катализатор и способ очистки отходящих газов

Классы МПК:B01J23/80 с цинком, кадмием или ртутью
B01J23/86 хром
B01J23/883 и никелем
B01D53/56 оксиды азота
B01D53/62 оксиды углерода
B01D53/94 каталитическими способами
Автор(ы):, , , ,
Патентообладатель(и):Третьяков Валентин Филиппович (RU),
Бурдейная Татьяна Николаевна (RU),
Гольдберг Юрий Максимович (RU),
Дунаева Юлия Николаевна (RU),
Георгиева Надежда Николаевна (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2006-03-27
публикация патента:

Изобретение относится к катализаторам и способам комплексной очистки газовых выбросов различных производств, теплоэнергетических установок и автомобильного транспорта, работающих на природном газе (метан).Описан способ комплексной очистки отходящих газов от оксидов азота, оксида углерода и углеводородов, включает пропускание отходящих газов при температуре 455-600°С через слой из механической смеси никельхромоксидного промышленного катализатора и медь-цинк-никелевого оксидного промышленного катализатора, взятых в объемном соотношении от 1:1 до 20:1 соответственно. В отходящие газы перед пропусканием через слой катализатора может добавляться метан до объемного соотношения CH 42 0,07-0,15. Никельхромоксидный промышленный катализатор содержит NiO в количестве не менее 48% мас. и Cr2О3 в количестве не менее 27% мас., а медь-цинк-никелевый оксидный промышленный катализатор содержит CuO 38-42 мас.%; ZnO 28-32 мас.%; NiO 4-6 мас.% и Al2О3 не менее 17 мас.%. Технический эффект - повышение степени очистки отходящих газов. 1 н. и 2 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к катализаторам и способам комплексной очистки газовых выбросов различных производств, теплоэнергетических установок и автомобильного транспорта, работающих на природном газе (метан). Отходящие газы указанных производств обычно содержат оксиды азота, оксид углерода и остаточные количества несгоревших углеводородов, являющиеся вредными и загрязняющими атмосферу примесями. Очистка от таких примесей производится путем их каталитического восстановления (оксиды азота) и окисления (оксид углерода и углеводороды).

Известно, что наиболее эффективными в процессе комплексной очистки выхлопных газов от токсичных компонентов являются катализаторы на основе металлов платиновой группы [Granger P., Lecomte J.J., Dathy С. et al // J.Catal.1998, V.175, N2, Р.194.] Однако недостатками этих катализаторов являются их дефицитность и высокая стоимость.

Известен катализатор, представляющий собой медно-никелевый сплав из семейства монелей, состоящий из 66% Ni; 31,5% Cu; 0,9% Mn; 1,35% Fe; 0,12% С; 0,005% S; 0,15% Si [Патент США №3565574, 1971]. Применение этого катализатора позволяет проводить очистку выхлопных газов от оксидов азота и углерода, а также углеводородов. Но указанный катализатор эффективно работает только при достаточно высоких температурах (выше 400°С).

Известно также применение для очистки выхлопных газов от окислов азота никель-хромового гранулированного катализатора, который проявлял высокую каталитическую активность при температуре 450°С и при отношении CH 4/O2 0,5 [Тихоненко А.Д. и др. Узбекский химический журнал, 1970, N4, с.6-8.]. К недостаткам данного катализатора следует отнести необходимость введения в очищаемый газ избытка восстановителя (природного газа или водорода) и проведение процесса только при высокой температуре.

В патенте РФ №2050191, 1995 г. описан применяемый для очистки отходящих газов катализатор из смеси железохромового промышленного катализатора марки СТК и медь-цинк-никелевого промышленного катализатора НТК-10-1, взятых в объемном соотношении 0,5-5,0:1. Рабочая температура для такого катализатора не превышает 400°С, в то время как температура отходящих газов может быть значительно выше (500-550°С и даже более). Кроме того, данный катализатор не использовался для очистки отходящих газов от оксида углерода.

Наиболее близким к предлагаемому катализатору по технической сущности и получаемому результату является промышленный катализатор НТК-1, применявшийся для восстановления окислов азота в присутствии СО [Некрич Е.М. и др. Химическая технология. 1974, N5, с.38-39]. В состав катализатора входят окислы Zn, Cr и Cu. Катализатор эффективно (степень превращения более 80%) восстанавливает NO x при температуре выше 230°С. Близкая к 100% конверсия NOx наблюдается при температуре выше 275°С. Катализатор проявляет активность и в присутствии кислорода, однако при этом в газовую смесь следует добавлять значительный избыток восстановителя - оксида углерода.

