością na starzenie termiczne. Z literatury dotyczącej zastosowania tlenku ceru w innym wysokotemperaturowym procesie, to jest w katalitycznych konwerterach do oczyszczania spalin z silników Diesla, wynika że zastosowanie dotowanego tlenku ceru wpływa pozytywnie na stabilność nośnika, a także na zdolności transportu tlenu [A. Crucq (red.) (1991) Catalysis andAutomotive Pollution Control, Volume 30. Amsterdam: Elsevier Science Publishers B.V. ].
Stąd też motywacją podjętej pracy była modyfikacja znanego z literatury patentowej nośnika tj. CeO2 w taki sposób, aby polepszyć jego stabilność w wyższych temperaturach. Do tego celu zastosowano dotowanie następującymi metalami: La, Pr, Nd.
Przedmiotem wynalazku jest katalizator na nośniku CeO2 do wysokotemperaturowego rozkładu podtlenku azotu w strumieniach gazów nitrozowych, modyfikowany w taki sposób, aby polepszyć jego stabilność w wyższych temperaturach.
Przedmiotem wynalazku jest również sposób wytwarzania nośnika do produkcji katalizatora do wysokotemperaturowego rozkładu podtlenku azotu w strumieniach gazów nitrozowych, jak również sposób wytwarzania tego katalizatora.
Wynalazek dotyczy katalizatora nośnikowego cerowo-kobaltowego wysokotemperaturowego rozkładu N2O pochodzącego z gazów nitrozowych, charakteryzującego się tym, że zawiera od 0,5 do 2% wagowych fazy aktywnej, którą jest spinel kobaltowo-galowy lub kobaltowo-cynkowy lub kobaltowo-magnezowy osadzonej na nośniku, który stanowi dotowany lantanowcami, korzystnie lantanem lub prazeodymem lub neodymem lub mieszaniną wymienionych pierwiastków tlenek ceru, o wzorze ogólnym CO3-xMxO4/Cei-yREyO2-z, gdzie M = Zn, Ga, Mg lub ich mieszanina; RE = La, Pr, Nd lub ich mieszanina, a: x przyjmuje wartości 0,01 < x < 2; y przyjmuje wartości 0,001 < y < 0,15; z przyjmuje wartości 0,0005 < z < 0,075.
Korzystnie, zawartość lantanowców w nośniku katalizatora wynosi do 15% wagowych.
Korzystnie, nośnik w postaci dotowanego tlenku ceru, stosowany do wytwarzania katalizatora ma powierzchnię właściwą większą niż 40 m2/g, bardziej korzystnie większą niż 80 m2/g.
Wynalazek dotyczy również sposobu wytwarzania nośnika cerowego dla katalizatora wysokotemperaturowego rozkładu N2O, będącego dotowanym tlenkiem ceru, który charakteryzuje się tym, że nośnik, opisywany wzorem ogólnym Cei-yREyO2-z RE = La, Pr, Nd lub ich mieszanina, przy czym 0,001 < y < 0,15; 0,0005 < z < 0,075, jest otrzymywany poprzez rozkład termiczny w atmosferze powietrza, nierozpuszczalnej soli cerowo-lantanowej lub cerowo-prazeodymowej lub cerowo-neodymowej lub soli zawierającej cer i mieszaninę lantanowców.
Korzystnie, w sposobie wytwarzania nośnika katalizatora, stosowaną do rozkładu termicznego nierozpuszczalną solą cerowo-lantanową lub cerowo-prazeodymową lub cerowo-neodymową lub zawierającą cer i mieszaninę lantanowców jest szczawian, węglan, lub adypinian, wytwarzany poprzez współstrącenie soli ceru i lantanowców z roztworu o stężeniu jonów ceru w zakresie od 0,1 mol/dm3 do 0,5 mol/dm3 oraz jonów lantanowców (La, Pr Nd lub ich mieszanina) o stężeniu od 0,01 do 0,08 mol/dm3, korzystnie czynnikiem strącającym jest roztwór węglanu sodu o stężeniu od 0,5 do 3 mol/dm3.
