RU2573000C2 - Катализатор для разложения закиси азота - Google Patents
Катализатор для разложения закиси азота Download PDFInfo
- Publication number
- RU2573000C2 RU2573000C2 RU2013116992/05A RU2013116992A RU2573000C2 RU 2573000 C2 RU2573000 C2 RU 2573000C2 RU 2013116992/05 A RU2013116992/05 A RU 2013116992/05A RU 2013116992 A RU2013116992 A RU 2013116992A RU 2573000 C2 RU2573000 C2 RU 2573000C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- oxide
- catalyst
- rare earth
- catalyst according
- mno
- Prior art date
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 41
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title abstract description 14
- WNLRTRBMVRJNCN-UHFFFAOYSA-N adipic acid Chemical compound OC(=O)CCCCC(O)=O WNLRTRBMVRJNCN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 14
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000001361 adipic acid Substances 0.000 claims abstract description 8
- 235000011037 adipic acid Nutrition 0.000 claims abstract description 8
- 229910001404 rare earth metal oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims abstract description 6
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 6
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 claims abstract description 6
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 229910000314 transition metal oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract 2
- GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N Nitrous Oxide Chemical compound [O-][N+]#N GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 239000001272 nitrous oxide Substances 0.000 claims description 13
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N lanthanum(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[La+3].[La+3] MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims description 5
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 4
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 3
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 2
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 claims description 2
- 239000008246 gaseous mixture Substances 0.000 claims 1
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims 1
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 abstract description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000003421 catalytic decomposition reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 10
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N Magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 3
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 3
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 3
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021193 La 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 2
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 2
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910020599 Co 3 O 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001242 acetic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DRVWBEJJZZTIGJ-UHFFFAOYSA-N cerium(3+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[O-2].[O-2].[Ce+3].[Ce+3] DRVWBEJJZZTIGJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 1
- UFMZWBIQTDUYBN-UHFFFAOYSA-N cobalt dinitrate Chemical compound [Co+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O UFMZWBIQTDUYBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000009849 deactivation Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004675 formic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 150000002603 lanthanum Chemical class 0.000 description 1
- 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 1
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MIVBAHRSNUNMPP-UHFFFAOYSA-N manganese(2+);dinitrate Chemical compound [Mn+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O MIVBAHRSNUNMPP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 230000003389 potentiating effect Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 1
- 239000005437 stratosphere Substances 0.000 description 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910001428 transition metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N zinc oxide Inorganic materials [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/76—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
- B01J23/84—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
- B01J23/889—Manganese, technetium or rhenium
- B01J23/8892—Manganese
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
- B01D53/86—Catalytic processes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
- B01D53/86—Catalytic processes
- B01D53/8621—Removing nitrogen compounds
- B01D53/8625—Nitrogen oxides
- B01D53/8628—Processes characterised by a specific catalyst
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/46—Removing components of defined structure
- B01D53/54—Nitrogen compounds
- B01D53/56—Nitrogen oxides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/76—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
- B01J23/84—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
- B01J23/889—Manganese, technetium or rhenium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/50—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/60—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
- B01J35/61—Surface area
- B01J35/615—100-500 m2/g
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
- B01J37/024—Multiple impregnation or coating
- B01J37/0242—Coating followed by impregnation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
- B01J37/024—Multiple impregnation or coating
- B01J37/0244—Coatings comprising several layers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/20—Metals or compounds thereof
- B01D2255/206—Rare earth metals
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/20—Metals or compounds thereof
- B01D2255/207—Transition metals
- B01D2255/2073—Manganese
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/20—Metals or compounds thereof
- B01D2255/207—Transition metals
- B01D2255/20746—Cobalt
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2257/00—Components to be removed
- B01D2257/40—Nitrogen compounds
- B01D2257/402—Dinitrogen oxide
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
- B01J21/02—Boron or aluminium; Oxides or hydroxides thereof
- B01J21/04—Alumina
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/50—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
- B01J35/55—Cylinders or rings
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
- Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
- Y02C20/10—Capture or disposal of greenhouse gases of nitrous oxide (N2O)
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/30—Improvements relating to adipic acid or caprolactam production
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Abstract
Изобретение относится к катализатору для каталитического разложения закиси азота и к его применению для удаления закиси азота из газовых смесей, особенно для удаления выбросов заводов по производству азотной кислоты и адипиновой кислоты. Катализатор содержит смешанные оксиды кобальта, марганца и редкоземельных металлов и имеет состав, выраженный в процентах по массе CoO, MnO и оксида переходного металла в самом низком валентном состоянии: MnO 38-56%, CoO 22-30%, оксид редкоземельного металла 22-32%. Изобретение обеспечивает эффективное разложение закиси азота. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 1 табл.
