Способ селективной каталитическойочистки отходящих газов ot окислов

Патент 793933

Авторы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

О П И С А Н И Е ()

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских формалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 20.02.79 (21) 2721257/23-26 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.01.81. Бюллетень № 1 (45) Дата опубликования описания 07.01.81 (51) М. Кл.

С 01В 21/26

В 01J 8/02 государствеииый комитет (53) УДК 66.074.3 (088.8) лс делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

Г. А. Скворцов, А. И, Поджарский, Н. H. Низеева и И. В. Добровольская (71) Заявитель (54) СПОСОБ СЕЛЕКТИ

ОЧИСТКИ ОТХОДЯЩИХ Г

Изобретение относится к области каталитических способов очистки отходящих газов от окислов азота, выбрасываемых в атмосферу различными производствами, например производствами азотной и серной кислот, нитрита аммония и натрия, некоторых катализаторов.

Известен способ каталитической очистки выхлопных газов от окислов азота в производстве азотной кислоты с применением неплатинового катализатора в присутствии аммиака (1).

Недостатком известного способа является невысокая степень удаления окислов азота, которая составляет 94 вЂ” 95,5% .

Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является каталитический способ очистки отходящих газов от окислов азота с применением аммиака в качестве газа-восстановителя при 100вЂ”

500 С и объемной скорости 500вЂ”

100.000 час вЂ” на катализаторах, содержащих смешанные окислы молибдена, ванадия, железа, цинка и марганца, а также хромита марганца (2).

Недостатком известного способа является то, что степень очистки отходящих газов от окислов азота не превышает 94%. Для

ВНОИ КАТАЛИТИЧЕСКОИ

АЗОВ ОТ ОКИСЛОВ АЗОТА <.";."" ".,;

2 », достижения указанной степени очистки необходимо расходовать аммиак с избытком ло сравнению со стехиометрическим количеством в 1,5 вЂ” 2 раза при объемном отно5 шенин аммиака к окислам азота, равном

1,5 вЂ” 1,9.

Цель изобретения вЂ” повышение степени очистки и снижение расхода аммиака.

Поставленная цель достигается тем, что

10 в дополнение к известному способу селективной каталитической очистки отходящих газов от окислов азота при 100 вЂ” 500 С и объемной скорости отходящих газов 5000вЂ”

100.000 час вЂ”, объемное отношение аммиа15 ка к окислам азота в исходных газах поддерживают 0,7 вЂ” 1,5, и очистку ведут на алюмованадиевомарганцевом катализаторе, причем в качестве катализатора используют окислы ванадия и марганца, на носите20 ле вЂ” окиси алюминия, при этом соотношение окислов ванадия к окислам марганца составляет 0,1 вЂ” 30 вес. ., а общее количество окислов металлов составляет 5вЂ”

40 вес. % по отношению к общему весу ка25 тализатора.

Процесс селективной аналитической очистки отходящих газов производства азотной кислоты основан на каталитическом восстановлении окислов азота аммиаком по

30 реакциям:

793933

4NH,+6NO=5N,+6Н,0+430 ккал (1)

8ХН, + 6ХО, = 7Ng j 12Н,0+663 ккал (2)

На катализаторе протекает также параллельная реакция окисления аммиака кислородом, присутствующим в отходящих газах.

4NH,+3O,=2N, I 6Н,0+303 ккал (3)

Соотношение скоростей реакций (1 вЂ” 3) зависит от объемного соотношения аммиака к окислам азота в отходящих газах типа катализатора, температуры процесса и практически не зависит от содержания кислорода.

На алюминиевомарганцевом катализаторе высокая степень очистки от окислов азота достигается в интервале температур от

100 до 500 С при избытке аммиака к стехиометрическому количеству по реакциям .(1 и 2) на 10 вЂ” 30ю/ю.

Экспериментальным путем установлено, что степень очистки отходящих газов от окислов азота на катализаторе, приготовленном на основе окислов ванадия в пределах температур 270 вЂ” 400 С достигается порядка 95 вЂ” 98ю/ю. Эта степень очистки была достигнута при пропускании отходящих газов через слой катализатора на основе окислов марганца в интервале температур

130 вЂ 2 С.

