CZ307989B6 - Způsob přípravy katalyzátoru pro odstranění oxidu dusného z odpadních průmyslových plynů a katalyzátor připravený tímto způsobem - Google Patents
Způsob přípravy katalyzátoru pro odstranění oxidu dusného z odpadních průmyslových plynů a katalyzátor připravený tímto způsobem Download PDFInfo
- Publication number
- CZ307989B6 CZ307989B6 CZ2018-398A CZ2018398A CZ307989B6 CZ 307989 B6 CZ307989 B6 CZ 307989B6 CZ 2018398 A CZ2018398 A CZ 2018398A CZ 307989 B6 CZ307989 B6 CZ 307989B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- catalyst
- weight
- concentration
- nitrous oxide
- waste gases
- Prior art date
Links
- GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N Nitrous Oxide Chemical compound [O-][N+]#N GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 66
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 53
- 239000007789 gas Substances 0.000 title claims abstract description 16
- 239000001272 nitrous oxide Substances 0.000 title claims abstract description 15
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 title claims abstract description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 15
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 3
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 239000006260 foam Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 13
- NLSCHDZTHVNDCP-UHFFFAOYSA-N caesium nitrate Chemical compound [Cs+].[O-][N+]([O-])=O NLSCHDZTHVNDCP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 claims abstract description 10
- UFMZWBIQTDUYBN-UHFFFAOYSA-N cobalt dinitrate Chemical compound [Co+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O UFMZWBIQTDUYBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910001981 cobalt nitrate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 10
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 6
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N caesium atom Chemical compound [Cs] TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000003421 catalytic decomposition reaction Methods 0.000 description 6
- IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N cobalt(ii) oxide Chemical compound [Co]=O IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910000428 cobalt oxide Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Chemical group 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 4
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 4
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 3
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 2
- LEQAOMBKQFMDFZ-UHFFFAOYSA-N glyoxal Chemical compound O=CC=O LEQAOMBKQFMDFZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 2
- 229910052566 spinel group Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 229910000314 transition metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 2
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical group [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- HUDZMTRHWMVSBH-UHFFFAOYSA-N [Co](=O)(=O)=O.[Co]=O Chemical compound [Co](=O)(=O)=O.[Co]=O HUDZMTRHWMVSBH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004480 active ingredient Substances 0.000 description 1
- 229910000287 alkaline earth metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003426 co-catalyst Substances 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 229940015043 glyoxal Drugs 0.000 description 1
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 239000000543 intermediate Substances 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 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 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000480 nickel oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 description 1
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 1
- 238000006303 photolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000015843 photosynthesis, light reaction Effects 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000005437 stratosphere Substances 0.000 description 1
- 229910001428 transition metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 1
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
-
- 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
- B01J23/78—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 alkali- or alkaline earth metals
-
- 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
- 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
- B01J23/74—Iron group metals
- B01J23/75—Cobalt
-
- 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
- B01J37/0201—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
- B01J37/0201—Impregnation
- B01J37/0203—Impregnation the impregnation liquid containing organic compounds
-
- 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
- B01J37/0201—Impregnation
- B01J37/0213—Preparation of the impregnating solution
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/20—Metals or compounds thereof
- B01D2255/202—Alkali 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
- B01D2255/20746—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
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
- Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
- Y02C20/10—Capture or disposal of greenhouse gases of nitrous oxide (N2O)
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Abstract
Katalyzátor pro odstranění oxidu dusného z odpadních průmyslových plynů při reakčních teplotách 300 až 450 °C se připraví tak, že nejprve je vytvořen impregnační roztok, tvořený vodným roztokem dusičnanu kobaltnatého v koncentraci 660 až 1980 g/l, dusičnanu cesného v koncentraci 2,4 až 85,8 g/l a glycerolu v koncentraci do 990 g/l, míchá se a zahřívá na teplotu 60 až 80 °C. Následně se do impregnačního roztoku ponoří keramická pěna na dobu alespoň 20 min., na jejímž povrchu se vytvoří aktivní vrstva katalyzátoru tvořená CoOv množství 5 až 15 % hmotn., vztaženo na celkovou hmotnost katalyzátoru s alkalickým promotorem Cs v množství 0,3 až 4 % hmotn., vztaženo na aktivní vrstvu. Katalyzátor se následně suší po dobu 4 hod při teplotě 105 °C a kalcinuje po dobu 4 hod na vzduchu při teplotě 500 °C.