Description
Область техники
Данное изобретение относится к катализатору для каталитического разложения закиси азота (N2O) на азот и кислород и к его применению для удаления закиси из газовых смесей, которые ее содержат, особенно для удаления выбросов заводов по производству азотной кислоты и адипиновой кислоты.
Предшествующий уровень техники
Закись азота представляет собой вредный парниковый газ, который является гораздо более сильнодействующим, чем диоксид углерода; кроме того, в стратосфере она принимает участие в реакциях, которые приводят к разрушению озонового слоя.
Основными промышленными источниками образования закиси азота являются заводы по производству азотной кислоты и адипиновой кислоты (мономера, используемого при получении нейлона 6,6 и нейлона 6,12).
Закись азота присутствует в выбросах заводов по производству адипиновой кислоты в значительных количествах: типичный состав включает в процентах по объему: 30% N2O, 2% CO2, 2,5% H2O, 8-12% O2, 50-150 млн-1 NOx, остальное - N2.
Выбросы заводов по производству азотной кислоты обычно содержат 300-1700 млн-1 N2O, 100-2000 млн-1 NOx, 1-4% O2 и остальное - азот.
Ожидается рост выбросов N2O от заводов по производству азотной кислоты и адипиновой кислоты примерно на 16% за период 2005-2020 гг.
Известно несколько катализаторов, применяемых для разложения N2O. Основные из них состоят из благородных металлов, нанесенных на оксиды металлов разных видов, цеолитов, замещенных ионами переходных металлов или на которых нанесены оксиды металлов, и анионоактивных глин, таких как, например, гидроталькиты, состоящих из смешанных гидроксидов со слоистой структурой, в которой анионы различных видов, способные к обмену или нет, и молекулы воды включены между двумя слоями.
Все эти катализаторы обладают тем недостатком, что они не являются термически стабильными: благородные металлы, нанесенные на оксиды металлов - поскольку при высоких температурах частицы металла имеют тенденцию к спеканию, с последующей деактивацией катализатора; глины и цеолиты - поскольку их структура имеет тенденцию к разрушению и соответственно потере первоначальных каталитических свойств.
Известны катализаторы (US 5705136), которые состоят из оксидов, таких как MnO, CuO, NiO и CoO, нанесенных на MgO, CaO, ZnO, TiO2, Al2O3-ZnO, Al2O3-TiO2 и т.п. Предпочтительно катализаторы содержат CoO, нанесенный на MgO.
Степени превращения N2O являются высокими.
В US 2004/0179986 A1 упоминается катализатор разложения N2O, который активен при температурах в интервале между 250 и 450°C, однако неактивен при более высоких температурах и состоит из смеси, в равных частях по массе, Co3O4 со структурой шпинели и перовскита с анионными дефектами формулы La1-xCuxCoO3-d (x≤0,5).
В данной заявке на патент США подчеркивается, что перовскитоподобные катализаторы подвергаются дезактивации, когда применяются при высоких температурах (700-1000°C), если они нанесены на глинозем, что обусловлено деактивирующими реакциями глинозема с активной фазой катализатора.
Структуры типа гидроталькита, такие как, например, Cu3Mg5Al2(OH)20CO3·3H2O, Mn3Mg5Al2(OH)20CO3·H2O, также применимы.
Описание изобретения
Теперь было неожиданно найдено, что катализаторы, описанные ниже в данном документе, обладают высокой каталитической активностью при разложении N2O на азот и кислород, удовлетворительной термической стабильностью вплоть до 900°C и способностью к поддержанию их активности постоянной в течение длительных периодов времени. Стабильность при высоких температурах обеспечивается, в частности, катализаторами, которые нанесены на глинозем, что является совершенно неожиданным результатом ввиду полного отличия от идеи изобретения в заявке на патент США. Кроме того, катализаторы, описанные ниже в данном документе, обладают той характерной особенностью, что они не содержат меди - элемента, который может создавать проблемы с летучестью в случае реакций, проводимых при высоких температурах, как, например, при рабочих условиях для устранения N2O в качестве побочного продукта непосредственно в реакторе для окисления аммиака до монооксида азота.
