SE452749B

SE452749B - Katalysator och sett att rena rokgaser fran kveveoxider med katalysatorn

Info

Publication number: SE452749B
Application number: SE8503633A
Authority: SE
Inventors: S G Jeras; K E Johansson; N J Livrell; H K Tapper
Original assignee: Eka Nobel Ab
Priority date: 1985-07-29
Filing date: 1985-07-29
Publication date: 1987-12-14
Also published as: SE8503633D0; SE8503633L

Description

15 20 25 30 35 I 452 749, 2 och 60 vikt% lera. Om man vill åstadkomma ytterligare kväveoxidomvandlingsförmåga, kan man dessutom jonbyta den ultrastabila zeolit-Y med joner 'artsmetaller (RE).

Uppfinningen omfattar även ett sätt att rena rökgaser av sällsynta jord- från kväveoxider, vid vilket sätt rökgaserna vid en temperatur av 275-400°C ledes genom eller föres i be- röring med en katalysator, vilken som katalytiskt aktivt material innehåller ultrastabil zeolit-Y som impregnerats med vanadinpentoxid. En fördel med katalysatorn och sättet ïenligt uppfinningen är att i huvudsak fullständig rening 'kan uppnås även vid mycket höga volymhastigheter. Rökgas~ strömmen kan sålunda ha en så hög volymhastighet som ,l00OO hél eller högre. Förfarandet kan genomföras genom att rökgaserna ledes genom en stillastående bädd av pellets av katalysatorn, genom en med katalysatorn belagd ' bikakestruktur eller genom en fluidiserad bädd av kata- .lysatorn. Särskilt fördelaktigt är också om man blandar rökgasströmmen med ammoniak på i och för sig känt sätt.

Ett sätt att tillverka en katalysator för uppfin- ningsändamålet är att peptisera aluminiumoxiden med t ex myrsyra¿ varpå vattenglas, zeolit och lera inblan- das för bildande av en extruderbar massa. Éfter extru- dering kan extrudatet lufttorkas under lämplig tid. Åßärefter följer impregnering med ammoniumvanadat och sedan kalcinering vid t ex 550°C under 2 h.

' Tillverkningen av katalysatorn kan lämpligen ske på det sätt som beskrives i PCT-ansökningen PCT/SE85/00037, som publicerats under nummer WO85/03241 och som här inkluderas genom referens.

Förutom attapulgit som lermaterial och bärare i katalysatorn enligt uppfinningen kan man använda sådana material som halloysit, sepiolit eller krysotil eller 'blandningar därav. I stället för vattenglas kan man även använda kiseldioxidsoler.

Uppfinningen skall i det följande närmare belysas med ett utföringsexempel. 10 15 20 25 30 35 452 749 3 EXEMPEL En blandning bildades av 27% ultrastabil zeolit-HY, 10% aluminiumoxidsol, 3% SiO2 (som vattenglas) och 29,8 attapulgitlera och 29,8% halloysit. Den använda zeolit-Y var sålunda en ultrastabil form av zeolit-Y i Väteformen.

Alumíniumoxidsolen inköptes från Condea under varumärket "PURAL® SB" och hade en specifik yta av 250 m2/g. Vid framställningen peptiserades aluminiumoxiden med 9% myrsyra, varpå vattenglaset, zeoliten och leran inbland- ades och knådades tills en extruderbar massa erhållits.

Efter extrudering torkades extrudatet under 16 h, varpå följde kalcinering vid 550°C under 2 h. Produkten hade krosstyrkan l,l 1 0,41 kg, porvolymen 0,336 cm3/g och den porstorleksfördelning som framgår av fig 1. Hälften av den framställda katalysatorsatsen användes_sedan som kontroll och jämförelse, medan den andra hälften utnyttjades för framställning av en katalysator enligt uppfinningen. För detta ändamål utsattes denna katalysa- torhälft sedan för impregnering med en lösning av ammo- niumvanadat och därefter för kalcinering vid 550°C under 2 h, så att ammoniumvanadatet omvandlades till vanadin- pentoxid.

De sålunda framställda katalysatorerna testades i fråga om sin förmåga att avlägsna kväveoxider genom att 4,5 ml katalysator (extrudat med diametern 0,71-0,85 mm) placerades i-en reaktor med innerdiametern 0,465 cm och längden 26 cm. Genom denna katalysator inmatades rökgaser, som innehöll kväveoxider i en mängd av ungefär 600-700 ppm (volymdelar). Reaktorn matades med rökgaser, som hade syrgashalten 5-6% och innehöll kväveoxider i en mängd av 600-700 ppm (volymdelar) och som blandats med ammoniak i en mängd av 600-700 ppm. Sedan fortvarig- hetstillstånd uppnåtts, dvs omvandlingen av kväveoxiderna i rökgasflödet blivit konstant (vilket erfordrade varie- rande tid, dvs från 5 min till 2 h från provets start) togs analysvärden i form av medelvärden under en 5 min lång provperiod (ingående och utgående värden mättes). 10 “1s 20 452 749 4 Ingående rötgasers temperatur varierades för att möjlig- göra en bedömning av katalysatorernas prestanda vid olika temperaturer. Volymhastigheten vid försöksserierna var ssss 3 501 Nm3/m3.n 1 fig 2 och 13415 3 327 Nm3/m3.h i fig 3. På bifogad fig 2 visas kvävereduktionen som ~ en funktion av rökgastemperaturen i fråga om.den obe- handlade katalysatorn, kontrollprovet. De ingående rökgas- erna hade en kväveoxidhalt av 621 1 3 ppm, en syrgashalt av 2,03 1 0,08% och en ammoniakhalt av 731 1 15 ppm. vid försöksserien med den-vanadinpentoxidimpregne- rade katalysatorn enligt uppfinningen_hade de ingående rökgaserna en kväveoxidhalt av 651 f 4 ppm, en syrgas- halt av 2,21 É 0,06% och en ammoniumhalt av 696 j 3 ppm.