Description
Vynález se týká odstraňování polutantů ze vzdušnin, konkrétně katalyzátoru pro odstranění oxidu dusného z odpadních průmyslových plynů a způsobu jeho přípravy.
Dosavadní stav techniky
Oxid dusný N2O je považován za polutant přispívající ke skleníkovému efektu a způsobující poškozování stratosférické ozonové vrstvy O3. Jedna molekula N2O má přibližně stejný skleníkový potenciál (GHWP) jako 300 molekul oxidu uhličitého. Ve stratosféře N2O podléhá fotolýze a reaguje s atomy kyslíku za vzniku oxidu dusnatého NO, který vstupuje do cyklu destrukce O3.
Největšími průmyslovými zdroji emisí N2O jsou odpadní plyny z výroben kyseliny dusičné. Odstranění oxidu dusného v zařízeních na výrobu kyseliny dusičné se může provádět rozkladem nebo jeho redukcí za přítomnosti vhodného katalyzátoru, případně redukčního činidla. Tyto postupy můžou být prováděny jak při vysoké, tak při nízké teplotě.
Nízkoteplotní přímý katalytický rozklad N2O, tedy do 450 °C na dusík a kyslík nabízí atraktivní řešení pro snížení emisí N2O v koncovém plynu. Přidání katalytického reaktoru pro katalytický rozklad N2O lze aplikovat na stávající technologie. Výhodou je to, že proces nevyžaduje redukční činidlo a neovlivňuje výrobní proces.
Katalytický rozklad N2O na dusík a kyslík byl zkoušen na širokém spektru katalyzátorů včetně vzácných kovů, čistých oxidů, směsných oxidů, a to jak v pevných roztocích, perovskitech a spinelech, jak je tomunapř. ve WO 2011/004239 A2, US 2011/110835 A9 či WO 93/15824 AI, a zeolitů připravených iontovou výměnou nebo impregnací ionty přechodných kovů, jak popisují WO 94/27709 AI, WO 2008/151823 A2, US 7238641 B2, US 5171553 A.
Známé katalyzátory rozkladu oxidu dusného zahrnují katalyzátory na bázi oxidů přechodných kovů, jako je CO3O4, jak je popsáno v patentu US 5705136 A. Do struktury oxidu přechodných kovů, jak je popsáno v dokumentech CZ 300807 B6, US 5407652 A, CN 102574108 A,
WO 2009/142520 AI , WO 2012/114288 AI, US 9782722 B2, mohou být začleněny další kovy, jako je nikl, mangan, zinek, oxid hlinitý nebo hořčík.
Modifikace kobaltových spinelů malým množstvím alkalických kovů významně zvyšuje aktivitu katalyzátoru. Alkalické promotory přítomné na povrchu katalyzátoru usnadňují redoxní procesy, které probíhají mezi povrchem katalyzátoru a reakčními kyslíkovými meziprodukty vzniklými při rozkladu N2O. Aktivní fáze založená na oxidu kobaltu s alkalickými promotory pro rozklad N2O byla popsána ve WO 2009/142520 AI, kde směsné oxidy složené z oxidu kobaltu, niklu a oxidu zinečnatého byly modifikovány alkalickými kovy, jako jsou Na a/nebo K a oxidy kovů alkalických zemin, jako Ca a/nebo Mg. Podobná kobaltová aktivní fáze s alkalickými promotory byla rovněž popsána v US 9782722 B2, kde katalyzátor obsahující oxidy kobaltu, zinku a hliníku byl modifikován draslíkem, cesiem a jejich směsmi. Avšak v obou případech byla studovaná aktivní fáze v práškové a peletizované formě. Aktivní fáze na bázi oxidu kobaltu má relativně nízkou mechanickou pevnost, která neumožňuje vytvářet složité tvary pelet s větším geometrickým povrchem, které jsou výhodné pro praktické aplikace. Nízká mechanická pevnost může vést až k nežádoucímu rozpadu tvarovaného katalyzátoru a nárůstu tlakové ztráty. Tyto skutečnosti činí tento katalyzátor nepřijatelný pro průmyslové aplikace. Další nevýhodou plných
- 1 CZ 307989 B6 pelet katalyzátorů je, že část oxidů kobaltu v této peletě není v reakci využito kvůli vysokému vlivu vnitřní difúze na rychlost katalytické reakce.