Катализаторы содержат смешанные оксиды кобальта, марганца и редкоземельных металлов, которые присутствуют в следующем составе, выраженном в процентах по массе CoO, MnO и оксида редкоземельного металла, где металл присутствует в самом низком валентном состоянии: MnO 38-56%, CoO 22-30%, 22-32% оксида редкоземельного металла.
Пути осуществления изобретения
Предпочтительными оксидами редкоземельных металлов являются оксиды лантана и церия и их смеси.
Предпочтительный состав содержит оксид лантана в количестве 25-30 мас.% в расчете на La2O3.
Смешанные оксиды, которые составляют активные компоненты катализаторов, обладают той особенностью, что являются полупроводниками p-типа, в которых проводимость увеличивается экспоненциально с ростом температуры, в соответствии с законом Аррениуса, и в которых носителями заряда являются электронные вакансии. В этих оксидах кислород кристаллической решетки принимает участие в реакциях окисления.
Смешанные оксиды используются на пористых неорганических носителях, предпочтительно пористых оксидах, таких как глинозем, алюмосиликат, диоксид титана, оксид магния. Глинозем, предпочтительно в гамма-форме, в виде сфероидальных микрочастиц диаметром 30-80 мкм, является предпочтительным носителем для реакций, выполняемых, в особенности, в псевдоожиженном слое. Площадь поверхности (по БЭТ) нанесенного катализатора в гамма-глиноземе обычно находится в интервале между 90 и 170 м2/г. Оксиды предпочтительно присутствуют в носителе в количестве 10-30 мас.%.
В реакциях в неподвижном слое, применяемых при удалении закиси азота из выбросов заводов по производству азотной кислоты и адипиновой кислоты, предпочтительно использование носителей, которые имеют определенную геометрическую форму, такие как цилиндрические гранулы, имеющие одно или несколько отверстий, предпочтительно с тремя выступами, со сквозными отверстиями, которые параллельны оси гранулы. Размер гранулы составляет 3-10 мм по высоте, и длина окружности находится в интервале между 3 и 10 мм.
Предпочтительный способ приготовления катализаторов на носителе состоит в импрегнировании носителя водным раствором соли лантана, или церия, или другого редкоземельного металла, или их смесей с последующей сушкой носителя и затем обжигом при температуре предпочтительно в интервале между 450 и 600°C. Носитель, обработанный таким образом, затем импрегнируют раствором соли марганца и кобальта, после чего сушат и обжигают при температурах в интервале между 500 и 750°C.
Может быть использована любая соль вышеуказанных металлов, которая растворима в воде; и предпочтительными являются нитраты, формиаты и ацетаты.
Предпочтительным способом импрегнирования является сухое импрегнирование, т.е. с применением объема раствора солей, который равен или меньше объема пор носителя.
Разложение N2O выполняется при температурах в интервале между 400 и 900°C. Когда содержание N2O увеличивается, используются более высокие температуры. В случае выбросов заводов по производству азотной кислоты предпочтительная температура находится в интервале между 700 и 900°C.
Объемные скорости находятся в интервале между 3000 и 100000 ч-1. Содержание N2O в смесях варьируется от млн-1 до процентного содержания по объему более чем 20%. При обработке в условиях, указанных выше, любые присутствующие оксиды NOx остаются неизменившимися.
Приведенные ниже примеры представлены с целью неограничивающего иллюстрирования данного изобретения.
ПРИМЕРЫ
Катализатор, использованный в примерах, имел следующий состав, выраженный в процентах по массе:
La2O3 = 27,4
MnO = 46,3
CoO = 26,3
Приготовление выполняли посредством импрегнирования гамма-глинозема водным раствором нитрата лантана La(NO3)3.
Носитель затем сушили при 110°C и после этого обжигали при 450°C. Обожженный носитель импрегнировали водным раствором нитрата марганца (Mn(NO3)2) и нитрата кобальта (Co(NO3)2) и затем сушили при 120-200°C и обжигали при 700°C.
Для импрегнирования был использован объем раствора, равный 100% объема пор глинозема.
