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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur gleichzeitigen Entfernung von
Stickstoffoxiden (NOx) und Lachgas (N2O) aus einem Gasstrom enthaltend Stickstoffoxide
und Lachgas. In dieser Beschreibung umfassen die Stickstoffoxide
(NOx) NO, NO2 und
eine Mischung aus NO und NO2.
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Li
und Armor [Appl. Catal. B3, 55 – 60,
1993] beschreibt die durch Co-ZSM-5 katalysierte gleichzeitige Zersetzung
von NO und N2O in Anwesenheit von Methan
oder Propan und Sauerstoff: 2NO + CH4 + O2 → N2 + 2H2O + CO2 2N2O → 2N2 + O2
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Man
hat herausgefunden, dass obwohl NO mit einem höheren Umwandlungsgrad bei niedriger
Temperatur umgewandelt wird, sich der Grad der Umwandlung von N2O bei niedrigerer Temperatur deutlich verringert.
Eine Temperatur in dem Bereich von 450°C bis 500°C ist für ein hohes Maß an Umwandlung
von N2O notwendig (siehe Li und Armor: Tabelle
1). Des weiteren hat man herausgefunden, dass das Maß der Umwandlung
von NO höher
ist, wenn reiner Sauerstoff anstelle von N2O
als Sauerstoffquelle verwendet wird (siehe Li und Armor: Tabelle
2). Andererseits schreitet die Reduktion von N2O
weniger vorteilhaft voran, wenn sowohl Methan als auch Sauerstoff
vorhanden sind (siehe Li and Armor: Tabelle 3). Das höchste Maß der Umwandlung
wird bei 500°C
erzielt; bei dieser Temperatur werden 97 % des N2O
und nur 30 % des NO umgewandelt. Dieses Verfahren hat daher den
Nachteil, dass der Temperaturbereich in welchem eine akzeptierbare Umwandlung
sowohl von NO als auch N2O stattfindet,
relativ eng ist. Zusätzlich
ist diese Temperatur relativ hoch (450 – 500°C). Des weiteren hat die Zufuhr
von Sauerstoff eine vorteilhafte Wirkung (höheres Maß der Umwandlung von NO), jedoch
auch eine negative Wirkung (niedriges Maß der Umwandlung von N2O).
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Kögel et al.
[Catal. Lett. 51, 23 – 25,
1998] beschreiben die Fe-MFI-katalysierte gleichzeitige Zersetzung
von NO und N2O in der Anwesenheit von Propan
und Sauerstoff. Man hat herausgefunden, dass obwohl NO noch mit
einem hohen Maß der
Umwandlung bei niedriger Temperatur umgewandelt wird, sich das Maß der Umwandlung
von N2O stark bei niedrigerer Temperatur
verringert (siehe Köge
et al.: 2): Das maximale Maß der Umwandlung
von NO (40 %) wird bei 300°C
erreicht, und bei dieser Temperatur beträgt das Maß der Umwandlung von N2O nur ungefähr 5 %. Des weiteren wird das
unerwünschte
CO als ein Nebenprodukt gebildet. Dieser Nachteil kann jedoch eliminiert
werden, wenn ein Pt-unterstützter
Fe-MFI verwendet wird (Oxidation von CO in CO2).
Dies weist jedoch eine negative Wirkung auf den Grad der Umwandlung
von NO und N2O auf (siehe Kögel et al.: 3). Eine mögliche Kombination
dieser Art von Katalysator mit dem von Li und Amor beschriebenen
Katalysator ist nicht naheliegend, da inter alia, die optimalen
Temperaturen sehr unterschiedlich sind (300°C und 450 – 500°C).
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Perez-Ramirez
et al. [Appl. fatal. B, 25, 191 – 203, 2000] beschreibt ein
duales katalytisches Bettsystem, welches zur Entfernung von Stickstoffoxiden
(NO und NO2) aus einem Gasstrom dienen soll.