Wynalazek dotyczy również sposobu wytwarzania katalizatora nośnikowego cerowo-kobaltowego wysokotemperaturowego rozkładu N2O polegającego na wytworzeniu nośnika, impregnacji nośnika fazą aktywną i poddaniu tak utworzonego katalizatora obróbce końcowej nadającej mu ostateczny kształt to jest suszeniu i kalcynacji proszku katalizatora, mieszaniu proszku katalizatora z lepiszczami, suszeniu, kompaktowaniu, tabletkowaniu i kalcynacji pastylek katalizatora, który charakteryzuje się tym, że impregnacja nośnika fazą aktywną, opisaną wzorem ogólnym CO3-xMxO4, gdzie M = Zn, Ga, Mg lub
PL 243594 Β1 ich mieszanina; przy czym 0,01 < x < 2; odbywa się poprzez natrysk fazy aktywnej na ogrzany powyżej 100°C i mieszany w sposób ciągły nośnik z jednoczesnym odprowadzeniem wody z układu reakcyjnego.
Katalizator, według wynalazku, charakteryzuje się wyższą odpornością na starzenie w wysokiej temperaturze oraz lepszymi właściwościami mechanicznymi od obecnie stosowanych katalizatorów.
Dzięki zastosowaniu jako fazy aktywnej spinelu kobaltowego zawierającego pierwiastki mające tendencje do obsadzania wnęk tetraedrycznych tj. Zn, Ga, Mg (lub ich mieszaniny), zwiększa się skuteczność obsadzania jonami kobaltu miejsc oktaedrycznych, a co za tym idzie zwiększa się aktywność katalityczna, zaś dotowanie nośnika lantanem, prazeodymem lub neodymem wpływa pozytywnie na stabilność nośnika w wysokiej temperaturze.
Wynalazek ujawnia katalizator aktywny i termicznie trwały w temperaturze powyżej 500°C, czyli w warunkach reakcji wysokotemperaturowego rozkładu podtlenku azotu.
Wynalazek został przedstawiony w przykładach wykonania.
Przykład 1
Proces otrzymywania nośnika katalizatora prowadzony był w następujący sposób. Przygotowano roztwór zawierający azotan (V) ceru (III) oraz azotan (V) lantanu o stężeniu 0,44 mol/dm3 jonów Ce oraz 0,053 mol/dm3 jonów La. Następnie do mieszanego roztworu soli ceru i lantanu (w temperaturze 30°C) dozowano roztwór węglanu sodu o stężeniu 2,8 mol/dm3, aż do uzyskania pH = 8. Wytrącony osad mieszanych węglanów ceru i lantanu następnie mieszano przez około 2 godziny w temperaturze 50°C oraz 1 godzinę w temperaturze 80°C. Zawiesinę odfiltrowano. Uzyskany placek filtracyjny przemywano, aż do uzyskania przewodnictwa przesączu na poziomie poniżej 1 mS/cm. Uzyskany osad następnie suszono i kalcynowano w atmosferze powietrza stosując następujący program temperaturowy: narost 5°C/min od 25°C do 105°C, wygrzewanie przez 5 godzin w temperaturze 105°C, narost 5°C/min od 105°C do 170°C, wygrzewanie przez 1 godzinę w temperaturze 170°C, narost 3°C od 170°C do 220°C, wygrzewanie przez 1 godzinę w temperaturze 220°C, narost 1°C/min do 265°C, wygrzewanie przez 2 godziny w temperaturze 265°C. W wyniku kalcynacji uzyskano mieszany tlenek cerowo-lantanowy o powierzchni właściwej powyżej 70 m2/g o stosunku jonów La/Ce = 0,12. Celem sprawdzenia stabilności termicznej uzyskanego nośnika, poddano go procesowi starzenia polegającemu na wygrzewaniu w temperaturze 910°C przez okres 30 dni. W tym samym piecu wygrzewano również próbkę odniesienia, którą był czysty tlenek ceru wysokiej powierzchni. Jako wskaźnik odporności nośnika na spiekanie wzięto pomiar powierzchni właściwej BET. Uzyskane wyniki ujawniono w tabeli 1.
