[go: up one dir, main page]

NL2001788C2 - Werkwijze voor de decompositie van N2O, katalysator daarvoor en bereiding van deze katalysator. - Google Patents

Werkwijze voor de decompositie van N2O, katalysator daarvoor en bereiding van deze katalysator. Download PDF

Info

Publication number
NL2001788C2
NL2001788C2 NL2001788A NL2001788A NL2001788C2 NL 2001788 C2 NL2001788 C2 NL 2001788C2 NL 2001788 A NL2001788 A NL 2001788A NL 2001788 A NL2001788 A NL 2001788A NL 2001788 C2 NL2001788 C2 NL 2001788C2
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
catalyst
zeolite
metal
nox
gas
Prior art date
Application number
NL2001788A
Other languages
English (en)
Inventor
Johannis Alouisius Zacharias Pieterse
Original Assignee
Stichting Energie
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=40340483&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=NL2001788(C2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Stichting Energie filed Critical Stichting Energie
Priority to NL2001788A priority Critical patent/NL2001788C2/nl
Priority to EP09788224.5A priority patent/EP2358465B2/en
Priority to US13/003,396 priority patent/US8734746B2/en
Priority to AU2009270021A priority patent/AU2009270021B2/en
Priority to CA2733355A priority patent/CA2733355C/en
Priority to PCT/NL2009/050420 priority patent/WO2010005311A1/en
Priority to UAA201100291A priority patent/UA100743C2/ru
Priority to BRPI0915855A priority patent/BRPI0915855B1/pt
Priority to MX2011000381A priority patent/MX2011000381A/es
Priority to ES09788224.5T priority patent/ES2388714T5/es
Priority to JP2011517369A priority patent/JP2011527629A/ja
Priority to EA201170184A priority patent/EA019176B1/ru
Priority to CN200980127176.0A priority patent/CN102316962B/zh
Priority to KR1020117003052A priority patent/KR101634826B1/ko
Publication of NL2001788C2 publication Critical patent/NL2001788C2/nl
Application granted granted Critical
Priority to CL2011000066A priority patent/CL2011000066A1/es
Priority to ZA2011/00401A priority patent/ZA201100401B/en
Priority to CO11004792A priority patent/CO6331452A2/es
Priority to HRP20120556TT priority patent/HRP20120556T4/hr

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B21/00—Nitrogen; Compounds thereof
    • C01B21/02—Preparation of nitrogen
    • 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
    • B01D53/8643—Removing mixtures of carbon monoxide or hydrocarbons and nitrogen oxides
    • B01D53/8646—Simultaneous elimination of the components
    • B01D53/865—Simultaneous elimination of the components 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
    • B01D53/92—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
    • B01D53/9404—Removing only nitrogen compounds
    • B01D53/9409—Nitrogen oxides
    • B01D53/9413—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
    • B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04—Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/65—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the ferrierite type, e.g. types ZSM-21, ZSM-35 or ZSM-38, as exemplified by patent documents US4046859, US4016245 and US4046859, respectively
    • B01J29/66—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the ferrierite type, e.g. types ZSM-21, ZSM-35 or ZSM-38, as exemplified by patent documents US4046859, US4016245 and US4046859, respectively containing iron group metals, noble metals or copper
    • B01J29/67—Noble metals
    • 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
    • B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04—Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/65—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the ferrierite type, e.g. types ZSM-21, ZSM-35 or ZSM-38, as exemplified by patent documents US4046859, US4016245 and US4046859, respectively
    • B01J29/66—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the ferrierite type, e.g. types ZSM-21, ZSM-35 or ZSM-38, as exemplified by patent documents US4046859, US4016245 and US4046859, respectively containing iron group metals, noble metals or copper
    • B01J29/68—Iron group metals or copper
    • 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
    • B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04—Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/70—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65
    • B01J29/72—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65 containing iron group metals, noble metals or copper
    • B01J29/74—Noble metals
    • B01J29/7415—Zeolite Beta
    • 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
    • B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04—Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/70—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65
    • B01J29/72—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65 containing iron group metals, noble metals or copper
    • B01J29/76—Iron group metals or copper
    • B01J29/7615—Zeolite Beta
    • 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
    • B01J37/30—Ion-exchange
    • 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
    • B01D2255/1021—Platinum
    • 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
    • B01D2255/1026—Ruthenium
    • 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
    • B01D2255/20738—Iron
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/50—Zeolites
    • B01D2255/502—Beta zeolites
    • 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
    • B01J2229/00—Aspects of molecular sieve catalysts not covered by B01J29/00
    • B01J2229/30—After treatment, characterised by the means used
    • B01J2229/42—Addition of matrix or binder particles
    • 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
    • B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04—Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/40—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the pentasil type, e.g. types ZSM-5, ZSM-8 or ZSM-11, as exemplified by patent documents US3702886, GB1334243 and US3709979, respectively
    • B01J29/42—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the pentasil type, e.g. types ZSM-5, ZSM-8 or ZSM-11, as exemplified by patent documents US3702886, GB1334243 and US3709979, respectively containing iron group metals, noble metals or copper
    • B01J29/44—Noble metals
    • 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
    • B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04—Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/40—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the pentasil type, e.g. types ZSM-5, ZSM-8 or ZSM-11, as exemplified by patent documents US3702886, GB1334243 and US3709979, respectively
    • B01J29/42—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the pentasil type, e.g. types ZSM-5, ZSM-8 or ZSM-11, as exemplified by patent documents US3702886, GB1334243 and US3709979, respectively containing iron group metals, noble metals or copper
    • B01J29/46—Iron group metals or copper
    • 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
    • B01J35/56—Foraminous structures having flow-through passages or channels, e.g. grids or three-dimensional monoliths
    • 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
    • B01J37/0246—Coatings comprising a zeolite
    • 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)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural 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)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)

