196316. lajstromszámú szabadalom • Eljárás szennyvízelvezető rendszerek csatornázásának katalitikus oxidációs szagtalanítására
7 196 316 8 A kísérletek adatait az irodalomban található eredményekkel összevetve felismertük, hogy a szennyvízkezelő és szennyvízelvezető rendszerek gázáramaiban található, jelentős mértékben eltérő koncentrációjú, kémiai sajátosságú vegyületek hatásos oxidációja a jelenleg ismert katalizátorok külön-kíilön történő alkalmazásával tartósan nem valósítható meg reális körülmények között. A kísérletek során megállapítottuk, hogy az eltérő reakciókészségű és koncentrációjú bűzkomponensek 1 hatásos oxidációja csak különböző típusú katalizátorok előzetes vizsgálatokon alapuló speciális kombinációjával kialakítható katalizátorágyon végezhető el. A nagy koncentrációban jelenlevő, de számottevő bűzhatást nem okozó szénhidrogén- és oxigéntartalmú vegyületek káros hatása a további oxidáció aktív felületeinek lefedésében nyilvánul meg. A nagy fedőképességű komponenseket célszerű oxidáló és/vagy krakkóié hatású katalizátorrétegen átalakítani a további katalizátorréteg(ek) aktivitáscsökkenésének megakadályozására. A kéntartalmú vegyületek oxidációja során viszont alumíniutnoxid tartalmú hordozók használata esetén a hordozó szulfatálódása miatt következik be a katalizátorok gyors tönkremenetele. Különböző, önmagukban ismert, katalizátorok kombinációjával kialakított összetett katalizátorágyak alkalmazásával huzamos időn keresztül méréseket végeztünk szennyvízelvezető rendszerek szagártalmainak csökkentésére. Méréseink során változtattuk a katalizátorágy hőmérsékletét, a katalizátorágyon átvezetett gázáram mennyiségét, illetve a csatornagázokhoz vezetett levegő mennyiségét. A kísérietsorozatban különféle üzemzavarokat is modelleztünk, majd ezt követően az ezer üzemórát meghaladó kísérleti periódus után a kezdetben vizsgált modellvegyületek oxidációját ismét ellenőriztük. Ezen ellenőrző mérés szerepe a katalizátor esetleges dezaktiválódásának számszerű meghatározása volt. Kísérleteink értékelése során arra a felismerésre jutottunk, hogy a szennyvízelvezető rendszerek bűzhatásáért felelős, ismert katalizátormérgeket tartalmazó, gyorsan változó mennyiségű és összetételű gázok szagártalmának hatásos csökkentése a legkisebb szagingerküszöbű komponensnek az adott fizikai-kémiai kondícióknak megfelelő körülmények között mért diffúziós sebességénél a rendszer nyitott áramlási felületein nagyobb sebességet eredményező átöblítésse! és/vagy elszívással, illetve az ahhoz zárt módon csatlakoztatott speciális elrendezésű katalizátorágy alkalmazásán alapuló katalitikus szagtalanító eljárással elérhető és kedvező műveleti körülmények között fenntartható. A találmány szerinti eljárásnál a fenti célokat úgy oldottuk meg, hogy a szennyvízelvezető gázáramát a katalizátorágy előtt 0,1—50 tf% — célszerűen 0,5 — 3 tf% —, de mindenkor az oxidációhoz szükséges oxigénmennyiséget tartalmazó friss levegővel keverjük, majd 80—580 °C, célszerűen 310-340 °C hőmérsékletre melegítjük és 0,1—100 000 h"1 térsebességge! kombinált katalizátorrétegen vezetjük át, amelynek az áramlás irányából tekintett első szakasza redukált kénvegyületek és szénmonoxid oxidációjára alkalmas 2 MgO-5 S1LV2 Al2 03 oxid rendszer bői átló 15— 25 m2/g fajlagos felületű kiillős gyűrű formátumú, hordozó felületén kialakított, a katalizátor tömegére vonatkoztatva 2-10^ m/m% aktív anyag tartalmú fém palládium vékonyréteg katalizátor, a további szakasz(ok) pedig szénhidrogének és/vagy nitrogén és/vagy oxigén heteroatomot tartalmazó szénhidrogén származékok oxidációjára alkalmas 180— 220 m2/g fajlagos felületű golyó alakú, drazsírozott vagy tablettázott vagy extrudált alumínium-oxid anyagú hordozó felületén kialakított, a katalizátor tömegére vonatkoztatott 1* 10 3 tömeg% fém platina vékonyréteget tartalmazó katalizátor. A találmány szerinti eljárási a következő példákban részletesen is bemutatjuk. A példák csak az eljárás szemléltetésére szolgálnak, semmiféle korlátozó hatályuk nincs. Az 1. példa modellanyagok és katalizátorok laboratóriumi vizsgálatára vonatkozik. A 2. példa szennyvízátemelő gázáramával végzett kísérleteket ismertet az t. példában felismert katalizátor kombináció helyes sorrendben, illetve attól eltérő alkalmazásával. A 3. példa a gyakorlatban előforduló üzemzavarokat modellező kísérleteket mutatja be. A 4. példa pedig a 2. és 3. példákban helyszíni kísérleteknél huzamos időn kérésziül használt katalizátorok laboratóriumi tesztelésének eredményét adja meg. 1. példa Mennyiségmérővel, valamint a katalizátor előtti és a katalizátort követően kialakuló gázösszetétel elemzéséhez szükséges mintavevő csonkkal ellátott szabályozható elektromos fűtésű előmelegítőjű légtisztító berendezésben 2,6 1 vizsgálandó katalizátort, vagy különböző katalizátorok kombinációjával készített katalizálorágyat helyeztünk cl. Az adott katalizátoron, vagy katalizátor kompozíción különböző modellanyagok és modellelegyek oxidációját vizsgáltuk. Modellanyagok: kénhidrogén, metil-, etil-, butil-, aniilmcrkaplán, ammónia, piridin, n-hexán, cikloliexán, benzol, toluol, tetralin, ctanol, szén monoxid. Cseppfolyós szennyezőanyag koncentrációja:- 2 g/m3- légnemű szennyezőanyagok koncentrációja 0,2 tf% Katalitikus reaktor hőmérséklete :- 300-330-360-390-420 °C. Katalitikus reaktor nyomásesésc: max. 1 kPa. Térsebesség: 1000—100 000 IT1. A kísérletek során az átalakulás foka nagymértékben (0,175-0,995) változott, az alábbiak szerint: Cr-Co hatóanyagú alumínium-szilikát hordozós katalizátoron a szénhidrogén és oxigéntartalmú komponensek és modellelegyek oxidációjára még 1000 h 1 térsebesség és 420 °C rcaktorhőmcrscklct beállításával is csak 30 48 %-os konverzió volt elérhető. Pd hatóanyagú MgO-Si02 • Al203 rendszerből készített hordozós katalizátoron a szénhidrogének oxidációja csekély mértékű volt (még 400 C feletti hőmérsékleten is 50 % alatt maradt), azonban a nehe-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 6C 65 5