Przykład 2
Stosując przepis opisany w przykładzie 1 i zastępując azotan (V) lantanu, odpowiednio azotanem (V) neodymu lub azotanem (V) prazeodymu otrzymano odpowiednio tlenki cerowo-neodymowy, cerowo-prazeodymowy. Uzyskane tlenki również poddano procesowi starzenia w takich samych warunkach jak w przykładzie 1, celem sprawdzenia odporności na spiekanie.
Wyniki pomiaru powierzchni właściwej BET zamieszczono w tabeli 1.
Tabela 1 Wyniki badania powierzchni właściwej wytworzonych nośników
| Skład nośnika | Powierzchnia właściwa BET próbki przed starzeniem [m2/g] | Powierzchnia właściwa 8 ET próbki po starzeniu3 |
| Εβο,βείπο,πΟι,Μ | 84 | 6 |
| Ceo.BgNdo.nOi^i | 77 | 3 |
| ζθΒ,ΒβΡΓο,πΟι,ψι | 48 | 4,1 |
| CeO2 - próbka odniesienia | 169 | 1,7 |
a) Proces starzenia - wygrzewano nośnik katalizatora w temperaturze 910°C w atmosferze powietrza przez okres 1 miesiąca
PL 243594 Β1
Przykład 3
Otrzymany w przykładzie 1 nośnik katalizatora zaimpregnowano roztworem zawierającym azotan (V) kobaltu (II) i azotan (V) galu o takim stężeniu i w takiej ilości, aby ładunek jonów kobaltu i galu wynosił odpowiednio 0,12 mol/kg nośnika oraz 0,06 mol/kg nośnika. Proces impregnacji prowadzono w temperaturze 105°C przy równoczesnym odparowywaniu wody. Uzyskany wysuszony proszek ujednorodniono i przetarto przez sito (0,2 mm) a następnie poddano kalcynacji - program temperaturowy kalcynacji: 3°C/min do 950°C, izoterma 5 godzin. Kalcynację prowadzono w przepływie powietrza. Uzyskany proszek katalizatora ujednorodniono i przetarto przez sito 0,2 mm. Następnie proszek katalizatora mieszano z kompozycją lepiszcz w mieszalniku z mieszadłem wstęgowym na mokro. Kompozycja lepiszcz składała się z: tylozy w ilości 5 g/kg proszku katalizatora, metylocelulozy w ilości 9 g/kg proszku katalizatora, oleiny w ilości 9 g/kg proszku katalizatora, parafiny ciekłej w ilości 32 g/kg proszku katalizatora oraz wody w ilości 1,2 l/kg proszku katalizatora. Uzyskaną masę plastyczną następnie wysuszono w temperaturze 110°C przez okres 10 godzin, roztarto, ujednorodniono, skompaktowano i przesiano na sitach tak, aby uzyskać granulat o średnicy 0,5-0,8 mm. Z uzyskanego granulatu wyprodukowano kształtki, które następnie poddawano kalcynacji w atmosferze powietrza. Program temperaturowy kalcynacji: narost 1 °C/min od 25°C do 170°C, wygrzewanie przez 2 godziny w temperaturze 170°C, narost 1°C/min od 170°C do 250°C wygrzewanie przez 6 godzin w temperaturze 250°C, narost 1°C/min od 250°C do 950°C, wygrzewanie przez 6 godzin w temperaturze 950°C. Uzyskano kształtki katalizatora o formule Co2Ga04/CeO,88Lao,i2. Celem sprawdzenia skuteczności rozwiązania uzyskany katalizator poddano testom katalitycznym w mikroreaktorze przy zwiększonym obciążeniu katalizatora podtlenkiem azotu (6,5-krotnie wyższe stężenie niż w przypadku warunków rzeczywistych). Celem sprawdzenia odporności katalizatora na starzenie uzyskany katalizator poddano procesowi starzenia w temperaturze 910°C przez okres 30 dni oraz testom katalitycznym po starzeniu (również w warunkach podwyższonego obciążenia katalizatora podtlenkiem azotu). Takim samym testom i starzeniu poddano próbkę referencyjnego katalizatora. Uzyskane stopnie konwersji N2O w warunkach laboratoryjnych podano w tabeli 2.