Aplikace aktivní fáze na vhodný nosič může vyřešit problém s nízkou mechanickou pevností katalyzátoru. Navíc nanesení tenké aktivní vrstvy na nosič vede k lepšímu využití aktivní fáze a eliminuje vliv vnitřní difúze. Nosičové katalyzátory na bázi oxidu kobaltu pro rozklad N2O byly studovány na monolitech, ocelových sítech a také na tabletách AI2O3.
Úkolem tohoto vynálezu je vytvoření katalyzátoru pro odstranění oxidu dusného z odpadních průmyslových plynů a způsobu jeho přípravy, který by účinně a efektivně odstraňoval oxid dusný z plynů při nižších reakčních teplotách, který by vykazoval vysokou mechanickou pevnost, vysokou katalytickou aktivitu, nízký obsah drahých a škodlivých kobaltových složek, a který by šel snadno připravit.
Podstata vynálezu
Výše uvedené nedostatky odstraňuje katalyzátor pro odstranění oxidu dusného z odpadních průmyslových plynů při reakčních teplotách 300 až 450 °C a způsob jeho přípravy podle tohoto vynálezu. Podstata způsobu přípravy katalyzátoru podle tohoto vynálezu spočívá v tom, že se připraví impregnační roztok, který se míchá a zahřívá na teplotu 60 až 80 °C, do impregnačního roztoku se ponoří strukturovaný nosič ve formě keramické pěny s hustotou pórů 393 až 1181 počet porů/m (10 až 30 ppi) na dobu alespoň 20 min, na jejímž povrchu se vytvoří aktivní vrstva katalyzátoru s alkalickým promotorem Cs. Katalyzátor se následně suší 4 hodiny při 105 °C a kalcinuje se na vzduchu 4 hodiny při teplotě 500 °C. Impregnační roztok se připraví jako vodný roztok dusičnanu kobaltu (II) v koncentraci 660 až 1980 g/1, nitrátu neboli dusičnanu česného (I) v koncentraci 2,4 až 85,8 g/1 a glycerolu v koncentraci do 990 g/1. Aktivní vrstva katalyzátoru je tvořená agregáty CO3O4 neboli oxidu kobaltnato-kobaltitého o střední velikosti 410 nm v množství 5 až 15 % hmotn., vztaženo na celkovou hmotnost katalyzátoru s alkalickým promotorem Cs v množství 0,3 až 4 % hmotn., vztaženo k hmotnosti aktivní vrstvy.
Předmětem vynálezu je rovněž katalyzátor pro odstranění oxidu dusného z odpadních průmyslových plynů při reakčních teplotách 300 až 450 °C připravený výše uvedeným způsobem. Unikátní kombinace směsného oxidu kobaltu CO3O4 a strukturovaného nosiče ve formě pěny, která v kombinaci s alkalickým kovem (Cs) poskytuje aktivní katalyzátor, zejména v přítomnosti O2, a H2O, s výrazně nižším obsahem aktivních složek než jsou doposud známé typy katalyzátorů pro tuto reakci.
Množství aktivní vrstvy na povrchu nosiče, tedy keramické pěny je klíčovým parametrem katalyzátoru, toto množství jev tomto případě řízené koncentrací aktivní vrstvy v impregnačním roztoku nebo počtem opakování nanášení aktivní vrstvy. V případě tohoto vynálezu bylo zjištěno, že pro vysokou katalytickou aktivitu je dostačující pouze jedna depozice, kterou se nanese množství CO3O4 ve výhodném uspořádání 5 až 6 % hmotn. v pěnovém katalyzátoru, což odpovídá koncentraci dusičnanu kobaltnatého v impregnačním roztoku 670 g/1, což zajišťuje snadnou přípravu a nízký obsah drahých a škodlivých složek v katalyzátoru.
Přítomnost glycerolu v impregnačním roztoku má příznivý účinek na aktivitu katalyzátoru, optimální molámí poměr kobaltglycerol v impregnačním roztoku je 1:1.