Description

Werkwijze voor de decompositie van N2O, katalysator daarvoor en bereiding van deze katalysator
Gebied van de uitvinding
De uitvinding heef betrekking op een werkwijze voor de katalytische 5 decompositie van N2O in een N2O- en NOx bevattend gas. De uitvinding heeft tevens betrekking op een katalysator daarvoor, alsmede de bereiding van deze katalysator.
Stand van de techniek
Distikstofoxide of lachgas (N2O) draagt substantieel bij aan het broeikaseffect en heeft een hoog Global Warming Potential (de mate waarin een molecule bijdraagt 10 aan het broeikaseffect ten opzichte van een molecule CO2). Sinds enkele jaren wordt er beleid ontwikkeld om de uitstoot van broeikasgassen terug te dringen. Er zijn verschillende belangrijke bronnen van N2O emissie geïdentificeerd: de landbouw, de industriële productie van precursors voor nylon (adipinezuur en caprolactam), de productie van salpeterzuur en motorvoertuigen uitgerust met een driewegkatalysator.
15 Om lachgas onschadelijk te maken kunnen verschillende katalytische en niet- katalytische technieken aangewend worden. Voor bijvoorbeeld de katalytische decompositie of omzetting van N2O naar N2 en O2 zijn diverse katalysatoren bekend (bijvoorbeeld JP octrooiaanvrage No. Hei-06-154611, waarin katalysatoren op basis van dragers met overgangsmetalen en edelmetalen worden beschreven). Deze reactie 20 met katalysatoren volgens de stand der techniek wordt echter sterk gehinderd door de aanwezigheid van zuurstof en water, die in de afgassen van vrijwel alle voomoemde N20-bronnen voorkomen.
Een ander voorbeeld wordt beschreven in WO 2005/110582. Dit document beschrijft een werkwijze voor de katalytische decompositie van N2O in een N2O-25 bevattend gas in aanwezigheid van een katalysator, waarbij de katalysator een zeoliet omvat dat beladen is met een eerste metaal gekozen uit de groep van edelmetalen bestaande uit ruthenium, rhodium, palladium, zilver, rhenium, osmium, iridium, platina en goud, en met een tweede metaal gekozen uit de groep van overgangsmetalen bestaande uit chroom, mangaan, ijzer, kobalt, nikkel en koper, en waarbij de belading 30 van het zeoliet met metalen verkregen is door het zeoliet eerst te beladen met het edelmetaal en vervolgens met het overgangsmetaal.
2
Een kansrijk alternatief is de selectieve katalytische reductie. Voor de omzetting van N2O met behulp van reductiemiddelen zoals alkenen (CnH^), alcoholen of ammoniak zijn diverse katalysatoren uit de literatuur bekend. Toevoegingen van verzadigde koolwaterstoffen (CnH2n+2) zou technisch en economisch de voorkeur 5 verdienen boven genoemde reductiemiddelen. Met name aardgas (CH4) en LPG (mengsel van C3H8 en C4H10) zijn in dit verband aantrekkelijk.
Samenvatting van de uitvinding
Een nadeel van de werkwijze met katalysatoren die N2O kunnen reduceren met behulp van koolwaterstoffen is dat extra voorzieningen voor koolwaterstoffen moeten 10 worden getroffen en er koolwaterstoffen en/of CO uitgestoten kunnen worden. Uit milieuoogpunt wordt ter vermijding van de uitstoot van koolwaterstoffen vaak een extra katalysator toegepast.
Een ander nadeel van veel bekende katalysatoren voor decompositie van N2O is dat deze katalysatoren vaak niet stabiel zijn en/of gedeactiveerd worden door de 15 aanwezigheid van gassen zoals NOx (NO, NO2, N2O3 (x=3/2), etc.), O2 en H2O. Deze gassen zijn echter in praktijkomstandigheden, zoals bij de decompositie van N2O uit rookgassen, vrijwel altijd aanwezig.
Een ander nadeel van de katalysatoren volgens de stand der techniek is dat ze soms via relatief ingewikkelde processen, of in ieder geval via multi-stapprocessen 20 verkregen kunnen worden.
De uitvinding heeft derhalve als doel een alternatieve werkwijze te verschaffen voor de katalytische decompositie van N2O, ook in aanwezigheid van NOx, waarbij bovengenoemde nadelen bij voorkeur geheel of gedeeltelijk zijn opgeheven. Tevens heeft de uitvinding als doel een katalysator te verschaffen voor gebruik in deze 25 werkwijze, alsmede een werkwijze ter bereiding van deze katalysator.
De katalysatoren volgens de uitvinding hebben een goede omzetting van N2O, ook bij lage temperaturen, zijn stabiel tijdens de ontledingsreactie (van N2O in N2 en O2), en hebben tevens een goede omzetting en stabiliteit indien in het N20-bevattende gas tevens andere gassen (zoals NO, NO2, N2O3, etc., O2 en H2O) aanwezig zijn. 30 Verrassend blijkt dat het gelijktijdig afzetten van twee katalytisch actieve metalen in één bereidingsstap een betere N2O omzetting geeft dan een analoge katalysator met identieke concentraties van de twee katalytisch actieve metalen (Ml en M2) maar 3 bereidt in twee sequentiële bereidingsstappen. Daarnaast hoeft er voordelig geen koolwaterstof toegevoegd worden aan het N20-bevattende gas. Derhalve zijn deze katalysatoren bij uitstek geschikt voor de decompositie van N2O. Tot slot is de gelijktijdige belading voordelig t.o.v. sequentiële belading.
5 De uitvinding heeft betrekking een werkwijze voor de katalytische decompositie van N2O in een N2O- en NOx-bevattend gas in aanwezigheid van een katalysator, waarbij men het N2O- en NOx-bevattende gas in contact brengt met de katalysator, waarbij de katalysator een zeoliet omvat dat beladen is met een eerste metaal gekozen uit de groep van edelmetalen bestaande uit ruthenium, rhodium, palladium, zilver, 10 rhenium, osmium, iridium, platina en goud, in het bijzonder gekozen uit de groep van edelmetalen bestaande uit ruthenium en platina, en met een tweede metaal gekozen uit de groep van overgangsmetalen bestaande uit chroom, mangaan, ijzer, kobalt, nikkel en koper, in het bijzonder ijzer, en waarbij in het bijzonder het zeoliet gekozen is uit de groep bestaande uit FER (ferrierite) en BEA (zeoliet beta), en waarbij de belading van 15 het zeoliet met metalen verkregen is door het zeoliet tegelijkertijd te beladen met het edelmetaal en met het overgangsmetaal. Het N2O- en NOx-bevattende gas kan men in een reactor(ruimte) in contact brengen met de katalysator (die aanwezig is in deze reactor (ruimte).
Tevens verschaft de uitvinding een werkwijze voor de bereiding van een 20 katalysator voor de katalytische decompositie van N2O in een N2O- en NOx-bevattend gas, waarbij de katalysator een zeoliet omvat, en waarbij de bereiding van de katalysator het tegelijkertijd beladen van het zeoliet een eerste metaal gekozen uit de groep van edelmetalen bestaande uit ruthenium, rhodium, palladium, zilver, rhenium, osmium, iridium, platina en goud, in het bijzonder gekozen uit de groep van 25 edelmetalen bestaande uit ruthenium en platina, en een tweede metaal gekozen uit de groep van overgangsmetalen bestaande uit chroom, mangaan, ijzer, kobalt, nikkel en koper, in het bijzonder ijzer, omvat.
Voorts verschaft de uitvinding ook een katalysator die verkrijgbaar is volgens deze werkwijze, en bijvoorbeeld 0.00001-4 gew.% van het eerste metaal en 0.1-10 30 gew.% van het tweede metaal omvat, alsmede het gebruik van deze katalysator voor de decompositie van N2O.
In het bijzonder omvat de katalysator Fe,Pt-BEA, d.w.z. een zeoliet die beladen is met ijzer en platina.
4
Beschrijving van de uitvinding
