ES2231665T3 - Metodo para la eliminacion simultanea de oxidos de nitrogeno de gas hilarante a partir de una corriente de gas que contiene oxidos de nitrogeno y gas hilarante. - Google Patents
Metodo para la eliminacion simultanea de oxidos de nitrogeno de gas hilarante a partir de una corriente de gas que contiene oxidos de nitrogeno y gas hilarante.Info
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Abstract
Un método para la eliminación simultánea de óxidos de nitrógeno y gas hilarante a partir de una corriente de gas que contiene óxidos de nitrógeno y gas hilarante, donde se usa un primer catalizador que contiene cobalto y, como soporte, un óxido de metal inorgánico, y un segundo catalizador que contiene hierro y, como soporte, un óxido de metal inorgánico.
Description
Método para la eliminación simultánea de óxidos
de nitrógeno y gas hilarante a partir de una corriente de gas que
contiene óxidos de nitrógeno y gas hilarante.
La invención se refiere a un método para la
eliminación simultánea de óxidos de nitrógeno (NO_{x}) y gas
hilarante (N_{2}O) a partir de una corriente de gas que contiene
óxidos de nitrógeno y gas hilarante. En esta descripción se
entiende que los óxidos de nitrógeno (NO_{x}) son NO, NO_{2} y
una mezcla de NO y NO_{2}.
Li y Armor [Appl. Catal. B3,
55-60, 1993] describen la descomposición
simultánea catalizada por Co-ZSM-5
de NO y N_{2}O en presencia de metano o propano y oxígeno:
2NO + CH_{4}
+ O_{2} \rightarrow N_{2} + 2H_{2}O +
CO_{2}
2N_{2}O
\rightarrow 2N_{2} +
O_{2}
Se ha descubierto que aunque el NO se convierte
con un alto grado de conversión a baja temperatura, el grado de
conversión de N_{2}O se reduce bruscamente cuando se reduce la
temperatura. Se ha descubierto que se necesita una temperatura en
el intervalo de 450ºC a 500ºC para conseguir un alto grado de
conversión de N_{2}O (véase Li y Armor: tabla 1). Además, se ha
descubierto que el grado de conversión de NO es mayor cuando se usa
oxígeno puro en lugar de N_{2}O como fuente de oxígeno (véase Li
y Armor: tabla 2). Por otra parte, la reducción de N_{2}O
transcurre menos favorablemente cuando están presentes tanto metano
como oxígeno (véase Li y Armor: tabla 3). Los mayores grados de
conversión se consiguen a 500ºC; a esta temperatura se convierte el
97% del N_{2}O y sólo el 30% del NO. De esta manera, este método
tiene el inconveniente de que el intervalo de temperaturas en el
que tiene lugar una conversión aceptable tanto de NO como de
N_{2}O es relativamente estrecho. Además, esta temperatura es
relativamente alta (450-500ºC). Además, el
suministro de oxígeno tiene un efecto ventajoso (mayor grado de
conversión de NO), pero también un efecto adverso (menor grado de
conversión de N_{2}O).
Kögel et al. [Catal. Lett. 51,
23-25, 1998] describen la descomposición
simultánea catalizada por Fe-MFI de NO y N_{2}O en
presencia de propano y oxígeno. Se ha descubierto que aunque el NO
se convierte con un alto grado de conversión a baja temperatura, el
grado de conversión de N_{2}O se reduce bruscamente al reducir la
temperatura (véase Kögel et al.: figura 2): el máximo grado
de conversión de NO (40%) se alcanza a 300ºC, y a esta temperatura
el grado de conversión de N_{2}O sólo es de aproximadamente un
5%. Además, se forma CO indeseado como subproducto. Sin embargo,
este inconveniente puede eliminarse si se usa
Fe-MFI promovido por Pt (oxidación de CO a
CO_{2}). Sin embargo, esto tiene un efecto adverso sobre los
grados de conversión de NO y N_{2}O (véase Kögel et al.;
figura 3). No es evidente una posible combinación de este tipo de
catalizador con el catalizador descrito por Li y Armor porque,
entre otras cosas, las temperaturas óptimas son muy diferentes
(300ºC y 450-500ºC, respectivamente).
