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DE2341744A1 - Katalytische reduktion von stickstoffoxyden - Google Patents

Katalytische reduktion von stickstoffoxyden

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DE2341744A1
DE2341744A1 DE19732341744 DE2341744A DE2341744A1 DE 2341744 A1 DE2341744 A1 DE 2341744A1 DE 19732341744 DE19732341744 DE 19732341744 DE 2341744 A DE2341744 A DE 2341744A DE 2341744 A1 DE2341744 A1 DE 2341744A1
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zeolite
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catalyst
zeolites
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Dallas Thurston Pence
Thomas Russell Thomas
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United States Department Of Energy 20585 Washingt
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US Atomic Energy Commission (AEC)
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Publication date
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Description

united States Atomic Energy Commission, Washington, D,C. 20545, U.S.A.
Katalytische Reduktion von Stickstoffoxyden
Die Erfindung bezieht sich auf die katalytische Reduktion von Stickstoffoxyden. Im einzelnen bezieht sich die Erfindung dabei auf die katalytische Reduktion von giftigen in einem Abgasstrom vorhandenen Stickstoffoxyden. Insbesondere sollen dabei die eine Verunreinigung hervorrufenden Stickstoffoxyde bei mit fossilen Brennstoffen geheizten Kraftwerken und u.a. industriellen Abgasen beseitigt werden.
Bekanntlich wird jetzt allgemein anerkannt, daß die atmosphärische Verunreinigung durch die Industriegesellschaft eines der ernstesten Probleme für die Menschheit ist, und daß bestimmte Stickstoffoxyde einen beträchtlichen Beitrag zu diesem Problem
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leisten.
Es gibt mindestens 6 stabile Stickstoffoxyde, wobei aber nur Stickstoffoxyd (NO) und Stickstoffdioxyd (N0~) vom Standpunkt der Verunreinigung aus Probleme aufwerfen; im allgemeinen wird die Formel NO verwendet, um auf diese beiden Oxyde Bezug zu nehmen. Wie andere Luftverunreinigungen entsteht NO hauptsächlieh bei der Energieerzeugung, und zwar insbesondere durch die Bindung atmosphärischen Stickstoffs in den Hochtemperaturzonen von öfen und von Verbrennungsmotoren. Eine andere Quelle für NO als atmosphärische Verunreinigung bilden anorganische und organische Nitrierungsreaktionen in der chemischen Industrie. Somit liefern die Transport-Industrie, die Industrie allgemein land die Elektrizitätserzeugungs-Industrie einen Beitrag zu dem oben genannten Problem.
Auch dann, wenn die Abgabe dieser Oxyde an die Atmosphäre toleriert werden kann, so ist es doch im Hinblick auf die korrodierende Eigenschaft der die Stickstoffoxyde enthaltenden Abgase notwendig oder zumindest zweckmäßig, diese Oxyde zu entfernen. Das Vorhandensein von NO in einem Abgas macht es erforderlich, daß die Abgasreinigungsanordnungen für das Abgas aus teurem korrosionsbeständigen Material, wie beispielsweise rostfreiem Stahl, hergestellt werden, wohingegen billigere Werkstoffe, wie beispielsweise Kohlenstoffstahl, dann verwendet werden könnten, wenn das NO aus dem Abgas entfernt würde, bevor es in die Vorrichtung zur Beseitigung von Verunreinigungen eintritt.
Die Stickstoffoxyde spielen bei der Luftverunreinigung eine Doppelrolle. Zum einen bilden sie eine Verunreinigung an sich und zum anderen leiten sie komplexe fotochemische Reaktionen mit den Kohlenwasserstoffen ein. Der fotochemische Nebel oder Dunst ist die am besten sichtbare und die unmittelbar gefährlichste Folge der NO -Verunreinigung. Die Verunreinigung der Atmosphäre mit NO beeinflußt die Umgebung aber auch dann nachteilig, wenn kein fotochemischer Dunst in diesem Gebiet entsteht oder jemals
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dort festgestellt wurde. Beispielsweise hat der Staat Kalifornien in den U.S.A. einen Schädigungspegel festgelegt, oberhalb welchen die Konzentration von NO in der Atmosphäre nicht ansteigen sollte. Dieser Schädigungspegel wird jedoch in vielen Städten der USA wesentlich überschritten, obwohl diese Städte selten, wenn überhaupt, ein Problem bezüglich des fotochemischen Dunstes kennen. Demgemäß sollten die Stickstoffoxyde in sämtlichen Städten und Gebieten kontrolliert werden, wo sich eine Konzentration von Industrie befindet, um auf diese Weise das NO und die Oxydations-
Ji
mitte!konzentration auf Werte unterhalb des Schädigungspegels zu reduzieren.