Het N20-bevattende gas kan bijvoorbeeld afgas van de salpeterzuursynthese zijn of bijvoorbeeld afgas zijn dat vrijkomt bij de productie van nylonprecursors. Het gas kan tevens zuurstof en/of water bevatten. In tegenstelling tot de meeste 5 katalysatoren volgens de stand der techniek verliest de katalysator volgens de uitvinding weinig of geen activiteit in aanwezigheid van zuurstof, water of beide. Dit geldt in het bijzonder indien het water aanwezig is in hoeveelheden tot ca. 5-10 vol. % (volume %; volume % heeft betrekking op het volume van het N20-bevattende gas, incl. het eventueel aanwezige NOx, O2 en H2O, etc.). Zuurstof kan bijvoorbeeld 10 aanwezig zijn tot ca. 20%, bijvoorbeeld 0.5-20 vol. %. NOx kan ook aanwezig zijn, bijvoorbeeld van ca. 10 ppm - 5 % NOx, bijvoorbeeld 10 ppm - 1 vol.% NOx. In het bijzonder heeft het N2O- en NOx bevattende gas een N20/NOx verhouding in het bereik van 1 - 10000 mol/mol, in het bijzonder 1 - 1000mol/mol.
Derhalve is de uitvinding in een uitvoeringsvorm gericht op een werkwijze 15 waarbij het N2O- en NOx-bevattende gas tevens zuurstof en/of water omvat. N2O- en ΝΟχ-bevattend gas betekent derhalve in de context van de uitvinding dat het gas in ieder geval N2O en NOx bevat en daarnaast andere gassen kan bevatten zoals N2, H2O, O2 etc. Dit gas (of gasmengsel) kan, zoals de vakman bekend is, in contact worden gebracht met een katalysator. Met “decompositie van N2O in een N20-bevattend gas” 20 wordt bedoeld dat N2O, dat aanwezig is in het gas, in ieder geval ten dele wordt ontleedt (met behulp van de katalysator volgens de uitvinding) tot N2 en O2.
In het bijzonder is de uitvinding gericht op een werkwijze voor de katalytische decompositie van N2O in een N20-bevattend gas omvattende: het verschaffen van een katalysator, waarbij de katalysator een zeoliet omvat 25 dat beladen is met een eerste metaal gekozen uit de groep van edelmetalen bestaande uit ruthenium, rhodium, palladium, zilver, rhenium, osmium, iridium, platina en goud, in het bijzonder gekozen uit de groep van edelmetalen bestaande uit ruthenium en platina, en met een tweede metaal gekozen uit de groep van overgangsmetalen bestaande uit chroom, mangaan, ijzer, kobalt, 30 nikkel en koper, in het bijzonder ijzer; - het verschaffen van het N2O- en NOx-bevattende gas en het leiden van het N2O-en NOx-bevattende gas door een ruimte dat de katalysator bevat, waarbij de 5 ruimte, het N20- en NOx-bevattende gas of beide desgewenst worden verwarmd.
Hierbij is de katalysator in het bijzonder een met edelmetaal en overgangsmetaal beladen zeoliet, waarbij de belading van het zeoliet met metalen 5 verkregen is door het zeoliet tegelijkertijd te beladen met het edelmetaal en met het overgangsmetaal.
Tijdens de decompositie reactie kan er desgewenst verwarmd worden tot een temperatuur waarbij (geheel of gedeeltelijk) decompositie van N20 kan plaatsvinden; het N20- en NOx-bevattend gas kan als afgas echter ook reeds de gewenste temperatuur 10 hebben of zijn afgekoeld tot de gewenste temperatuur. De ruimte is bijvoorbeeld een reactor(ruimte), zoals bekend bij de vakman.
In de beschrijving van de uitvinding wordt NOx gedefinieerd als stikstofoxiden waarbij x groter of gelijk is aan 1, zoals NO, N02, N203, etc.. N20, lachgas, wordt hieronder dus niet verstaan. NO is doorgaans in evenwicht met andere stikstofoxiden, 15 waarbij x groter is dan 1. De katalysator volgens de uitvinding blijkt bij uitstek geschikt te zijn voor de decompositie van N20 uit een N20- en NOx-bevattend gas, zonder dat de stabiliteit lijdt onder de eventuele aanwezigheid van NO, N02 etc. (NOx). Derhalve verschaft de uitvinding in een uitvoeringsvorm tevens een werkwijze waarbij het N20-en NOx-bevattende gas tevens NOx omvat, waarbij x gelijk is aan of groter is dan 1, 20 bijvoorbeeld x = 1, 3/2, 2, etc.. Uiteraard kan het gas ook combinaties van dergelijke NOx verbindingen omvatten. In het bijzonder omvat het N20- en NOx-bevattend gas tenminste N20, NO enN02.
In het bijzonder is de onderhavige uitvinding gericht op de ontleding van N20 waarbij het N20- en NOx-bevattende gas hoofdzakelijk geen koolwaterstof omvat. Het 25 N20-bevattende gas omvat bij voorkeur minder dan 50 ppm koolwaterstof, berekend op de totale hoeveelheid N20-bevattend gas, of bijvoorbeeld minder dan 3 vol. % koolwaterstof, berekend op de hoeveelheid N20 in het N20- en NOx-bevattende gas. Meer in het bijzonder omvat het gas hoofdzakelijk geen CnH2n+2, (waarbij n bij voorkeur gekozen wordt uit 1-4, met inbegrip van alle isomeren).
30 De procescondities van de werkwijze voor de katalytische decompositie van N20 in een N20- en NOx-bevattend gas zullen afhangen van de toepassingen. De vakman zal over het algemeen het katalysatorvolume, de gassnelheid, de temperatuur, de druk, etc., zo kiezen, dat de beste conversieresultaten worden bereikt. Goede 6 resultaten worden bereikt bij bijvoorbeeld een N20-gehalte van ca. 100 ppm of meer, bijvoorbeeld ca. 100-100.000 ppm van het N2O- en NOx-bevattende gas. Onder praktische omstandigheden zal de hoeveelheid N2O over het algemeen liggen tussen ca. 100 en 3000 ppm van het N2O- en NOx-bevattende gas. Het N2O- en NOx-bevattende 5 gas wordt bij voorkeur toegevoerd met ruimtelijke gassnelheden (GSHV; gas hourly space velocity) van ca. 200-200.000 h'1, bij voorkeur 1000-100.000 h*1, waarbij deze waarde is betrokken op het gebruikte katalysatorvolume. De druk van het N2O- en NOx-bevattende gas zal afhangen van de toepassing en kan bijvoorbeeld liggen tussen ca. 1-50 bar (bar atmosfeer: bara), bij voorkeur tussen ca. 1-25 bara. De werkwijze kan 10 bij relatief lage temperaturen worden toegepast. De conversie van N2O vindt plaats vanaf ca. 300°C. Vrijwel volledige conversie kan plaats vinden bij al ca. 375°C, afhankelijk van de omstandigheden zoals bijvoorbeeld de ruimtelijke gassnelheid, volume en belading katalysator, etc. Bij voorkeur wordt gewerkt met een werkwijze, waarbij de reactietemperatuur tussen 300°C en 600°C ligt, zoals 350°C en 600°C, meer 15 bijvoorkeur tussen 350°C en 500°C.
De werkwijze volgens de uitvinding kan o.a. gebruikt worden voor de katalytische reductie van N2O dat bijvoorbeeld wordt uitgestoten door nood-stroomaggregaten, gasmotoren, installaties voor de salpeterzuurproductie, N2O dat uitgestoten wordt tijdens de caprolactamproductie, tijdens wervelbed kolenverbranding, 20 etc. Derhalve is de uitvinding ook gericht op het gebruik van de katalysator volgens de uitvinding voor bijvoorbeeld de katalytische decompositie van N2O. De werkwijze volgens de uitvinding kan ook toegepast worden in combinatie met een katalysator voor de verwijdering van NOx, dat bijvoorbeeld ook uitgestoten wordt bij de industriële bereiding van salpeterzuur.
25 Zeolieten die gebruikt worden in werkwijze volgens de uitvinding zijn bijvoorbeeld de volgende zeoliet en, zoals zij onder hun afkorting bekend zijn bij de vakman (bijv. Atlas of zeolite framework types, Ch. Baerlocher, W.M. Meier, D.H. Olson, 2001, Elsevier science, ISBN: 0-444-50701-9): ABW, ACO, ΑΕΙ, AEL, AEN, AET, AFG, AFI, AFN, AFO, AFR, AFS, AFT, AFX, AFY, AHT, ANA, APC, APD, 30 AST, ASV, ATN, ATO, ATS, ATT, ATV, AWO, AWW, BCT, *BEA, BEC, BIK, BOG, BPH, BRE, CAN, CAS, CFI, CGF, CGS, CHA, -CHI, -CLO, CON, CZP, DAC, DDR, DFO, DFT, DOH, DON, EAB, EDI, EMT, EPI, ERI, ESV, ETR, EUO, FAU, FER, FRA, GIS, GME, GON, GOO, HEU, IFR, ISV, ITE, ITH, ITW, IWR, IWW, 7 JBW, KFI, LAU, LEV, LIO, LOS, LOV, LTA, LTL, LTN, MAZ, MEI, MEL, MEP, MER, MFI, MFS, MON, MOR, MSO, MTF, MTN, MTT, MTW, MWW, NAB, NAT, NES, NON, NPO, OFF, OSI, OSO, -PAR, PAU, PHI, PON, RHO, -RON, RSN, RTE, RTH, RUT, RWY, SAO, SAS, SAT, SAV, SBE, SBS, SBT, SFE, SFF, SFG, SFH, 5 SFN, SGT, SOD, SSY, STF, STI, STT, TER, THO, TON, TSC, UEI, UFI, UOZ, USI, VET, VFI, VNI, VSV, WEI, -WEN, YUG, ZON. Ook combinaties van (beladen) zeolieten kunnen gebruikt worden.