Przykład 4
Otrzymany w przykładzie 1 lub 2 nośnik impregnowano i przetwarzano zgodnie z przepisem zawartym w przykładzie 3, stosując azotan (V) galu lub azotan (V) cynku lub azotan (V) magnezu. Uzyskano pastylki katalizatora, które poddano testom. Uzyskane wyniki zamieszczono w tabeli 2.
Tabela 2 Wyniki testów katalitycznych wytworzonych katalizatorów
| Sktad katalizatora | Stopień konwersji NzO na otrzymanym katalizatorze b | Stopień konwersji NzO na otrzymanym katalizatorze po starzeniua,b |
| CojGaOł/ Ceo.aaLnojjOi,^ | 95% | 61% |
| CoaGaCU/ Ceo.saPro, 12O1,94 | 93% | 59% |
| CojGaCWCeo^Ndo^iOi,^ | 91% | 54% |
| CozZnO^/Ceo.BaLncjzOi^i | 93% | 60% |
| CozZnO^/Ceo.BePto.izOi.M | 90% | 57% |
| Co2Zn04/Ceo,eaNdo>i20i194 | 98% | 58% |
| CojAAgO^/Ceo.eaLno.i2O1,94 | 92% | 55% |
| CozMgtW Ce0,eeP ro, 1 zO1,94 | 92% | 53% |
| CozMgCW Ceo, β«Νάο,ι z01,94 | 94% | 53% |
| Katalizator referencyjny | 84% | 52% |
a) Proces starzenia - wygrzewano nośnik katalizatora w temperaturze 910°C w atmosferze powietrza przez okres 1 miesiąca
b) Warunki testu katalitycznego: WHSV = 120 000 cm3/(g h), skład przepuszczanego gazu: 0,25% NO, 1 % N2O, 2% H2O 5% O2, 91,75% N2, temperatura 890°C.
Claims (6)
1. Katalizator nośnikowy cerowo-kobaltowy wysokotemperaturowego, w temperaturze 500-1000°C, rozkładu N2O pochodzącego z gazów nitrozowych, znamienny tym, że zawiera od 0,5 do 2% wagowych fazy aktywnej, którą jest spinel kobaltowo-galowy lub kobaltowo-cynkowy lub kobaltowo-magnezowy osadzonej na nośniku, który stanowi dotowany lantanowcami, korzystnie lantanem lub prazeodymem lub neodymem lub mieszaniną wymienionych pierwiastków tlenek ceru, o wzorze ogólnym Co3-xMxO4/Ce1-yREyO2-z, gdzie M = Zn, Ga, Mg lub ich mieszanina; RE = La, Pr, Nd lub ich mieszanina, a: x przyjmuje wartości 0,01 < x < 2; y przyjmuje wartości 0,001 < y < 0,15; z przyjmuje wartości 0,0005 < z < 0,075.
2. Katalizator według zastrz. 1, znamienny tym, że zawartość lantanowców w nośniku wynosi do 15% wagowych.
3. Katalizator według zastrz. 1 znamienny tym, że nośnik, w postaci dotowanego tlenku ceru, stosowany do wytwarzania katalizatora ma powierzchnię właściwą większą niż 40 m2/g, korzystnie większą niż 80 m2/g.