Недостатком известного катализатора является его низкая активность при невысоких температурах и неселективность в присутствии кислорода.

Целью изобретения является создание катализатора комплексной очистки газов от оксидов азота и углерода, обладающего высокой активностью и селективностью в широком интервале температур.

Предлагаемое изобретение позволяет проводить процесс очистки кислородсодержащих газов от оксидов азота восстановлением их углеводородами в одну стадию на дешевом доступном катализаторе с высокой эффективностью. Для этого очищаемый газ вместе с восстановителем пропускают через слой катализатора при повышенной температуре. В процессе очистки применяется многокомпонентный оксидный катализатор, представляющий собой механическую смесь промышленных катализаторов никельхромоксидного и медь-цинк-никелевого, взятых в соотношении от 1:1 до 20:1 соответственно.

Никельхромоксидный катализатор (ОСТ 6-03-314-75) применялся в качестве фор-контакта в колоннах гидрирования. В его состав входят NiO (катализатор и способ очистки отходящих газов, патент № 2325949 48 мас.%) и Cr2O3 (катализатор и способ очистки отходящих газов, патент № 2325949 27 мас.%). Катализатор медь-цинк-никелевый оксидный НТК-10-1 применялся в производстве бутиловых спиртов. В его состав входят CuO (38-42 мас.%), ZnO (28-32 мас.%) NiO (4-6 мас.%) и Al 2О3 (катализатор и способ очистки отходящих газов, патент № 2325949 17 мас.%).

В соответствии с изобретением отходящие газы при температуре 350-600°С пропускают через слой из механической смеси никельхромоксидного промышленного катализатора и медь-цинк-никелевого оксидного промышленного катализатора, взятых в весовом соотношении от 1:1 до 20:1 соответственно. При содержании СО и углеводородов в отходящих газах в количестве, недостаточном для восстановления оксидов азота, в отходящие газы перед пропусканием через слой катализатора добавляют топливный газ - метан до объемного соотношения СН42 0,07-0,15.

Согласно предлагаемому способу на указанном катализаторе в одностадийном процессе очистки удается достичь 90%-ной конверсии оксидов азота при содержании их в очищаемом газе в количестве 0,025-0,14 об.% в присутствии значительных количеств кислорода (до 10 об.%) в интервале температур 400-550°С. Оптимальным является отношение СН 4/O2 0,07-0,15.

Предлагаемый катализатор обладает высокой активностью и селективностью.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами:

Пример 1. Взяли катализаторы никельхромоксидный (далее Ni-Cr) и НТК-10-1 в соотношении 10:1 (10 см3 Ni-Cr и 1 см 3 НТК-10-1) и смешали в емкости соответствующего объема до равномерного распределения гранул. Полученную механическую смесь поместили в каталитический реактор. Состав газа на входе в реактор соответствовал составу выпускных газов газопоршневого агрегата для электростанций (в об.%: О2 - 8,10; N2 - 91,57; СН 4 - 0,25; СО - 0,05; NOx - 0,03.).

При объемной скорости газового потока 10 тыс.ч -1, температуре 550°С и соотношении СН 4/02=0,03, конверсия NOx составила 85%, а СО - практически 100%.

Пример 2. Использовали катализатор из смеси Ni-Cr и НТК-10-1, взятых в соотношении 1:1. Состав газа на входе в каталитический реактор, об.%: O2 - 8,00; N2 - 91,25; СН4 - 0,67; СО - 0,05; NOx - 0,03 (с дополнительным количеством метана). Объемная скорость газового потока 12,5 тыс.ч -1, температура 540°С, СН4/O 2 0,08. Конверсия NOx составила 87%, СО - практически 100%.

Пример 3. Использовали катализатор с соотношением компонентов Ni-Cr и НТК-10-1, равном 2:1. Состав газа на входе в каталитический реактор, об.%: O 2 - 7,95; N2 - 91,17; СН 4 - 0,73; СО - 0,05; NOx - 0,03 (с дополнительным количеством метана). Объемная скорость газового потока 14 тыс.ч-1, температура 525°С, СН4/O2 0,09. Конверсия NOx - 85%, СО - практически 100%.

