RU2657082C2 - Способ и катализатор для одновременного удаления монооксида углерода и оксидов азота из дымовых или выхлопных газов - Google Patents
Способ и катализатор для одновременного удаления монооксида углерода и оксидов азота из дымовых или выхлопных газов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2657082C2 RU2657082C2 RU2015138782A RU2015138782A RU2657082C2 RU 2657082 C2 RU2657082 C2 RU 2657082C2 RU 2015138782 A RU2015138782 A RU 2015138782A RU 2015138782 A RU2015138782 A RU 2015138782A RU 2657082 C2 RU2657082 C2 RU 2657082C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- catalyst
- layer
- ammonia
- flue
- scr
- Prior art date
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 123
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 84
- 239000007789 gas Substances 0.000 title claims abstract description 28
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 13
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 56
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims abstract description 28
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 20
- 239000012855 volatile organic compound Substances 0.000 claims abstract description 20
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 19
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 229910001935 vanadium oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- XHCLAFWTIXFWPH-UHFFFAOYSA-N [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[V+5].[V+5] Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[V+5].[V+5] XHCLAFWTIXFWPH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 8
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims abstract description 6
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 25
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 7
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 3
- SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);titanium(4+) Chemical class [O-2].[O-2].[Ti+4] SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 3
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 3
- GNTDGMZSJNCJKK-UHFFFAOYSA-N divanadium pentaoxide Chemical compound O=[V](=O)O[V](=O)=O GNTDGMZSJNCJKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 4
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 11
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 5
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 4
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 4
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000010531 catalytic reduction reaction Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 2
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 2
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 2
- 229910021542 Vanadium(IV) oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910000476 molybdenum oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- -1 platinum group metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 229910001930 tungsten oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Images
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
- B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
- B01J23/54—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
- B01J23/56—Platinum group metals
- B01J23/64—Platinum group metals with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
- B01J23/648—Vanadium, niobium or tantalum or polonium
- B01J23/6482—Vanadium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
- B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
- B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
- B01D53/9459—Removing one or more of nitrogen oxides, carbon monoxide, or hydrocarbons by multiple successive catalytic functions; systems with more than one different function, e.g. zone coated catalysts
- B01D53/9463—Removing one or more of nitrogen oxides, carbon monoxide, or hydrocarbons by multiple successive catalytic functions; systems with more than one different function, e.g. zone coated catalysts with catalysts positioned on one brick
- B01D53/9468—Removing one or more of nitrogen oxides, carbon monoxide, or hydrocarbons by multiple successive catalytic functions; systems with more than one different function, e.g. zone coated catalysts with catalysts positioned on one brick in different layers
-
- 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
- B01J21/06—Silicon, titanium, zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof
-
- 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
- B01J21/06—Silicon, titanium, zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof
- B01J21/063—Titanium; Oxides or hydroxides thereof
-
- 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
- B01J23/16—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, 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
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/16—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
- B01J23/20—Vanadium, niobium or tantalum
- B01J23/22—Vanadium
-
- 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
- B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
- B01J23/40—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals of the platinum group metals
- B01J23/44—Palladium
-
- 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
- B01J35/19—Catalysts containing parts with different compositions
-
- 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
- B01J35/40—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by dimensions, e.g. grain size
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/10—Noble metals or compounds thereof
- B01D2255/102—Platinum group metals
- B01D2255/1023—Palladium
-
- 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
- B01D2255/20707—Titanium
-
- 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
- B01D2255/20723—Vanadium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/90—Physical characteristics of catalysts
- B01D2255/902—Multilayered catalyst
- B01D2255/9022—Two layers
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способу и катализатору для одновременного удаления монооксида углерода и оксидов азота, содержащихся в дымовых или выхлопных газах. Способ включает введение аммиака и/или его предшественника в дымовые или выхлопные газы, конверсию предшественника, если таковой используется, в аммиак, и контактирование газа и аммиака при температуре до 350°С со слоистым катализатором, содержащим в направлении потока газа верхний первый слой катализатора с окислительным катализатором, состоящим из палладия, оксида ванадия и оксида титана, и нижележащий второй слой катализатора с катализатором NH3-СКВ, который поддерживает полностью первый слой, и окисляющим монооксид углерода и летучие органические соединения в верхнем первом слое, не влияя на аммиак, который дополнительно содержится в газе, и восстанавливающий количество оксидов азота в нижележащем втором слое катализатора посредством реакции с аммиаком. Изобретение обеспечивает эффективное удаление монооксида углерода и оксидов азота из дымовых или выхлопных газов. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл., 1 пр.