Площадь поверхности катализатора (по БЭТ) составляла 160 м2/г, и пористость составляла 0,40 см3/г.
Перед испытанием катализатор измельчали и просеивали соответствующим образом.
Активность катализатора в режиме «light-off» (при рабочих температурах), т.е. температуру газового потока, при которой катализатор разлагает 50% присутствующей закиси азота, и температуру полного разложения закиси выбирали в качестве основных критериев для оценки эксплуатационных качеств рассматриваемого катализатора.
Результаты представлены в таблице и относятся к испытаниям, проведенным при разной концентрации N2O как для свежеприготовленного катализатора, так и для катализатора, состаренного в течение 3 дней при 900°C на воздухе, с тем чтобы моделировать ухудшение условий реакции.
| Таблица | |||||
| Рабочие условия | Единица измерения | Пример 1 Свежеприготовленный образец |
Пример 2 Состаренный образец |
Пример 3 Свежеприготовленный образец |
Пример 4 Состаренный образец |
| N2O | об.% | 2100 млн-1 по объему | 2100 млн-1 по объему | 13 | 13 |
| Кислород | об.% | 1,5 | 1,5 | 5 | 5 |
| NO | об.% | 0,8 | 0,8 | - | - |
| Гелий | об.% | остаток | остаток | остаток | остаток |
| Температуры | |||||
| Начало реакции | °C | 411 | 428 | 410 | 430 |
| Степень превращения 50% | 509 | 551 | 505 | 550 | |
| Степень конверсии 100% | 612 | 650 | 600 | 660 | |
| Часовая объемная скорость подачи газа | ч-1 | 12500 | 12500 | 12500 | 12500 |
| Суммарный расход | норм. см3/мин | 200 | 200 | 200 | 200 |
Сведения из заявки на патент Италии № MI2010A001659, на основании которой эта заявка притязает на приоритет, включены в данный документ посредством ссылки.
Claims (12)
1. Катализатор для удаления закиси азота из газовых смесей, которые ее содержат, содержащий смешанные оксиды кобальта, марганца и редкоземельных металлов и имеющий следующий состав, выраженный в процентах по массе CoO, MnO и оксида переходного металла в самом низком валентном состоянии: MnO 38-56%, CoO 22-30%, оксид редкоземельного металла 22-32%.
2. Катализатор по п. 1, применяемый при удалении закиси азота, присутствующей в выбросах заводов по производству азотной кислоты и адипиновой кислоты.
3. Катализатор по п. 1, где газовые смеси, содержащие закись азота, приводят в соприкосновение с катализаторами при температурах в интервале между 400 и 900°C.
4. Катализатор по п. 2, где выбросы, высвобожденные заводами, пропускают над неподвижным слоем, поддерживаемым при температурах в интервале между 600 и 900°C.
5. Катализатор по п. 1, где катализатор содержит оксид лантана.
6. Катализатор по п. 1, где катализатор нанесен на неорганический пористый оксид.
7. Катализатор по п. 6, где катализатор нанесен на сфероидальные микрочастицы глинозема.
8. Катализатор по п. 7, где катализатор нанесен на гранулы, которые имеют форму перфорированных цилиндров или форму с одним или более выступами, имеющими сквозные отверстия, параллельные оси гранулы.
9. Способ получения катализатора по п. 6, где носитель вначале импрегнируют водным раствором соли лантана или другого редкоземельного металла, сушат и затем обжигают при температурах в интервале между 450 и 600°C и после этого импрегнируют раствором соли кобальта и марганца, а затем, после сушки, обжигают при температурах в интервале между 500 и 750°C.
10. Применение катализаторов, содержащих смешанные оксиды кобальта, марганца и редкоземельного металла, которые присутствуют в следующих долях, выраженных в процентах по массе CoO, MnO и оксида редкоземельного металла, где металл находится в самом низком валентном состоянии: CoO 22-30%, MnO 38-56% и оксид редкоземельного металла 22-32%, для удаления закиси азота из газообразных смесей, которые ее содержат.
11. Применение по п. 10, где оксидом редкоземельного металла является оксид лантана и/или оксид церия.