Av fig 2 framgår, att den obehandlade katalyšatörn hade föga förmåga att omvandla kväveoxiderna, medan fig 3 :visar att i huvudsak fulïständig omvandling erhölls _i temperaturintervallet 275-350°C vid en så hög volym- hastighet som 13000 h_l. Detta visar att man vid ut- nyttjande av uppfinningen kan använda mindre reaktorer än vad som är känt i andra kväveoxidreningsanläggningar, där man oftaat arbetar med volymhastigheter av 2000-5000 »h"1.

Claims

10 15 20 25 30 452 749 PATENTKRAV

1. l. Katalysator för rening av rökgaser från kväveoxi- der, omfattande en bärare och ett katalytiskt aktivt material, k ä n n e t e c k n a d därav, att det kata- lytiskt aktiva materialet är en med vanadinpentoxid (V2O5) impregnerad ultrastabil zeolit-Y. _

2. Katalysator enligt patentkravet 1, k ä n n e - t e c k n a d därav, att katalysatorn har en vanadin- pentoxidhalt 5-30 vikt%.

3. Katalysator enligt patentkravet l eller 2, k ä n n e t e c k n a d därav, att katalysatorn, förutom av vanadinpentoxiden, består av en blandning, som bildats av 10-30 vikt% ultrastabil zeolit-Y, 5-15 vikt% aluminium- 'oxid, 2-5 vikt% SiO2 och 40-70 vikt% lera.

4. Katalysator enligt patentkravet 2 eller 3, k ä n n e t e c k n a d därav, att SiO2 tillförts vattenglas eller kiseldioxidsol. SOITI

5. Katalysator enligt patentkravet 2, 3 eller 4, k ä n n e t e c k n a d därav, att leran utgöres av attapulgit, sepiolit, krysotil och/eller halloysit. k ä n - 20 vikt% vanadinpentoxid, varvid resten utgöres av en blandning, som bildats av 27 vikt% zeolit USY, 10 vikt% oxidsol, 3 vikt% SiO2 som vattenglas och 60 vikt% lera,

6. Katalysator enligt patentkraven 1-4, n e t e c k n a d därav, att den innehåller aluminium- företrädesvis attapulgit i blandning med halloysit.

7. Katalysatorenligtnàgot av patentkraven 1-6, k ä n nle t e c k n a d därav, att zeoliten är en med sällsynta jordartsmetaller jonbytt ultrastabil zeolit-Y.

8. Sätt att rena rökgaser från kväveoxider, vid vilket sätt rökgaserna ledes genom eller föres i beröring med en katalysator, k ä n n e t e c k n a t därav, att katalysatorn som katalytiskt aktivt material inne- håller en med vanadinpentoxid impregnerad ultrastabil zeolit-Y och att rökgaserna ledes genom eller föres 10 15 20 452 749 6 i beröring med rökgaserna vid en temperatur av 275-400°C.

9. Sätt enligt patentkravet 7, k ä n n e t e c k - n a t därav, att rökgaserna ledes genom katalysatorn vid en gasvolymhastighet av minst 10000 h_1.

10. Q 10. Sätt enligt något av patentkraven 7-9, k ä n - n e t e c k n a t därav, att rökgaserna ledes genom _e1ler föres i beröring med katalysatorn i närvaro av ammoniak.

11. ll. Sätt enligt något av patentkraven 7-10,' k ä n - n e t e c k n a t därav, att katalysatorn innebåller 5-30 vikt% vanadinpentoxid.

12. Sätt enligt något av patentkraven 7-11, k ä n - n e tre c k n a t därav, att katalysatorn, förutom av vanadinpentoxiden, består av en blandning, som bildats av 10-30 vikt% ultrastabil zeolit-Y, 5-15 vikt% aluminium- 2-5 vikt% SiO och 40-70 vikt% lera. 2

13. Sätt enligt patentkravet 12, oxid, k ä n n e t e c k - n a t därav, att katalysatorn innehåller 20 vikt% vanadin- pentoxid, varvid resten utgöres av en blandning, som bildats av 27 vikt% zeolit USY, 3 vikt% Si02 som vattenglas och 60 vikt% lera, före- lO vikt% aluminiumoxidsol, trädesvis attapulgit i blandning med halloysit.