Bij voorkeur worden zeolieten gebruikt op basis van silicium en aluminium, met een Si/Al verhouding van 2-60, bijvoorkeur 2.5-30. Goede resultaten worden 10 bijvoorbeeld verkregen waarbij het zeoliet is gekozen uit de groep bestaande uit FAU, FER, CHA, MOR, MFI, BEA, EMT, CON, BOG en ITQ-7. In een voorkeursuitvoering is de uitvinding gericht op een werkwijze waarbij het zeoliet is gekozen uit de groep bestaande uit FER, CHA, MOR en BEA. In het bijzonder worden BEA en/of FER gebruikt, meer in het bijzonder BEA.
15 Er zijn verschillende manieren om de katalysator volgens de uitvinding te bereiden. Het zeoliet kan met behulp van methoden zoals de vakman bekend beladen worden, bijvoorbeeld met behulp van natte impregnatie (volume van vloeistof met (opgelost) zout is groter dan porievolume van zeoliet) en porievolume-impregnatie , (“droge impregnatie” of “incipient wetness”: volume van vloeistof met (gedeeltelijk 20 opgelost) zout is gelijk aan porievolume van zeoliet) of via ionenwisseling (uitwisseling in de vloeistoffase, waarbij de uit te wisselen metalen in ieder geval ten dele in de vloeistoffase als ionen (of gecomplexeerde ionen) zijn opgelost; en waarbij het zeoliet in de vloeistof met uit te wisselen ionen wordt geroerd, zoals de vakman bekend) of met behulp van CVD. Bij voorkeur wordt een werkwijze voor de 25 katalytische decompositie van N2O in een N2O- en NOx-bevattend gas gebruikt, waarbij het zeoliet dat gebruikt wordt voor deze decompositie met het eerste en het tweede metaal beladen is door middel van ionenwisseling of impregnatie, en aldus, of na eventuele verdere stappen zoals drogen, zeven en/of calcinatie, op drager aanbrengen, etc., wordt gebruikt voor de katalytische decompositie van N2O in een 30 N2O- en ΝΟχ-bevattend gas. In een voorkeursuitvoeringsvorm wordt een werkwijze gebruikt waarbij het zeoliet met het eerste en het tweede metaal beladen is door middel van ionenwisseling.
8
Met metaal in deze uitvinding wordt bedoeld dat een element dat bij de vakman bekend is als metaal (bijvoorbeeld de metalen uit de groepen 3-12 van het periodiek systeem der elementen (IUPAC notatie) wordt toegepast in de uitvinding. In de uitvinding zijn overgangsmetalen metalen uit de groepen 3-12 van het periodiek 5 systeem der elementen (IUPAC notatie), ook wel bekend onder als de groepen Ib, Ilb-Vllb en VIII. Met tweede metaal worden die overgangsmetalen bedoeld, die niet tevens ook edelmetaal zijn. Edelmetalen zijn de metalen Ru, Rh, Pd, Ag, Re, Os, Ir, Pt en Au.
Bij het beladen van het zeoliet zal over het algemeen gewerkt worden met zouten in oplossing (ionenwisseling), waarbij het metaal in ionvorm aanwezig is 10 (meestal in water), of met oplossingen (natte of porievolume-impregnatie (incipient wetness)), waarbij het metaal als ion in oplossing en/of als ion in zoutverbinding aanwezig is. Doordat bij voorkeur met ionenuitwisseling (in de vloeistoffase) of porievolume-impregnatie wordt gewerkt, zal de katalysator na bereiding en voor calcinatie over het algemeen een zeoliet omvatten waarin het metaal in ionvorm 15 aanwezig is (en gecoördineerd met Al). Na calcinatie en/of tijdens het uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding kan een gedeelte van het metaal in ionvorm op de uitgewisselde plekken omgezet worden tot oxide en/of tot metaal, bijvoorbeeld door clustering tot deeltjes. Dit gedrag van met metalen uitgewisselde zeoliet en is de vakman bekend. Met metaal in deze uitvinding wordt derhalve ook metaalion bedoeld, 20 en bijvoorbeeld na belading (het aanbrengen van de metalen) van het zeoliet kan metaal ook metaaloxide of metaalzout (bijv. chloride, oxycloride, nitraat, sulfaat, etc.) omvatten.
Na het beladen van het zeoliet wordt over het algemeen het zeoliet gedroogd. Daarna kan er gecalcineerd worden. In plaats van calcineren (verhitten aan lucht, 25 zuurstof) kan men ook reduceren (verhitten in een reducerende atmosfeer) of activeren in inerte atmosfeer (verhitten in een inerte atmosfeer). Dergelijke procedures zijn de vakman bekend als ‘post-modification’ procedures. Calcineren wordt over het algemeen uitgevoerd aan lucht bij bijvoorbeeld 400-550 °C; reduceren kan met waterstof geschieden bij bijvoorbeeld 300-500 °C; inert activeren kan met behulp van 30 stikstof, argon, helium etc. gebeuren, bij bijvoorbeeld ca. 300-550 °C. Deze procedures duren meestal enkele uren.
9
Specifieke voorkeursuitvoeringsvormen omvatten werkwijzen volgens de uitvinding en katalysatoren volgens de uitvinding, waarbij het tweede metaal Fe omvat, en het zeoliet FER en/of BEA omvat.
De uitvinding is ook gericht op een werkwijze en een katalysator waarbij het 5 met metalen beladen zeoliet is gekozen uit de groep bestaande uit Fe,Rh-FER, Fe,Ir-FER, Fe,Ru-FER, Fe,Pt-FER, Fe,Pt -MOR, Fe,Rh-BEA, Fe,Ir-BEA, Fe,Ru-BEA, en Fe,Pt-BEA; i.h.b. de FER en BEA varianten.
De katalysator volgens de uitvinding omvat bij voorkeur een zeoliet dat c a. 0.00001-4 gew.% van het eerste metaal (0.00001 gew.% is 10 ppm) en ca. 0.1-10 10 gew.% van het tweede metaal omvat. Meer hij voorkeur omvat het zeoliet ca. 0.01 tot 0.5 gew.% van het eerste metaal en ca. 0.5 tot 4 gew.% van het tweede metaal. Uiteraard kunnen ook combinaties van “eerste” metalen gebruikt worden, alsmede combinaties “tweede” metalen, etc., bijvoorbeeld: Fe,Ir,Ru-FER, Co,Ni,Ir-MOR en Co,Ni,Rh,Os-MOR, etc. Evenzo sluiten een eerste en een tweede belading een of meer 15 volgende beladingen niet uit. De notatie M2-M1 -zeoliet of M2,Ml -zeoliet geven respectievelijk aan dat het zeoliet eerst met het eerste metaal (Ml) en daarna met het tweede metaal (M2) is beladen, of dat het zeoliet tegelijkertijd met de twee metalen (M2,M1) is beladen.
De katalysator volgens de uitvinding omvat bij voorkeur uitsluitend het zeoliet, 20 In een andere uitvoeringsvorm omvat de katalysator zeoliet en een hoeveelheid drager, bijvoorbeeld 0.1-50 gew.% van boehmiet, bi jvoorbeeld in de vorm van pellets of aangebracht op een monoliet, zoals de vakman bekend. De hoeveelheden metaal (eerste metaal en tweede metaal) zijn betrokken op de hoeveelheid zeoliet; de metalen zijn aanwezig op en in het zeoliet.
25 Voor de ionenuitwisseling worden bekende zouten als bijvoorbeeld goed oplosbare nitraten gebruikt. Als zeoliet kunnen bijvoorbeeld de H-, Na-, K- of NH4-vorm van het zeoliet gebruikt worden, zoals bijvoorbeeld NH4-BEA, of H-FER, etc. Er wordt zo lang (of zo vaak) uitgewisseld, dat ca. 0.00001-4 gew.% van het eerste metaal aanwezig is in het zeoliet. Het zeoliet kan ook op andere manieren beladen worden 30 (porievolume-impregnatie, etc.). Vervolgens wordt het zeoliet bij voorkeur afgefiltreerd, gewassen en eventueel gedroogd. Daarna wordt het zeoliet beladen met 0.1-10 gew.% van het tweede metaal. Dit kan gebeuren door ionenwisseling (in de 10 vloeistofFase) of door porievolume-impregnatie (incipient wetness technique), etc. (vide supra). Daarna wordt het zeoliet gedroogd en desgewenst gecalcineerd.
Voorbeelden 5
Testapparatuur
De katalytische decompositie van N2O (en eventueel NOx) werd bestudeerd in een semi-automatische test opstelling. Gassen worden aangevoerd met zogenaamde Mass Flow Controllers (MFC) en water wordt toegevoegd door middel van een 10 verzadiger die is ingesteld op de juiste temperatuur. Leidingen zijn verhit tot 130°C om condensatie tegen te gaan. Voor de experimenten is een kwartsreactor met een interne diameter van 0.6 tot 1 cm in een oven geplaatst. De katalysator zeeffractie (0.25-0.5 mm) is geplaatst op een kwartsgaas. Kwantitatieve analyse van de gasfase is mogelijk door gebruik van een gekalibreerde Bomen MB 100 Fourier transform infrarood (FTIR) 15 spectrometer uitgerust met een model 9100 gas analyser, of m.b.v. een Perkin Elmer GC-TCD. Het dragergas (balans) in de voorbeelden is N2.