Perez-Ramirez et al.
[Appl. Catal. B, 25, 191-203, 2000]
describen un sistema catalítico de lecho doble destinado para la
eliminación de óxidos de nitrógeno (NO y NO_{2}) a partir de una
corriente gaseosa. En la primera etapa, tiene lugar la conversión
de NO_{x} con la ayuda de un catalizador de Pt/AC en presencia de
propeno como agente reductor. Un inconveniente importante de tal
catalizador es que durante la conversión de NO, tiene lugar la
formación de gas hilarante como reacción principal. Por lo tanto,
Perez-Ramirez et al. también estudiaron si
este gas hilarante formado puede convertirse eficazmente en
nitrógeno y oxígeno en una segunda etapa en presencia de propeno
usando Fe-ZSM-5. Sin embargo, el uso
de estos dos catalizadores tiene el inconveniente de que tienen que
usarse dos reactores debido a que los intervalos de temperatura
óptima para los dos catalizadores están muy alejados (Pt/AC: la
temperatura óptima es de aproximadamente 200ºC;
Fe-ZSM-5: >430ºC; véase también
Perez-Ramirez et al.: figura 10). Es cierto
que la temperatura requerida para el catalizador de
Fe-ZSM-5 puede reducirse en alguna
medida suministrando propeno adicional al segundo reactor (la
corriente de producto del primer reactor ya no contiene propeno:
véase la página 197, columna izquierda, segundo párrafo; cuando se
suministra propeno al reactor que contiene
Fe-ZSM-5, se encuentra un mayor
grado de conversión de N_{2}O; véase la pág. 199, columna
derecha, segundo párrafo), pero no hasta un valor suficientemente
bajo.
En el documento WO 99/49954 se describe la
reducción de N_{2}O con la ayuda de un hidrocarburo saturado y un
catalizador de Fe-zeolita. La temperatura preferida
a la que este catalizador convierte el N_{2}O está por debajo de
350ºC. Ni se describe ni se sugiere que este catalizador pueda
usarse junto con otro catalizador para la eliminación simultánea de
óxido de nitrógeno (NO y NO_{2}) y N_{2}O.
En el documento US 5 149 512 se describe la
conversión de NO_{x} con el uso de, entre otras cosas, un
catalizador de Co-zeolita. En este caso, se entiende
que el NO_{x} es una mezcla de al menos dos óxidos de nitrógeno,
incluyendo gas hilarante (véase, por ejemplo, la columna 3, líneas
55-59 y la columna 4, líneas
44-48). Sin embargo, el hecho de que en esta patente
no se use NO_{x} para hacer referencia al N_{2}O se confirma
por la publicación posterior de Li y Armor en Appl. Catal. B
3, 1993, en la página 56. Los experimentos muestran
sólo conversiones de NO y no conversiones de N_{2}O. De esta
manera, el documento US 5 149 512 no describe explícitamente si tal
catalizador puede reducir el gas hilarante. Los mejores grados de
conversión se obtienen a 450ºC (véase el documento US 5 149 512:
tabla 2). Basándose en los datos descritos, una combinación de este
catalizador de cobalto para la conversión de NO con, por ejemplo,
el catalizador de hierro mencionado anteriormente para la conversión
de N_{2}O proporcionaría una combinación de catalizadores con
temperaturas de actuación completamente diferentes para las
diferentes conversiones (<350ºC y 450ºC, respectivamente) y
probablemente proporcionaría grados de conversión para NO que son
demasiados bajos. Por cierto, basándose en esta patente (documento
US 5 149 512), lo mejor sería elegir un catalizador de rodio para la
conversión de NO (véase el documento US 5 149 512: tablas 1, 2, 5,
8 y 9, en el cual puede verse que en presencia de CH_{4} y
O_{2}, el catalizador de rodio produce un grado de conversión del
55%, en comparación con el 26, 34, 27 y 34%, respectivamente).