Description
Настоящее изобретение относится к способу и катализатору для одновременного удаления монооксида углерода и оксидов азота (NOx), содержащихся в дымовых или выхлопных газах.
Более конкретно изобретение относится к способу, в котором дымовой газ или выхлопной газ, содержащий вредный монооксид углерода, летучие органические соединения (ЛОС) и NOx контактирует со слоистым катализатором, в котором первый слой содержит окислительный катализатор, а нижележащий слой содержит катализатор CКB-NH3 для одновременного удаления монооксида углерода и NOx.
Удаление NOx, летучих органических соединений (ЛОС) и СО из дымовых или выхлопных газов традиционно осуществляется с использованием двух различных каталитических составов и отличается тем, что окислительный катализатор расположен выше над катализатором селективного каталитического восстановления (СКВ), а впрыск восстановителя осуществляется между катализаторами. Удаление оксидов азота (NOx) обычно осуществляют посредством селективного каталитического восстановления (СКВ) аммиаком (NH3) с помощью катализаторов на основе оксида ванадия или цеолита в монолитной форме. Аммиак впрыскивают выше по потоку перед катализатором СКВ и он вступает в реакцию с NOx на поверхности катализатора. Оптимальный температурный диапазон для катализаторов на основе оксида ванадия составляет 200-400°C, тогда как катализаторы на основе цеолита являются более активными при температурах >400°C.
В случае удаления СО и ЛОС посредством каталитического окисления металлы платиновой группы являются наиболее распространенным выбором вследствие их высокой реакционной способности уже при температурах >200°C.
В качестве примера дымовой газ, содержащий как СО, ЛОС, так и NOx, представляет собой дымовой газ из турбины, работающей на природном газе. Традиционно в проектах котлов-утилизаторов катализатор окисления СО часто на основе платины (Pt) располагают выше по потоку перед катализатором СКВ и сеткой впрыска аммиака (СВА). Данное расположение было выбрано в основном с учетом того факта, что окислительный катализатор является очень активным при реакции окисления NH3 в NOx, что является очень нежелательным. В компоновке с размещением катализатора окисления СО выше по потоку СВА гарантирует, что NH3 не будет расходоваться впустую, а все количество введенного аммиака достигнет катализатора СКВ, тем самым снижая эксплуатационные затраты установки.
В альтернативной конфигурации окислительный катализатор размещают ниже по потоку после катализатора СКВ. При размещении в таком положении окислительный катализатор функционирует при более низких температурах, чем при традиционной компоновке. Проблема данной конфигурации заключается в том, что при неправильном проектировании окислительный катализатор может окислять проскок аммиака (NH3) в NOx, тем самым снижая общий уровень удаления оксидов азота, выделяемых установкой. Возможно окислительный катализатор может быть спроектирован таким образом, что вместо этого NH3 конвертируется в N2, но такой катализатор, как правило, дороже, чем обычный окислительный катализатор как за счет вида, так и количества благородных металлов, используемых для его производства.
В приведенных выше конфигурациях получаемый реактор состоит из двух отдельных блоков катализатора, то есть одного блока катализатора СКВ и одного блока окислительного катализатора. Точнее, общий объем установленных катализаторов будет определяться размером блока катализатора СКВ, плюс размер блока окислительного катализатора.
Для того чтобы уменьшить размер реактора, была сделана попытка комбинирования двух катализаторов, частично на одной подложке, и в некоторых случаях такое решение было реализовано.
