СПОСОБ ОЧИСТКИ ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ ОТ ОКСИДА АЗОТА (I)

СПОСОБ ОЧИСТКИ ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ ОТ ОКСИДА АЗОТА (I)


RU (11) 2071817 (13) C1

(51) 6 B01D53/86 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 26.12.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 5025641/26 
(22) Дата подачи заявки: 1992.02.04 
(45) Опубликовано: 1997.01.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Патент США N 42593О3, кл. В 01 D 3/36, 1981. 
(71) Заявитель(и): Институт катализа СО РАН 
(72) Автор(ы): Соболев В.И.; Воскресенская Т.П.; Харитонов А.С.; Пирютко Л.В.; Пармон В.Н.; Панов Г.И. 
(73) Патентообладатель(и): Институт катализа СО РАН 

(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ ОТ ОКСИДА АЗОТА (I) 

Использование: очистка отходящих газов промышленных производств от N2О в относительно мягких условиях (умеренные температуры, небольшие времена контакта) без образования вредных побочных продуктов. Сущность изобретения: N2 удаляют из отходящих газов путем разложения оксида азота (I) в присутствии силикатного катализатора. Согласно изобретению процесс разложения ведут при температуре 250 - 800oC и временах контакта 0,05 - 10 с и при использовании в качестве катализаторов кристаллических силикатов со структурой высококремнеземистых цеолитов состава: уЕI2On xFe2O3SiO2, где y = 10-5 - 510-2, х = 10-5 - 210-2, ЕI - по крайней мере один из элементов 2, 3, 4, 5 периода Периодической системы, n - валентность элемента, либо железосиликатов состава хFe2O3SiO2, где х = 10-5 - 210-2. 2 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Настоящее изобретение относится к способу очистки отходящих газов промышленных производств от оксида азота (I) методом каталитического разложения N2 с использованием в качестве катализаторов кристаллических силикатов со структурой высококремнеземистых цеолитов.

Оксид азота (I) является экологически вредным неорганическим соединением. Присутствие N2О в атмосфере приводит к разрушению озонового слоя Земли и способствует возникновению парникового эффекта.

Ежегодный прирост концентрации N2О в атмосфере составляет 0,2% Основными источниками загрязнения окружающей среды оксидом азота (I) являются сжигание природного топлива и процессы горения биомассы. Кроме того, оксид азота (I) в значительных количествах содержится в выбросах таких крупнотоннажных производств, как получение азотной кислоты, азида натрия, пропилена, искусственного шелка и др.

Учитывая приведенные выше данные, встает вопрос об удалении оксида азота (I) из отходящих газов несмотря на сравнительно низкое его содержание в промышленных выбросах (5% и ниже). Наиболее доступен и прост метод каталитического разложения N2О до азота и кислорода.

Наиболее близким к заявляемому способу по техническим признакам и достигаемому эффекту является метод удаления оксида азота (I) из анестезирующих газов путем разложения N2О на каталитических контактах, основу которых составляют оксиды Fe, Сr, Со, Mn. По этому способу оксид азота (I), содержащийся в анестезирующем газе после его использования, пропускают над катализатором, состоящим из одного или более вышеперечисленных оксидов, нанесенных на носитель, в качестве которого используют оксиды Al, Si либо Тi. Полное превращение N2О происходит при температурах 480 560oC и временах контакта не менее 8 секунд. Недостатками этого способа являются: проведение процесса при высокой концентрации оксида азота (I) в исходном газе: 50 70 об. что неприемлемо для подавляющего большинства промышленных выбросов; большие времена контакта (8 сек.), требуемые для полного разложения N2О; наличие в продуктах реакции оксидов азота NO и NO2 (5-10 ppm).

В основу настоящего изобретения положена задача создания такого способа очистки отходящих газов от оксида азота (I), который позволил бы добиться полной утилизации N2О (независимо от концентрации N2О в исходной смеси) в относительно мягких условиях (умеренные температуры, небольшие времена контакта) без образования вредных побочных продуктов, таких как оксиды азота NO и NO2.

Эта задача решается тем, что предлагается способ удаления N2О из отходящих газов путем разложения оксида (I) в присутствии силикатного катализатора со структурой высококремнеземистых цеолитов. Согласно изобретению процесс разложения ведут при температуре 250 800oC, времени контакта реакционной смеси с катализатором 0,05 10 сек, и при использовании в качестве катализатора кристаллических силикатов со структурой высококремнеземистых цеолитов состава: уEl2OnxFe2O3 SiO2, где y 10-5 510-2, х 10-5 210-2, El - по крайней мере один из элементов 2, 3, 4, 5 периода Периодической системы, n валентность элемента, либо железосиликатов состава хFe2O3SiO2, где х 10-5 2 10-2. Если в силикат введено более одного элемента, то "у" представляет собой сумму мольных коэффициентов соответствующих оксидов элементов, введенных в силикат.

