RU2325949C2 - Catalyst and method of purifying effluent gases - Google Patents

Catalyst and method of purifying effluent gases Download PDF

Info

Publication number
RU2325949C2
RU2325949C2 RU2006109578/04A RU2006109578A RU2325949C2 RU 2325949 C2 RU2325949 C2 RU 2325949C2 RU 2006109578/04 A RU2006109578/04 A RU 2006109578/04A RU 2006109578 A RU2006109578 A RU 2006109578A RU 2325949 C2 RU2325949 C2 RU 2325949C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
catalyst
nickel
effluent gases
industrial catalyst
gases
Prior art date
Application number
RU2006109578/04A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2006109578A (en
Inventor
ков Валентин Филиппович Треть (RU)
Валентин Филиппович Третьяков
Тать на Николаевна Бурдейна (RU)
Татьяна Николаевна Бурдейная
Юрий Максимович Гольдберг (RU)
Юрий Максимович Гольдберг
Юли Николаевна Дунаева (RU)
Юлия Николаевна Дунаева
Надежда Николаевна Георгиева (RU)
Надежда Николаевна Георгиева
Original Assignee
Валентин Филиппович Третьяков
Татьяна Николаевна Бурдейная
Юрий Максимович Гольдберг
Юлия Николаевна Дунаева
Надежда Николаевна Георгиева
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 Валентин Филиппович Третьяков, Татьяна Николаевна Бурдейная, Юрий Максимович Гольдберг, Юлия Николаевна Дунаева, Надежда Николаевна Георгиева filed Critical Валентин Филиппович Третьяков
Priority to RU2006109578/04A priority Critical patent/RU2325949C2/en
Publication of RU2006109578A publication Critical patent/RU2006109578A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2325949C2 publication Critical patent/RU2325949C2/en

Links

Landscapes

  • Catalysts (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: principle refers to catalyst and method of complex purification of waste gases of different production, heat and power utilities, automobile transport, which works on natural gas (methane). Described is a method of complex purification of effluent gases from nitrogen oxides, carbon oxide and hydrocarbons and it involves passing the effluent gases at temperatures 455-600°C through a layer of mechanical mixture of nickel chromium oxide industrial catalyst a copper zink nickel industrial catalyst in a volume composition of 1:1 to 20:1 respectively. To the effluent gases, methane up to a volume composition of CH4/O2 0.07-0.15 can be added before passing it through the catalyst layer. Nickel chromium oxide industrial catalyst contains NiO 38-42 %; ZnO 28-32 %; NiO 4-6 % and not less than Al2O3 17 % masses.
EFFECT: increasing of the purifying index of effluent gases.
3 cl, 4 ex

Description

Изобретение относится к катализаторам и способам комплексной очистки газовых выбросов различных производств, теплоэнергетических установок и автомобильного транспорта, работающих на природном газе (метан). Отходящие газы указанных производств обычно содержат оксиды азота, оксид углерода и остаточные количества несгоревших углеводородов, являющиеся вредными и загрязняющими атмосферу примесями. Очистка от таких примесей производится путем их каталитического восстановления (оксиды азота) и окисления (оксид углерода и углеводороды).The invention relates to catalysts and methods for the comprehensive purification of gas emissions from various industries, thermal power plants and motor vehicles operating on natural gas (methane). Waste gases from these plants usually contain nitrogen oxides, carbon monoxide and residual amounts of unburned hydrocarbons, which are harmful and polluting the atmosphere. Purification from such impurities is carried out by their catalytic reduction (nitrogen oxides) and oxidation (carbon monoxide and hydrocarbons).

Известно, что наиболее эффективными в процессе комплексной очистки выхлопных газов от токсичных компонентов являются катализаторы на основе металлов платиновой группы [Granger P., Lecomte J.J., Dathy С. et al // J.Catal.1998, V.175, N2, Р.194.] Однако недостатками этих катализаторов являются их дефицитность и высокая стоимость.It is known that the most effective in the process of complex purification of exhaust gases from toxic components are catalysts based on platinum group metals [Granger P., Lecomte JJ, Dathy C. et al // J. Catal. 1998, V.175, N2, P. 194.] However, the disadvantages of these catalysts are their scarcity and high cost.