Патент США 7.390.471 описывает устройство очистки выхлопных газов для снижения концентрации NOx НС и СО в потоке выхлопных газов. Устройство очистки включает в себя многофункциональный каталитический элемент, состоящий из расположенной выше по потоку только восстановительной части и расположенной ниже по потоку восстановительно-окислительной части, которая расположена ниже по потоку после устройства впрыска аммиака. Селективное каталитическое восстановление (СКВ) NOx активизируется в расположенной выше по потоку части каталитического элемента посредством впрыска аммиака сверх стехиометрической концентрации с получением проскока аммиака, который окисляется в расположенной ниже по потоку части каталитического элемента. Любой дополнительный NOx, который генерируется вследствие окисления аммиака, дополнительно снижается в расположенной ниже по потоку части перед его выбросом в атмосферу. Только восстановительный катализатор может представлять собой катализатор на основе ванадия/диоксида титана (TiO2), а восстановительно-окислительный катализатор включает в себя восстановительный катализатор, содержащий 1,7 вес.% ванадия/TiO2, пропитанный 2,8 г/фт3 по отдельности платины и палладия.
Тем не менее активность СКВ окислительного катализатора значительно ниже, чем активность СКВ катализатора только СКВ, а это означает, что общий объем установленного катализатора будет равен объему окислительного катализатора плюс объем катализатора СКВ, необходимого, чтобы компенсировать низкую активность СКВ окислительного катализатора.
При очистке дымовых газов газовых турбин, в качестве примера главным приоритетом с точки зрения энергокомпании является максимально возможное снижение общего объема катализатора. Большие объемы, по сути, означают высокий перепад давления в слое катализатора и более низкий общий КПД котлов-утилизаторов. Перепад давления оказывает прямое влияние на отбираемую (чистую) мощность, достижимую на турбине, и косвенное влияние на удельный тепловой поток, т.е. тепловую мощность, которая может отбираться из дымового газа посредством котла-утилизатора.
Чтобы уменьшить объем катализатора до минимума, активность СКВ окислительного катализатора должна быть увеличена до таких же высоких уровней, что и у катализатора только СКВ. Одним из важных условий для обеспечения этого является использование окислительного катализатора, который проявляет высокую активность в окислении СО и ЛОС, но не вступает в реакцию с NH3. Другое важное условие заключается в том, что окислительный катализатор по-прежнему должен иметь такую же окислительную активность, что и у только окислительного катализатора.
Согласно настоящему изобретению эти два условия достигнуты, общий объем полученного катализатора для комбинированного удаления как СО, ЛОС, так и NOx, является равным объему наибольшего катализатора между специально выделенным окислительным катализатором и специально выделенным катализатором СКВ, которые зависят от требуемого удаления СО, ЛОС и NOx для конкретной установки.
Таким образом, настоящее изобретение обеспечивает способ снижения количества монооксида углерода, летучих органических соединений и оксидов азота в дымовых или выхлопных газах, при этом указанный способ включает в себя следующие стадии:
введение аммиака и/или его предшественника в дымовые или выхлопные газы;
конверсию предшественника, если таковой используется, в аммиак;
контактирование газа и аммиака при температуре до 350°C со слоистым катализатором, содержащим в направлении потока газа верхний первый слой катализатора с окислительным катализатором и нижележащий второй слой катализатора с катализатором CКB-NH3, который поддерживает полностью первый слой, и окисляющим по меньшей мере часть количества монооксида углерода и летучих органических соединений в верхнем первом слое, не влияя на аммиак, который дополнительно содержится в газе, и восстанавливающий количество оксидов азота в нижележащем втором слое катализатора посредством реакции с аммиаком.
Был разработан катализатор окисления СО, ЛОС, который является неактивным при реакции окисления NH3 при температурах до 350°C для использования в способе согласно изобретению.
Таким образом, в одном варианте осуществления изобретения окислительный катализатор в первом слое состоит из палладия, оксида ванадия и оксида титана.
Посредством покрытия данного катализатора на коммерчески доступном катализаторе CКB-NH3, например катализаторе CКB-NH3, содержащем оксиды вольфрама, молибдена, ванадия и титана, согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения полученный катализатор состоит из первого слоя, окисляющего СО и ЛОС, но не аммиак, и второго слоя катализатора - только CКB-NH3.
Ссылаясь на Фигуру 1, на чертежах при температурах газа до 350°C, СО и ЛОС будут окисляться до СО2 в первом окислительном слое 2 слоистого катализатора 1, тогда как весь впрыскиваемый NH3 для снижения NOx будет одновременно диффундировать через окислительный слой 2 и вступать в реакцию на нижележащем слое катализатора СКВ 3.