4. Sposób wytwarzania nośnika cerowego dla katalizatora wysokotemperaturowego rozkładu N2O będącego dotowanym tlenkiem ceru znamienny tym, że nośnik, opisywany wzorem ogólnym Ce1-yREyO2-z RE = La, Pr, Nd lub ich mieszanina, przy czym 0,001 < y < 0,15; 0,0005 < z < 0,075, jest otrzymywany poprzez rozkład termiczny w atmosferze powietrza, nierozpuszczalnej soli cerowo-lantanowej lub cerowo-prazeodymowej lub cerowo-neodymowej lub soli zawierającej cer i mieszaninę lantanowców.
5. Sposób według zastrz. 4 znamienny tym, że stosowaną do rozkładu termicznego nierozpuszczalną solą cerowo-lantanową lub cerowo-prazeodymową lub cerowo-neodymową lub zawierającą cer i mieszaninę lantanowców jest szczawian, węglan, lub adypinian, wytwarzany poprzez współstrącenie soli ceru i lantanowców z roztworu o stężeniu jonów ceru w zakresie od 0,1 mol/dm3 do 0,5 mol/dm3 oraz jonów lantanowców (La, Pr Nd lub ich mieszanina) o stężeniu od 0,01 do 0,08 mol/dm3, korzystnie czynnikiem strącającym jest roztwór węglanu sodu o stężeniu od 0,5 do 3 mol/dm3.
6. Sposób wytwarzania katalizatora nośnikowego cerowo-kobaltowego wysokotemperaturowego rozkładu. N2O według zastrz. 1 polegający na wytworzeniu nośnika, impregnacji nośnika fazą aktywną, i poddaniu tak utworzonego katalizatora obróbce końcowej nadającej mu ostateczny kształt to jest suszeniu i kalcynacji proszku katalizatora, mieszaniu proszku katalizatora z lepiszczami, suszeniu, kompaktowaniu, tabletkowaniu i kalcynacji pastylek katalizatora znamienny tym, że impregnacja nośnika fazą aktywną, opisaną, wzorem ogólnym Co3-xMxO4 gdzie M = Zn, Ga, Mg lub ich mieszanina; przy czym 0,01 < x < 2; odbywa się poprzez natrysk fazy aktywnej na ogrzany powyżej 100°C i mieszany w sposób ciągły nośnik z jednoczesnym odprowadzeniem wody z układu reakcyjnego.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL432885A PL243594B1 (pl) | 2020-02-12 | 2020-02-12 | Katalizator do wysokotemperaturowego rozkładu podtlenku azotu |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL432885A PL243594B1 (pl) | 2020-02-12 | 2020-02-12 | Katalizator do wysokotemperaturowego rozkładu podtlenku azotu |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL432885A1 PL432885A1 (pl) | 2021-08-16 |
| PL243594B1 true PL243594B1 (pl) | 2023-09-18 |
Family
ID=77561270
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL432885A PL243594B1 (pl) | 2020-02-12 | 2020-02-12 | Katalizator do wysokotemperaturowego rozkładu podtlenku azotu |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL243594B1 (pl) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011036320A1 (es) * | 2009-09-23 | 2011-03-31 | Universidad De Alicante | Sistemas catalíticos de rodio y óxido de cerio modificado para la descomposición de n2o en n2 y o2 |
| PL2334408T3 (pl) * | 2008-10-03 | 2019-01-31 | RHODIA OPéRATIONS | Sposób rozkładu N<sub>2</sub>O z zastosowaniem katalizatora na bazie tlenku ceru i lantanu |