Пример 1. Газовую смесь следующего состава, об. /ю. кислород 4,0; окись азота 0,1; аммиак 0,1; пары воды 2 вЂ” 3, остальное по балансу, азот при степени окисленности окиси азота 20o пропускают через слой катализатора с объемной скоростью

10000 час- .

В качестве катализатора используют окислы ванадия, нанесенные на активную окись алюминия (у-модификация), имеющую форму цилиндров диаметром 5 мм и высотой 5 вЂ” 7 мм. Содержание окислов ванадия в катализаторе в просчете на V O составило 11,5 /ю. При различных температурах получены следующие результаты:

Температура, С Степень очистки, ю/ю

200 75

240 92

280 96

320 97

360 98

400 93

500 92

Пример 2. Газовую смесь того же состава и с той же объемной скоростью, что и в примере 1,пропускают через слой катализатора, приготовленного путем нанесения на активную окись алюминия окислов марганца в количестве 20ю/ю в пересчете на

МпО .

При различных температурах получены следующие результаты:

Температура, С Степень очистки, ю/ю

120 88

140 97

160 98

180 97

200 94

220 91

240 87

Пример 3. Газовую смесь того же состава и с той же объемной скоростью, что и в примере 1, пропускают через слой катализатора, приготовленного путем совместного нанесения на этот же носитель, что и в примере 1, окислов ванадия в количестве

5 в пересчете íà V>05 и окислов марганца в количестве 5/ю в пересчете на МпО .

При различных температурах получены следующие результаты:

Температура, С .Степень очистки, /ю

200 82

240 94

280 99

320 90

360 65

Пример 4. Газовая смесь следующего состава, об. ю/ю. кислород 4 вЂ” б; окислы азота 0,2 вЂ” 0,3; двуокись азота 0,1 вЂ” 0,12; амми.ак 0,3 вЂ” 0,5, остальное по балансу, азот пропускают через слой катализатора с объемной скоростью 10000 час- .

В качестве катализатора были использованы окислы ванадия и марганца при суммарном содержании, равном 15,5 вес., и весовом отношении V Oq . Mn O = 30, нанесенные на активную окись алюминия (у-модификация), имеющую форму цилиндров диаметром 5 мм и высотой 5 вЂ” 7 мм.

Испытание проводили при 260 С, изменяя объемное отношение аммиака к окисЛам азота в неочищенном отходящем газе.

При этом полученные результаты приведены в табл. 1.

Согласно полученным результатам при степени окисления окиси азота, равной ЗО /ю, оптимальное объемное отношение аммиака к окислам азота 1 вЂ” 1,1. В этих условиях степень очистки отходящего газа от окислов азота составляет 95,6 вЂ” 97,6 npu содержании аммиака в очищенном газе

0,003 вЂ” 0,005 об ю/ю.

Пример 5. Состав газа, как в примере 4, испытывают на катализаторе состава, вес. /ю. .VaOs 30; Мп Оз 10, 7А1 0ю 60, при суммарном содержании окислов ванадия и марганца 40 вес. /ю и весовым отношением

VgOg . МпО вЂ”вЂ” 3, при температуре 260 С и различных объемных скоростях отходящих газов.

Согласно полученным данным в интервале объемных скоростей газа 10000вЂ”

50000 час вЂ” степень очистки отходящих газов от окислов азота составляет 96,8вЂ”

99,5 /ю.

Полученные результаты приведены в табл. 2.

Пример б. Состав газа, об. /ю. окись азота 0,08 вЂ” 0,20; двуокись азота 0,045вЂ”

0,10; кислород 4 вЂ” 5; водяные пары ) вЂ” 2;

793933

Таблица 1

Содержание в отходящем газе окислов азота и аммиака, об. g

VNHç после контакта до контакта

VNO + NO

Степень очистки, М

CNO+ МОз

С1 1Нз

CNO + NO

CNH, 0,0015

0,0030

0,0056

0,020

0,040

0,022

0,007

0,005

0,0о2

0,002

84,8

95,6

97,6

99,3

99,0

0,126

0,16

0,22

0,26

0,25

0,9

1,0

1,1

1,2

1,4

0,14

0,16

0,20

0,22

0,18

Таблица 2

Содержание в отходящем газе окислов азота и аммиака, об. у, Объемная скорость отходящих газов час