Voorbeeld 1: Bereiding van beladen zeolieten Tabel 1: Bereide katalysatoren:
Katalysator Omschrijving Kat 1 FeRuBEA
Kat 2 FeBEA
Kat 3 FeRuBEA2
Kat 4 FePtBEA
Kat 5 FeRuBEA3 "Kat PA 1 Fe-ZSM-5 "Kat PA2 Ru-ZSM-5
Kat P A3 Fe-Ru-ZSM-5
20 Kat 1: Fe-Ru-BEA
De katalysator werd bereid met behulp van co-ionenwisseling van Zeolyst BEA CP814 in de vloeistofFase met FeCl2.4H20 en Ru(NH4)6Cl3 bij 16 uur 80 °C, tot een belading van 0.3 gew.% Ru en 0.7 gew.% Fe. Hierna werd het zeoliet afgefiltreerd, 11 grondig gewassen en gedroogd bij 80 °C. Voor de reactie werd de katalysator in situ gecalcineerd gedurende 5 h bij 550 °C.
Kat 2: Fe-BEA
5 De katalysator werd bereid met behulp van ionenwisseling van Zeolyst BEA
CP814 in de vloeistoffase met FeChAFkO bij 16 uur 80 °C, tot een belading van 0.7 gew.% Fe. Hierna werd het zeoliet afgefiltreerd, grondig gewassen en gedroogd bij 80 °C. Voor de reactie werd de katalysator in situ gecalcineerd gedurende 5 h bij 550 °C.
10 Kat 3: Fe-Ru-BEA2
De katalysator werd bereid met behulp van co-ionenwisseling van Zeolyst BEA CP814 in de vloeistoffase met FeCbAHaO en Ru(NH4)6Cl3 bij 16 uur 80 °C, tot een belading van 0.02 gew.% Ru en 0.7 gew.% Fe (ICP analyse). Hierna werd het zeoliet afgefiltreerd, grondig gewassen en gedroogd bij 80 °C. Voor de reactie werd de 15 katalysator in situ gecalcineerd gedurende 5 h bij 550 °C.
Kat 4: Fe-Pt-BEA
De katalysator werd bereid met behulp van co-ionenwisseling van Zeolyst BEA CP814 in de vloeistoffase met FeCfeA^O en Pt(NH3)4Cl2 bij 16 uur 80 °C, tot een 20 belading van 0.05 gew.% Pt en 0.7 gew.% Fe (ICP analyse). Hierna werd het zeoliet afgefiltreerd, grondig gewassen en gedroogd bij 80 °C. Voor de reactie werd de katalysator in situ gecalcineerd gedurende 5 h bij 550 °C.
Kat 5: Fe-Ru-BEA3 25 De katalysator werd bereid met behulp van sequentiële belading van de katalytisch actieve metalen. Zeolyst BEA CP814 werd ionengewisseld met Ru(NH4)eCl3 in de vloeistoffase gedurende 16 uur bij 80 °C. Hierna werd het zeoliet afgefiltreerd, grondig gewassen en gedroogd bij 80 °C. Vervolgens werd het Ru-BEA beladen met 0.7 gew.% Fe (ICP analyse) mbv FeCl2.4H20. De Ru belading bedroeg 30 0.02 wt% (ICP analyse). Voor de reactie werd de katalysator in situ gecalcineerd gedurende 5 h bij 550 °C.
12
KatPAl: Fe-ZSM-5
De katalysator werd bereid met behulp van ionenwisseling van Alsi penta SN27 zeoliet ZSM-5 in de vloeistoffase met FeCl2.4H20 bij 16 uur 80 °C, (hetgeen zou moeten leiden tot een belading van 2.5 gew.% Fe). Hierna werd het zeoliet 5 afgefiltreerd, grondig gewassen en gedroogd bij 80 °C. Voor de reactie werd de katalysator in situ gecalcineerd gedurende 5 h bij 550 °C.
Kat PA2: Ru-ZSM-5
De katalysator werd bereid met behulp van ionenwisseling van Alsi penta SN27 10 zeoliet ZSM-5 in de vloeistoffase met Ru(NH4)6Cl3 bij 16 uur 80 °C, (hetgeen zou moeten leiden tot een belading van 0.3 gew.% Ru). Hierna werd het zeoliet afgefiltreerd, grondig gewassen en gedroogd bij 80 °C. Voor de reactie werd de katalysator in situ gecalcineerd gedurende 5 h bij 550 °C.
15 Kat PA3: Fe-Ru-ZSM-5
De katalysator werd bereid met behulp van co-ionenwisseling van Alsi penta SN27 zeoliet ZSM-5 in de vloeistoffase met FeCl2.4H20 en RufMi^Ch bij 16 uur 80 °C (hetgeen zou moeten leiden tot een belading van 0.3 gew.% Ru en 2.5 gew.% Fe). Hierna werd het zeoliet afgefiltreerd, grondig gewassen en gedroogd bij 80 °C. Voor de 20 reactie werd de katalysator in situ gecalcineerd gedurende 5 h bij 550 °C.
Voorbeeld 2 (referentievoorbeeld): decompositie van N2O met behulp van ZSM-5 uitgewisseld met Fe, Fe/Ru en Ru
Met behulp van katalysatoren PA1-PA3 uit voorbeeld 1, bekend uit de prior art, 25 werd N2O ontleed onder de omstandigheden zoals beschreven in tabel 2.
Tabel 2: Reactieomstandigheden voorbeeld 2 Volume 0.3 ml
Gasstroomsnelheid 150 ml/min GHSV 30000 h'1 T Variabel P 1 bara 13 N20 1500 ppm NO 200 ppm _H20 0.5 % "O2 2^5% N2 bal.
Hierbij werden de volgende resultaten verkregen:
Tabel 3: Resultaten voorbeeld 2:
Temperatuur Conversie (%) van N20 Conversie (%) van N20 Conversie (%) van N20 (°C) met Fe-Ru-ZSM-5 metFe-ZSM-5 metRu-ZSM-5 (Kat PA3) (KatPAl) (KatPA2) ”367 6 8 9 “377 ÏÖ 9 Π “387 16 14 Ï5 ~396 23 22 Ï7 ~406 33 32 25 ”415 45 45 32 ”425 59 56 41 4 54 73 68 48 “444 85 79 6Ö ~454 93 88 75 ~463 97 94 83 ~473 IÖÖ 98 93 ~482 ÏÖÖ ÏÖÖ 98 “491 ÏÖÖ ÏÖÖ ÏÖÖ 5
Hieruit blijkt dat co-ionenwisseling (tegelijkertijd uitwisselen van eerste en tweede metaal) in de vloeistoffase met ZSM-5 zeoliet, d.w.z. gelijktijdig beladen met Fe en Ru, een nauwelijks verbeterde katalysator t.o.v. het enkelvoudig beladen Fe-ZSM-5 geeft.
10 Voorbeeld 3 : decompositie van N2O met behulp van BEA uitgewisseld met Fe/Ru en Fe
Met behulp van katalysatoren 1 en 2 uit voorbeeld 1, werd N20 ontleed onder de omstandigheden zoals beschreven in tabel 4.
14
Tabel 4: Reactieomstandigheden voorbeeld 3 Volume 0.3 ml
Gasstroomsnelheid 150 ml/min GHSV 30000 h'1 T variabel P 1 bara N20 1500 ppm NO 200 ppm l^Ö 0.5 % ~Ö2 Ï5% ~W2 bal
Hierbij werden de volgende resultaten verkregen: 5
Tabel 5: Resultaten voorbeeld 3:
Temperatuur Conversie (%) Temperatuur Conversie (%) (°C) vanN2Omet (°C) vanN2Omet
FeRuBEA (kat Fe BEA (kat 1) 2) 1Ï9 Ö 321 Ö 339 1 342 2 359 4 360 5 380 13 381 10 400 32 399 18 420 62 418 28 440 90 437 47 460 99 456 73 480 100 475 97 500 100 494 100
Hieruit blijkt dat gelijktijdig beladen (co-ionenwisseling) met Fe en Ru, een duidelijk verbeterde katalysator t.o.v. het enkelvoudig beladen analoge Fe-BEA geeft.
15
Voorbeeld 4: decompositie van N2O met behulp van BEA uitgewisseld met Fe/Ru en Fe/Pt
Met behulp van katalysatoren 3 en 4, werd N2O ontleed onder de omstandigheden zoals beschreven in tabel 6.
5
Tabel 6: Reactieomstandigheden voorbeeld 4 Volume 0.1 ml
Gasstroomsnelheid 100ml/min GHSV 60000 h’1 T variabel P 1 bara N20 1500 ppm NO 200 ppm Ίζ<5 0.5 % ~Ö2 Z5% N2 bal.
Tabel 7: Resultaten voorbeeld 4:
Tijd (uren) Conversie (%) Tijd (uren) Conversie (%) van N20 met van N20 met
FePtBEA (kat FeRuBEA2 2) (kat 1) “Ö 9Ï Ö 92 20 92 20 93 40 92 40 93 60 92 60 93 80 93 80 92 100 93 100 92 120 93 120 92 140 94 140 92 160 92 180 92 16
Tijd (uren) Conversie (%) Tijd (uren) Conversie (%) van N2O met van N2O met
FePtBEA (kat FeRuBEA2 2) (kat 1) 2ÖÖ 93 220 92 230 92
Hieruit blijkt dat gelijktijdig beladen (co-ionenwisseling) met Fe en Ru, danwel Fe en Pt, een duidelijk stabiele N2O decompositie katalysator opleverd. De inbreng van het tweede metaal heeft dus een duidelijk sterk activiteitsverhogend effect (zie 5 voorbeeld 3) zonder dat dit ten koste gaat van de stabiliteit van de N2O omzetting.
Voorbeeld 5 : decompositie van N2O met behulp van BEA uitgewisseld met Fe/Ru door sequentiële belading en gelijktijdige belading 10 Met behulp van katalysatoren 3 en 5 uit voorbeeld 1, werd N2O ontleed onder de omstandigheden zoals beschreven in tabel 4.
Tabel 8: Reactieomstandigheden voorbeeld 5 Volume 0.2 ml
Gasstroomsnelheid 100 ml/min GHSV 30000 h'1 T variabel P 1 bara N2O 1500 ppm NO 200 ppm H20 0.5 % ~Ö2 2J% “bal 15 17
Hierbij werden de volgende resultaten verkregen:
Tabel 9: Resultaten voorbeeld 5
Temperatuur Conversie (%) Temperatuur Conversie (%) (°C) vanN2Omet (°C) vanN2Omet
FeRuBEA2 (kat FeRuBEA3 3) (kat 5) 317 3 318 2 346 5 348 2 365 7 367 3 385 12 387 6 405 22 406 14 424 40 426 31 443 66 445 53 463 89 465 80 482 98 484 97 501 100 503 100 5 Hieruit blijkt dat gelijktijdig beladen (co-ionenwisseling) met Fe en Ru, een duidelijk verbeterde katalysator t.o.v. het sequentieel beladen FeRuBEA geeft.