Известен катализатор, представляющий собой медно-никелевый сплав из семейства монелей, состоящий из 66% Ni; 31,5% Cu; 0,9% Mn; 1,35% Fe; 0,12% С; 0,005% S; 0,15% Si [Патент США №3565574, 1971]. Применение этого катализатора позволяет проводить очистку выхлопных газов от оксидов азота и углерода, а также углеводородов. Но указанный катализатор эффективно работает только при достаточно высоких температурах (выше 400°С).A known catalyst, which is a copper-nickel alloy from the moneli family, consisting of 66% Ni; 31.5% Cu; 0.9% Mn; 1.35% Fe; 0.12% C; 0.005% S; 0.15% Si [US Patent No. 3565574, 1971]. The use of this catalyst allows the purification of exhaust gases from oxides of nitrogen and carbon, as well as hydrocarbons. But the specified catalyst only works efficiently at sufficiently high temperatures (above 400 ° C).

Известно также применение для очистки выхлопных газов от окислов азота никель-хромового гранулированного катализатора, который проявлял высокую каталитическую активность при температуре 450°С и при отношении CH4/O2 0,5 [Тихоненко А.Д. и др. Узбекский химический журнал, 1970, N4, с.6-8.]. К недостаткам данного катализатора следует отнести необходимость введения в очищаемый газ избытка восстановителя (природного газа или водорода) и проведение процесса только при высокой температуре.It is also known to use nickel-chromium granular catalyst for the purification of exhaust gases from nitrogen oxides, which showed high catalytic activity at a temperature of 450 ° C and with a ratio of CH 4 / O 2 of 0.5 [Tikhonenko A.D. and other Uzbek chemical journal, 1970, N4, p.6-8.]. The disadvantages of this catalyst include the necessity of introducing an excess of a reducing agent (natural gas or hydrogen) into the gas to be purified and carrying out the process only at high temperature.

В патенте РФ №2050191, 1995 г. описан применяемый для очистки отходящих газов катализатор из смеси железохромового промышленного катализатора марки СТК и медь-цинк-никелевого промышленного катализатора НТК-10-1, взятых в объемном соотношении 0,5-5,0:1. Рабочая температура для такого катализатора не превышает 400°С, в то время как температура отходящих газов может быть значительно выше (500-550°С и даже более). Кроме того, данный катализатор не использовался для очистки отходящих газов от оксида углерода.In the patent of the Russian Federation No. 2050191, 1995, a catalyst used for cleaning exhaust gases from a mixture of an iron-chromium industrial catalyst of the STK brand and copper-zinc-nickel industrial catalyst NTK-10-1, taken in a volume ratio of 0.5-5.0: 1, is described . The operating temperature for such a catalyst does not exceed 400 ° C, while the temperature of the exhaust gases can be significantly higher (500-550 ° C and even more). In addition, this catalyst was not used for the purification of exhaust gases from carbon monoxide.

Наиболее близким к предлагаемому катализатору по технической сущности и получаемому результату является промышленный катализатор НТК-1, применявшийся для восстановления окислов азота в присутствии СО [Некрич Е.М. и др. Химическая технология. 1974, N5, с.38-39]. В состав катализатора входят окислы Zn, Cr и Cu. Катализатор эффективно (степень превращения более 80%) восстанавливает NOx при температуре выше 230°С. Близкая к 100% конверсия NOx наблюдается при температуре выше 275°С. Катализатор проявляет активность и в присутствии кислорода, однако при этом в газовую смесь следует добавлять значительный избыток восстановителя - оксида углерода.The closest to the proposed catalyst in technical essence and the result obtained is the industrial catalyst NTK-1, used to reduce nitrogen oxides in the presence of CO [Nekrich EM and other chemical technology. 1974, N5, p. 38-39]. The composition of the catalyst includes oxides of Zn, Cr and Cu. The catalyst effectively (conversion rate of more than 80%) reduces NO x at temperatures above 230 ° C. A close to 100% conversion of NOx is observed at temperatures above 275 ° C. The catalyst is also active in the presence of oxygen; however, a significant excess of a reducing agent, carbon monoxide, should be added to the gas mixture.

Недостатком известного катализатора является его низкая активность при невысоких температурах и неселективность в присутствии кислорода.A disadvantage of the known catalyst is its low activity at low temperatures and non-selectivity in the presence of oxygen.

Целью изобретения является создание катализатора комплексной очистки газов от оксидов азота и углерода, обладающего высокой активностью и селективностью в широком интервале температур.The aim of the invention is to provide a catalyst for the comprehensive purification of gases from oxides of nitrogen and carbon, which has high activity and selectivity in a wide temperature range.