Dalším klíčovým parametrem aktivity CO3O4 s cesiem pro rozklad oxidu dusného je molámí poměr Co:Cs. Po nanesení aktivní vrstvy na nosič, tedy keramickou pěnu se optimální poměr Co:Cs, který zaručuje vysokou aktivitu katalyzátoru, změní. V tomto vynálezu obsahuje CO3O4 nanesené na keramickou pěnu Cs v množství 0,3 až 4 % hmotn., v optimálním případě 3 % hmotn., což odpovídá molámímu poměru Co:Cs = 55:1.
-2CZ 307989 B6
Způsob přípravy katalyzátoru pro odstranění oxidu dusného z odpadních průmyslových plynů podle tohoto vynálezu představuje jednoduchou a technologicky nenáročnou přípravu katalyzátoru s nízkým obsahem škodlivých a drahých komponentů, obsahujících Co a Cs, zaručující vysokou katalytickou aktivitu pro odstranění nežádoucího N2O v odpadních plynech z výroby kyseliny dusičné jeho přímým katalytickým rozkladem. Tím dochází k úsporám na potřebné náplni katalyzátoru, k úsporám na energii, dochází ke zlepšení životního prostředí a k plnění mezistátních dohod o omezení emisí skleníkových plynů. Navržené řešení přispěje ke zlepšení životního prostředí, protože se odstraní ekologicky nežádoucí komponenty ovzduší významně přispívající ke skleníkovému efektu a poškozování ozonové vrstvy.
Příklad uskutečnění vynálezu
Příklad 1
Příprava CO3O4 s 3 % hmotn. Cs na keramické pěně AI2O3-S1O2 s obsahem aktivní vrtsvy 6 % hmotn. CO3O4
Vodný roztok dusičnanu kobaltnatého (CoII+) v koncentraci 670 g/1 a dusičnanu česného (CsI+) v koncentraci 19 g/1 se intenzivně míchá a zahřívá se na 60 až 80 °C. Keramická pěna se ponoří do impregnačního roztoku na dobu 20 minut. Poté se katalyzátor suší 4 hodiny při 105 °C a kalcinuje se ve vzduchu 4 hodiny při teplotě 500 °C. Takto připravený katalyzátor obsahoval 6 % hmotn. aktivní vrstvy, což odpovídá 0,024 g CO3O4-CS v 1 ml pěny a 3 hmotn. % Cs v přírůstku CO3O4.
Katalytický rozklad N2O na katalyzátoru CO3O4 s 3 % hmotn. Cs na keramické pěně AI2O3-S1O2 s obsahem aktivní vrstvy 6 % hmotn. CO3O4
Katalyzátor připravený podle popsaného postupu byl umístěn do trubkového reaktoru z nerezové oceli s vnitřním průměrem 5 cm a uvedený do styku s odplynem obsahujícím 1000 ppm tedy 0,1 % mol. N2O, dále O2, H2O a NOX v různých koncentracích a zbytek plynné směsi byl tvořen N2. Lože katalyzátoru obsahovalo keramickou pěnu o objemu 40 ml (průměr 48 mm, výška 22 mm), celkový objemový průtok plynu byl 1000 ml (20 °C, 101 kPa).
Konverze N2O při různých podmínkách měření
| Reakční teplota, °C | Složení reakčního plynu | ||
| 0,1 % mol. N2O v n2 | 0,1 % mol. N2O + 5 mol. % O2 + 2 mol. % H2O v N2 | 0,1 % mol. N2O + 5 mol.% O2 + 2 mol. % H2O + 0,02 % mol. NO v n2 | |
| 450 | 100 | 98 | 91 |
| 420 | 100 | 95 | 56 |
| 390 | 99 | 90 | 11 |
| 360 | 97 | 79 | 1 |
| 330 | 88 | 55 | 0 |
| 300 | 66 | 21 | 0 |
Příklad 2
Příprava CO3O4 s 3 % hmotn. Cs na keramické pěně AI2O3-S1O2 s obsahem aktivní vrstvy 6 % hmotn. CO3O4 a přidáním glycerolu do impregnačního roztoku
Vodný roztok dusičnanu kobaltnatého (Co11) v koncentraci 670 g/1 a dusičnanu česného (Cs1) v koncentraci 19 g/1 a glycerolu v koncentraci 335 g/1 se intenzivně míchá a zahřívá se na 60 až 80 °C. Keramická pěna se ponoří do impregnačního roztoku na dobu 20 minut. Poté se katalyzátor suší 4 hodiny při 105 °C a kalcinuje se ve vzduchu 4 hodiny při teplotě 500 °C. Tak připravený katalyzátor obsahoval 6 % hmota, aktivní vrstvy, což odpovídá 0,024 g CO3O4-CS v 1 ml pěny a 3 % hmota. Cs v přírůstku CO3O4.