En el documento US 5 997 830 se describe una
combinación de un catalizador de iridio y un catalizador de
platino.
En el documento US 5 524 432 se describe una
reducción catalítica de óxido de nitrógeno (este término incluye gas
hilarante; véase el documento US 5 524 432: columna 5, líneas
12-15) donde se usa un agente reductor que tiene
que contener metano (véase el documento US 5 524 432: reivindicación
1 y columna 4, líneas 47-56). Se dice que la
ventaja de este método es que no se requiere amoniaco (véase el
ejemplo 11, líneas 19-21). La reducción catalítica
se continúa por una oxidación catalítica de metano residual para
dar dióxido de carbono y agua. El catalizador que se usa para la
reducción catalítica comprende una zeolita cristalina con una
relación de Si/Al de 2,5 o mayor, y la zeolita contiene cobalto,
níquel, hierro, cromo y/o cationes de manganeso (véase la columna
4, líneas 37-46).
Co-ZSM-5 se describe explícitamente
en el ejemplo 5. Sin embargo, el documento US 5 524 432 no enseña a
la persona especialista en la técnica que este catalizador sea
adecuado para la reducción de gas hilarante. El documento
US-A-4003976 describe un proceso
catalítico para reducir óxidos de nitrógeno. En este documento se
citan varias alternativas para los diferentes componentes del
catalizador. Entre esas alternativas es posible una combinación de
un compuesto que contiene Co y un compuesto que contiene Fe, pero no
se cita específicamente. Sin embargo, en el documento
US-A-4003976 no se hace referencia
al tratamiento de N_{2}O.
El objetivo de la presente invención es eliminar
los inconvenientes descritos anteriormente. Por lo tanto, la
invención se refiere a un método para la eliminación simultánea de
óxidos de nitrógeno y gas hilarante a partir de una corriente de
gas que contiene óxidos de nitrógeno y gas hilarante, donde se usa
un primer catalizador que contiene cobalto y, como soporte, un óxido
de metal inorgánico, y un segundo catalizador que contiene hierro,
y como soporte, un óxido de metal inorgánico.
Se ha descubierto que el uso de una secuencia
específica (1. catalizador que contiene cobalto, 2. catalizador que
contiene hierro) de los catalizadores proporciona mejores
resultados que, por ejemplo, una mezcla de los dos catalizadores o
una secuencia diferente. Por lo tanto, la invención también se
refiere en particular a un método para la eliminación simultánea de
óxidos de nitrógeno y gas hilarante a partir de una corriente
gaseosa que contiene óxidos de nitrógeno y gas hilarante,
donde:
- (a)
- la corriente de gas que contiene óxidos de nitrógeno y gas hilarante se hace reaccionar con un gas reductor, comprendiendo el gas reductor un hidrocarburo saturado, en presencia de un primer catalizador que contiene cobalto, y, como soporte, un óxido de metal inorgánico,
- (b)
- el producto gaseoso de la etapa (a) se hace reaccionar con un gas reductor, comprendiendo el gas reductor un hidrocarburo saturado, en presencia de un segundo catalizador que contiene hierro y, como soporte, un óxido de metal inorgánico.
La ventaja de la presente invención es que la
eliminación simultánea de óxidos de nitrógeno y gas hilarante puede
tener lugar eficazmente en un amplio intervalo de temperaturas.
Otra ventaja de la presente invención es que pueden conseguirse
altos grados de conversión a bajas temperaturas, incluso en el caso
de altos valores de GHSV (velocidades espaciales horarias de gas).