In dem ersten Schritt findet eine NOx Umwandlung
mit Hilfe eines Pt/AC Katalysators in Anwesenheit von Propan als
Reduktionsmittel statt. Ein Hauptnachteil solch eines Katalysators
ist, dass während
der Umwandlung von NO die Bildung von Lachgas als Hauptreaktion
stattfindet. Perez-Ramirez et al. haben daher auch untersucht, ob
dieses gebildete Lachgas in einem zweiten Schritt effektiv in Stickstoff
und Sauerstoff in Anwesenheit von Propan unter Verwendung von Fe-ZSM-5
umgewandelt werden kann. Die Verwendung dieser zwei Katalysatoren
hat jedoch den Nachteil, dass zwei Reaktoren verwendet werden müssen, da
der optimale Temperaturbereich für die
zwei Katalysatoren weit auseinanderliegt (Pt/AC: Optimale Temperatur
ungefähr
200°C; Fe-ZSM-5: > 430°C; siehe
auch Perez-Ramirez et al.: Figur (10). Es ist wahr, dass die erforderliche
Temperatur für
den Fe-ZSM-5 Katalysator durch Zugabe von zusätzlichem Propan zu dem zweiten
Reaktor etwas gesenkt werden kann (der Produktstrom aus dem ersten
Reaktor enthält
kein Propan mehr; siehe Seite 197, linke Spalte, zweiter Absatz;
wenn Propan dem Reaktor, welcher Fe-ZSM-5 enthält, zugeführt wird, wird ein höheres Maß an Umwandlung
von N2O ermittelt; siehe Seite 199, rechte
Spalte, zweiter Absatz), jedoch nicht auf einen ausreichend niedrigen
Wert.
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Die
Reduktion von N2O mit Hilfe eines gesättigten
Kohlenwasserstoffes und einem Fe-Zeolith
Katalysator ist in WO 99/49954 beschrieben. Die bevorzugte Temperatur
bei welcher dieser Katalysator N2O umwandelt,
liegt unter 350°C.
Es wird weder beschrieben noch vorgeschlagen, dass dieser Katalysator
zusammen mit einem anderen Katalysator verwendet werden kann, um
gleichzeitig Stickstoffoxide (NO und NO2)
und N2O zu entfernen.
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Die
Umwandlung von NO
x mit Hilfe von, inter
alia, einem Co-Zeolith Katalysator, ist in derb
US 5 149 512 beschrieben. Hierbei
wird NO
x als eine Mischung von wenigstens
zwei Stickstoffoxiden verstanden, umfassend Lachgas (siehe zum Beispiel
Spalte 3, Zeile 55 – 59
und Spalte 4, Zeile 44 – 48).
Die Tatsache, dass in diesem Patent NO
x nicht
verwendet wird, um auf N
2O Bezug zu nehmen,
wird durch die spätere
Veröffentlichung
von Li und Armor in Appl. Catal. B 3, 1993 auf Seite 56 bestätigt. Die
Untersuchungen zeigen nur Umwandlungen von NO und nicht Umwandlungen
von N
2O.
US
5 149 512 beschreibt nicht ausdrücklich, ob solch ein Katalysator
geeignet ist, um Lachgas zu reduzieren. Das beste Maß der Umwandlung
wird bei 450°C
erzielt (siehe
US 5 149 512 :
Tabelle 2). Eine Kombination dieses Kobalt-Katalysators zur Umwandlung
von NO mit, zum Beispiel, dem zuvor genannten Eisenkatalysator zur
Umwandlung von N
2O würde auf der Basis der beschriebenen
Werte zu einer Katalysatorkombination führen, mit vollständig unterschiedlichen
Betriebstemperaturen für
die unterschiedlichen Umwandlungen (< 350°C
und 450°C)
und würde
vermutlich zu Graden der Umwandlung für NO führen, die zu gering sind. Im übrigen wäre es auf
der Basis dieses Patentes (
US
5 149 512 ) das beste, einen Rhodium-Katalysator für die Umwandlung
von NO zu wählen
(siehe
US 5 149 512 :
Tabelle 1, 2, 5, 8 und 9, aus welchen deutlich wird, dass in Anwesenheit
von CH
4 und O
2 der
Rhodiumkatalysator zu einem Maß der
Umwandlung von 55 % führt,
verglichen mit 26, 34, 27 und 34 %).
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Eine
Kombination eines Iridiumkatalysators und eines Platinkatalysators
ist in
US 5 997 830 beschrieben.