Katalytický rozklad N2O na CO3O4 s 3 % hmota. Cs na keramické pěně AI2O3-S1O2 s obsahem aktivní vrstvy 6 % hmotn. CO3O4
Katalyzátor připravený podle popsaného postupu byl umístěn do trubkového reaktoru z nerezové oceli s vnitřním průměrem 5 cm a uvedený do styku s odplynem obsahujícím 1000 ppm tedy 0,1 % mol. N2O, dále O2, H2O a NOX v různých koncentracích a zbytek plynné směsi byl tvořen N2. Lože katalyzátoru obsahovalo keramickou pěnu o objemu 40 ml (průměr 48 mm, výška 22 mm), celkový objemový průtok plynu byl 1000 ml (20 °C, 101 kPa).
Konverze N2O při různých podmínkách měření
| Reakční teplota, °C | Složení reakčního plynu | ||
| 0,1 % mol. N2O v N2 | 0,1 % mol. N2O + 5 mol. % O2 + 2 mol. % H2O v N2 | 0,1 % mol. N2O + 5 mol.% O2 + 2 mol. % H2O + 0,02 % mol. NO v N2 | |
| 450 | 100 | 98 | 94 |
| 420 | 100 | 97 | 76 |
| 390 | 100 | 95 | 26 |
| 360 | 98 | 92 | 3 |
| 330 | 95 | 83 | 0,6 |
| 300 | 86 | 57 | 0 |
Průmyslová využitelnost
Katalyzátor pro odstranění oxidu dusného z odpadních průmyslových plynů podle tohoto vynálezu lze využít při rozkladu N2O z odpadních plynů při výrobě kyseliny dusičné, kyseliny šťavelové, glyoxalu a dalších.
PATENTOVÉ NÁROKY
Claims (4)
1. Způsob přípravy katalyzátoru pro odstranění oxidu dusného z odpadních průmyslových plynů při reakčních teplotách 300 až 450 °C, vyznačující se tím, že se připraví impregnační roztok tvořený vodným roztokem dusičnanu kobaltnatého v koncentraci 660 až 1980 g/1, dusičnanu česného v koncentraci 2,4 až 85,8 g/1 a glycerolu v koncentraci do 990 g/1, který se míchá a zahřívá na teplotu 60 až 80 °C, do impregnačního roztoku se ponoří keramická pěna na dobu alespoň 20 min, na jejímž povrchu se vytvoří aktivní vrstva katalyzátoru tvořená CO3O4 v množství 5 až 15% hmota., vztaženo na celkovou hmotnost katalyzátoru s alkalickým promotorem Cs v množství 0,3 až 4 % hmota., vztaženo na hmotnost aktivní vrstvy, přičemž katalyzátor se následně suší po dobu 4 hod při teplotě 105 °C a kalcinuje po dobu 4 hod na vzduchu při teplotě 500 °C.
2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že molámí poměr kobaltu a glycerolu se při přípravě impregnačního roztoku upraví na 1:1.
-4CZ 307989 B6
3. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že molámí poměr kobaltu a cesia se při přípravě impregnačního roztoku upraví na 55:1.