Es gibt zwei völlig verschiedene Wege zur Steuerung der NO -Emis-
Ji
sion. Der erste Weg besteht darin, daß man die Quelle derart abwandelt, daß die Bildung von Stickstoffoxyden vermindert wird. Der andere Weg besteht in der Zerstörung oder im Einfangen von bereits ausgebildeten Stickstoffoxyden, wodurch diese nicht in die Atmosphäre gelangen können.
Es wurden bereits viele Verfahren zur Verringerung der NO -Vef-
Ji
unreinigung vorgeschlagen, wobei aber nur wenige praktisch benutzt werden. Einige der vorgeschlagenen Methoden seien im folgenden erwähnt:
Abwandlung der ursprünglichen Quelle
1. Bewegliche Quellen
a) Änderung der Motorkonstruktion
b) Abgas-Rezirkulation
c) Verwendung von Gasturbinen an Stelle von Benzin- oder Dieselmotoren
d) Verwendung von Elektromotoren an Stelle von Verbrennungsmotoren
2. Stationäre Quellen
a) Änderungen in der Ofenkonstruktion
b) Zweistufige Verbrennung
c) Wechsel der Brennstoffart
d) Verwendung von Zusätzen im Brennstoff
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Entfernung der Stickstoffoxyde
a) Sorption durch Flüssigkeiten, beispielsweise durch Eisen-J-sulfat- oder Kalziumhydroxyd-Lösungen
b) Sorption durch feste Stoffe, beispielsweise durch Siliziumdioxyd-Gel oder Molekular-Siebe
c) Thermische Reduktion durch Verbrennung in einer brennstoffreichen Flamme
d) Dampfphasenreaktibn mit anderen Verbindungen Metzler in NASA TMX-2257 (März 1971) schlägt vor, dass Ammoniak direkt mit Stickstoffoxyden reagiert werden sollte. Dabei ist jedoch das zu Explosionen neigende feste Ammoniumnitrat ein Reaktionsprodukt und die gesteuerte Zersetzung dieses Nitrats wurde noch nicht demonstriert.
e) Katalytische Reduktion zu Stickstoff mit oder ohne Hinzufügung eines Reduktionsgases
Anderson u.a. in Ind. Eng. Chem., 53, 199 (1961) zeigen, daß NO selektiv durch Ammoniak unter Verwendung von Platin
als Katalysator reduziert werden kann, wobei aber eine Reihe von Problemen für dieses Verfahren berichtet werden. Zum ersten hat freier Sauerstoff,selbst in kleinen Mengen, das Bestreben, den Katalysator zu vergiften, und zweitens traten Schwierigkeiten beim Erreichen der richtigen Bedingungen auf, um die Oxydation von Ammoniak vor dessen Verwendung als Reduktionsgas zu verhindern.
Trotz der enormen Bemühungen zur Lösung dieses Problems ist kein zufriedenstellendes Verfahren bekannt geworden, um das in Abgasen vorhandene NO im wesentlichen vollständig zu zerstören; dies gilt beispielsweise auch für die Abgase eines mit fossilen Brennstoffen betriebenen Kraftwerks.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden nun die giftigen Stickstof foxyde zu N2 und/oder N3O dadurch reduziert, daß man die die giftigen Stickstoffoxyde enthaltende Strömung mit einer Gasströmung mischt, die Ammoniak bei einer Temperatur von 200 bis
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550 C enthält, und wobei diese Strömung mit einem Zeolit-Katalysator in Berührung gebracht wird, der Porenöffnungen von unge-
fähr 3 bis 10 A aufweist. Beispielsweise können die in den Abgasen einer mit fossilen Brennstoffen geheizten Kraftwerksanlage vorhandenen giftigen Stickstöffoxyde in harmlose Substanzen dadurch reduziert werden, daß man das Abgas mit einem Gas vermischt, welches annähernd die stöchiometrische Menge von Ammoniak bei einer Temperatur von 200 bis 55O°C enthält, und zwar bei Anwesenheit von einem Zeolit als Katalysator. Irgendein katalytisch aktiver Zeolit kann unter der Voraussetzung verwendet werden, daß er keine Kationen enthält, die so aktiv sind, daß das Ammoniak durch den Katalysator zersetzt wird.