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In
US 5 524 432 ist eine katalytische
Reduktion von Stickstoffoxid (dieser Ausdruck umfasst Lachgas; siehe
US 5 524 432 : Spalte 5,
Zeile 12 – 15)
beschrieben, wobei ein reduzierendes Mittel verwendet wird, das kein
Methan enthält
(siehe
US 5 524 432 :
Anspruch 1 und Spalte 4, Zeile 47 – 56). Der Vorteil dieses Verfahrens
wird darin gesehen, dass Ammoniak nicht notwendig ist (siehe Beispiel
11, Zeile 19 – 21).
Der katalytischen Reduktion folgt eine katalytische Oxidation des
restlichen Methans in Kohlenstoffdioxid und Wasser. Der Katalysator,
der für
die katalytische Reduktion verwendet wird, umfasst einen kristallinen
Zeolith mit einem Si/Al-Verhältnis
von 2,5 oder mehr und der Zeolith enthält Kobalt- , Nickel-, Eisen-,
Chrom- und/oder Mangan-Kationen (siehe Spalte 4, Zei le 37 – 46). Co-ZSm-5
wird ausdrücklich
in Beispiel 5 beschrieben.
US
5 524 432 lehrt jedoch einem Fachmann nicht, dass dieser
Katalysator für
die Reduktion von Lachgas geeignet ist.
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Das
Dokument US-A-4 4003976 beschreibt ein katalytisches Verfahren zur
Reduktion von Stickstoffoxiden. Verschiedene Alternativen sind in
dieser Druckschrift für
unterschiedliche Bestandteile des Katalysators beschrieben. Unter
diesen Alternativen ist eine Kombination einer Co-haltigen Verbindung
und einer Fe-haltigen Verbindung möglich, jedoch nicht spezifisch
genannt. Es wird jedoch in der US-A-4003976 nicht auf die Behandlung
von N2O Bezug genommen.
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Das
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile zu eliminieren,
die oben beschrieben sind. Die Erfindung betrifft daher ein Verfahren
zur gleichzeitigen Entfernung von Stickstoffoxiden und Lachgas aus einem
Gasstrom enthaltend Stickstoffoxide und Lachgas, wobei ein erster
Katalysator, welcher Kobalt und als ein Träger, ein anorganisches Metalloxid,
enthält
und ein zweiter Katalysator, welcher Eisen und als Träger, ein anorganisches
Metalloxid, enthält,
verwendet wird.
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Man
hat herausgefunden, dass die Verwendung einer spezifischen Abfolge
(1. kobalthaltiger Katalysator, 2. eisenhaltiger Katalysator) der
Katalysatoren zu besseren Ergebnissen führt als, zum Beispiel, eine
Mischung der zwei Katalysatoren oder eine andere Abfolge. Die Erfindung
betrifft daher insbesondere ein Verfahren zur gleichzeitigen Entfernung
von Stickstoffoxiden und Lachgas aus einem Gasstrom, welcher Stickstoffoxide
und Lachgas enthält,
wobei
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- (a) der Gasstrom, welcher Stickstoffoxide und
Lachgas enthält,
mit einem reduzierenden Gas reagiert wird, wobei das reduzierende
Gas einen gesättigten
Kohlenwasserstoff enthält,
in der Anwesenheit eines ersten Katalysators, welcher Kobalt und
als Träger
ein anorganisches Metalloxid enthält,
- (b) das gasförmige
Produkt aus Schritt (a) mit einem reduzierenden Gas reagiert wird,
wobei das reduzierende Gas einen gesättigten Kohlenwasserstoff enthält, in der
Anwesenheit eines zweiten Katalysators, welcher Eisen und als Träger ein
anorganisches Metalloxid enthält.
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Der
Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass die gleichzeitige Entfernung
von Stickstoffoxiden und Lachgas effektiv über einen breiten Temperaturbereich
stattfinden kann. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung
ist, dass hohe Grade an Umwandlung bei niedrigen Temperaturen erzielt
werden können,
auch in dem Fall von hohen GHSV (gas hourly space velocities) Werten.
Des weiteren ist es nicht notwendig, zusätzliches reduzierendes Gas
in Schritt (b) zuzuführen.