Предлагаемое изобретение позволяет проводить процесс очистки кислородсодержащих газов от оксидов азота восстановлением их углеводородами в одну стадию на дешевом доступном катализаторе с высокой эффективностью. Для этого очищаемый газ вместе с восстановителем пропускают через слой катализатора при повышенной температуре. В процессе очистки применяется многокомпонентный оксидный катализатор, представляющий собой механическую смесь промышленных катализаторов никельхромоксидного и медь-цинк-никелевого, взятых в соотношении от 1:1 до 20:1 соответственно.The present invention allows for the purification of oxygen-containing gases from nitrogen oxides by reducing them with hydrocarbons in one stage on a cheap, affordable catalyst with high efficiency. For this, the gas to be purified along with the reducing agent is passed through the catalyst bed at an elevated temperature. In the cleaning process, a multicomponent oxide catalyst is used, which is a mechanical mixture of industrial nickel chromium oxide and copper-zinc-nickel catalysts taken in a ratio of 1: 1 to 20: 1, respectively.

Никельхромоксидный катализатор (ОСТ 6-03-314-75) применялся в качестве фор-контакта в колоннах гидрирования. В его состав входят NiO (≥48 мас.%) и Cr2O3 (≥27 мас.%). Катализатор медь-цинк-никелевый оксидный НТК-10-1 применялся в производстве бутиловых спиртов. В его состав входят CuO (38-42 мас.%), ZnO (28-32 мас.%) NiO (4-6 мас.%) и Al2О3 (≥17 мас.%).Nickel-chromium oxide catalyst (OST 6-03-314-75) was used as a pre-contact in hydrogenation columns. It contains NiO (≥48 wt.%) And Cr 2 O 3 (≥27 wt.%). The copper-zinc-nickel oxide catalyst NTK-10-1 was used in the production of butyl alcohols. Its composition includes CuO (38-42 wt.%), ZnO (28-32 wt.%) NiO (4-6 wt.%) And Al 2 О 3 (≥17 wt.%).

В соответствии с изобретением отходящие газы при температуре 350-600°С пропускают через слой из механической смеси никельхромоксидного промышленного катализатора и медь-цинк-никелевого оксидного промышленного катализатора, взятых в весовом соотношении от 1:1 до 20:1 соответственно. При содержании СО и углеводородов в отходящих газах в количестве, недостаточном для восстановления оксидов азота, в отходящие газы перед пропусканием через слой катализатора добавляют топливный газ - метан до объемного соотношения СН42 0,07-0,15.In accordance with the invention, off-gases at a temperature of 350-600 ° C. are passed through a bed of a mechanical mixture of a nickel-chromoxide industrial catalyst and a copper-zinc-nickel oxide industrial catalyst, taken in a weight ratio of 1: 1 to 20: 1, respectively. When the content of CO and hydrocarbons in the exhaust gases is not sufficient to reduce nitrogen oxides, fuel gas, methane, is added to the exhaust gases before passing through the catalyst bed to a volume ratio of CH 4 / O 2 of 0.07-0.15.

Согласно предлагаемому способу на указанном катализаторе в одностадийном процессе очистки удается достичь 90%-ной конверсии оксидов азота при содержании их в очищаемом газе в количестве 0,025-0,14 об.% в присутствии значительных количеств кислорода (до 10 об.%) в интервале температур 400-550°С. Оптимальным является отношение СН4/O2 0,07-0,15.According to the proposed method, on the specified catalyst in a one-step purification process, it is possible to achieve a 90% conversion of nitrogen oxides when they are contained in the gas to be purified in an amount of 0.025-0.14 vol.% In the presence of significant amounts of oxygen (up to 10 vol.%) In the temperature range 400-550 ° C. The optimal ratio is CH 4 / O 2 0.07-0.15.