Пример 4. Использовали катализатор с соотношением компонентов Ni-Cr и НТК-10-1, равном 2:1. Состав газа на входе в каталитический реактор, об.%: О2 - 7,90; N 2 - 91,17; СН4 - 0,85; СО - 0,05; NOx - 0,03 (с дополнительным количеством метана). Объемная скорость газового потока 18 тыс.ч -1 температура 550°С, СН4/O 2 0,11. Конверсия NOx - 90%, СО - практически 100%.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ комплексной очистки отходящих газов от оксидов азота, оксида углерода и углеводородов, включающий пропускание отходящих газов при температуре 455-600°С через слой из механической смеси никельхромоксидного промышленного катализатора и медь-цинк-никелевого оксидного промышленного катализатора, взятых в объемном соотношении от 1:1 до 20:1 соответственно.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что никельхромоксидный промышленный катализатор содержит NiO в количестве не менее 48 мас.% и Cr2 О3 в количестве не менее 27 мас.%, а медь-цинк-никелевый оксидный промышленный катализатор содержит CuO 38-42 мас.%; ZnO 28-32 мас.%; NiO 4-6 мас.% и Al2О 3 не менее 17 мас.%.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в отходящие газы перед пропусканием через слой катализатора добавляют метан до объемного соотношения СН42 0,07-0,15.


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2325949

patent-2325949.pdf
Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс B01J23/80 с цинком, кадмием или ртутью

Патенты РФ в классе B01J23/80:
способ конверсии оксидов углерода -  патент 2524951 (10.08.2014)
способ эксплуатации реактора для высокотемпературной конверсии -  патент 2516546 (20.05.2014)
способ получения катализатора синтеза углеводородов и его применение в процессе синтеза углеводородов -  патент 2502559 (27.12.2013)
способ получения оксидного кобальт-цинкового катализатора синтеза фишера-тропша -  патент 2501605 (20.12.2013)
катализатор фишера-тропша -  патент 2491992 (10.09.2013)
катализатор конверсии водяного газа низкой температуры -  патент 2491119 (27.08.2013)
катализатор дегидрирования метанола, используемый для получения метилформиата, и способ получения метилформиата -  патент 2489208 (10.08.2013)
способ получения олефинов -  патент 2469998 (20.12.2012)
катализатор фишера-тропша, включающий оксид кобальта и цинка -  патент 2451549 (27.05.2012)
способ получения этилацетата -  патент 2451007 (20.05.2012)

Класс B01J23/86 хром

Патенты РФ в классе B01J23/86:
способ получения катализатора синтеза углеводородов и его применение в процессе синтеза углеводородов -  патент 2502559 (27.12.2013)
способ получения шпинелей на основе феррита-хромита цинка -  патент 2477655 (20.03.2013)
катализатор риформинга углеводородов и способ получения синтез-газа с использованием такового -  патент 2475302 (20.02.2013)
способ получения этилацетата -  патент 2451007 (20.05.2012)
способ активации катализатора для получения фторсодержащих углеводородов -  патент 2449832 (10.05.2012)
способ непрерывного, гетерогенно катализируемого, частичного дегидрирования, по меньшей мере, одного дегидрируемого углеводорода -  патент 2436757 (20.12.2011)
способ регенерации металлоксидных промышленных катализаторов органического синтеза -  патент 2414301 (20.03.2011)
катализатор, способ его приготовления и способ фторирования галогенированных углеводородов -  патент 2402378 (27.10.2010)
катализатор, способ его приготовления и способ очистки газовых выбросов от диоксида серы -  патент 2372986 (20.11.2009)
катализатор и способ восстановления диоксида серы -  патент 2369435 (10.10.2009)

Класс B01J23/883 и никелем

Патенты РФ в классе B01J23/883:
катализатор гидроочистки углеводородного сырья, носитель для катализатора гидроочистки, способ приготовления носителя, способ приготовления катализатора и способ гидроочистки углеводородного сырья -  патент 2478428 (10.04.2013)
двухстадийный способ обессеривания олефиновых бензинов, содержащих мышьяк -  патент 2477304 (10.03.2013)
композитный оксид катализатора риформинга углеводородов, способ его получения и способ получения синтез-газа с его использованием -  патент 2476267 (27.02.2013)
катализатор, способ приготовления носителя, способ приготовления катализатора и способ гидроочистки углеводородного сырья -  патент 2472585 (20.01.2013)
катализаторы гидродеметаллирования и гидродесульфуризации и применение в способе соединения в одном составе -  патент 2444406 (10.03.2012)
способ непрерывного, гетерогенно катализируемого, частичного дегидрирования, по меньшей мере, одного дегидрируемого углеводорода -  патент 2436757 (20.12.2011)
катализатор гидроочистки углеводородного сырья, способ его приготовления и процесс гидроочистки -  патент 2402380 (27.10.2010)
способ активации катализатора гидроочистки -  патент 2351634 (10.04.2009)
способ получения массивного катализатора гидропереработки нефтяных фракций -  патент 2346742 (20.02.2009)
каталитическая композиция, ее получение и применение -  патент 2343974 (20.01.2009)