Des weiteren können
die zwei Schritte (a) und (b) in einem durchgeführt werden, und es ist nicht
notwendig, das Gas zwischen den Schritten (a) und (b) zu erwärmen oder abzukühlen. Die
Verwendung des Katalysators, welcher Kobalt enthält und als Träger ein
anorganisches Metalloxid, in Schritt (a) weist den Vorteil auf,
dass kein zusätzliches
N2O erzeugt wird.
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Der
(erste) Katalysator, welcher in Schritt (a) verwendet wird, ist
vorzugsweise der Kobalt-Katalysator, welcher in
US 5 149 512 beschrieben ist und welche
hier durch Bezugnahme aufgenommen wird. Dieser Katalysator ist vorzugsweise
ein kristalliner Zeolith mit einem Silizium:Aluminiumverhältnis von
2,5 oder mehr, wobei der Zeolith mit einer wirksamen Menge eines
Kobalt-Kations ausgetauscht wurde, vorzugsweise CO
2+. Insbesondere
wurde der Zeolith mit 0,1 bis 15 % (m/m) Kation ausgetauscht, bezogen
auf das Gesamtgewicht des ausgetauschten Zeoliths.
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Gemäß der Erfindung
kann das Zeolith, nach dem Austausch mit Kobalt, auch mit ungefähr 0,01
bis 2,0 % (m/m) eines zusätzlichen
Metalls ausgetauscht werden, bezogen auf das Gesamtgewicht des ausgetauschten
Zeoliths, wobei das zusätzliche
Metall ein Metall der dritten Periode der Gruppen 5 bis 11 in dem Periodensystem
der Elemente ist. Das ausgetauschte Zeolith kann des weiteren mit
0,01 bis 15 % (m/m), insbesondere 0,1 bis 8,0 % (m/m) bezogen auf
das Gesamtgewicht des getränkten,
ausgetauschten Zeoliths, eines anionischen oder neutralen Materials
getränkt
werden, welches ein Metall der Gruppe 5, 6, 7 oder 11 des Periodensystems
der Elemente enthält.
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Die
(zweiten) Katalysatoren, welche in Schritt (b) verwendet werden,
sind vorzugsweise solche, welche in WO 99/49954 und NL A 1 012 983
beschrieben sind und welche hier durch Bezugnahme aufgenommen werden.
Das heißt,
dieser Katalysator ist vorzugsweise ein kristallines Zeolith mit
einem SiO2:Al2O3 Verhältnis von
weniger als 100, vorzugsweise weniger als 65 und insbesondere weniger
oder gleich 40, wobei das Zeolith mit einer wirksamen Menge eines
Eisenkations vorzugsweise Fe2+ ausgetauscht
ist. Der Zeolith wird vorzugsweise wenigstens teilweise mit (NH4)2Fe(SO4)2.6H2O ausgetauscht.
Eine bevorzugte Ausführungsform
des Katalysators, welcher in Schritt (b) verwendet wird, ist Fe-ZSM-5.
Der in Schritt (b) verwendete Katalysator kann auch ein unterstützter Katalysator
sein, wobei der Katalysator mit einem oder mehreren Edelmetallen
unterstützt
wird, wobei die Edelmetalle vorzugsweise Ruthenium, Rhodium, Palladium,
Gold oder Platin sind. Ein mit Palladium unterstützter Fe-ZSM-5 Katalysator
wird vorzugsweise verwendet.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der Zeolithträger
umfassen die MOR und MFI Typen. Die Zeolithe können in der Natrium-, Kalium-,
Ammonium- oder Wasserstoffform verwendet werden. Der Zeolith, das
Gegenion und auch das Si/Al-Verhältnis
kann geeignet durch Fachleute ausgewählt werden. Dies wird, inter
alia, in Standardwerken über
Zeolithe beschrieben und auch in
US
5 149 512 und WO 99/49954 und einer Anzahl weiterer genannter
Dokumente.
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Gemäß der Erfindung
werden die Schritte (a) und (b) in einem Reaktor durchgeführt, wobei
die beiden Katalysatoren in Reihe in einem gestapelten Bett verwendet
werden.
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Das
reduzierende Gas ist vorzugsweise Methan, Propan, natürliches
Gas, n-Butan oder LPG (wobei LPG eine Mischung ist, welche Propan
und Butan enthält).
