174225. lajstromszámú szabadalom • Eljárás katalizátor előállítására nitrogénoxidok véggázokból való szelektív eltávolításához
3 174225 4 katalizátort alkalmaznak, amelyből 6,8%-t korundra visznek fel. Az eljárás során a véggáz térfogati sebessége 10 000/óra, a tisztasági fok 170 °C hőmérsékleten 88,9%, 220 °C hőmérsékleten 97,5% és 258 °C hőmérsékleten 99,2%. A 2,9-3,3 térf.% 02-t, 0,24-0,26 térf.% NO-t, 0,5 térf.% NH3 -t tartalmazó véggáz Uszításához a-Al2 03 -ra felvitt vanádiumoxid katalizátort aikalmaznak. Az eljárás során a véggáz térfogati sebessége 20 000/óra és az ammóniafelesleg a sztöchiometrikus mennyiség 2,9—2,48-szorosa. 285 °C hőmérsékleten a véggáz tisztasági foka 91,5%, 351 °C-on 96,2%. Az ismert vanádiumoxid katalizátor hatékonysága szűk hőmérséklettartományra korlátozódik, és még ebben a tartományban is csak a véggázban jelenlevő nitrogénoxid-mennyiség 89—91,5%-ának az eltávolítását biztosítja. Az ilyen mértékű tisztítás nem kielégítő, mivel a visszamaradó nitrogénoxid-mennyiség környezetvédelmi és közegészségügyi szempontból még mindig problémát jelent. A 73-57 882 sz. publikált japán szabadalmi bejelentés [Chem., Abstr., 80, 6605] eljárása szerint a nitrogénoxidok eltávolítását oxigén kizárásával végzik. Héliummal elegyített nitrogénoxidgázokat vezetnek 400 °C-on elsősorban vasoxidot tartalmazó katalizátor felületére. Tekintettel arra, hogy a vegyiparban általában olyan nitrogénoxidokat tartalmazó véggázok képződnek, amelyekben oxigén is jelen van, másrészt a hélium alkalmazása rendkívül gazdaságtalan lenne, ez az ismert katalizátor sem alkalmas a nitrogénoxidok véggázokból történő gazdaságos eltávolítására. A 73-88 065 sz. publikált japán szabadalmi bejelentés [Chem Abstr., 80, 112 149] eljárása szerint a nitrogénoxid-tartalmú véggázt először vizes nátriumhidroxid-oldattal mossák, majd ammóniagázzal elegyítik, s a gázelegyet 3 súly% vanádiumpentoxidot tartalmazó aktív szén rétegeken vezetik át. A képződő szilárd ammóniumsókat porleválasztóval távolítják el. Az eljárás jelentős hátránya, hogy a nitrogénoxidok eltávolítása során szilárd ammóniumsók képződnek, amelyek eltávolítása porleválasztó alkalmazását igényli. Az ammóniumsók képződése a hőmérséklet növelésével sem kerülhető el, mivel 200 °C feletti hőmérsékleten bekövetkezhet az aktív szén gyulladása. Ez az ismert eljárás nem alkalmas a salétromsav gyártásánál képződő ipari véggáz gazdaságos tisztítása. A találmány célja olyan katalizátor előállítása, amely széles hőmérséklettartományban alkalmazható, és a véggázban jelenlevő nitrogénoxidok mennyisége legalább 96%-ának az eltávolítását biztosítja. A találmány értelmében úgy járunk el, hogy a nitrogénoxidok véggázokból való szelektív eltávolításához katalizátort állítunk elő oly módon, hogy 10—360 g/líter koncentrációjú vizes oxálsav oldatot készítünk, amelyben ammóniummetavanadátot vagy vanádiumpentoxidot oldunk fel, a kapott ammóniumoxalátvanadát- vagy oxalátvanádiumsav oldathoz vízben oldható mangánsót adunk, olyan mennyiségben, hogy a vanádiumpentoxid és a mangántrioxid súlyaránya 0,1—30 közötti érték. A kapott oldattal közömbös hordozót itatunk át, az átitatott hordozót 110—120 "C hőmérsékleten szárítjuk és 400-600 °C hőmérsékleten izzítjuk, mimellett az átitatást, szárítást és izzítást legalább egyszer elvégezzük. A találmány szerinti eljárással olyan új összetételű katalizátort kapunk, amely alkalmas nitrogénoxidoknak véggázokból történő szelektív eltávolításához. A katalizátor közömbös hordozóra felvitt vanádium- és mangánoxidból áll, mimellett az említett oxidok súlyaránya V205/Mn203 0,1—30 és a katalizátor összsúlyára számítva a fémoxidok össztartalma 5—40% között van. Előnyösen olyan katalizátort készítünk, amelyben a katalizátor összsúlyára számítva a vanádium- és mangánoxid összsúlya 10—25% között van. Közömbös hordozóként 7-alumíniumoxidot, kvarcot, szilikagélt vagy samottot alkalmazunk. A találmány szerinti eljárással előállított katalizátor széles hőmérséklettartományban, 200—400 °C között hatékony. Alkalmazásával a véggázok nitrogénoxid-tartalmának 96—100%-a távolítható el, még abban az esetben is, ha a véggázok áramlási sebessége igen nagy (50 000/óra térfogati sebesség). A katalizátor rendkívül szelektív, ezért mindössze 10—20%-os ammóniafelesleg alkalmazására van szükség, szemben az ismert katalizátorok használatakor szükséges 150—190%-os ammóniafeleslegre. Ha a nitrogénoxid-tartalmú véggázokat a találmány szerinti katalizátor jelenlétében ammóniával kezeljük, a nitrogénoxid-tartalom 0,001-0,005 térf.% közötti értékre csökken, míg a tisztított véggáz ammónia-tartalma 0,01 térf. alatt lesz. Az ilyen módon tisztított véggáz sem környezetvédelmi, sem pedig egészségügyi problémát nem okoz. A találmány szerinti eljárással biztosítjuk a hordozó felületi rétegének, szilárdságának és szerkezetének megtartását és ezzel egyidejűleg a hordozó felületi rétegén a fémoxidok egyenletes eloszlását. Katalizátor előállítási eljárást előnyösen a következőképpen hajtjuk végre: Keverővei ellátott reakcióedénybe számított mennyiségű desztillált vizet készítünk, amelyhez keverés mellett számított mennyiségű oxálsavat adunk. A 200 g/liter koncentrációjú oxálsav oldat készítése közben nem várjuk meg míg az oxálsav teljesen feloldódik, mivel a kapott csapadék az oxálsavnak vanádium-tartalmú vegyületekkel való reakciója után lassanként oldatba megy. A kapott oldatot keverjük és lassanként ammóniummetavanadátot vagy vanádiumpentoxidot adunk hozzá. Az ammóniummetavanadátnak az oxálsawal történő reagáltatásakor vízben jól oldódó ammóniumoxalátvanadát keletkezik. A reakció az alábbi reakcióegyenlet szerint játszódik le: 2NH4V03 + 4H2C204 = = (NH4)2[V202(C204)3]+4H20 + 2C02 (1) Vanádiumpentoxidnak oxálsawal történő reagáltatásakor, amely az alábbi reakcióegyenlet szerint játszódik le, ugyancsak vízben jól oldódó oxalátvanádiumsav keletkezik: 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