Класс B01D53/56 оксиды азота

Патенты РФ в классе B01D53/56:
способ гомогенизации распределения тепла, а также снижения количества оксидов азота (nox) -  патент 2525422 (10.08.2014)
способ и каталитическая система для восстановления оксидов азота до азота в отработанном газе и применение каталитической системы -  патент 2516752 (20.05.2014)
способ и катализатор для удаления оксидов азота из отходящего газа -  патент 2510763 (10.04.2014)
способ очистки воздуха от оксидов азота -  патент 2509599 (20.03.2014)
удерживающие nox материалы и ловушки, устойчивые к термическому старению -  патент 2504431 (20.01.2014)
мобильный катализатор удаления nox -  патент 2503498 (10.01.2014)
способ и установка очистки газов, образующихся при горении, содержащих оксиды азота -  патент 2501596 (20.12.2013)
способ очистки газовых выбросов от оксидов азота -  патент 2495708 (20.10.2013)
установка для очистки дымового газа -  патент 2484883 (20.06.2013)
способ и установка для получения комплексного реагента для очистки выхлопных газов от окислов азота -  патент 2483787 (10.06.2013)

Класс B01D53/62 оксиды углерода

Патенты РФ в классе B01D53/62:
способ получения продукта для регенерации воздуха -  патент 2518610 (10.06.2014)
катализатор для избирательного окисления монооксида углерода в смеси с аммиаком и способ его получения (варианты) -  патент 2515529 (10.05.2014)
катализатор для избирательного окисления монооксида углерода в смеси с аммиаком и способ его получения -  патент 2515514 (10.05.2014)
способ получения водорода с полным улавливанием co2 и рециклом непрореагировавшего метана -  патент 2509720 (20.03.2014)
усовершенствованный интегрированный химический процесс -  патент 2504426 (20.01.2014)
наноструктурированный катализатор для дожигания монооксида углерода -  патент 2500469 (10.12.2013)
устройство и способ улавливания co2, основанный на применении охлажденного аммиака, с промывкой водой -  патент 2497576 (10.11.2013)
способ и устройство для отделения диоксида углерода от отходящего газа работающей на ископаемом топливе электростанции -  патент 2495707 (20.10.2013)
системы и способы удаления примесей из сырьевой текучей среды -  патент 2490310 (20.08.2013)
устройство и способ усовершенствованного извлечения со2 из смешанного потока газа -  патент 2486946 (10.07.2013)

Класс B01D53/94 каталитическими способами

Патенты РФ в классе B01D53/94:
фильтр для фильтрования вещества в виде частиц из выхлопных газов, выпускаемых из двигателя с принудительным зажиганием -  патент 2529532 (27.09.2014)
фильтр для поглощения твердых частиц из отработавших газов двигателя с воспламенением от сжатия -  патент 2527462 (27.08.2014)
способ получения каталитического покрытия для очистки газов -  патент 2522561 (20.07.2014)
способ определения состояния восстановителя в баке для восстановителя -  патент 2522234 (10.07.2014)
композиция на основе оксидов циркония, церия и другого редкоземельного элемента при сниженной максимальной температуре восстанавливаемости, способ получения и применение в области катализа -  патент 2518969 (10.06.2014)
способ удаления загрязняющих примесей из отработавшего газа дизельного двигателя -  патент 2517714 (27.05.2014)
способ и каталитическая система для восстановления оксидов азота до азота в отработанном газе и применение каталитической системы -  патент 2516752 (20.05.2014)
дизельный окислительный катализатор с высокой низкотемпературной активностью -  патент 2516465 (20.05.2014)
способ получения наноструктурных каталитических покрытий на керамических носителях для нейтрализации отработавших газов двигателей внутреннего сгорания -  патент 2515727 (20.05.2014)
катализатор очистки выхлопных газов и способ его изготовления -  патент 2515542 (10.05.2014)


Наверх