Посредством увеличения пористой структуры и толщины первого слоя катализатора как NOx, так и NH3 легко достигнут нижележащего катализатора СКВ и лишь незначительная активность СКВ будет потеряна из-за скорости диффузии реагентов в слое окислительного катализатора.
Таким образом, в другом варианте осуществления изобретения первый слой катализатора имеет толщину слоя от 10 до 200 микрон, предпочтительно от 10 до 50 микрон.
В способе согласно изобретению, как описано выше, дымовые или выхлопные газы дополнительно могут обрабатываться с помощью обычного неслоистого катализатора СКВ выше или ниже по потоку слоистого катализатора.
Изобретение обеспечивает дополнительно катализатор для одновременного окисления монооксида углерода и летучих органических соединений и селективного восстановления оксидов азота посредством реакции с аммиаком, при этом катализатор содержит первый слой окислительного катализатора и второй слой катализатора CКB-NH3, поддерживающий полностью первый слой.
Предпочтительно окислительный катализатор состоит из палладия, оксидов ванадия и оксидов титана.
Предпочтительный окислительный катализатор согласно одному варианту осуществления изобретения также имеет определенную активность СКВ вследствие присутствия как TiO2, так и оксидов ванадия. Полная активность СКВ, таким образом, сохраняется без необходимости увеличения добавления аммиака. Таким образом, требуемое удаление как СО, так и NOx может быть достигнуто со значительно уменьшенным объемом катализатора.
В одном варианте осуществления изобретения первый слой катализатора имеет толщину слоя от 10 до 200 микрон, предпочтительно от 10 и 50 микрон.
При структурировании слоистого катализатора в монолитном исполнении полученный монолитный катализатор имеет однородный каталитический состав по всей длине монолита. Удаление СО, ЛОС и NOx происходит одновременно по всей длине монолита.
Пример
Коммерчески доступный катализатора СКВ на основе V/Ti был покрыт катализатором, состоящим из 0,45 вес.% Pd, 4,5 вес.% V2O5 на TiO2. Эффективность удаления NOx измерили и сравнили с эффективностью удаления NOx такого же катализатора СКВ, но который не был покрыт окислительным катализатором. Результаты и условия теста приведены в Таблице 1 ниже:
Условия испытаний
Состав газа на входе: 50 частей на миллион по объему (ч.н.м. / об) NOx, 55 ч.н.м. об. NH3, 100 ч.н.м. об. СО, 15% об. O2, 10% об. H2O, баланс N2.
Объемная скорость газа, NHSV=27000 ч-1. Температура: 350°C.
Как видно из Таблицы 1, одинаковая (в пределах экспериментальной погрешности) эффективность удаления оксидов азота была получена в обоих тестах.
Claims (14)
1. Способ снижения количества монооксида углерода, летучих органических соединений и оксидов азота в дымовых или выхлопных газах, который включает в себя следующие стадии:
введение аммиака и/или его предшественника в дымовые или выхлопные газы;
конверсию предшественника, если таковой используется, в аммиак;
контактирование газа и аммиака при температуре до 350°С со слоистым катализатором, содержащим в направлении потока газа верхний первый слой катализатора с окислительным катализатором, состоящим из палладия, оксида ванадия и оксида титана, и нижележащий второй слой катализатора с катализатором NH3-СКВ, который поддерживает полностью первый слой, и окисляющим по меньшей мере часть количества монооксида углерода и летучих органических соединений в верхнем первом слое, не влияя на аммиак, который дополнительно содержится в газе, и восстанавливающий количество оксидов азота в нижележащем втором слое катализатора посредством реакции с аммиаком.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что окислительный катализатор состоит из 0,45 вес. % палладия, 4,5 вес.% пентоксида ванадия и нанесен на подложку из оксида титана.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что первый слой катализатора имеет толщину слоя от 10 до 200 микрон.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что первый слой катализатора имеет толщину слоя от 10 до 50 микрон.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что катализатор СКВ-NH3 во втором слое катализатора содержит оксиды вольфрама, молибдена, ванадия и титана.
6. Способ по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что дымовые или выхлопные газы дополнительно обрабатываются с помощью обычного неслоистого катализатора СКВ либо выше, либо ниже по потоку слоистого катализатора.