Además, no es necesario suministrar gas reductor adicional a la
etapa (b). Además, las dos etapas (a) y (b) pueden realizarse en
una, sin que sea necesario calentar o enfriar el gas entre las
etapas (a) y (b). El uso en la etapa (a) del catalizador que
contiene cobalto y, como soporte, un óxido de metal inorgánico
tiene la ventaja de que no se produce N_{2}O adicional.
El (primer) catalizador usado en la etapa (a)
preferiblemente es el catalizador de cobalto que se describe en el
documento US 5 149 512 y que se incorpora en este documento como
referencia. Es decir, este catalizador preferiblemente es una
zeolita cristalina que tiene una relación de silicio:aluminio de 2,5
o superior, habiéndose sometido la zeolita a intercambio con una
cantidad eficaz de un catión de cobalto, preferiblemente CO^{2+}.
En particular, la zeolita se ha sometido a intercambio con una
cantidad del 0,1 al 15% (m/m) de un catión, con respecto al peso
total de la zeolita sometida al intercambio.
De acuerdo con la invención, después del
intercambio con cobalto, la zeolita también puede intercambiarse con
una cantidad de aproximadamente un 0,01 a un 2,0% (m/m) de un metal
adicional, con respecto al peso total de la zeolita sometida al
intercambio, siendo dicho metal adicional un metal del tercer
periodo de los Grupos 5 a 11 del Sistema Periódico de los Elementos.
La zeolita sometida al intercambio además puede impregnarse con una
cantidad del 0,01 al 15% (m/m), en particular, del 0,1 al 8,0%
(m/m), con respecto al peso total de la zeolita sometida a
intercambio impregnada, de material aniónico o neutro que contiene
un metal de los Grupos 5, 6, 7 ó 11 del Sistema Periódico de los
Elementos.
El (segundo) catalizador usado en la etapa (b)
preferiblemente se selecciona entre los que se describen en los
documentos WO 99/49954 y NL A 1 012 983 que se incorporan en este
documento como referencia. Es decir, este catalizador
preferiblemente es una zeolita cristalina que tiene una relación de
SiO_{2}:Al_{2}O_{3} menor que 100, preferiblemente menor que
65 y en particular menor o igual a 40, habiéndose sometido a
intercambio la zeolita con una cantidad eficaz de un catión de
hierro, preferiblemente Fe^{2+}. La zeolita preferiblemente se
intercambia al menos parcialmente con
(NH_{4})_{2}Fe(SO_{4})_{2}.6H_{2}O.
Una realización preferida del catalizador usado en la etapa (b) es
Fe-ZSM-5. El catalizador usado en la
etapa (b) también puede ser un catalizador promovido, promoviéndose
el catalizador con uno o más metales nobles, siendo preferiblemente
el metal noble rutenio, rodio, paladio, hierro o platino.
Preferiblemente se usa un catalizador de
Fe-ZSM-5 promovido con paladio.
Las realizaciones preferidas de los soportes de
zeolita comprenden los tipos MOR y MFI. Las zeolitas pueden usarse
en forma de sodio, potasio, amonio o hidrógeno. Los especialistas
en la técnica pueden elegir de manera adecuada la zeolita, el
contraión y también la relación de Si/Al. Esto se describe, entre
otros textos, en trabajos convencionales sobre zeolitas y también en
los documentos US 5 149 512 y WO 99/49954, y en otros documentos
citados.
De acuerdo con la invención, las etapas (a) y (b)
se realizan en un reactor, usándose los dos catalizadores en serie
en un lecho apilado.
El gas reductor preferiblemente es metano,
propano, gas natural, n-butano o LPG (donde LPG es
una mezcla que contiene propano y butano). La relación molar del
agente reductor añadido con respecto a la suma de las
concentraciones de gas hilarante y óxidos de nitrógeno es de 0,1 a
100 y preferiblemente de 0,1 a 20.
El método de acuerdo con la invención
preferiblemente se realiza a una temperatura de 150ºC a 700ºC y, en
particular, de 250º a 600ºC. La presión es preferiblemente de 1 a 50
bares absolutos (bara) y, en particular, de 1 a 15 bares
absolutos.