Das Molarverhältnis
des zugegebenen reduzierenden Mittels in Bezug auf die Summe der
Konzentrationen an Lachgas und Stickstoffoxiden beträgt 0,1 bis
100 und vorzugsweise 0,1 bis 20.
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Das
Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung wird vorzugsweise bei einer Temperatur von 150°C bis 700°C durchgeführt und
insbesondere von 250°C
bis 600°C.
Der Druck liegt vorzugsweise bei 1 bis 15 bar absolut (bara) und
insbesondere bei 1 bis 15 bar absolut.
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Die
Erfindung betrifft auch ein Katalysatorsystem zur gleichzeitigen
Entfernung von Stickstoffoxiden und Lachgas aus einem Gasstrom,
welcher Stickstoffoxide und Lachgas enthält, mittels eines reduzierenden Gases,
wobei das Katalysatorsystem den ersten und zweiten Katalysator,
welche oben beschrieben sind, umfasst.
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Das
Katalysatorsystem kann zur Behandlung von Abgasen aus einer Salpetersäure-Anlage verwendet werden.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1: NOx Umwandlung
durch Katalysator I (Co-ZSM-5), Katalysator II (Fe-ZSM-5) und einer
in Reihe geschalteten Kombination der beiden.
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2: N2O
Umwandlung durch Katalysator I (Co-ZSM-5), Katalysator II (Fe-ZSM-5)
und einer in Reihe geschalteten Kombination der beiden.
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3: NOx Umwandlung
durch Katalysator II (Co-ZSM-5) und Katalysator (Pd-Fe-ZSM-5) als eine Mischung
und in einer in Reihe geschalteten Kombination.
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4: N2O
Umwandlung durch Katalysator I (Co-ZSM-5) und Katalysator III (Pd-Fe-ZSM-5) als eine Mischung
und in einer in Reihe geschalteten Kombination.
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5: NOx und
N2O Umwandlung eines Katalysators mit gestapeltem
Bett des Katalysators IV (III(Co-Pd-MOR) und III (Pd-Fe-ZSM-5) unter
Verwendung von CH4 als reduzierendes Gas.
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Katalysatoren
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Katalysator I
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Ein
mit Kobalt ausgetauschter Zeolith wurde durch Austauschen von 100
g Na-ZSM-5 (Alsi Penta SN 27, getrocknet für 24 Stunden bei 125°C) mit einer
Lösung
von 29,2 g Co(NO3)2.6H2O (Merck) in 3 Liter Wasser für 24 Stunden
bei 80°C
hergestellt. Der Katalysator wurde anschließend mit Wasser gewaschen,
getrocknet und für
5 Stunden bei 550°C
kalziniert. Der Katalysator wies eine Beladung von 2,7 % (m/m) Kobalt
auf.
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Katalysator
II
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Ein
mit Eisen ausgetauschter Zeolith wurde durch Zugabe von 100 g NH4-ZSM-5 Pulver (Alsi Penta SM 27, getrocknet
24 Stunden bei 125°C)
zu einer Lösung
aus 38,9 g (NH4)2Fe(SO4)2.6H2O
(Merck) in 3 Litern Wasser hergestellt. Der Ionenaustausch findet
für 24
Stunden bei 80°C
statt. Nach dem Waschen mit Wasser wurde der Katalysator für 16 Stunden
bei 80°C
getrocknet und für
5 Stunden bei 550°C
kalziniert. Der Katalysator wies eine Beladung von 2,3 % (m/m) Eisen
auf.
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Katalysator III
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Ein
unterstützter
Katalysator wurde hergestellt indem 100 g des Katalysators gemäß Beispiel
2 mit 3,1 g einer Lösung
aus Pd(NO3)2 (10%
(m/m) in Salpetersäure,
Aldrich) in entmineralisiertem Wasser getränkt wurden, so dass die Poren
des Basismaterials präzise
gefüllt
wurden (sogenannte „eingeleitete
Feuchtigkeitstränkung"). Die Konzentration
des Edelmetall-Vorläufers
wurde solchermaßen
eingestellt, dass ein Gewichtsanteil von Pd von 0,15 bezogen auf
das Gesamtgewicht des Katalysators erhalten wurde. Schließlich wurde
der Katalysator für
16 Stunden bei 80°C
getrocknet und für
5 Stunden bei 550°C
kalziniert. Der Katalysator wies eine Beladung von 2,7 % (m/m) Eisen
und 0,15 (m/m) Palladium auf.