7. Катализатор для одновременного окисления монооксида углерода и летучих органических соединений и селективного восстановления оксидов азота посредством реакции с аммиаком, при этом катализатор содержит первый слой окислительного катализатора, состоящего из палладия, оксидов ванадия и оксидов титана, и ниже по потоку второй слой катализатора СКВ-NH3, полностью поддерживающий первый слой.
8. Катализатор по п. 7, отличающийся тем, что окислительный катализатор состоит из 0,45 вес.% палладия, 4,5 вес.% пентоксида ванадия и нанесен на подложку из оксида титана.
9. Катализатор по п. 7, отличающийся тем, что первый слой катализатора имеет толщину слоя от 10 до 200 микрон.
10. Катализатор по п. 7, отличающийся тем, что первый слой катализатора имеет толщину слоя от 10 до 50 микрон.
11. Катализатор по любому из пп. 7-10, отличающийся тем, что катализатор СКВ-NH3 во втором слое катализатора содержит оксиды вольфрама, молибдена, ванадия и титана.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DKPA201300091 | 2013-02-14 | ||
DKPA201300091 | 2013-02-14 | ||
PCT/EP2014/052043 WO2014124830A1 (en) | 2013-02-14 | 2014-02-03 | Method and catalyst for the simultaneous removal of carbon monoxide and nitrogen oxides from flue or exhaust gas |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2015138782A RU2015138782A (ru) | 2017-03-20 |
RU2657082C2 true RU2657082C2 (ru) | 2018-06-08 |
Family
ID=50031348
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015138782A RU2657082C2 (ru) | 2013-02-14 | 2014-02-03 | Способ и катализатор для одновременного удаления монооксида углерода и оксидов азота из дымовых или выхлопных газов |
Country Status (11)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US20150375207A1 (ru) |
EP (1) | EP2956232B1 (ru) |
JP (1) | JP6215361B2 (ru) |
KR (1) | KR102186734B1 (ru) |
CN (1) | CN104936679B (ru) |
BR (1) | BR112015019557B1 (ru) |
CA (1) | CA2899149C (ru) |
CL (1) | CL2015002212A1 (ru) |
RU (1) | RU2657082C2 (ru) |
WO (1) | WO2014124830A1 (ru) |
ZA (1) | ZA201505399B (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2805931C1 (ru) * | 2019-11-06 | 2023-10-24 | Чжуне Чантянь Интернэшнл Инджиниринг Ко., Лтд. | Система и способ для денитрификации дымового газа с помощью монооксида углерода |
Families Citing this family (25)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016150465A1 (en) * | 2015-03-20 | 2016-09-29 | Haldor Topsøe A/S | Catalyzed ceramic candle filter and method for cleaning of off- or exhaust gases |
KR102479638B1 (ko) * | 2015-03-20 | 2022-12-21 | 토프쉐 에이/에스 | 촉매화된 세라믹 캔들 필터 및 공정 오프가스 또는 배기가스의 정화 방법 |
EP3320193B1 (en) * | 2015-07-09 | 2019-04-03 | Umicore Ag & Co. Kg | System for the removal of particulate matter and noxious compounds from engine exhaust gas |
DK180289B1 (en) * | 2016-10-03 | 2020-10-07 | Haldor Topsoe As | Monolithic honeycomb oxidation catalyst and process for its preparation |
WO2018065175A1 (en) | 2016-10-07 | 2018-04-12 | Haldor Topsøe A/S | A process for low temperature gas cleaning with ozone and a catalytic bag filter for use in the process |