12. Применение по п. 10 для удаления закиси азота из выбросов заводов по производству азотной кислоты и адипиновой кислоты.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ITMI2010A001659A IT1401698B1 (it) | 2010-09-13 | 2010-09-13 | Catalizzatore per la decomposizione di protossido d'azoto. |
| ITMI2010A001659 | 2010-09-13 | ||
| PCT/EP2011/065393 WO2012034902A1 (en) | 2010-09-13 | 2011-09-06 | Catalyst for the decomposition of nitrogen protoxide |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2013116992A RU2013116992A (ru) | 2014-10-20 |
| RU2573000C2 true RU2573000C2 (ru) | 2016-01-20 |
Family
ID=43738888
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013116992/05A RU2573000C2 (ru) | 2010-09-13 | 2011-09-06 | Катализатор для разложения закиси азота |
Country Status (13)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8809224B2 (ru) |
| EP (1) | EP2616165B1 (ru) |
| KR (1) | KR101882959B1 (ru) |
| CN (1) | CN103249468B (ru) |
| CA (1) | CA2812142C (ru) |
| ES (1) | ES2666214T3 (ru) |
| HU (1) | HUE036900T2 (ru) |
| IT (1) | IT1401698B1 (ru) |
| NO (1) | NO2616165T3 (ru) |
| PL (1) | PL2616165T3 (ru) |
| PT (1) | PT2616165T (ru) |
| RU (1) | RU2573000C2 (ru) |
| WO (1) | WO2012034902A1 (ru) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103586040B (zh) * | 2013-11-13 | 2017-02-08 | 刘崇莲 | 一种处理n2o的催化剂及其制备工艺 |
| CN104437499A (zh) * | 2014-10-31 | 2015-03-25 | 兰州天越环保科技有限公司 | 一种用于分解氧化亚氮的催化剂及其制备方法 |
| CN106944048A (zh) * | 2017-03-08 | 2017-07-14 | 昆明南铂环保科技有限公司 | 氧化亚氮转化催化剂 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1766497A1 (ru) * | 1991-01-11 | 1992-10-07 | Омский Научно-Технический Филиал Республиканского Инженерно-Технического Центра Со Ан Ссср | Катализатор дл очистки отход щих газов от окиси углерода, углеводородов и окислов азота |
| DE19506659C1 (de) * | 1995-02-25 | 1996-08-08 | Leuna Katalysatoren Gmbh | Kobalt-, Lanthan- und Lanthaniden-Oxide enthaltender Katalysator mit vorwiegend Perowskit-Struktur und Verfahren zu seiner Herstellung |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2059934B (en) * | 1978-10-17 | 1982-09-08 | Kuraray Co | System for treating waste anaesthetic gas |
| US5705136A (en) | 1995-11-13 | 1998-01-06 | University Of Florida Research Foundation, Inc. | Catalyzed decomposition of nitrogen oxides on metal oxide supports |
| US20040179986A1 (en) * | 1998-09-09 | 2004-09-16 | Porzellanwerk Kloster Veilsdorf Gmbh | Ceramic catalyst for the selective decomposition of N2O and method for making same |
| GB0315643D0 (en) * | 2003-04-29 | 2003-08-13 | Johnson Matthey Plc | Improved catalyst charge design |
| JP4246584B2 (ja) * | 2003-09-25 | 2009-04-02 | 株式会社日本触媒 | アンモニア含有排ガスおよびアンモニア含有排水の浄化方法 |
| ITMI20070096A1 (it) * | 2007-01-23 | 2008-07-24 | Sued Chemie Catalysts Italia Srl | Processo per la decomposizione catalitica di protossido d'azoto. |
| PT2202201T (pt) * | 2008-12-23 | 2016-07-20 | Clariant Prod (Italia) Spa | Catalisadores de oxidação de amoníaco |
-
2010
- 2010-09-13 IT ITMI2010A001659A patent/IT1401698B1/it active
-
2011
- 2011-09-06 CN CN201180044013.3A patent/CN103249468B/zh active Active
- 2011-09-06 US US13/822,880 patent/US8809224B2/en active Active
- 2011-09-06 EP EP11752239.1A patent/EP2616165B1/en active Active
- 2011-09-06 HU HUE11752239A patent/HUE036900T2/hu unknown
- 2011-09-06 RU RU2013116992/05A patent/RU2573000C2/ru active