La invención también se refiere a un sistema
catalizador para la eliminación simultánea de óxidos de nitrógeno y
gas hilarante a partir de una corriente de gas que contiene óxidos
de nitrógeno y gas hilarante por medio de un gas reductor,
comprendiendo dicho sistema catalizador el primer y el segundo
catalizadores descritos anteriormente.
El sistema catalizador puede usarse para el
tratamiento de los gases malolientes de una planta de ácido
nítrico.
Fig. 1: conversión de NO_{x} por el catalizador
I (Co-ZSM-5), el catalizador II
(Fe-ZSM-5) y una combinación en
serie de los dos.
Fig. 2: conversión de N_{2}O por el catalizador
I (Co-ZSM-5), el catalizador II
(Fe-ZSM-5) y una combinación en
serie de los dos.
Fig. 3: conversión de NO_{x} por el catalizador
I (Co-ZSM-5) y el catalizador III
(Pd-Fe-ZSM-5) como
una mezcla y en una combinación en serie.
Fig. 4: conversión de N_{2}O por el catalizador
I (Co-ZSM-5) y el catalizador III
(Pd-Fe-ZSM-5) como
una mezcla y en una combinación en serie.
Fig. 5: conversión de NO_{x} y N_{2}O por un
catalizador de lecho apilado del catalizador IV
(III(Co-Pd-MOR) y III
(Pd-Fe-ZSM-5) usando
CH_{4} como gas reductor.
Catalizador
I
Se preparó una zeolita intercambiada con cobalto
intercambiando 100 g de Na-ZSM-5
(Alsi Penta SN 27, secado durante 24 horas a 125ºC) con una solución
de 29,2 g de Co(NO_{3})_{2}.6H_{2}O (Merck) en
3 litros de agua durante 24 horas a 80ºC. El catalizador después se
lavó con agua, se secó y se calcinó durante 5 horas a 550ºC. El
catalizador tuvo una carga del 2,7% (m/m) de cobalto.
Catalizador
II
Se preparó una zeolita intercambiada con hierro
añadiendo 100 g de NH_{4}-ZSM-5
en polvo (Alsi Penta SM 27, secado durante 24 horas a 125ºC) a una
solución de 38,9 g de
(NH_{4})_{2}Fe(SO_{4})_{2}.6H_{2}O
(Merck) en 3 litros de agua. Después tuvo lugar el intercambio
iónico durante 24 horas a 80ºC. Después de lavar con agua, el
catalizador se secó durante 16 horas a 80ºC y se calcinó durante 5
horas a 550ºC. El catalizador tuvo una carga del 2,3% (m/m)
de
hierro.
hierro.
\newpage
Catalizador
III
Se preparó un catalizador promovido impregnando
100 g de un catalizador de acuerdo con el ejemplo 2 con 3,1 g de una
solución de Pd(NO_{3})_{2} (10% (m/m) en ácido
nítrico, Aldrich) en agua desmineralizada, de forma que los poros
del material base se rellenaran de manera precisa (denominado
"impregnación de humedad incipiente"). La concentración del
precursor de metal noble se ajustó de tal manera que se obtuviera
un porcentaje en peso de Pd del 0,15 con respecto al peso total del
catalizador. Finalmente, el catalizador se secó durante 16 horas a
80ºC y se calcinó durante 5 horas a 550ºC. El catalizador tenía una
carga del 2,7% (m/m) de hierro y del 0,15% (m/m) de
paladio.
paladio.
