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DE3000383A1 - Verfahren zur katalytischen reduktion von stickoxiden - Google Patents

Verfahren zur katalytischen reduktion von stickoxiden

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Publication number
DE3000383A1
DE3000383A1 DE19803000383 DE3000383A DE3000383A1 DE 3000383 A1 DE3000383 A1 DE 3000383A1 DE 19803000383 DE19803000383 DE 19803000383 DE 3000383 A DE3000383 A DE 3000383A DE 3000383 A1 DE3000383 A1 DE 3000383A1
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DE
Germany
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nitrogen oxides
clinoptilolite
catalyst
reduction
catalytic reduction
Prior art date
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DE19803000383
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English (en)
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DE3000383C2 (de
Inventor
Joseph Richard Kiovsky
Pramod Bubulal Koradia
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Saint Gobain Abrasives Inc
Original Assignee
Norton Co
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/70Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation 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
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86Catalytic processes
    • B01D53/8621Removing nitrogen compounds
    • B01D53/8625Nitrogen oxides
    • B01D53/8628Processes characterised by a specific catalyst

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Description

Beschreibung
Verfahren zur katalytischen Reduktion von Stickoxiden
Die Erfindung betrifft die selektive katalytische Reduktion von Stickoxiden NO mit Ammoniak unter Verwendung eines Clinoptiloliths in der Wasserstofform als Katalysator,
Für die katalytische Reduktion von Stickoxiden mit Ammoniak wurde bereits viel Forschungsarbeit investiert, um wirksamere und stabilere Katalysatoren zu finden, die eine großindustrielle Durchführung dieses Verfahrens gestatten. So hat man bereits synthetische Mordenite in der Wasserstoff- und Natriumform und Faujasite dafür herangezogen (US-PS 38 95 094 und 40 52 337).
Erfindungsgemäß wurde nunmehr festgestellt, daß ein aus natürlichem Clinoptilolith hergestellter Clinoptilolith in der Wasserstofform ein ausgezeichnetes Adsorptionsmittel bzw. katalytisch wirksames Mittel für die selektive Reduktion von Stickoxiden mit Ammoniak ist. Dieser Clinoptilolith (US-PS 40 59 543) ist wesentlich wirksamer als synthetischer Mordenit und gestattet breitere Arbeitsbedingungen als dieser.
Nach der Erfindung gelingt die Entfernung von Stickoxiden aus Abgasen mit Hilfe des Clinoptiloliths in der Wasserstofform, und zwar im wesentlichen die vollständige Entfernung, nämlich 98$ und besser^bei Temperaturen zwischen 200 und 4500C1 wobei das Molverhältnis NH5 : NO zwischen 0,6 und 2,5 liegen soll. Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens
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let die Tatsache, daß diese hervorragenden Werte auch in Gegenwart einer großen Sauerstoffmenge (luft) erreicht v/erden, wobei DurchBatzgeschwindigkeiten von 4000 bis 20.000/h "bevorzugt werden·
Die Erfindung wird anhand der "beiliegenden Figuren und der folgenden Beispiele weiter erläutert.
Fig· 1 ist eine schematisohe Ansicht der für die Durchführung der Beispiele angewandten Anlage,
Fig. 2 ist ein Diagramm, in dem die Ergebnisse mit dem erfindungsgemäßen Katalysator und mit einem Mordenit gezeigt sind.
Der Rohrofen 10 dient zur Vorwärmung des Gasstroms für den Rohrofen 10·, welcher zwei Teile beinhaltet. Der erste Teil 11 enthält ein inertes keramisches Material und der zweite Teil 12 den Katalysator. Das Drei-Weg-Ventil 13 gestattet die Probenahme aus der Leitung 23 bzw. der Leitung 22 und Zuleitung^ der Probe in den Analysator. Der Ammoniakbehälter 20 steht über das Dosierventil 14- und den Strömungsmesser 17 mit der Leitung 23 in Verbindung. Die Behälter für Stickoxide 21 bzw. für Luft 24- stehen über die Dosierventile 15 bzw. 16 und die Strömungsmesser 18 bzw· 19 mit dem Eingang in den Vorwärmofen 10 in Verbindung· Vor Eintritt in den Vorwärmofen wird Luft und Stickoxide gemischt· In die vorgewärmte, Stickoxide enthaltende Luft wird dann Ammoniak zugespeist und dieses Gasgemisch in den Rohrofen 10* eingeMtet.
Beispiel 1
Natürlicher Clinoptilolith wurde zerkleinert, gemahlen und durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 74 /um gesiebt und
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if" ' 3QQ0383
dann dreimal mit einer 3n-Ammoniumnitratlösung behandelt,
•7.
und zwar 4- cnr lösung je g Feststoff während 3 h unter rückfließendem Sieden, woraufhin die Ammoniumnitratlösung abgelassen und das Pulver 4 h mit O,5n-Salzsäure unter rückfliessendem Sieden - wieder 4 cnr Säure/g - gehalten wurde. Das so behandelte Pulver wurde an der Luft getrocknet und 1 h bei 30O0C gehalten. Anschließend wurde das trockene Pulver mit 5 Gew.-56 Kaolinit "Ajax P" und 33 Gew.-$ Wasser gemischt und zu Pellets von 1,6 mm extrudiert. Die Pellets wurden über Facht an der Luft getrocknet und dann 1 h bei 54O0C gebrannt.
Diese Pellets dienten als Katalysator zur Reduktion der Stickoxide in einer Anlage entsprechend Figur 1. Bei den Versuchen wurde Luft Stickoxiden zugesetzt, welche zu mehr als 99$ ITO enthielten und dann auf etwa 18O0C vorgewärmt und im Reaktionsofen auf Reaktionstemperatur gebracht. Bach Einstellung stationärer Bedingungen wurde das in den Reaktionsofen eintretende und das den Reaktionsofen verlassende Gas hinsichtlich seines Gehaltes an FOx, nämlich NO und höhere Oxide, analysiert. Zum Vergleich diente ein Mordenit »zeolon 200 H". Die Versuche wurden bei verschiedenen Temperaturen durchgeführt. Die Arbeitstemperaturen und der Prozentsatz der reduzierten Stickoxide sind in folgender Tabelle zusammengefaßt. Als Arbeitsbedingungen wurde ein Durchsatz von 6000/h, ein Volumenverhältnis NH-z : ITCL· von 1, eine Konzentration der Stickoxide von 2200 ppm eingehalten und als Trägergas diente Luft, gesättigt mit Wasser bei 7 bar und 27°C.
030 031/0613
342 Vergleich 315 590 452
Tabelle I 99 261 81 >99 ^99
erfindungsgemäß 69
275 565 422
88 89 92
Aus der Tabelle ergibt sich, daß bei jeder Arbeitemperatur die. Reduktion der Stickoxide nach der Erfindung besser war als mit dem zum Vergleich herangezogenen Mordenit in der Wasserstoff orm. Trotz der Anwesenheit von fast 20$ O2 (aus der Luft) wurden sehr hohe Reduktionen bei dem so geringen Verhältnis NH5 : NOx = 1 erreicht.
Beispiel 2
Zur Bestimmung des Einflusses von dem Verhältnis NH, : N0_
J X
auf die Wirksamkeit des Katalysators aus Beispiel 1 wurden Versuche mit verschiedenen Verhältnissen durchgeführt. Auch hier wurde mit einem Durchsatz von 6000/h, einer NO -Konzentration von 2500 ppm und dem Trägergas des Beispiels 1 bei 3700C gearbeitet.
Tabelle II
NH3/NOX 0,8 1,0 1,5
Reduktion, £ 95 ' >99 >99
030031/0813
Daraus ergibt sich die außerordentlich hohe Reduktion der Stickoxide bei variierenden Verhältnissen NH, : NCL..
Beispiel
Der Einfluß des Durchsatzes auf die Wirsksamkeit des Katalysators aus Beispiel 1 ergibt sich aus der Tabelle III. In diesem Fall wurde wieder mit einer NO -Konzentration von 2500 ppm, einem Verhältnis NH7, : N0Y von 1, obigem Träger-
gas und 370 C gearbeitet.
Tabelle III
Durchsatz, b~1 * 4000 4500 6000 10.000 Reduktion, £ 99 99 99 96
Daraus ergibt sich, daß ein außerordentlich hoher Reduktiongrad über einen sehr weiten Bereich der Durchsatzgeschwindigkeit erhalten wird.
* m5/m5.h
030031/0611
Leerseite