Es sei nunmehr ein spezielles Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Unter den bei der Erfindung verwendeten Bedingungen werden giftige Stickstoffoxyde zu N3O und/oder Stickstoff reduziert. Die Verteilung derReaktionsprodukte scheint eine Funktion der Katalysatorlagentemperatur und der Aktivität des Katalysators und auch des speziellen verwendeten Reduziergases zu sein. Obwohl die Reduktion von NO auf elementaren Stickstoff vorzuziehen ist, so ist doch N3O kein unerwünschtes Produkt, weil es kein Anhydrid bildet, schwer zu oxydieren ist und nicht als Verunreinigung betrachtet wird.
Die genauen beim erfindungsgemäßen Verfahren auftretenden Reaktionen hängen von der Zusammensetzung der Gasmischung, der Art des Metallzeolits, dem Austauschgrad und den Betriebsbedingungen der katalytischen Lage ab. Die wahrscheinlichen Reaktionen können jedoch wie folgt angegeben werden:
2 NO2 + 2NH3 -*- NH4NO3 + N2 + H2O 4 NO + 2NH3 ~? NH4NO3 + 2N2 + H2O NH4NO3 -^N3O + 2H2O
3N2O + 2NH3 -^4N2 + 3H3O
Die verwendete Ammoniakmenge muß mindestens für eine vollständige Reduktion der Stickstoffoxyde zu elementarem Stickstoff unter Annahme einer vollständigen Reaktion ausreichen. Da kleine
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Mengen des Reduktionsgases (CO und Η») im Abgasstrom einen Teil des darin vorhandenen NO reduzieren können, vorausgesetzt, daß kein Sauerstoff oder sehr wenig Sauerstoff vorhanden ist, kann etwas weniger als die stöchiometrische Menge von Ammoniak ausreichen. Die genaue Menge des erforderlichen Ammoniak wird durch kontinuierliche Messung des NO im Verfahrensabgas bestimmt. Es ist nicht erforderlich, daß der gesamte Reduktionsgasstrom eine reduzierende Zusammensetzung aufweist. Obwohl mindestens eine stöchiometrische Menge von Reduktionsgas vorhanden sein muß, so kann ohne ernste Folgen molkularer Sauerstoff oder ein anderes oxydierendes Gas einen signifikanten Teil des Abgasstromes bilden, und zwar mindestens 20 Volumenprozent unter speziellen Bedingungen, wenn Ammoniak als Reduktionsmittel verwendet wird. Die Toleranz gegenüber dem Oxydierungsgas hängt von der Art des Oxydierungsgases, seiner Konzentration, der Art des Zeolit-Katalysators und den Betriebsbedingungen der katalytischen Lage ab. Es sei bemerkt, daß dies ein beträchtlicher Vorteil des Verfahrens ist, da viele gegenwärtig vorgeschlagene Verfahren einen Abgasstrom erforderlich machen, der einen sehr niedrigen Sauerstoffgehalt besitzt.
Die bei der Durchführung der vorliegenden Erfindung zweckmäßigen Zeolite sind Aluminosilikate mit Rahmenstrukturen, welche große Hohlräume ("supercages") umschließen, die von außerordentlich großer und gleichmäßiger Größe sind. Die Grundstruktureinheiten der Zeolite sind Silizium-und Aluminium-Atome, die tetrahedral mit vier Sauerstoffatomen koordiniert sind. Weil die Sauerstoffatome gegenseitig zwischen Tetrahedral-Einheiten geteilt werden und eine effektive Einheitsladung für jedes Tetrahedron beitragen, besitzt jede Aluminium-Tetrahedral-Einheit eine negative Netto-Ladung. Dabei sind Kationen in der Rahmenstruktur erforderlich, um Ladungsneutralität aufrechtzuerhalten. Die Kationen sind normalerweise, jedoch nicht immer, Natrium-Ionen, und die proEinheitszelle erforderliche Anzahl wird durch das Silizium-zu-Aluminium-Verhältnis des Zeoliten bestimmt. Diese Kationen können durch andere Ionen in Ionenaustauschverfahren ersetzt werden. Das Silizium-zu-Aluminium-Verhältnis und das bestimmte Kation sind durch die Art des Zeoliten kategori-
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siert. Es wird angenommen, daß jeder eine katalytische Aktivität aufweisende Zeolit benutzt werden kann, allerdings mit der Ausnahme von solchen, in welchen das Natrium durch Kationen ausgetauscht wurde, die so aktiv sind, daß das Reduktionsgas sich zersetzt, bevor es mit dem NO reagieren kann.