US10857504B2 (en) * | 2017-03-31 | 2020-12-08 | Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. | Two-stage catalyst for removal of NOx from exhaust gas stream |
WO2018197177A1 (en) * | 2017-04-26 | 2018-11-01 | Haldor Topsøe A/S | Method and system for the removal of particulate matter and noxious compounds from flue-gas using a ceramic filter with an scr catalyst |
KR102698126B1 (ko) * | 2017-06-09 | 2024-08-27 | 바스프 코포레이션 | 촉매 물품 및 배기가스 처리 시스템 |
EP3533511A1 (en) * | 2018-02-28 | 2019-09-04 | Xpuris GmbH | An exhaust gas treatment method and system arranged for treating exhaust gases collected from at least one foundry process |
CN108993544B (zh) * | 2018-08-03 | 2020-12-25 | 生态环境部华南环境科学研究所 | 一种去除低温高硫尾气中NOx和VOCs的催化剂及其制备和应用 |
EP3730210A1 (en) * | 2019-04-26 | 2020-10-28 | Umicore Ag & Co. Kg | Catalyst ceramic candle filter for combined particulate removal and the selective catalytic reduction (scr) of nitrogen-oxides |
WO2020043662A1 (en) * | 2018-08-28 | 2020-03-05 | Umicore Ag & Co. Kg | Catalyst for use in the selective catalytic reduction (scr) of nitrogen oxides |
KR102155628B1 (ko) * | 2019-05-14 | 2020-09-14 | 이덕기 | 반도체 제조공정의 질소산화물 및 입자성 물질 제거장치 |
KR20220069934A (ko) | 2019-09-27 | 2022-05-27 | 존슨 매세이 카탈리스츠 (저머니) 게엠베하 | 고정형 방출원 배기 가스에서 CO 및 NOx 둘 모두를 처리하기 위한 다기능 촉매 물품 |
KR20220070013A (ko) | 2019-09-30 | 2022-05-27 | 바스프 코포레이션 | 탄화수소의 산화 및 NOx의 선택적 접촉 환원을 위한 다작용성 촉매 |
US11378278B2 (en) | 2019-12-11 | 2022-07-05 | Umicore Ag & Co. Kg | System and process for efficient SCR at high NO2 to NOx ratios |
CN111482071B (zh) * | 2020-04-14 | 2022-09-27 | 中钢集团天澄环保科技股份有限公司 | 一种烧结烟气多污染物协同净化及余热利用系统及工艺 |
US20230226489A1 (en) | 2020-06-11 | 2023-07-20 | Topsoe A/S | Catalytic oxidation of carbon black exhaust gas |
KR102457079B1 (ko) * | 2020-11-30 | 2022-10-21 | 한국에너지기술연구원 | 복합유해물질 동시 제거 시스템 |
KR102527339B1 (ko) | 2021-01-06 | 2023-04-28 | 울산과학기술원 | 일산화탄소 탈수소효소 및 포름산 탈수소효소를 이용한 개미산의 제조 방법 |
KR102682231B1 (ko) | 2021-02-17 | 2024-07-08 | 주식회사 엔바이온 | 질소화합물이 함유된 휘발성유기화합물 폐가스 처리 장치 |
CN113713608A (zh) * | 2021-08-26 | 2021-11-30 | 复旦大学 | 一种用于CO和NOx同时去除的催化剂联用方法 |
CN113856693A (zh) * | 2021-09-29 | 2021-12-31 | 北京工业大学 | 一种用于催化氧化CO的MoSnCo催化剂及其制备方法 |
US11635010B1 (en) | 2021-10-05 | 2023-04-25 | Umicore Ag & Co. Kg | Combustion turbine and heat recovery system combination with SCR reactor assembly, and methods of assembling and using the same |
WO2024052387A1 (en) | 2022-09-06 | 2024-03-14 | Umicore Ag & Co. Kg | Catalytic system and method for the removal of hcn from off-gases of a fluid cracking unit using same, and fcc unit assembly including the catalytic system |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102008055890A1 (de) * | 2008-11-05 | 2010-05-12 | Süd-Chemie AG | Partikelminderung mit kombiniertem SCR- und NH3-Schlupf-Katalysator |
EP2426326A1 (fr) * | 2010-09-02 | 2012-03-07 | Peugeot Citroën Automobiles SA | Filtre à particules à trois revetements catalytiques |
RU2449135C2 (ru) * | 2007-02-23 | 2012-04-27 | Умикоре Аг Унд Ко. Кг | Каталитически активированный фильтр для отфильтровывания твердых частиц из отработавших газов дизельного двигателя, обладающий задерживающим аммиак действием |