Claims (2)

Patentansprüche
1. Verfahren zur Reduktion von Stickoxiden NOx mit Ammoniak in einem bis zu 21$ O2 enthaltenden Gasstrom mit Hilfe eines Zeolithen als Katalysator, dadurch gekennzeichnet, daß man als Katalysator einen Clinoptilolith in der Wasserstofform anwendet und die Reduktion bei zumindest 20O0C, einer Durchsatzgeschwindigkeit von 4000 bis 20.000/h ui
0,4 bis 2,5 durchführt.
von 4000 bis 20.000/h und einem-Verhältnis NH^ : Ν0χ von
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Clinoptilolith verwendet, der durch Ionenaustausch eines natürlich vorkommenden Clinoptiloliths mit einer Ammoniumnitratlösung und anschließendem Waschen mit einer starken Säure erhalten worden ist.
8141
$30031/0613
DE19803000383 1979-01-12 1980-01-07 Verfahren zur katalytischen Reduktion von Stickoxiden Expired DE3000383C2 (de)

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US297779A 1979-01-12 1979-01-12

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DE3000383C2 DE3000383C2 (de) 1987-02-12

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BE (1) BE881077A (de)
DE (1) DE3000383C2 (de)
FR (1) FR2446253A1 (de)
GB (1) GB2039863B (de)
LU (1) LU82074A1 (de)
NL (1) NL190437C (de)

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GB2039863A (en) 1980-08-20
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JPS6114847B2 (de) 1986-04-21

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