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Testvorrichtung
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Die
Reaktion von NO, NO2 und N2O
mit Propan wurde in einer automatisierten Flussanordnung untersucht.
Die Gase N2, Luft, NO, NO2,N2O und Propan wurden eingeführt und
die Partialdrucke (siehe Tabelle 2) mittels eines kalibrierten Massenströmungswächters (Mass
Flow Controllers) (Brooks) gesteuert. Wasser wurde über eine
Liquiflow-Steuereinrichtung
und einen gesteuerten Verdampfungsmischer (Bronkhorst) zugegeben.
Die Analyse der nach außen
geführten
Gase wurde mittels eines kalibrierten FTIR Spektrometers (Elsag, Bailey,
Hartmann & Braun,
Modell MB 100) durchgeführt.
Die Katalysatoren wurden in Form einer Tablette gepresst, gemahlen
und gesiebt. Die Katalysatorteilchen befanden sich in einem rostfreien
Stahlbehälter.
Die Gase wurden durch einen Vorwärmbereich
durchgeführt,
bevor sie in Kontakt mit dem Katalysator kamen. Die Temperatur wurde
mittels Thermoelementen an dem Einlass und dem Auslass des Katalysatorbettes
gemessen. Die Temperatur an dem Einlass des Katalysatorbetts ist
in den Testergebnissen angegeben. Der Druck in dem Testaufbau konnte
auf 1 bis 5 bar absolut (bara) eingestellt werden. Das Trägergas in
den Beispielen ist N2.
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Beispiel 1
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In
diesen Experimenten wurde das Maß der Umwandlung von NO, NO2 und N2O in einem
gestapelten Bett der folgenden Katalysatoren bestimmt: Schritt (a)
Co-ZSM-5 (Katalysator I) und Schritt (b) Fe-ZSM-5 (Katalysator II).
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Die
Bedingungen sind in Tabelle 1 angeführt, die Gaszusammensetzungen
in Tabelle 2 und das Maß der
Umwandlung in Tabelle 3.
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Das
Ausgangsmaterial in allen Untersuchungen war die Gasmischung in
Tabelle 2 (es sei denn, es ist anders angegeben). Die Überprüfungen wurden
unter Verwendung einer Mischung aus NO und NO2 anstelle von
NO als Ausgangsmaterial durchgeführt.
Vergleichbare Ergebnisse wurden in diesen Untersuchungen erzielt.
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Die
Resultate der Tabelle 3 sind als Kurve in 1 und 2 dargestellt,
aus welchen deutlich wird, dass die gleichzeitige wirksame Umwandlung
von NOx und N2O
nur mit der Katalysatorkombination möglich ist.
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Beispiel 2
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Es
sollte möglich
sein, Kobalt- und Eisenkatalysatoren als eine Mischung zu verwenden.
Ein Vergleichsbeispiel wird im folgenden angeführt, bei welchem das Maß der Umwandlung
von NOx und N2O
in einem Reaktor, in welchem die Katalysatoren als eine Mischung
vorhanden sind, mit dem Maß der
Umwandlung in einem gestapelten Katalysatorbett-System der vorliegenden
Erfindung verglichen wird. Die Bedingungen sind in Tabelle 4 angegeben
und die Testergebnisse in Tabelle 5. Die Gasmischung aus Tabelle
2 und der Katalysator I (Co-ZSM-5) und III (Pd-Fe-ZSM-5) wurden
in der Untersuchung verwendet.
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Die
Testergebnisse aus Tabelle 5 sind in den 3 und 4 dargestellt.
Aus diesen Ergebnissen wird deutlich, dass die N2O
Umwandlung unter diesen Bedingungen für den Stapelaufbau, insbesondere
bei niedrigeren Temperaturen, vorteilhaft ist. Die NOx Umwandlung
zeigt einen wesentlichen Unterschied. Bis zu ungefähr 250°C erhöht sich
das Maß der
NOx Umwandlung für die Mischung mit der sich
erhöhenden
Temperatur; oberhalb dieser Temperatur verringert sich das Maß der NOx Umwandlung. Eine vollständige Umwandlung ist daher
unmöglich
unter Verwendung einer Mischung der Co und Fe Ka talysatoren. Es überrascht,
dass der gestapelte Aufbau unter diesen Bedingungen eine fast vollständige Umwandlung
oberhalb von 380°C
erzielt.