Eine der Eigenschaften der Zeolite ist ihre Fähigkeit, selektiv bestimmte Moleküle vorzugsweise gegenüber anderen Molekülen oder unter vollständigem Ausschluss von anderen.Molekülen zu absorbieren; sie sind daher häufig als "Molekular-Siebe" bekannt. Ohne durch irgendeine mechanistische Interpretation gebunden zu sein, wird angenommen, daß die gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehenen Zeolite durch selektive Adsorption von sowohl den Stickstoffoxyden als auch dem Ammoniak wirken, und zwar Adsorption innerhalb der Porenzwischenräume, wo starke elektrostatische Kräfte der Metallkationen,oder der zugehörigen Atome, die Reaktion der Stickstoffoxyde mit dem Reduktionsgas fördern. Die dadurch erzeugten Reaktionsprodukte treten dann aus der Zeolxtrahmenstruktur aus. Die Poren verschiedener bekannter
ο Zeolite habe einen sich zwischen ungefähr 3 A und ungefähr
10 A ändernden Durchmesser, wobei aber für irgendeinen (bestimmten) Zeoliten die Poren im wesentlichen gleichförmige Größe besitzen. Die für die Durchführung der vorliegenden Erfindung zweckmäßigen Zeolite können geeigneterweise Poren im Bereich von
ο
ungefähr 3 bis ungefähr 10 A aufweisen, wenn Natrium das Kation ist. Die Porengröße wird jedoch geändert durch den Austausch der Kationen bei unterschiedlicher Größe und Ladung. Im Handel verfügbare Zeolite haben im allgemeinen Teilchengrößen im Bereich von ungefähr 4 bis ungefähr 20 Maschen (U.S. Standard Series , d.h. U.S. Normen-Reihen). Wenn gewünscht, kann der Zeolit mit einem inerten Träger, wie beispielsweise Aluminiumoxyd, in Dispersion gebracht werden.
Obwohl synthetisch hergestellte Zeolite zur Anwendung gemäß der vorliegenden Erfindung wegen ihrer gleichmäßigeren Eigenschaften bevorzugt werden, können auch natürlich Zeolite benutzt werden. Für den erfindungsgemäßen Zweck geeignete natürliche Zeolite sind in erster Linie Faujasite, Chabazite, Erionite und Mordenite.
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Die genaue Art des Zeoliten, das spezielle Kation und der Grad des Ionenaustauschs sind Variable, die durch die spezielle Verwendung des Materials bestimmt werden. Wenn beispielsweise ein bei niedriger Temperatur und hohem Volumen erfolgender Durchlauf erforderlich ist und der korrodierenden Stickstoffoxyd enthaltende Gasstrom relativ frei von möglichen Katalysatorgiften ist, dann kann ein höchst aktiver Zeolit-Katalysator mit einem relativ reaktiven Reduktionsgas verwendet werden. Ein derartiges Katalysatormaterial würde ein niedriges Silizium-zu-Aluminium-Verhältnis aufweisen, welches eine hohe Dichte von Kationen sicherstellt und mit einem aktiven Kation ausgetauscht wurde, wie beispielsweise ein Münzmetall. Beispielsweise hat sich ein vollständig ausgetauschter Silberzeolit, Type X, ein synthetischer Faujasit, als recht wirksam für diesen Zweck (vergleiche die Beispiele) erwiesen. Wenn jedoch dieses Katalysatormaterial zu aktiv ist, kann das Reduktionsgas oxydiert werden, bevor es eine Gelegenheit zur Reaktion mit den korrodierenden Stickstoffoxyden hatte. Dies trat für den Fall ein, wo ein 2% platinausgetauschter Y-Typ Zeolit, ein weiterer synthetischer Faujasit mit einem etwas größeren Si/Al-Verhälthis als der X-Typ mit NO2 (<~1%) und Ammoniak NH_ in einem Luftstrom von ungefähr 300°C verwendet wurde. Das NH3 wurde oxydiert, bevor das NO2 reduziert werden konnte. Wenn andererseits die Anwendung höhere Temperaturen und eine geringere Durchlaufsgeschwindigkeit gestattet, so können andere etwas weniger reaktive (reagierende) katalytische Zeolite verwendet werden. Beispielsweise nicht ausgetauschte X-Type Zeolite, wo die Kationen sämtlich Natrium-Ionen sind; Übergangs (Transition)-metallausgetauschte X-Type Zeolite und synthetische Mordenite sind sämtlich als katalytische Materialien für die Reduktion korrodierender Stickstoffoxyde mit Ammoniak geeignet.