La reacción de NO, NO_{2} y N_{2}O con
propano se estudió en una instalación de flujo automático. Se
introdujeron los gases N_{2}, aire, NO, NO_{2}, N_{2}O y
propano y las presiones parciales (véase la tabla 2) se controlaron
por medio de Controladores de Flujo de Masa calibrados (Brooks). Se
añadió agua a través de un controlador Liquiflow y un mezclador
evaporador controlado (Bronkhorst). El análisis de los gases de
salida se realizó por medio de un espectrofotómetro FTIR calibrado
(Elsag, Bailey, Hartmann & Braun, modelo MB 100). Los
catalizadores se prensaron para formar un comprimido, se trituraron
y se tamizaron. Las partículas de catalizador estaban en un reactor
de acero inoxidable. Los gases se pasaron a través de una sección
de precalentamiento antes de entrar en contacto con el catalizador.
La temperatura se midió por medio de termopares en la entrada y en
la salida del lecho del catalizador. La temperatura en la entrada
del lecho del catalizador se proporciona en los resultados del
ensayo. La presión en la instalación de ensayo pudo fijarse a
1-5 bares absolutos (bara). El gas de soporte en
los ejemplos es N_{2}.
En estos experimentos se determinaron los grados
de conversión de NO, NO_{2} y N_{2}O por un lecho apilado de
los siguientes catalizadores: etapa (a)
Co-ZSM-5 (catalizador I) y etapa (b)
Fe-ZSM-5 (catalizador II).
Las condiciones se proporcionan en la tabla I,
las composiciones de gas en la tabla 2 y los grados de conversión
en la tabla 3.
\vskip1.000000\baselineskip
| Volumen | 10 ml |
| Flujo | 5 l/min |
| GHSV | 30000 l/h |
| p | 1 bara |
\vskip1.000000\baselineskip
| N_{2}O | 1500 ppm | H_{2}O | 0,5% |
| NO | 500 ppm | O_{2} | 2,5% |
| NO_{2} | 0 ppm | C_{3}H_{8} | 1500 ppm |
El material de partida en todos los ensayos fue
la mezcla de gas de la tabla 2 (a menos que se indique otra cosa).
También se realizaron ensayos usando una mezcla de NO y NO_{2} en
lugar de NO como material de partida. En estos ensayos se
obtuvieron resultados comparables.
Los resultados de la tabla 3 se muestran como un
gráfico en las figuras 1 y 2, en las que es evidente que sólo es
posible una conversión eficaz simultánea de NO_{x} y N_{2}O con
la combinación de catalizadores.
Sería posible usar los catalizadores de cobalto y
hierro como una mezcla. A continuación se proporciona un ejemplo
comparativo en el que se comparan los grados de conversión de
NO_{x} y N_{2}O en un reactor en el que están presentes los
catalizadores como una mezcla con los grados de conversión por el
sistema de catalizador de lecho apilado de la presente invención.
Las condiciones se proporcionan en la tabla 4 y los resultados de
ensayo se muestran en la tabla 5. En el experimento se usaron la
mezcla de gases de la tabla 2 y los catalizadores I
(Co-ZSM-5) y III
(Pd-Fe-ZSM-5).
(Pd-Fe-ZSM-5).
| Volumen | 12,5 ml |
| Flujo | 5 l/min |
| GHSV | 24000 l/h |
| P | 4 bara |
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
(Tabla pasa a página
siguiente)
En las figuras 3 y 4 se muestran los resultados
de ensayo de la tabla 5. Por estos resultados puede verse que la
conversión de N_{2}O en estas condiciones es ventajosa para la
configuración apilada, especialmente a menores temperaturas. La
conversión de NO_{x} muestra una diferencia substancial. Hasta
una temperatura de aproximadamente 250ºC, el grado de conversión de
NO_{x} para la mezcla aumenta al aumentar la temperatura; por
encima de esta temperatura, el grado de conversión de NO_{x}
disminuye. De esta manera, es imposible una conversión completa
usando una mezcla de los catalizadores de Co y Fe.
Sorprendentemente, la configuración apilada en estas condiciones
produce una conversión prácticamente completa por encima de
aproximadamente 380ºC.