Предлагаемый катализатор обладает высокой активностью и селективностью.The proposed catalyst has high activity and selectivity.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами:The invention is illustrated by the following examples:

Пример 1. Взяли катализаторы никельхромоксидный (далее Ni-Cr) и НТК-10-1 в соотношении 10:1 (10 см3 Ni-Cr и 1 см3 НТК-10-1) и смешали в емкости соответствующего объема до равномерного распределения гранул. Полученную механическую смесь поместили в каталитический реактор. Состав газа на входе в реактор соответствовал составу выпускных газов газопоршневого агрегата для электростанций (в об.%: О2 - 8,10; N2 - 91,57; СН4 - 0,25; СО - 0,05; NOx - 0,03.).Example 1. Nickel-chromium oxide catalysts (hereinafter referred to as Ni-Cr) and NTK-10-1 were taken in a ratio of 10: 1 (10 cm 3 Ni-Cr and 1 cm 3 NTK-10-1) and mixed in a container of the appropriate volume until the granules were uniformly distributed . The resulting mechanical mixture was placed in a catalytic reactor. The gas composition at the inlet of the reactor corresponded to the composition of the exhaust gases of the gas piston unit for power plants (in vol.%: О 2 - 8.10; N 2 - 91.57; СН 4 - 0.25; СО - 0.05; NO x - 0.03.).

При объемной скорости газового потока 10 тыс.ч-1, температуре 550°С и соотношении СН4/02=0,03, конверсия NOx составила 85%, а СО - практически 100%.At a volumetric gas flow rate of 10 thousand hours -1, a temperature of 550 ° C and a ratio of CH 4/02 = 0,03, NOx conversion was 85%, and CO - practically 100%.

Пример 2. Использовали катализатор из смеси Ni-Cr и НТК-10-1, взятых в соотношении 1:1. Состав газа на входе в каталитический реактор, об.%: O2 - 8,00; N2 - 91,25; СН4 - 0,67; СО - 0,05; NOx - 0,03 (с дополнительным количеством метана). Объемная скорость газового потока 12,5 тыс.ч-1, температура 540°С, СН4/O2 0,08. Конверсия NOx составила 87%, СО - практически 100%.Example 2. Used a catalyst from a mixture of Ni-Cr and NTK-10-1, taken in the ratio 1: 1. The composition of the gas at the entrance to the catalytic reactor, vol.%: O 2 - 8.00; N 2 - 91.25; CH 4 - 0.67; СО - 0.05; NO x - 0.03 (with additional methane). The volumetric gas flow rate of 12.5 thousand hours -1 , temperature 540 ° C, CH 4 / O 2 0,08. The conversion of NO x was 87%, СО - almost 100%.

Пример 3. Использовали катализатор с соотношением компонентов Ni-Cr и НТК-10-1, равном 2:1. Состав газа на входе в каталитический реактор, об.%: O2 - 7,95; N2 - 91,17; СН4 - 0,73; СО - 0,05; NOx - 0,03 (с дополнительным количеством метана). Объемная скорость газового потока 14 тыс.ч-1, температура 525°С, СН4/O2 0,09. Конверсия NOx - 85%, СО - практически 100%.Example 3. Used a catalyst with a ratio of Ni-Cr and NTK-10-1, equal to 2: 1. The composition of the gas at the entrance to the catalytic reactor, vol.%: O 2 - 7.95; N 2 - 91.17; CH 4 - 0.73; СО - 0.05; NO x - 0.03 (with additional methane). The volumetric rate of the gas stream is 14 thousand hours -1 , temperature 525 ° C, CH 4 / O 2 0,09. The conversion of NO x is 85%, CO is almost 100%.

Пример 4. Использовали катализатор с соотношением компонентов Ni-Cr и НТК-10-1, равном 2:1. Состав газа на входе в каталитический реактор, об.%: О2 - 7,90; N2 - 91,17; СН4 - 0,85; СО - 0,05; NOx - 0,03 (с дополнительным количеством метана). Объемная скорость газового потока 18 тыс.ч-1 температура 550°С, СН4/O2 0,11. Конверсия NOx - 90%, СО - практически 100%.Example 4. Used a catalyst with a ratio of Ni-Cr and NTK-10-1, equal to 2: 1. The composition of the gas at the inlet to the catalytic reactor, vol.%: O 2 - 7.90; N 2 - 91.17; CH 4 - 0.85; СО - 0.05; NO x - 0.03 (with additional methane). The volumetric gas flow rate of 18 thousand hours -1 temperature 550 ° C, CH 4 / O 2 0,11. The conversion of NO x is 90%, CO is almost 100%.