5 4. Katalyzátor pro odstranění oxidu dusného z odpadních průmyslových plynů při reakčních teplotách 300 až 450 °C, připravený způsobem podle nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že je tvořen keramickou pěnou jako nosičem, na jejímž povrchu je aktivní vrstva tvořená CO3O4 v množství 5 až 15% hmotn., vztaženo na celkovou hmotnost katalyzátoru s alkalickým promotorem Cs v množství 0,3 až 4 % hmotn., vztaženo na hmotnost aktivní vrstvy.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2018-398A CZ307989B6 (cs) | 2018-08-07 | 2018-08-07 | Způsob přípravy katalyzátoru pro odstranění oxidu dusného z odpadních průmyslových plynů a katalyzátor připravený tímto způsobem |
| PCT/CZ2019/050032 WO2020030204A1 (en) | 2018-08-07 | 2019-08-06 | Method of preparation of a catalyst for the removal of nitrous oxide from waste industrial gases and the catalyst prepared by this method |
| EP19761724.4A EP3737498B1 (en) | 2018-08-07 | 2019-08-06 | Method of preparation of a catalyst for the removal of nitrous oxide from waste industrial gases and the catalyst prepared by this method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2018-398A CZ307989B6 (cs) | 2018-08-07 | 2018-08-07 | Způsob přípravy katalyzátoru pro odstranění oxidu dusného z odpadních průmyslových plynů a katalyzátor připravený tímto způsobem |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2018398A3 CZ2018398A3 (cs) | 2019-10-02 |
| CZ307989B6 true CZ307989B6 (cs) | 2019-10-02 |
Family
ID=68057933
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2018-398A CZ307989B6 (cs) | 2018-08-07 | 2018-08-07 | Způsob přípravy katalyzátoru pro odstranění oxidu dusného z odpadních průmyslových plynů a katalyzátor připravený tímto způsobem |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP3737498B1 (cs) |
| CZ (1) | CZ307989B6 (cs) |
| WO (1) | WO2020030204A1 (cs) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113617373B (zh) * | 2021-08-06 | 2023-07-25 | 大连海事大学 | 一种去除可挥发性有机物催化剂及制备方法 |
| CN116371413A (zh) * | 2023-03-02 | 2023-07-04 | 上海交通大学 | 一种低温高效分解氧化亚氮的改性钴基催化剂及其制备方法和应用 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ300807B6 (cs) * | 2007-08-24 | 2009-08-12 | Vysoká škola chemicko - technologická v Praze | Oxidický katalyzátor, zejména pro odstranování N2O z odpadních prumyslových plynu |
| WO2009142520A1 (en) * | 2008-05-21 | 2009-11-26 | Uniwersytet Jagiellonski | Catalyst for low-temperature decomposition of dinitrogen oxide and a process for the preparation thereof |
| WO2012114288A1 (en) * | 2011-02-22 | 2012-08-30 | Instytut Nawozów Sztucznych | Composite catalyst for the low temperature decomposition of nitrous oxide, and method of manufacture thereof |
| WO2013047484A1 (ja) * | 2011-09-28 | 2013-04-04 | 株式会社日本触媒 | 亜酸化窒素分解用触媒、亜酸化窒素分解用触媒の製造方法及び亜酸化窒素含有ガスの処理方法 |
| WO2015014863A1 (en) * | 2013-07-31 | 2015-02-05 | Shell Internationale Research Maatschappij B.V. | Nitrous oxide decomposition catalyst |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5171553A (en) | 1991-11-08 | 1992-12-15 | Air Products And Chemicals, Inc. | Catalytic decomposition of N2 O |
| US5314673A (en) | 1992-02-18 | 1994-05-24 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Process for the conversion of N2 O |
| WO1994027709A1 (en) | 1993-05-28 | 1994-12-08 | Engelhard Corporation | Nitrous oxide decomposition catalyst |
| US5407652A (en) | 1993-08-27 | 1995-04-18 | Engelhard Corporation | Method for decomposing N20 utilizing catalysts comprising calcined anionic clay minerals |