En este ejemplo se compararon las diversas
secuencias de catalizadores I y II (véase el ejemplo 1). Las
condiciones se proporcionan en la tabla 6 y los resultados en la
tabla 7. La composición del gas fue como en el ejemplo 4. Por la
tabla 7 puede verse claramente que se obtienen resultados mucho
mejores con la secuencia I-II, que pueden verse en
particular por el grado de conversión de NO_{x}.
| Volumen | 0,30 ml |
| Flujo | 0,15 l/min |
| GSW | 30000 l/h |
| p | 1 bara |
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
En este ejemplo se determinó el efecto de la
adición del catalizador III sobre la concentración de CO. El
catalizador III es catalizador II con un 0,15% (m/m) de Pd de
acuerdo con el ejemplo 3.
Puede verse que el reemplazo de la mitad del
catalizador II por el catalizador III conduce a una reducción
apreciable en la emisión de CO (véanse las condiciones en la tabla
8 y los resultados en la tabla 9). El grado de conversión de
NO_{x} y N_{2}O no se ve afectado adversamente por la adición
del catalizador III. La composición del gas fue como en el ejemplo
1.
\vskip1.000000\baselineskip
| Volumen | 20 ml |
| Flujo | 5 l/min |
| GHSV | 15000 l/h |
| p | 1 bara |
En este ejemplo se demuestra que usando la
combinación de catalizadores I y III, se pueden obtener altos grados
de conversión de NO_{x} y N_{2}O sin la formación adversa de
CO. También se demuestra en este ejemplo que se pueden obtener
altos grados de conversión de NO_{x} y N_{2}O con una velocidad
espacial dos veces mayor (30000 h^{-1} en lugar de 15000
h^{-1}). Las condiciones y los resultados se proporcionan en las
tablas 10 y 11 respectivamente. La composición de gas fue como en
el ejemplo 1.
| Volumen | 10 ml |
| Flujo | 5 l/min |
| GHSV | 30000 l/h |
| p | 4 bara |
En este ejemplo, se determinó el efecto de la
presión. Se ha descubierto que se convierte más NO_{x} y N_{2}O
a mayor presión. El efecto para el NO_{x} es más pronunciado a
baja temperatura. La emisión de CO es menor con una presión mayor.
Las condiciones se resumen en la tabla 12 y los resultados en la
tabla 13. La composición de gas fue como en el ejemplo 4.
| I | 10 ml | Volumen | 20 ml |
| II | 5 ml | Flujo | 5 l/min |
| III | 5 ml | GHSV | 15000 l/h |
| p | 1 a 4 bara |
En este ejemplo se describe la reacción en la que
para el catalizador de Co se eligió un soporte de mordenita en
lugar de un soporte de ZSM-5 (véase el catalizador
I). También se seleccionó metano en lugar de propano (véase la tabla
2). Para esta reacción, primero se preparó un catalizador IV,
Co-mordenita, impregnando 5 g de MOR (mordenita de
Zeolyst CBV 21A) con 1 g de
Co(NO_{3})_{2}.6H_{2}O en solución (densidad
1,34 g/ml). El catalizador se promovió con una pequeña cantidad de
Pd (0,37% (m/m) de Pd). La concentración final de Co es del 2,2%
(m/m).
Como se ha descrito anteriormente, se usó un
reactor que contenía un lecho apilado, siendo el primer catalizador
en este ejemplo el catalizador de
Co-Pd-MOR (catalizador IV) y el
segundo catalizador el catalizador de
Pd-Fe-ZSM-5
(catalizador III). Las condiciones se proporcionan en la tabla 14.
La composición de gas se muestra en la tabla 15.
| Volumen | 30 ml |
| Flujo | 5 l/min |
| GHSV | 10000 l/h |
| p | 4 bara |
| N_{2}O | 1500 ppm | H_{2}O | 0,5% |
| NO | 500 ppm | O_{2} | 2,5% |
| NO_{2} | 0 ppm | CH_{4} | 2500 ppm |
Los resultados del ensayo se proporcionan en la
tabla 16 y se representan como un gráfico en la figura 5.