EP2551014A1 (en) * | 2010-03-24 | 2013-01-30 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Catalyst for purification of exhaust gas |
Family Cites Families (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3436567B2 (ja) * | 1993-06-23 | 2003-08-11 | バブコック日立株式会社 | 排ガス浄化触媒およびその製造方法 |
JP3793283B2 (ja) * | 1996-06-20 | 2006-07-05 | バブコック日立株式会社 | 排ガス浄化用触媒およびそれを用いた排ガス浄化装置 |
US7390471B2 (en) | 2005-11-17 | 2008-06-24 | Siemens Power Generation, Inc. | Apparatus and method for catalytic treatment of exhaust gases |
JP4523911B2 (ja) * | 2005-12-14 | 2010-08-11 | 本田技研工業株式会社 | 排ガス浄化装置 |
DE102008008785A1 (de) * | 2008-02-12 | 2009-08-13 | Man Nutzfahrzeuge Aktiengesellschaft | Vorrichtung zur Verminderung von Dibenzo-Dioxin-, Dibenzo-Furan- und Partikel-Emissionen |
EP2112341B1 (en) * | 2008-04-22 | 2018-07-11 | Umicore AG & Co. KG | Method for purification of an exhaust gas from a diesel engine |
US20100101221A1 (en) | 2008-10-28 | 2010-04-29 | Caterpillar Inc. | CATALYSTS, SYSTEMS, AND METHODS FOR REDUCING NOx IN AN EXHAUST GAS |
US20100251700A1 (en) * | 2009-04-02 | 2010-10-07 | Basf Catalysts Llc | HC-SCR System for Lean Burn Engines |
US9662611B2 (en) * | 2009-04-03 | 2017-05-30 | Basf Corporation | Emissions treatment system with ammonia-generating and SCR catalysts |
WO2010132563A2 (en) * | 2009-05-15 | 2010-11-18 | Fmc Corporation | Combustion flue gas nox treatment |
JP5769708B2 (ja) * | 2010-06-30 | 2015-08-26 | エヌ・イーケムキャット株式会社 | 選択還元型触媒を用いた排気ガス浄化装置及び排気ガス浄化方法 |
JP2014508630A (ja) | 2010-11-02 | 2014-04-10 | ハルドール・トプサー・アクチエゼルスカベット | 触媒化微粒子フィルターの製造方法及び触媒化微粒子フィルター |
JP2012130853A (ja) * | 2010-12-21 | 2012-07-12 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | バグフィルタ及び排ガス処理装置 |
JP2012237282A (ja) * | 2011-05-13 | 2012-12-06 | Toyota Industries Corp | 触媒装置 |
EP2718010B1 (en) * | 2011-06-05 | 2024-10-02 | Johnson Matthey Public Limited Company | Catalyst for treating exhaust gas |
WO2016150465A1 (en) * | 2015-03-20 | 2016-09-29 | Haldor Topsøe A/S | Catalyzed ceramic candle filter and method for cleaning of off- or exhaust gases |
-
2014
- 2014-02-03 JP JP2015557368A patent/JP6215361B2/ja active Active
- 2014-02-03 WO PCT/EP2014/052043 patent/WO2014124830A1/en active Application Filing
- 2014-02-03 US US14/767,003 patent/US20150375207A1/en not_active Abandoned
- 2014-02-03 KR KR1020157022486A patent/KR102186734B1/ko active IP Right Grant
- 2014-02-03 CA CA2899149A patent/CA2899149C/en active Active
- 2014-02-03 BR BR112015019557-1A patent/BR112015019557B1/pt active IP Right Grant
- 2014-02-03 EP EP14702270.1A patent/EP2956232B1/en active Active
- 2014-02-03 CN CN201480004746.8A patent/CN104936679B/zh active Active
- 2014-02-03 RU RU2015138782A patent/RU2657082C2/ru active
-
2015
- 2015-07-27 ZA ZA2015/05399A patent/ZA201505399B/en unknown
- 2015-08-07 CL CL2015002212A patent/CL2015002212A1/es unknown
-
2018
