174843. lajstromszámú szabadalom • Szelektív katalitikus eljárás nitrogén-oxidok eltávolítására véggázokból
3 174843 4 a nitrogén-oxidoknak az ammóniához viszonyított térfogatarányát 0,7-1,5 közé állítjuk be. Közömbös hordozóként alfa-alumínium-oxidot, gamma-alumínium-oxidot, kvarcot, samottot vagy szilikagélt alkalmazunk. A találmány szerinti katalizátor nagy aktivitását - ami lehetővé teszi, hogy a véggázokból a nitrogénoxidokat 100 — 500°C, • előnyösen 200-400 °C hőmérséklet-tartományban 99%-ban eltávolithassuk — a katalizátor mangán-oxid-tartalma és a vanádium-oxidnak a mangán-oxidhoz való súlyaránya biztosítja. A katalizátor nagy szelektivitása pedig lehetővé teszi, hogy az ammónia felhasználás a sztöchiometrikus mennyiséget közelítse meg. A találmány szerinti eljárásnak az eddig ismertetett eljárásokhoz képest az az előnye, hogy a véggázokból a nitrogén-oxidok gyakorlatilag maradéktalanul eltávolíthatók, mindössze 0,001-0,005 tf% mennyiség marad vissza, és emellett a tisztított véggáz 0,01 tf%-nál kevesebb ammóniát tartalmaz. A találmány szerinti eljáráshoz alkalmazott katalizátor aktivitása akkor sem csökken, ha a véggázokból a nitrogén-oxidokat kén-dioxid, klór és szén-monoxid jelenlétében távolítjuk el. A nitrogén-oxidok szelektív katalitikus eltávolítását véggázokból a találmány szerint az alábbi módon végezzük. A leíráshoz csatolt rajzon a folyamat technológiai menetét ábrázoljuk. Az eljáráshoz szükséges gázhalmazállapotú ammóniát folyékony ammónia elpárologtatásával kapjuk. A cseppfolyós ammóniát az 1 csővezetéken át a 2 elpárologtató készülékbe vezetünk, amelybe a 3 csővezetéken át forró vizet vagy vízgőzt áramoltatunk. A gázhalmazállapotú ammóniát — hogy megtisztítsuk az olajtól és a katalizátortól — az 5 szűrőbe vezetjük a 4 csővezetéken át, majd innen a 6 csővezetéken keresztül a 7 hőcserélőbe vezetjük, ahol felmelegítjük. A felmelegítést a 7 hőkicserélőben vízgőzzel végezzük, amelyet a 8 csővezetéken áramoltatunk a hőcserélőbe. A 7 hőcserélőből a kondenzátumot a 9 csővezetéken át vezetjük el. A 7 hőcserélőből a gázhalmazállapotú ammónia a 10 csővezetéken át áramlik a 11 keverőkészülékhez, amelybe a 12 csővezetéken át vezetjük a 200 °C-ra melegített, nitrogéngázokat tartalmazó véggázt. A gázhalmazállapotú ammóniát olyan mennyiségben adagoljuk a 11 keverőkészülékbe, hogy az ammóniának a véggázban levő nitrogén-oxidokhoz való térfogataránya -> a nitrogén-oxidok oxidációs fokától függően - 0,7-1,5 között legyen. A kapott gázkeveréket a 13 csővezetéken át juttatjuk a 14 reaktorba, ahol a nitrogén-oxidokat a katalizátoron ammóniával redukáljuk. A 14 reaktorban a folyamat 100—500 °C-on, előnyösen 200-400 °C-os hőmérsékleten játszódik le. A liter véggáz térsebessége 5000—100000-----------liter • óra A 14 reaktorból a nitrogén-oxidoktól megtisztított véggázt a 15 vezetéken át az atmoszférába vezetjük. A tisztításhoz alkalmazott katalizátorral lehetővé válik, hogy a tisztítási műveletet nagy szelektivitással hajtsuk végre. A salétromsav előállítása során keletkező, nitrogén-oxidokat tartalmazó véggázok szelektív katalitikus tisztítási folyamata az alábbi reakciók szerint játszódik le: 4NH3 + 6NO = 5N2 + 6H2 O + 430 kcal ( 1 ) 8NH3 + 6N02 = 7N2 +12H2 O + 663 kcal (2) A katalizátoron párhuzamosan egy másik reakció is végbe megy: mégpedig a véggázban levő oxigén az ammóniát oxidálja. Az oxidációs reakció az alábbi reakcióegyenlet szerint játszódik le: 4NH3 + 302 = 2N2 + 6H20 + 303 kcal (3) Az (1), (2), (3) reakciók sebességének egymáshoz viszonyított aránya a véggázban levő nitrogén-oxidnak az ammóniára vonatkoztatott térfogatarányától, az alkalmazott katalizátor összetételétől és a hőmérséklettől függ, de gyakorlatilag független a nitrogén-tartalomtól. Ha a találmány szerinti katalizátort 200-400 °C hőmérsékleten alkalmazzuk a véggázok tisztítására, a véggázok nitrogén-oxid-tartalma 0,1-0,4 tf%-ról 0. 005 tf%-ról 0,005 tf% értékre csökken. Az alkalmazott katalizátor hatékonyságát a véggázban jelenlevő egyéb szennyező anyagok - például kén-dioxid, klór- és szén-monoxid, nem befolyásolják, feltéve, hogy az együttes mennyiségük nem haladja meg a 0,4 tf%ot. Ezáltal lehetővé válik, hogy a nitrogén-oxidokat a fenti szennyeződések jelenlétében távolítsuk el a hulladékgázokból. A találmány szerinti eljárást az alábbi kiviteli példák szemléltetik. 1. példa 1 súly% V2Os-t, 10 súly% Mn203-t, 89súly% 7-Al203-t tartalmazó katalizátort készítünk, amelyben a vanádium- és a mangán-oxid együttes mennyisége 11 súly% és a V20s/Mn203 súlyaránya 0,1. A katalizátort az alábbiak szerint készítjük el: 100 ml desztillált vízben 3,07 g oxálsav feloldásával 21,9 g/liter koncentrációjú oxálsav-oldatot készítünk, amelyhez keverés közben 1,42 g ammónium-metavanadátot adunk. A kapott oldathoz 27,8 g mangán-kloridot adunk. Eszerint az oldatban a V205/Mn203-nak megfelelő súlyarány 0,1. A mangán-klorid feloldódása után az oldathoz 100 g előzőleg 110 °C hőmérsékleten 5 órán át szárított y-Al203-ot adunk. A hordozót 30—40°C közötti hőmérsékleten 40 percig átitatjuk, majd 110—120 °C hőmérsékleten szárítjuk és 400- -600 °C-on izzítjuk. A 2—3 mm szemcsenagyságú katalizátormintákat a nitrogénoxidok ammóniával laboratóriumi beren-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