Por estos datos puede verse que también pueden
conseguir altos grados de conversión hasta conversiones
prácticamente completas con metano en un amplio intervalo de
temperaturas.
Claims (17)
1. Un método para la eliminación simultánea de
óxidos de nitrógeno y gas hilarante a partir de una corriente de gas
que contiene óxidos de nitrógeno y gas hilarante, donde se usa un
primer catalizador que contiene cobalto y, como soporte, un óxido
de metal inorgánico, y un segundo catalizador que contiene hierro
y, como soporte, un óxido de metal inorgánico.
2. Método de acuerdo con la reivindicación 1,
donde:
- (a)
- la corriente de gas que contiene óxidos de nitrógeno y gas hilarante se hace reaccionar con un gas reductor, comprendiendo el gas reductor un hidrocarburo saturado, en presencia del primer catalizador,
- (b)
- el producto gaseoso de la etapa (a) se hace reaccionar con un gas reductor, comprendiendo el gas reductor un hidrocarburo saturado, en presencia del segundo catalizador.
3. Método de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2,
donde las etapas (a) y (b) se realizan en un reactor.
4. Método de acuerdo con una de las
reivindicaciones anteriores, donde el óxido de metal inorgánico es
una zeolita.
5. Método de acuerdo con una de las
reivindicaciones anteriores, donde el gas reductor es metano,
propano, gas natural, n-butano o LPG.
6. Método de acuerdo con la reivindicación 4,
donde el soporte para el primer catalizador es una zeolita
cristalina que tiene una relación de silicio:aluminio de 2,5 o
superior.
7. Método de acuerdo con la reivindicación 4,
donde el soporte para el segundo catalizador es una zeolita
cristalina que tiene una relación de SiO_{2}:Al_{2}O_{3}
menor que 100, preferiblemente menor que 65 y en particular menor o
igual que 40.
8. Método de acuerdo con una de las
reivindicaciones anteriores, donde el segundo catalizador comprende
un catalizador promovido.
9. Método de acuerdo con la reivindicación 8,
donde el catalizador promovido se ha promovido con Pt, Pd, Ru, Au o
Rh.
10. Sistema catalizador para la eliminación
simultánea de óxidos de nitrógeno y gas hilarante a partir de una
corriente de gas que contiene óxidos de nitrógeno y gas hilarante
por medio de un gas reductor, donde el sistema catalizador contiene
un primer catalizador que comprende cobalto y, como soporte, un
óxido de metal inorgánico, y contiene un segundo catalizador que
comprende hierro y, como soporte, un óxido de metal inorgánico.
11. Sistema catalizador de acuerdo con la
reivindicación 10, donde los catalizadores están presentes en serie
en un reactor.
12. Sistema catalizador de acuerdo con la
reivindicación 10 ó 11, donde el óxido de metal inorgánico es una
zeolita.
13. Sistema catalizador de acuerdo con una de las
reivindicaciones 10-12, donde el soporte para el
primer catalizador es una zeolita cristalina que tiene una relación
de silicio: aluminio de 2,5 o superior.
14. Sistema catalizador de acuerdo con una de las
reivindicaciones 10-13, donde el soporte para el
segundo catalizador es una zeolita cristalina que tiene una
relación de SiO_{2}:Al_{2}O_{3} menor que 100, preferiblemente
menor que 65 y en particular menor o igual que 40.
15. Sistema catalizador de acuerdo con una de las
reivindicaciones 10-14, donde el segundo catalizador
comprende un catalizador promovido.
16. Sistema catalizador de acuerdo con la
reivindicación 15, donde el catalizador se ha promovido con Pt, Pd,
Ru, Au o Rh.
17. Uso del sistema catalizador de acuerdo con
una de las reivindicaciones 10-16, para el
tratamiento de gases malolientes de una planta de ácido
nítrico.
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