-
2020
- 2020-02-12 PL PL432885A patent/PL243594B1/pl unknown
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| PL2334408T3 (pl) * | 2008-10-03 | 2019-01-31 | RHODIA OPéRATIONS | Sposób rozkładu N<sub>2</sub>O z zastosowaniem katalizatora na bazie tlenku ceru i lantanu |
| WO2011036320A1 (es) * | 2009-09-23 | 2011-03-31 | Universidad De Alicante | Sistemas catalíticos de rodio y óxido de cerio modificado para la descomposición de n2o en n2 y o2 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| A. NAVROTSKY, O.J. KLEPPA:: "J. inorg. nucl. Chem., (1967), 29(11), 2701–2714. doi:10.1016/0022-1902(67)80008-3", THE THERMODYNAMICS OF CATION DISTRIBUTIONS IN SIMPLE SPINELS * |
| MICHALIS I. KONSOLAKIS:: "ACS Catal., (2015), 5, 11, 6397-6421, DOI: 10.1021/acscatal.5b01605", RECENT ADVANCES ON NITROUS OXIDE (N2O) DECOMPOSITION OVER NON–NOBLE METAL OXIDE CATALYSTS: CATALYTIC PERFORMANCE, MECHANISTIC CONSIDERATIONS AND SURFACE CHEMISTRY ASPECTS * |
| P. STELMACHOWSKI ET AL.:: "Appl. Catal. B: Environ. (2013), 1-7, http://dx.doi.org/10.1016/j.apcatb.2013.05.027", MG AND AL SUBSTITUTED COBALT SPINELS AS CATALYSTS FOR LOW TEMPERATURĘ DEN2O—EVIDENCE FOR NOCTAHEDRAL COBALT ACTIVE SITES * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL432885A1 (pl) | 2021-08-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4921829A (en) | Catalyst for purifing exhaust gases | |
| US6569803B2 (en) | Catalyst for purifying exhaust gas | |
| JP2010535622A (ja) | 触媒、その生産方法およびｎ２ｏを分解するためのその使用 | |
| JP5166245B2 (ja) | 触媒組成物 | |
| JP2005231951A (ja) | 複合酸化物及び排ガス浄化用触媒 | |
| RU2117528C1 (ru) | Катализатор окисления аммиака | |
| EP2155366B1 (en) | Oxygen storage/release material and exhaust gas purifying catalyst comprising the same | |
| JP2007237005A (ja) | Ｐｍ燃焼触媒用複合酸化物およびフィルター | |
| JP6684669B2 (ja) | アンモニア分解用触媒およびこの触媒を用いた水素含有ガスの製造方法 | |
| PL243594B1 (pl) | Katalizator do wysokotemperaturowego rozkładu podtlenku azotu | |
| EP2155365B1 (en) | Oxygen storage/release material and exhaust gas purifying catalyst comprising the same | |
| US20220355275A1 (en) | Heat-resistant ruthenium composite and use thereof as catalyst for nox storage and reduction | |
| JP4254444B2 (ja) | 内燃機関用排ガス浄化触媒およびその製造方法 | |
| US9987593B2 (en) | Method for producing NOx storage-reduction catalyst | |
| JP2013203609A (ja) | 酸素貯蔵能セラミック材料とその製造方法、および触媒 | |
| JP6770265B2 (ja) | 排気ガス浄化用触媒 | |
| KR20170040188A (ko) | 귀금속-프리 촉매 조성물 | |
| JP6751606B2 (ja) | アンモニア分解用触媒およびこの触媒を用いた水素含有ガスの製造方法 | |
| JPH04235742A (ja) | 排ガス浄化用アルデヒド分解触媒 | |
| JP2006341176A (ja) | 触媒担体及び排ガス浄化触媒の製造方法 | |
| CN114146711A (zh) | 耐硫型卤代挥发性有机物催化燃烧整体式催化剂及其制备方法 | |
| RU2637939C2 (ru) | Катализатор окисления аммиака для производства азотной кислоты на основе ортокобальтатов иттрия-гадолиния | |
| JP2007069077A (ja) | 排気ガス浄化用触媒並びに触媒付きディーゼルパティキュレートフィルタ | |
| CN115532271A (zh) | 一种整体式催化燃烧VOCs催化剂的制备方法 | |
| JP5607891B2 (ja) | 排ガス浄化用触媒 |