Claims (3)

1. Способ комплексной очистки отходящих газов от оксидов азота, оксида углерода и углеводородов, включающий пропускание отходящих газов при температуре 455-600°С через слой из механической смеси никельхромоксидного промышленного катализатора и медь-цинк-никелевого оксидного промышленного катализатора, взятых в объемном соотношении от 1:1 до 20:1 соответственно.1. The method of complex purification of exhaust gases from nitrogen oxides, carbon monoxide and hydrocarbons, comprising passing the exhaust gases at a temperature of 455-600 ° C through a layer of a mechanical mixture of a nickel-chromoxide industrial catalyst and a copper-zinc-nickel oxide industrial catalyst, taken in a volume ratio of 1: 1 to 20: 1, respectively. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что никельхромоксидный промышленный катализатор содержит NiO в количестве не менее 48 мас.% и Cr2О3 в количестве не менее 27 мас.%, а медь-цинк-никелевый оксидный промышленный катализатор содержит CuO 38-42 мас.%; ZnO 28-32 мас.%; NiO 4-6 мас.% и Al2О3 не менее 17 мас.%.2. The method according to claim 1, characterized in that the nickel-chromium oxide industrial catalyst contains NiO in an amount of not less than 48 wt.% And Cr 2 O 3 in an amount of not less than 27 wt.%, And the copper-zinc-nickel oxide industrial catalyst contains CuO 38-42 wt.%; ZnO 28-32 wt.%; NiO 4-6 wt.% And Al 2 About 3 not less than 17 wt.%. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в отходящие газы перед пропусканием через слой катализатора добавляют метан до объемного соотношения СН42 0,07-0,15.3. The method according to claim 1, characterized in that methane is added to the exhaust gases before passing through the catalyst bed to a volume ratio of CH 4 / O 2 of 0.07-0.15.
RU2006109578/04A 2006-03-27 2006-03-27 Catalyst and method of purifying effluent gases RU2325949C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006109578/04A RU2325949C2 (en) 2006-03-27 2006-03-27 Catalyst and method of purifying effluent gases

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006109578/04A RU2325949C2 (en) 2006-03-27 2006-03-27 Catalyst and method of purifying effluent gases

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006109578A RU2006109578A (en) 2007-10-10
RU2325949C2 true RU2325949C2 (en) 2008-06-10

Family

ID=38952376

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006109578/04A RU2325949C2 (en) 2006-03-27 2006-03-27 Catalyst and method of purifying effluent gases

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2325949C2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
RU2006109578A (en) 2007-10-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Dey et al. Materials progress in the control of CO and CO2 emission at ambient conditions: An overview
US3476508A (en) Catalytic purification treatment of exhaust gas
US7070746B1 (en) Process for nitrous oxide purification
US6132694A (en) Catalyst for oxidation of volatile organic compounds
EP0286507B1 (en) Process for the purification of oxygenated waste gas by the selective reduction of nitrogen oxides
Denisova et al. Nitrous oxide: Production, application, and protection of the environment
RU2325949C2 (en) Catalyst and method of purifying effluent gases
AU720058B2 (en) Completely metallic oxidation catalyst
JP2006220107A (en) Method and device for denitrating and purifying exhaust gas
KR20210014509A (en) Catalyst for methane oxidation reaction at low temperature
EP0499087B1 (en) Process for purifying exhaust gas
CA2014712A1 (en) Catalytic oxidation and reduction converter for internal combustion engine exhaust gases
RU2041737C1 (en) Catalyst of multiple cleaning of exhaust gases from nitrogen oxides and carbon
Schwefer et al. Reduction of nitrous oxide emissions from nitric acid plants
Lou et al. Selective catalytic oxidation of ammonia over copper-cerium composite catalyst
JP4685266B2 (en) Method and apparatus for removing nitrogen oxides in diesel engine exhaust gas
Hung Selective catalytic oxidation of ammonia to nitrogen on CuO-CeO2 bimetallic oxide catalysts
RU2050191C1 (en) Catalyst load of reactor for cleaning of exhaust gases from nitrogen oxides and method for cleaning exhaust gases
WO2003106026A1 (en) Catalyst and method for clarifying exhaust gas
CN1240877A (en) Exhaust gas treating device for IC engine
CN101130166A (en) Catalyzer for removing bi-metal of copper potassium cerium basis soot process for producing the same
Jiang et al. SIMULTANEOUSLY CATALYTIC REMOVAL OF NO x AND SOOT ON RARE EARTH ELEMENT OXIDE LOADED WITH POTASSIUM AND TRANSITION NANOSIZED METAL OXIDES
JPH04284826A (en) Method for purifying exhaust gas and apparatus therefor
Solov'Ev et al. Oxidation of finely dispersed carbon on coated oxide catalysts
RU2279911C1 (en) Carbon monoxide oxidation catalyst

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20080328

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20120328