Claims (15)

1. Een werkwijze voor de katalytische decompositie van N2O in een N2O- en NOx bevattend gas in aanwezigheid van een katalysator, waarbij men het N2O- en NOx 5 bevattende gas in contact brengt met de katalysator, waarbij de katalysator een zeoliet omvat dat beladen is met een eerste metaal gekozen uit de groep van edelmetalen bestaande uit ruthenium en platina en met een tweede metaal gekozen uit de groep van overgangsmetalen bestaande uit ijzer, waarbij het zeoliet is gekozen uit de groep bestaande uit FER en BEA, en waarbij de belading van het 10 zeoliet met metalen verkregen is door het zeoliet tegelijkertijd te beladen met het edelmetaal en het overgangsmetaal.
2. De werkwijze volgens conclusie 1, waarbij het zeoliet met de metal en beladen is door middel van ionenwisseling.
3. De werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij het eerste metaal 15 ruthenium omvat.
4. De werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij het eerste metaal platina omvat.
5. De werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de katalystator Fe,Pt-BEA omvat.
6. De werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij het zeoliet 0.00001-4 gew.% van het eerste metaal en 0.1-10 gew.% van het tweede metaal omvat.
7. De werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij men het N2O- en NOx bevattende gas in contact brengt met de katalysator bij een temperatuur in het 25 bereik van 350-600 °C.
8. De werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij N2O- en NOx bevattende gas een N20/NOx verhouding heeft in het bereik van 1-10000 mol/mol.
9. De werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij het N2O-bevattende gas tevens zuurstof en/of water omvat.
10. De werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij het N20-bevattende gas hoofdzakelijk geen koolwaterstof omvat, bij voorkeur minder dan 50 ppm koolwaterstof.
11. De werkwijze volgens een der voorgaande conclusies,, waarbij men tevens een katalysator toepast voor de verwijdering van NOx.
12. Een werkwijze voor de bereiding van een katalysator voor de katalytische decompositie van N2O in een N2O- en NOx be vattend gas, waarbij de katalysator 5 een zeoliet omvat, en waarbij de bereiding van de katalysator het tegelijkertijd beladen van het zeoliet met een eerste metaal gekozen uit de groep van edelmetalen bestaande uit ruthenium en platina en een tweede metaal gekozen uit de groep van overgangsmetalen bestaande uit ijzer omvat.
13. Een katalysator verkrijgbaar volgens de werkwijze conclusie 12.
14. De katalysator volgens conclusie 12, waarbij het zeoliet 0.00001-4 gew.% van het eerste metaal en 0.1-10 gew.% van het tweede metaal omvat.
15. De katalysator volgens een van de conclusies 13-14, waarbij de katalystator Fe,Pt-BEA omvat. 15
NL2001788A 2008-07-11 2008-07-11 Werkwijze voor de decompositie van N2O, katalysator daarvoor en bereiding van deze katalysator. NL2001788C2 (nl)