Obwohl die Zeolite für längere Zeit wirksam bleiben, ist jedoch ihre brauchbare Lebensdauer wie bei praktisch allen Katalysatoren natürlich nicht unbegrenzt. Jedoch anders als viele der bislang für die Reduktion korrodierender Stickstoffoxyde vorgeschlagenen Katalysatoren können die Zeolite in geeigneter Weise wieder zu im wesentlichen vollständiger katalytischer Wirksamkeit gebracht werden, und zwar durch Regenerationsverfahren einschließlich des
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Hochtemperatur-Abbrennens, d.h. der Erwärmung auf ungefähr 800 C bei Vorhandensein von Sauerstoff, oder Reinigung mit Hochdruckdampf. Das Ausmaß der Regeneration und die Anzahl der möglichen Regenerationszyklen hängt von der Art der Zeolit-Basis, der Art und dem Ausmaß des Austauschs und dem Ausmaß und der Art der Verunreinigung der Katalysator-Lage ab. Selbst ohne Regeneration arbeiten die Zeolite in wirksamer Weise für eine längere Zeitperiode als die bekannten Stickstoffoxyd-Reduktionskatalysatoren.
Es ist bekannt, daß eine Reaktion zwischen NO und NH_ bei Nicht-
x 3
Vorhandensein eines Katalysators auftritt, die Verwendung eines Zeolits als Katalysator gemäß der vorliegenden Erfindung gestattet aber die Verwendung einer niedrigeren Temperatur und gewähr" leistet die gesteuerte thermische Zersetzung am Katalysator von potentiell explosivem Ammoniumnitrat, welches während der Reaktion gebildet wird.
Einer der wichtigen Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß sehr hohe Umwandlungsgeschwindigkeiten erreicht werden. Bei geeigneten Betriebsbedingungen werden - was noch beschrieben wird - im wesentlichen sämtliche, d.h.>98% der korrodierenden Stickstoffoxyde im Gasstrom zu elementarem Stickstoff oder N2O reduziert.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann *■ wie bereits erwähnt in geeigneter Weise dadurch bewirkt werden, daß man die Zeolit-Katalysatorlage auf eine Temperatur im Bereich von mindestens 200 C bis ungefähr 55O°C hält. Die erforderliche genaue Temperatur zur Erreichung der gewünschten Reduktion hängt von der Art des Zeoliten, dem Metall und dem Austauschgrad und der Verweilzeit ab; im allgemeinen ergibt sich kein Vorteil durch Überschreiten der Minimaltemperatur. Wenn jedoch die Konzentration
wasser
der nicht verbrannten Kohlenstoffe im Gasstrom hoch liegt, so verlängert der Betrieb der Katalysatorlage bei höheren Temperaturen seine effektive Lebensdauer. Der Reaktionsdruck ist ebenfalls nicht kritisch, wobei Drücke ausgehend vom atmosphäri-
+
sehen Druck bis ungefähr 150 psig besonders geeignet sind.