| US5705136A (en) | 1995-11-13 | 1998-01-06 | University Of Florida Research Foundation, Inc. | Catalyzed decomposition of nitrogen oxides on metal oxide supports |
| FR2773144B1 (fr) | 1997-12-31 | 2000-02-04 | Grande Paroisse Sa | Catalyseur a base de ferrierite/fer pour la reduction catalytique de la teneur de gaz en protoxyde d'azote. son procede d'obtention. application au traitement de gaz industriels |
| NO313494B1 (no) | 2000-07-05 | 2002-10-14 | Norsk Hydro As | Katalysator for spalting av dinitrogenoksid og fremgangsmåte ved utförelse av prosesser hvor det dannes dinitrogenoksid |
| DE102007027676A1 (de) | 2007-06-15 | 2008-12-18 | Süd-Chemie AG | Zeolithischer Katalysator zur Entstickung von Abgasen |
| PL388518A1 (pl) | 2009-07-10 | 2011-01-17 | Instytut Nawozów Sztucznych | Katalizator do wysokotemperaturowego rozkładu podtlenku azotu |
-
2018
- 2018-08-07 CZ CZ2018-398A patent/CZ307989B6/cs unknown
-
2019
- 2019-08-06 WO PCT/CZ2019/050032 patent/WO2020030204A1/en active Application Filing
- 2019-08-06 EP EP19761724.4A patent/EP3737498B1/en active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ300807B6 (cs) * | 2007-08-24 | 2009-08-12 | Vysoká škola chemicko - technologická v Praze | Oxidický katalyzátor, zejména pro odstranování N2O z odpadních prumyslových plynu |
| WO2009142520A1 (en) * | 2008-05-21 | 2009-11-26 | Uniwersytet Jagiellonski | Catalyst for low-temperature decomposition of dinitrogen oxide and a process for the preparation thereof |
| WO2012114288A1 (en) * | 2011-02-22 | 2012-08-30 | Instytut Nawozów Sztucznych | Composite catalyst for the low temperature decomposition of nitrous oxide, and method of manufacture thereof |
| WO2013047484A1 (ja) * | 2011-09-28 | 2013-04-04 | 株式会社日本触媒 | 亜酸化窒素分解用触媒、亜酸化窒素分解用触媒の製造方法及び亜酸化窒素含有ガスの処理方法 |
| WO2015014863A1 (en) * | 2013-07-31 | 2015-02-05 | Shell Internationale Research Maatschappij B.V. | Nitrous oxide decomposition catalyst |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ2018398A3 (cs) | 2019-10-02 |
| WO2020030204A1 (en) | 2020-02-13 |
| EP3737498A1 (en) | 2020-11-18 |
| EP3737498B1 (en) | 2021-12-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107398272B (zh) | 一种甲醛室温催化用复合载体催化剂及其制备方法 | |
| CN105478136A (zh) | 一种协同低温等离子体催化降解工业有机废气的催化剂及其制备方法与应用 | |
| JP7352487B2 (ja) | アンモニア分解触媒 | |
| JPS5982930A (ja) | 窒素酸化物を低減させる方法 | |
| PT2178638E (pt) | Catalisador, seu processo de produção e seu uso para decompor n2o | |
| CN101745394A (zh) | 一种用于分解n2o的催化剂及其制备方法和用途 | |
| CN107983365B (zh) | 以泡沫钛为载体的VOCs催化剂及其制备方法 | |
| CN106040247A (zh) | 一种用于氨选择性催化氧化的催化剂及其制备方法 | |
| CZ307989B6 (cs) | Způsob přípravy katalyzátoru pro odstranění oxidu dusného z odpadních průmyslových plynů a katalyzátor připravený tímto způsobem | |
| SK282140B6 (sk) | Spôsob katalytickej oxidácie amoniaku na dusík v odpadovom plyne | |
| CZ5399A3 (cs) | Nanesený katalyzátor obsahující oxidy kovů a způsob katalytického rozkladu amoniaku a kyanovodíku v koksárenském plynu | |
| JP2001058130A (ja) | 窒素酸化物分解用触媒 | |
| CN114042452B (zh) | 一种用于柴油车尾气的氨氧化催化剂、制备方法及其应用 | |
| JPS63171623A (ja) | 窒素酸化物除去方法 | |
| CN104492441B (zh) | 一种含氮氧化物的驰放气的处理方法 | |
| JP4135698B2 (ja) | 硫黄酸化物吸収材の製造方法 | |
| CN106238044A (zh) | γ‑Al2O3基表面尖晶石载铑催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN115245823B (zh) | 一种缺陷化混晶型TiO2催化剂及其制备方法和应用 | |
| JP2007038155A (ja) | 一酸化炭素による窒素酸化物の選択的還元触媒およびその調製法 | |
| KR102569570B1 (ko) | 산소 저장 화합물을 포함하는 산화 촉매 및 이의 제조 방법 | |
| JP2009254979A (ja) | アンモニア分解触媒の製造方法 | |
| CN117718055A (zh) | 一种以废旧稀土基脱硝催化剂为原料的n2o分解催化剂及其制备方法 | |
| JPH0446180B2 (cs) | ||
| KR101770914B1 (ko) | 질소산화물 환원 촉매 및 그 제조 방법 | |
| CN119212785A (zh) | 耐so2催化剂及其制备方法 |