- 2011-09-06 ES ES11752239.1T patent/ES2666214T3/es active Active
- 2011-09-06 CA CA2812142A patent/CA2812142C/en not_active Expired - Fee Related
- 2011-09-06 PL PL11752239T patent/PL2616165T3/pl unknown
- 2011-09-06 KR KR1020137009320A patent/KR101882959B1/ko active IP Right Grant
- 2011-09-06 WO PCT/EP2011/065393 patent/WO2012034902A1/en active Application Filing
- 2011-09-06 NO NO11752239A patent/NO2616165T3/no unknown
- 2011-09-06 PT PT117522391T patent/PT2616165T/pt unknown
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1766497A1 (ru) * | 1991-01-11 | 1992-10-07 | Омский Научно-Технический Филиал Республиканского Инженерно-Технического Центра Со Ан Ссср | Катализатор дл очистки отход щих газов от окиси углерода, углеводородов и окислов азота |
| DE19506659C1 (de) * | 1995-02-25 | 1996-08-08 | Leuna Katalysatoren Gmbh | Kobalt-, Lanthan- und Lanthaniden-Oxide enthaltender Katalysator mit vorwiegend Perowskit-Struktur und Verfahren zu seiner Herstellung |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA2812142C (en) | 2018-08-21 |
| CN103249468B (zh) | 2015-06-03 |
| US8809224B2 (en) | 2014-08-19 |
| CN103249468A (zh) | 2013-08-14 |
| EP2616165B1 (en) | 2018-01-17 |
| EP2616165A1 (en) | 2013-07-24 |
| RU2013116992A (ru) | 2014-10-20 |
| WO2012034902A1 (en) | 2012-03-22 |
| PL2616165T3 (pl) | 2018-07-31 |
| HUE036900T2 (hu) | 2018-08-28 |
| US20130172178A1 (en) | 2013-07-04 |
| PT2616165T (pt) | 2018-04-20 |
| ES2666214T3 (es) | 2018-05-03 |
| IT1401698B1 (it) | 2013-08-02 |
| KR20130114657A (ko) | 2013-10-17 |
| ITMI20101659A1 (it) | 2012-03-14 |
| NO2616165T3 (ru) | 2018-06-16 |
| CA2812142A1 (en) | 2012-03-22 |
| KR101882959B1 (ko) | 2018-07-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2279314C2 (ru) | Катализатор для полного окисления летучих органических соединений | |
| Tang et al. | Design and synthesis of porous non-noble metal oxides for catalytic removal of VOCs | |
| US8871673B2 (en) | Catalyst production method therefor and use thereof for decomposing N2O | |
| JP6381131B2 (ja) | アンモニア分解触媒及び該触媒の製造方法並びに該触媒を用いたアンモニアの分解方法 | |
| JP6070230B2 (ja) | Ａｆｘ型シリコアルミノリン酸塩及びその製造方法、並びにこれを用いた窒素酸化物還元方法 | |
| KR20160045689A (ko) | 일산화탄소 및/또는 휘발성 유기 화합물의 산화를 위한 촉매 | |
| CA2684262A1 (en) | Mixed oxides catalysts | |
| US6723295B1 (en) | High-temperature stabile catalysts for decomposing N2O | |
| KR101671822B1 (ko) | 암모니아 산화용 촉매 | |
| RU2573000C2 (ru) | Катализатор для разложения закиси азота | |
| US20100074819A1 (en) | Process for catalytic decomposition of nitrogen protoxide | |
| CN107486206B (zh) | 一种锰基材料及其制备方法和用途 | |
| RU2411992C2 (ru) | Материал с каталитической активностью для разложения озона и способ его получения | |
| US10092895B2 (en) | Process for catalytic decomposition of nitrogen protoxide | |
| CN117899860A (zh) | 一种贵金属涂层-载体催化剂、制备方法及其应用 | |
| JP4664608B2 (ja) | アンモニア分解用触媒およびアンモニアの分解方法 | |
| CN115814788A (zh) | 贵金属系吸附催化剂、其制备方法和用途 | |
| Tang et al. | Controlled synthesis of manganese oxides with different morphologies and their performance for catalytic removal of gaseous benzene | |
| CZ305451B6 (cs) | Katalyzátor pro odstraňování N2O z odpadních plynů a způsob jeho výroby | |
| BRPI0816155B1 (pt) | Catalyst for the decomposition of N2O in nitrogen and oxygen in the gas phase, process for the production of this and use of the same |