+(psig ist psi Überdruck)
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Die Kontakt- oder,Verweilzeit des korrodierenden Stickstoffoxyd enthaltenden Gasstromes zusammen mit dem Reduktionsgas am Zeolitkatalysator kann bis ungefähr 0,1 Sekunden absinken, um eine im wesentlichen vollständige Reduktion der korrodierenden Stickstof foxyde zu bewirken. Längere Kontaktzeiten sind natürlich nicht schädlich, aber wie in fast allen Verfahren dieser Art wird die minimale wirksame Kontaktzeit vorgezogen, die eine maximale Durchlaßgeschwindigkeit gestattet. Das Volumenverhältnis des Durchlaufs aus korrodierenden Stickstoffoxyden bezüglich dem Zeolit ist ebenfalls nicht kritisch. Es wurde festgestellt, daß Zeolitmengen bis hinab zu 1 Teil pro Volumen pro 10 Standardvolumen von Stickstoffoxyd-Durchlauf pro Minute im wesentlichen eine vollständige Reduktion der korrodierenden Stickstoffoxyde bewirkt. Dieses Verhältnis bezieht sich natürlich auf den giftigen Stickstof f oxyddurchlauf; der gesamte Gas stromdurchlauf kann natürlich um viele Größenordnungen höher liegen, da in den meisten Gasströmen, einschließlich der Kraftwerksabgase und Automobilabgase, die Menge giftiger Stickstoffoxyde normalerweise niedrig ist. Beispielsweise sind die korrodierenden Stickstoffoxydkonzentrationen in den Abgasen von mit fossilem Brennstoff betriebenen Kraftwerken, Verbrennungsvorrichtungen und anderen Verbrennungseinheiten normalerweise geringer als 700 ppm, wobei die Maximalkonzentration in Verbrennungsmotorabgasen weniger als 4000 ppm und normalerweise weniger als 2OOO ppm ist.
Vor Bewirkung der Reduktion der korrodierenden Stickstoffoxyde muß - wie bereits erwähnt - mindestens eine stöchiometrische Menge des Reduktionsgases vorhanden sein. Die erforderliche Menge des ausreichenden Reduktionsgases, dh. mindestens eine stöchiometrische Menge kann dem Gasstrom an irgendeiner Stelle vor der Berührung des Gasstromes mit dem Zeolit-Katalysator hinzugefügt werden. Das einzige Erfordernis besteht darin, daß mindestens eine stöchiometrische Menge des Reduktionsgases ziemlich gut mit dem Gasstrom vermischt wird, bevor dieser den Zeolit-Katalysator berührt.
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Zur weiteren Erläuterung der Erfindung sei auf die folgenden Beispiele Bezug genommen.
BEISPIELE
Es wurde eine Reihe von Versuchen durchgeführt, um die Wirksamkeit verschiedener im Handel verfügbarer synthetischer Zeolite als Katalysatoren für die Reduktion von korrodierenden Stickstof foxyden festzustellen. Wenn nicht anders bemerkt, so bezieht sich die Prozentzusammensetzung der Gase auf Volumenprozente und sämtliche Eingangstemperatüren lagen bei Umgebungstemperaturen (ungefähr 21 C).
Die folgenden Abkürzungen werden in den Beispielen bei Bezugnahme auf die Arten der Zeolite verwendet:
NaX - Typ X Zeolit, Natriumkation, ein synthetischer Faujasit-Art-Zeolit, hergestellt von Union Carbide Corp. und Grace Chemical Corporation.
AgX - X-Typ Zeolit, in welchem die Natriumionen durch Ionenaustausch mit Silber ersetzt wurden.
AW500 - Ein aufbereiteter natürlicher Zeolit, der größtenteils Natriumkationen enthält.
NaZ - Ein synthetischer Mordenit, der als "Zeolon" bezeichnet wird und von der Norton Chemical Corporation hergestellt wird.
1 .