Priority Applications (18)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL2001788A NL2001788C2 (nl) 2008-07-11 2008-07-11 Werkwijze voor de decompositie van N2O, katalysator daarvoor en bereiding van deze katalysator.
MX2011000381A MX2011000381A (es) 2008-07-11 2009-07-10 Método para la descomposición de n2o, catalizador para ello, y la preparación de dicho catalizador.
JP2011517369A JP2011527629A (ja) 2008-07-11 2009-07-10 Ｎ２ｏの分解方法、そのための触媒およびその触媒の調製
AU2009270021A AU2009270021B2 (en) 2008-07-11 2009-07-10 Method for the decomposition of N2O, catalyst for it, and the preparation of this catalyst
CA2733355A CA2733355C (en) 2008-07-11 2009-07-10 Method for the decomposition of n2o, catalyst for it, and the preparation of this catalyst
PCT/NL2009/050420 WO2010005311A1 (en) 2008-07-11 2009-07-10 Method for the decomposition of n2o, catalyst for it, and the preparation of this catalyst
UAA201100291A UA100743C2 (ru) 2008-07-11 2009-07-10 Способ разложения n2o, катализатор для этого и способ получения такого катализатора
BRPI0915855A BRPI0915855B1 (pt) 2008-07-11 2009-07-10 métodos para a decomposição catalítica de n2o, e para a preparação de um catalisador
EP09788224.5A EP2358465B2 (en) 2008-07-11 2009-07-10 Method for the catalytic decomposition of n2o and prparation of the catalyst
ES09788224.5T ES2388714T5 (es) 2008-07-11 2009-07-10 Procedimiento para la descomposición catalítica de N2O y preparación del catalizador
US13/003,396 US8734746B2 (en) 2008-07-11 2009-07-10 Method for the decomposition of N2O, catalyst for it, and the preparation of this catalyst
EA201170184A EA019176B1 (ru) 2008-07-11 2009-07-10 Способ разложения no, катализатор для него и способ получения такого катализатора
CN200980127176.0A CN102316962B (zh) 2008-07-11 2009-07-10 N2o的分解方法和该方法所用的催化剂以及该催化剂的制备
KR1020117003052A KR101634826B1 (ko) 2008-07-11 2009-07-10 Ｎ2ｏ의 분해 방법, 그것을 위한 촉매, 및 이 촉매의 제조
CL2011000066A CL2011000066A1 (es) 2008-07-11 2011-01-11 Metodo para la descomponer n2o en un gas que contiene n2o y nox en presencia de un catalizador, que comprende contactar el gas con el catalizador que contiene contiene zeolita cargada con ru y pt y con un 2° metal selecionado de un grupo que comprende fe, donde la zeolita se seleciona de fer y bea y la carga se efectua simultaneamente .
ZA2011/00401A ZA201100401B (en) 2008-07-11 2011-01-14 Method for the decomposition of n2o,catalyst for it,and the preparation of this catalyst
CO11004792A CO6331452A2 (es) 2008-07-11 2011-01-18 Metodo para la descomposicion de n2o, catalizador para este, y la preparacion de este catalizador.
HRP20120556TT HRP20120556T4 (hr) 2008-07-11 2012-07-06 Postupak razgradnje n2o, odgovarajuä†i katalizator i dobivanje istog katalizatora

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL2001788 2008-07-11
NL2001788A NL2001788C2 (nl) 2008-07-11 2008-07-11 Werkwijze voor de decompositie van N2O, katalysator daarvoor en bereiding van deze katalysator.

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL2001788C2 true NL2001788C2 (nl) 2010-01-12

Family

ID=40340483

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL2001788A NL2001788C2 (nl) 2008-07-11 2008-07-11 Werkwijze voor de decompositie van N2O, katalysator daarvoor en bereiding van deze katalysator.