- 2018-05-02 US US15/968,889 patent/US10493436B2/en active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2449135C2 (ru) * | 2007-02-23 | 2012-04-27 | Умикоре Аг Унд Ко. Кг | Каталитически активированный фильтр для отфильтровывания твердых частиц из отработавших газов дизельного двигателя, обладающий задерживающим аммиак действием |
DE102008055890A1 (de) * | 2008-11-05 | 2010-05-12 | Süd-Chemie AG | Partikelminderung mit kombiniertem SCR- und NH3-Schlupf-Katalysator |
EP2551014A1 (en) * | 2010-03-24 | 2013-01-30 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Catalyst for purification of exhaust gas |
EP2426326A1 (fr) * | 2010-09-02 | 2012-03-07 | Peugeot Citroën Automobiles SA | Filtre à particules à trois revetements catalytiques |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2805931C1 (ru) * | 2019-11-06 | 2023-10-24 | Чжуне Чантянь Интернэшнл Инджиниринг Ко., Лтд. | Система и способ для денитрификации дымового газа с помощью монооксида углерода |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2014124830A1 (en) | 2014-08-21 |
ZA201505399B (en) | 2017-11-29 |
US20150375207A1 (en) | 2015-12-31 |
BR112015019557A2 (pt) | 2017-07-18 |
CA2899149A1 (en) | 2014-08-21 |
CN104936679A (zh) | 2015-09-23 |
BR112015019557B1 (pt) | 2021-06-29 |
KR102186734B1 (ko) | 2020-12-07 |
JP2016509956A (ja) | 2016-04-04 |
CL2015002212A1 (es) | 2016-01-29 |
CA2899149C (en) | 2020-03-24 |
JP6215361B2 (ja) | 2017-10-18 |
RU2015138782A (ru) | 2017-03-20 |
EP2956232B1 (en) | 2017-04-05 |
US10493436B2 (en) | 2019-12-03 |
EP2956232A1 (en) | 2015-12-23 |
KR20150116865A (ko) | 2015-10-16 |
US20180250661A1 (en) | 2018-09-06 |
CN104936679B (zh) | 2017-08-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2657082C2 (ru) | Способ и катализатор для одновременного удаления монооксида углерода и оксидов азота из дымовых или выхлопных газов | |
KR101817677B1 (ko) | 이산화황을 더 포함하는 오프-가스 중에서 일산화탄소 및 휘발성 유기 화합물의 선택적 산화를 위한 방법 | |
JP5350935B2 (ja) | Co2回収装置排ガスの処理方法 | |
KR101734147B1 (ko) | 황-함유 가스 스트림에서 nox 방출을 조절하기 위한 선택적 촉매 환원 시스템 및 방법 | |
JP2011052679A (ja) | ディーゼルエンジンの排気ガス後処理装置 | |
JP4197029B2 (ja) | 排気ガス浄化触媒、排気ガス浄化システム及び排気ガス浄化方法 | |
JP2008296090A (ja) | 排気ガス浄化触媒、排気ガス浄化システム及び排気ガス浄化方法 | |
JP6107487B2 (ja) | N2o分解触媒及びそれを用いたn2o含有ガスの分解方法 | |
JP2006329018A (ja) | 硫黄分吸収材及び排気浄化システム | |
JP2006150223A (ja) | 排ガス浄化フィルタ、該フィルタの製造方法および排ガス浄化装置 | |
JP2007239616A (ja) | 排ガスの浄化装置及び排ガスの浄化方法,浄化触媒 | |
WO2014209582A1 (en) | Method for reducing nitrogen dioxide to nitric oxide in a gaseous stream | |
JP2007332885A (ja) | NOx浄化システム及びNOx浄化方法 | |
JP5094199B2 (ja) | 排ガス浄化装置 | |
JP5628487B2 (ja) | 窒素酸化物浄化方法 | |
JP6325042B2 (ja) | 熱機関の排ガス浄化装置 | |
JP2013244483A (ja) | 熱機関の排ガス浄化装置及び排ガス浄化方法 | |
JP6699113B2 (ja) | 内燃機関の排ガス浄化システム及び排ガス浄化触媒 | |
JP2022187305A (ja) | 亜酸化窒素浄化システム及びそれを用いた亜酸化窒素浄化方法 | |
JP2016217357A (ja) | 熱機関の排ガス浄化装置 | |
Jantsch et al. | Method for the decomposition of N2O in the Ostwald process | |
PE et al. | Utilization of Common Automotive Three-Way NOx Reduction Catalyst for Managing Off-Gas from Thermal Treatment of High-Nitrate Waste–13094 | |
JP2010125398A (ja) | 熱機関の排ガス浄化装置,排ガス浄化方法及びCO,NOx浄化触媒 | |
JP2010090857A (ja) | 排ガス浄化方法 | |
JP2007255225A (ja) | 排ガス浄化システム及び排ガス浄化触媒 |