Katalysator Material
1OO% AgX
12-14 Maschen
^ 17 cm
Λ09810/1081
7341744
Betriebsbedingungen
Strömungsgeschwindigkeit - 7,6 l/Minute Lagentemperatur - 200 - 250 C Verweilzeit -λ/0,1 5 Sekunden
Eingang
NH3 - ~1 ,9% Luft - Rest
Ausgang
NO - < 0,01% N0O - 0,3%
Katalysator-Material
100% NaX 12-14 Maschen
3 50 cm
Betriebsbedingungen
Strömungsgeschwindigkeit - 7,6 l/Minute Lagentemperatur - 275 bis 3250C Verweilzeit - 0,4 Sekunden
Eingang
NO2 - 1% ,9% ,01%
NH3 - ^ 1 Rest ,01%
Luft - ,8%
Ausgang <0
No2 - <0
NO - 0
N2O -
409810/1081
Katalysator-Material
AW 500 - hauptsächlich Natrium 12-14 Maschen
3
** 50 cm
Betriebsbedingungen
Stromungsgegeschwxndigkext - 7,6 l/Minute Lagentemperatur - 275 - 325°C Verweilzeit - 0,4 Sekunden
Eingang
NO2 - 14 Maschen 4.
NH3 - cm
Luft
Ausgang
NO0 -
NO -
N2O-
- 1%
- aM,9%
- Rest
■ ^0,01%
- ^ 0,01%
0,6%
KataIysator-Materia1
NaZ
12 -
^50
Betriebsbedingungen
Strömungsgeschwindigkeit - 7,6 l/Minute Lagentemperatur - 300 bis 325 C Verweilzeit - 0,4 Sekunden
Eingang
NO2 - 1,0
NH3 -ν. 1,9% ORIGINAL INSPECTED
Luft - Rest
4098 10/1081
- u " 7341744
Ausgang
NO2 - ^O,1% NO - -C O,1% N2O - O,8%
Zusammenfassend kann man sagen, daß die Ergebnisse der Tabelle folgendes zeigen, wenn Ammoniak zusammen mit verschieden Zeolit-Katalysatoren verwendet wird:
1) Es sind nur relativ niedrige Temperaturen, 25O bis 3OO C, für die NO- und NO»-Umwandlung erforderlich;
2) Der Katalysator gestattet die selektive Reduktion von NO und NO2 mit der gesteuerten Zersetzung von Ammoniumnitrat;
3) Man erreicht zufriedenstellende ümwandlungsgeschwindigkeiten selbst bei relativ sauerstoffreichen (ungefähr 19%) Systemen. Basierend auf den erwähnten Beispielen kann also irgendeiner der großporigen Zeolite verwendet werden, deren Porendurchmesser im
ο Bereich von 3 - 10 A liegen, um als Katalysator bei der Reduktion
von NO mit Ammoniak zu dienen.
409810/108

Claims (6)

ANSPRÜCHE
1. Verfahren zur katalytischen Reduktion giftiger Stickstoffoxyde zu harmlosen Gasen durch Inkontaktbringen eines die giftigen Stickstoffoxyde enthaltenden Stromes mit Ammoniak, dadurch gekennzeichnet, daß die gemischten Gase mit einem Zeolit-Katalysator in Kontakt gebracht werden, der Poren-
o Öffnungen von ungefähr 3 bis 10 A aufweist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der die giftigen Stickstoffoxyde enthaltende Strom der Abgasstrom von einem mit fossilen Brennstoffen beheizten Kraftwerk ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
der Zeolit-Katalysator ein synthetischer Faujasit-Type X-Zeolit mit einem Natrium-Kation ist.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
der Zeolit-Katalysator ein X-Type-Zeolit ist, in welchem die Natrium-Ionen durch Ionenaustausch mit Silber ersetzt sind.
5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeolxtkatalysator ein synthetischer Mordenit ist.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der die giftigen Stickstoffoxydeenthaltende Strom auch bis zu 20 Volumenprozent Sauerstoff oder anderes oxydierendes Gas enthält.
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DE19732341744 1972-08-30 1973-08-17 Verfahren zur katalytischen Reduktion von giftigen Stickstoffoxiden in einem Gasstrom Expired DE2341744C2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US28481072A 1972-08-30 1972-08-30

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE2341744A1 true DE2341744A1 (de) 1974-03-07
DE2341744C2 DE2341744C2 (de) 1983-07-14

Family

ID=23091610

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19732341744 Expired DE2341744C2 (de) 1972-08-30 1973-08-17 Verfahren zur katalytischen Reduktion von giftigen Stickstoffoxiden in einem Gasstrom

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JP (1) JPS5641300B2 (de)
DE (1) DE2341744C2 (de)
FR (1) FR2197815B1 (de)
GB (1) GB1393053A (de)

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