VNHз

Степень очистки, зб до контакта после контакта

VNO + 140з

CNHç

CNO+ NO

СМНз

0,0055

0,0270

0,0135

0,0171

0,0140

1,06

1,14

1,12

1,1

1,18

0,0033

0,0017

0,0005

0,0050

0,0200

0,231

0,157

0,121

0,168

0,118

9S,9

98,7

99,5

96,8

80,0

0,217

0,137

0,108

0,152

0,100

80000

Таблица 3

Содержание в отходящем газе окислов азота и аммиака об. о

Температура газа, С

Объемная скорость отходящих газов ю, час вЂ” 1

VNH3

Степень очистки, до контакта после контакта до контакта

VINO + NO2 после контакта

CNO+ NO CNO

CNHç

0,0057

0,0046

0,0034

295

0,295

0,116

0,124

97,5

96,0

1,09

1,08

1,20

0,0081

0,0057

0,0070

30000

269

261

2о3

276

97,3 остальное по балансу, азот испытывают на катализаторе состава по примеру 4 при различных объемных скоростях.

Пример 7. Через катализатор, приготовленный согласно примеру 4, пропускают отходящий газ состава, об. /о. SO> 0,045вЂ”

0,166; NO 0,110; NH, 0,11 вЂ” 0,12; О 10, остальное по балансу, азот с объемной скоростью 10000 час вЂ и различных температурах. При этом степень очистки отходящих газов от окислов азота составляет прп

200 С 99 8о/о, а при 320 С 982о/о

Пример 8. Через катализатор состава по примеру 4, пропускают отходящий газ состава, об. /о . .СО2 0,113 вЂ” 0,330; КОя

Получены следующие результаты, приведенные в табл. 3.

0,100; ХНз 0,140; О. 21, остальное по балансу, азот с объемной скоростью 10000 час вЂ”

5 при температуре 350 С.

При этом степень очистки отходящих газов от окислов азота достигает 98 вЂ 1 /о.

Использование предлагаемого способа очистки отходящих газов от окислов азота

10 обеспечивает по сравнению с существующими способами возможность достижения степени очистки отходящих газов от окислов азота порядка 98о/о и выше. После очистки содержание азота не превысит 0,0003вЂ”

793933

Таблица 4

Содержание в отходящем газе окислов азота, аммиака и двуокиси серы об. 9о

Степень очистки, о

t C . после контакта до контакта

СЯОз

CNO

С1ЧН, CSO2

CNO CNH3

0,110

0,120

0,110

0,130

0,045

0,166

0,0002

0,002

0,101

0,115

0,110

О, 127

0,045

0,166

0,0008

0,005

0,007

320

99,8

98,1

98,2

Таблица 5

Содержание в отходящем газе окислов азота, аммиака и хлора, об. 9ь

Степень очистки, NH3

YNOз после контакта до контакта

СМОз CNHз

С1 1Нз

СС1, CNO

0,330

0,100

0,330

0,113

0,103

0,096

0,140

0,002

0,000

0,00

0,0006

1,4

98,0

100

Составитель Р. Герасимов

Редактор Л. Курасова Техред В. Серякова Корректоры: Л. Орлова и А. Галахова

Заказ 211/20 Изд. № 149 Тираж 581 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, K-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

0,005 об. %, что особенно важно при современных санитарных требованиях к чистоте окружающей среды; значительное снижение расхода аммиака и остаточного содержания его в очищенном газе достигнуто за счет повышения селективности процесса.

Формула изобретения

1. Способ селективной каталитической очистки отходящих газов от окислов азота при 100 вЂ” 500 С и объемной скорости отходящих газов 5000 вЂ” 100000 час вЂ” в присутствии аммиака, отличающийся тем, что, с целью повышения степени очистки и снижения расхода аммиака, объемное отношение аммиака к окислам азота в исходных газах поддерживают равным 0,7 вЂ” 1,5 и очистку ведут на алюмованадиевомарганцевом катализаторе.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве катализатора исполь5 зуют окисел ванадия и марганца на носителе вЂ” окиси алюминия, при этом соотношение окислов ванадия к окислам марганца составляет 0,1 вЂ” 30 вес. %, а общее количество окислов металлов составляет 5вЂ”

10 40 вес. % по отношению к общему весу катализатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Англии № 1074794, кл. С 1А, 15 1967.

2. Патент ФРГ № 1253685, кл. С 01В

21/20, 1967 (прототип).