Способ разложения N2 с использованием в качестве катализатора кристаллических силикатов прост в технологическом исполнении и осуществляется следующим образом. Способ получения катализатора традиционен и основан на следующей технологии. Смесь, состоящую из источника кремния, источника железа, в необходимых случаях источника Еl, щелочи органических поверхностно-активных соединений гомогенизируют, затем помещают в автоклав, где в гидротермальных условиях ее выдерживают в течение 1-30 суток при температуре 80 200oC. После завершения кристаллизации осадок отфильтровывают, промывают дистиллированной водой и сушат. Полученные таким образом силикат отжигают при температуре 550 800oC для удаления органических включений и при необходимости проводят также декатионирование растворами NH4OН + NH4Cl или растворами неорганических кислот. В некоторых случаях необходимый элемент в силикатную матрицу вводят, используя методом ионного обмена, либо пропитки.

Катализатор, полученный таким способом, загружают в реактор с внутренним диаметром 7 мм. Объем катализатора 2 см3, фракционный состав 0,5 - 1,0 мм. На катализатор, нагретый до заданной температуры, подается в выбранной скоростью реакционная смесь, состоящая из оксида азота (I) и инертного газа, в качестве которого используют гелий. В некоторых случаях в реакционную смесь вводится также молекулярный кислород.

Cостав смеси до и после реактора определяется с помощью хроматографического анализа, на основании чего рассчитывают степень превращения оксида азота (I):

Х (Cн Cк)/Cн,

где Сн концентрация оксида азота (l) на входе в реактор, мольн.

Cк концентрация оксида азота (l) на выходе из реактора, мольн.

Отличительным признаком предлагаемого способа удаления оксида азота (l) из отходящих газов по сравнению с известным способом является то, что в качестве катализатора применяются кристаллические силикаты со структурой высококремнеземистых цеолитов. Использование таких катализаторов позволяет работать с меньшими концентрациями N2, проводить реакцию при более низких температурах и меньших временах контакта, что в свою очередь ведет к уменьшению загрузки катализатора и следовательно к уменьшению габаритов реактора. Кроме того, в предлагаемом способе не образуются побочные вредные продукты, такие как NO и NO2, что также является существенным преимуществом по сравнению с известным способом.

Для лучшего понимания настоящего изобретения приводятся следующие конкретные примеры.

Пример 1. Силикат состава 10-2Al2O32.610-3 Fe2O3SiO2 cо структурой ZSM-5 в количестве 2 см3 загружают в реактор, прокаливают в токе гелия при температуре 550oC в течение двух часов, после чего опускают температуру до 400oC и со скоростью 1 см3/сек подают реакционную смесь состава: оксид азота (I) 5 мольн. остальное гелий. Состав реакционной смеси периодически анализируют с помощью хроматографа. В продуктах реакции присутствует только N2 и О2. Конверсия N2O cоставляет 100%

Примеры 2 16. Реакцию ведут аналогично примеру 1, за исключением того, что варьируют при этом температуру проведения реакции и время контакта реакционной смеси с катализатором. Результаты испытаний представлены в таблице 1.

Пример 17. Реакцию проводят как в примере 1, за исключением того, что реакционная смесь имеет следующий состав: оксид азота (I) 0,1 мольн. остальное гелий. Конверсия N2О при этом составляет 100%

Пример 18. Реакцию проводят как в примере 1, за исключением того, что исходная смесь состоит только из оксида азота (l). Конверсия N2 при этом составляет 100%

Пример 19. Реакцию проводят как в примере 1, за исключением того, что в реакционную смесь, наряду с оксидом азота (l) (5 мольн.) и гелием, вводится молекулярный кислород (20 мольн.). Конверсия N2О при этом составляет 100%

Примеры 20 37. Реакцию проводят как в примере 1, за исключением того, что варьируют химических состав катализаторов и их структуру. Характеристики катализаторов и результаты испытаний представлены в таблице 2. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Способ очистки отходящих газов от оксида азота (I) методом каталитического разложения N2O при температуре 250 800oС и времени контакта 0,05 10 с, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса, в качестве катализатора реакции разложения N2O используют кристаллические силикаты со структурой высококремнеземистых цеолитов состава

yEl2OnxFe2O3SiO2,

где y 10-5 510-2;

x 10-5 210-2;

El по крайней мере один из элементов 2,3,4,5 групп Периодической системы элементов;

n валентность элемента,

либо железосиликаты состава

xFe2O3SiO2,

где x 10-5 210-2.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Воздухо- и водоочистка. Опреснительные установки






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречается каждое из ключевых слов. Например, при запросе "очистка воды" будет найдено словосочетание "очистка воды". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("очистка" или "воды").

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+очистка -воды".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "сток" будут найдены слова "стоков", "стоки" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "сток!".


Устройства и способы водоочистки | Опреснительные установки. Дистилляторы | Устройства и способы воздухоочистки


Рейтинг@Mail.ru