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Beispiel 3
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In
diesem Beispiel werden verschiedene Abfolgen des Katalysators I
und II (siehe Beispiel 1) verglichen. Die Bedingungen sind in Tabelle
6 angeführt
und die Resultate in Tabelle 7. Die Gaszusammensetzung entsprach
Beispiel 4. Aus Tabelle 7 wird klar deutlich, dass viel bessere
Ergebnisse mit der Abfolge I – II
erzielt werden, was insbesondere aus dem Maß der NOx Umwandlung
deutlich wird.
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Beispiel 4
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In
diesem Beispiel wurde die Wirkung der Zugabe des Katalysators III
auf die CO Konzentration bestimmt. Der Katalysator III ist der Katalysator
II mit 0,15 % (m/m) Pd gemäß Beispiel
3.
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Es
wird deutlich, dass das Ersetzen der Hälfte des Katalysators II durch
den Katalysator III zu einer deutlichen Reduktion der Ernission
von CO führt
(siehe Tabelle 8 für
die Bedingungen und Tabelle 9 für
die Ergebnisse). Das Maß der
NOx und N2O Umwandlung
wird nicht nachteilig durch das Hinzufügen des Katalysators III beeinflusst.
Die Gaszusammensetzung war wie in Beispiel 1.
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Beispiel 5
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In
diesem Beispiel wird gezeigt, dass die Kombination des Katalysators
I und III zu hohen Maßen
der Umwandlung von NOx und N2O
führt,
ohne nachteilige Bildung von CO. Es wird in diesem Beispiel auch
gezeigt, dass ein hoher Grad an Umwandlung von NOx und
N2O mit Raumgeschwindigkeiten möglich sind,
die doppelt so hoch sind (30.000 h–1 anstelle
von 15.000 h–1).
Die Bedingungen und Ergebnisse sind in Tabelle 10 und 11 angeführt. Die
Gaszusammensetzung entsprach Beispiel 1.
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Beispiel 6
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In
diesem Beispiel wird die Wirkung des Drucks bestimmt. Man fand heraus,
dass mehr NOx und N2O bei
höherem
Druck umgewandelt wird. Die Wirkung für NOx ist
bei niedriger Temperatur besonders deutlich. Die CO Emission ist
niedriger bei höherem
Druck. Die Bedingungen sind in Tabelle 12 zusammengefasst und die
Ergebnisse in Tabelle 13. Die Gaszusammensetzung entsprach Beispiel
4.
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Beispiel 7
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Die
Reaktion, bei welcher für
den Co Katalysator ein Mordenitträger anstelle eines ZSM-5 Trägers (siehe
Katalysator I) gewählt
wurde, ist in diesem Beispiel beschrieben. Methan wurde auch anstelle
von Propan ausgewählt
(siehe Tabelle 2). Für
diese Reaktion wurde ein Katalysator IV, Co-Mordenit zunächst hergestellt durch
Tränken
von 5 g MOR (Mordenit aus Zeolith CBV21A) mit 1 g Co(NO3)2x6H2O in Lösung (Dichte
1,34 g/ml). Der Katalysator wurde mit einer geringen Menge an Pd
(0,37 % (m/m) Pd) unterstützt.
Die End-Co-Konzentration liegt bei 2,2 % (m/m).
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Wie
oben beschrieben, wurde ein Reaktor enthaltend ein gestapeltes Bett
verwendet, der erste Katalysator in diesem Beispiel ist der Co-Pd-MOR
Katalysator, (Katalysator IV) und der zweite Katalysator der Pd-Fe-ZSM-5
Katalysator (Katalysator III). Die Bedingungen sind in Tabelle 14
angegeben. Die Gaszusammensetzung ist in Tabelle 15 dargestellt.
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Die
Testresultate sind in Tabelle 16 angegeben und als Kurven in 5 dargestellt.
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Aus
diesen Werten wird deutlich, dass hohe Maße an Umwandlung bis zur fast
vollständigen
Umwandlung auch mit Methan über
einen breiten Temperaturbereich erzielt werden kann.