Country Status (18)

Country Link
US (1) US8734746B2 (nl)
EP (1) EP2358465B2 (nl)
JP (1) JP2011527629A (nl)
KR (1) KR101634826B1 (nl)
CN (1) CN102316962B (nl)
AU (1) AU2009270021B2 (nl)
BR (1) BRPI0915855B1 (nl)
CA (1) CA2733355C (nl)
CL (1) CL2011000066A1 (nl)
CO (1) CO6331452A2 (nl)
EA (1) EA019176B1 (nl)
ES (1) ES2388714T5 (nl)
HR (1) HRP20120556T4 (nl)
MX (1) MX2011000381A (nl)
NL (1) NL2001788C2 (nl)
UA (1) UA100743C2 (nl)
WO (1) WO2010005311A1 (nl)
ZA (1) ZA201100401B (nl)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2298090B1 (en) 2009-08-26 2016-01-13 Jeffrey M. Golini Pharmaceutical or nutraceutical composition
CN105312081B (zh) * 2010-05-21 2020-09-15 Pq公司 用于NOx还原的新型含金属的沸石β
EP2812283B1 (en) * 2012-02-06 2020-09-16 Basf Se Process and apparatus for treatment of gas streams containing nitrogen oxides
CN102921454B (zh) * 2012-06-28 2015-07-22 北京化工大学 用于n2o直接催化分解的整体式bea分子筛催化剂的制备方法
CN103111322A (zh) * 2013-02-03 2013-05-22 北京化工大学 一种n2o分解用整体蜂窝状分子筛催化剂制备方法
CN105233862B (zh) * 2014-07-11 2018-10-23 中国石油化工股份有限公司 环己基苯催化剂及其制备方法
BR102016022962B1 (pt) * 2016-10-03 2021-10-26 Petróleo Brasileiro S.A. - Petrobras Processo de preparação de um catalisador de ferro-cromo promovido com platina, e, catalisador composto de ferro-cromo promovido com platina
WO2018095882A1 (en) 2016-11-22 2018-05-31 Umicore Ag & Co. Kg Iron containing catalyst
WO2018162434A1 (de) * 2017-03-06 2018-09-13 Umicore Ag & Co. Kg Mangan-haltiger dieseloxidationskatalysator
CN108435237B (zh) * 2018-04-08 2020-12-18 中冶京诚工程技术有限公司 一种中低温nh3-scr催化剂及其制备方法与应用
US10953366B2 (en) * 2018-04-20 2021-03-23 GM Global Technology Operations LLC Nitrogen oxides and hydrocarbon storage catalyst and methods of using the same
CN110918117B (zh) * 2019-11-28 2023-03-21 浙江师范大学 一种用于消除含氮有机物的催化剂及其制备方法
US11865525B2 (en) 2019-12-13 2024-01-09 Basf Corporation Zeolite with Cu and Pd co-exchanged in a composite
KR102425528B1 (ko) * 2020-10-28 2022-07-25 한국화학연구원 화학 기상 증착법을 이용한 저온활성이 향상된 deNOx 촉매의 제조방법 및 이로부터 제조된 deNOx촉매
CN113307239B (zh) * 2021-06-09 2023-06-23 东华理工大学 一种制备氮氧化磷的方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005110582A1 (en) * 2004-05-17 2005-11-24 Stichting Energieonderzoek Centrum Nederland Method for the decomposition of n2o, catalyst therefor and preparation of this catalyst
WO2007004774A1 (en) * 2005-07-06 2007-01-11 Heesung Catalysts Corporation An oxidation catalyst for nh3 and an apparatus for treating slipped or scrippedd nh3
US20070199302A1 (en) * 1992-11-19 2007-08-30 Yavuz Bulent O Zeolite-Containing Oxidation Catalyst and Method of Use
DE102006013234A1 (de) * 2006-03-22 2007-11-29 Hte Ag The High Throughput Experimentation Company Oxidationskatalysator

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07106300B2 (ja) † 1989-12-08 1995-11-15 財団法人産業創造研究所 燃焼排ガス中の窒素酸化物除去法
JP3254742B2 (ja) * 1992-07-03 2002-02-12 堺化学工業株式会社 亜酸化窒素分解用触媒
ATE246032T1 (de) † 1995-10-06 2003-08-15 Enitecnologie Spa Katalysator und verfahren zur entfernung von stickstoffoxiden in abgas
JP3550653B2 (ja) * 2000-04-10 2004-08-04 独立行政法人産業技術総合研究所 亜酸化窒素ガス含有ガスの処理方法及びその処理触媒
US7438878B2 (en) † 2001-03-12 2008-10-21 Basf Catalysts Llc Selective catalytic reduction of N2O
NL1021116C2 (nl) * 2002-07-19 2004-01-20 Stichting Energie Werkwijze voor het verwijderen van NOx en katalysator daarvoor.
US20060088469A1 (en) † 2002-11-25 2006-04-27 Yara International Asa Method for preparation and activation of multimetallic zeolite catalysts, a catalyst composition and application for n2o abatement
JP2006154611A (ja) 2004-12-01 2006-06-15 Konica Minolta Medical & Graphic Inc 画像記録装置及び画像記録方法
DE102007063604A1 (de) † 2007-05-24 2008-12-04 Süd-Chemie AG Metalldotierter Zeolith und Verfahren zu dessen Herstellung

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070199302A1 (en) * 1992-11-19 2007-08-30 Yavuz Bulent O Zeolite-Containing Oxidation Catalyst and Method of Use
WO2005110582A1 (en) * 2004-05-17 2005-11-24 Stichting Energieonderzoek Centrum Nederland Method for the decomposition of n2o, catalyst therefor and preparation of this catalyst
WO2007004774A1 (en) * 2005-07-06 2007-01-11 Heesung Catalysts Corporation An oxidation catalyst for nh3 and an apparatus for treating slipped or scrippedd nh3
DE102006013234A1 (de) * 2006-03-22 2007-11-29 Hte Ag The High Throughput Experimentation Company Oxidationskatalysator

Also Published As

Publication number Publication date
BRPI0915855A2 (pt) 2015-11-03
ES2388714T5 (es) 2015-04-24
EA019176B1 (ru) 2014-01-30
UA100743C2 (ru) 2013-01-25
CL2011000066A1 (es) 2011-06-10
WO2010005311A1 (en) 2010-01-14
CO6331452A2 (es) 2011-10-20
EP2358465B1 (en) 2012-06-20
CA2733355A1 (en) 2010-01-14
ES2388714T3 (es) 2012-10-17
AU2009270021B2 (en) 2015-09-03
US8734746B2 (en) 2014-05-27
AU2009270021A1 (en) 2010-01-14
US20110158877A1 (en) 2011-06-30
EA201170184A1 (ru) 2011-08-30
CA2733355C (en) 2016-11-29
BRPI0915855B1 (pt) 2019-09-03
KR101634826B1 (ko) 2016-06-29
EP2358465B2 (en) 2015-03-11
KR20110041509A (ko) 2011-04-21
CN102316962B (zh) 2015-07-29
HRP20120556T4 (hr) 2015-04-24
MX2011000381A (es) 2011-04-05
JP2011527629A (ja) 2011-11-04
EP2358465A1 (en) 2011-08-24
CN102316962A (zh) 2012-01-11
HRP20120556T1 (en) 2012-07-31
ZA201100401B (en) 2011-09-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NL2001788C2 (nl) Werkwijze voor de decompositie van N2O, katalysator daarvoor en bereiding van deze katalysator.
NL1026207C2 (nl) Werkwijze voor de decompositie van N2O, katalysator daarvoor en bereiding van deze katalysator.
EP2517773B2 (en) Copper/LEV-zeolite SCR catalyst
BR112017026952B1 (pt) Artigo catalisador, sistema de escape, e, método para prover controle de nox de baixa temperatura
US20150246345A1 (en) Scr catalysts having improved low temperature performance, and methods of making and using the same
BR112012013026B1 (pt) composição de catalisador para tratar gás de escapamento, artigo catalisador, e, método para tratar um gás de escapamento
US20200378286A1 (en) Passive nitrogen oxide adsorber
US11161100B2 (en) Use of a palladium/platinum/zeolite-based catalyst as passive nitrogen oxide adsorber for purifying exhaust gas
WO2024245289A1 (en) Composite of manganese-based oxide and zeolite useful as nh3-scr catalyst

Legal Events

Date Code Title Description
PD2B A search report has been drawn up
V1 Lapsed because of non-payment of the annual fee

Effective date: 20140201