硝酸生产过程中一氧化二氮的消除制造技术

描述了用于除去硝酸生产过程中Ｎ＃－［２］Ｏ的装置和方法。所述装置布置在氨燃烧后热交换器的下游和吸收柱的上游，并包括基本上由一种或多种负载铁的沸石构成的催化剂。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
硝酸生产过程中一氧化二氮的消除在硝酸生产过程的氨氧化阶段，伴随着需要的一氧化氮NO产生不需要的一氧化二氮N2O。N2O对同温层的臭氧分解和温室效应有相当大的影响。在减少己二酸工业的一氧化二氮排放后，硝酸生产是工业一氧化二氮排出物的最大来源。因此从环保角度出发，迫切需要减少硝酸生产过程中一氧化二氮排放物的技术解决方案。Ullmann’sEncyclopedia of Industrial Chemistry；Vol.A17，VCH Weinheim(1991)给出了硝酸生产流程及该方法各种变体的综述。一种从工业废气中脱除N2O的有前途的方法是借助于合适的催化剂，将N2O分解为元素氮和元素氧。现在有很多种消除HNO3生产过程中N2O的建议，它们大多数基于在Pt网和第一热交换器之间N2O的催化分解。例如，US-A-4,973,457公开了一种消除在NH3燃烧过程中形成的一氧化二氮的方法，该方法是通过将所述气体在其冷却前保留0.1-3秒钟进行的。根据该篇专利描述的方法，高达90％的N2O被分解成N2和O2。或者也可以使所述气体与金属或金属-氧化物催化剂接触进行选择性分解并减少停留时间。DE-A-19 805 202公开了一种硝酸生产方法，在该方法中为了避免释放一氧化二氮，使铂网下游的反应气体在冷却前通过耐热催化剂，以转换反应气体中存在的N2O。这种催化剂暴露于800-1000℃的极热应力下，该温度是反应气体刚从催化剂网排出后的典型的温度。优选使用的催化剂是贵金属或陶瓷。DE-A-198 19 882 A1也描述了一种用于N2O催化分解的方法，在该方法中来自氨燃烧的反应气在冷却前，即在与热交换器接触前通过催化剂，该催化剂优选由8％重量的CuO，30％重量的ZnO和62％重量的Al2O3构成。N2O分解的停留时间优选＜0.1秒。-->US-A-5,478,549要求保护一种在铂族金属催化剂上通过氧化氨制备NO的方法，在该方法中产生的不需要的N2O首先与反应气体一起通过清除剂系统，以回收挥发性的铂族金属，然后在氧化锆制成的催化剂床上分解N2O。催化剂床的温度≥600℃。因此，直接安排在Pt网的下游似乎是特别需要的，因为在理想情况下，仅需要用合适的催化床代替Pt网下游的Raschig环床。但是，缺点是条件极端。温度约为900℃，水含量在17％的范围内，并且NO含量为10％，这不仅对催化剂的活性和选择性有较高的要求，也对其机械和热稳定性有较高要求。此外，来自Pt网的焚化Pt也可能沉积在催化床上，并通过另外引起需要的氧化产品NO的分解而降低N2O分解的选择性(Boudart et al.，Journal of Catalysis 39，(1975)，383-394)。如果将合适的催化剂安置在离开吸收柱的温度为20～30℃的残余气体中，则水含量可限制为约0.2-2％，取决于方法的不同，NO含量约为1000ppm。脱N2O催化剂运行的最高温度由用于残余气体涡轮机的各内部温度决定，而这严格限制了对合适催化剂的选择。已被证明原则上适合于分解和还原一氧化二氮的众多催化剂中(Kapteijn et al.，Appl.Cat.B；Enviromental 9(1996)，25-64)，格外应该提及负载过渡金属的沸石催化剂(US-A-5,171,553)，Kapteijn也提到其在硝酸生产过程中减少N2O量的潜在功效。在适量的NO存在下，用于分解N2O的含铁沸石如Fe-ZSM-5的活性增加，而这对于在Fe-ZSM-5催化下，通过路径形成NO2的反应是有利的(Kapteijn et al.，Journal of Catalysis167(1997)，256-265)。根据该理论，可以指出，这些催化剂可用于消除来自硝酸生产的残余气体中的N2O，残余气体中包含份数约相等的NO和N2O。但是，这些含铁和含铜沸石的实际应用有可能是有问题的，因为参考文献清楚地指出它们在水热条件下是失活的。在该参考文献中描述的沸石是通-->过在水溶液中的离子交换来制备的，并且据Kapteijn所称活性顺序为Cu＞Co＞Fe。WO 99/34901也涉及基于镁碱沸石(ferrierite)的含铁沸石，用于还原含N2O的气体。该参考文献中使用的催化剂包括80-90％的镁碱沸石和粘合剂。被还原气体的水含量为0.5-5％体积。在各种类型沸石的比较中，在375-400℃温度下，使用FER(镁碱沸石)型沸石得到最好的N2O分解结果(在375℃，NO/N2比为1，N2O分解97％)。使用pentasil(MFI)或丝光沸石(MOR)型沸石观察到明显少的分解。事实上，在上述条件下，使用负载铁的MFI沸石所能实现的最大N2O分解率为62％。在迄今为止已知的现有技术中，没有描述任何安置在NH3燃烧所伴随的废热锅炉的热交换器与吸收柱之间，并且在温度高达600℃，NOx含量为约10％，水含量为约17％时仍具有足够的催化活性的装置。对于在相对低的温度下使用催化剂来说，与催化剂安置在废热锅炉的第一热交换器的上游相比，这些大量的水蒸汽带来特别严重的问题。例如，在520℃和水分压为13.5kPa(相当于5.4％)条件下，N2O在Co-ZSM-5催化剂上分解的转化率从约76％(无水)降低到约16％；对于Fe-ZSM-5，在560℃所记录的活性损失为从约86％到约40％(Kapteijn，et al.，Studies in Surface Science and Catalysis101(1996)，641-650)。因此，一个目的是提供一种装置，该装置可以用于在硝酸生产过程中从反应气体中除去N2O，并使得该工艺可以经济地运转，该装置包含即使在水热反应条件下仍具有足够催化活性的催化剂，并保证高水平的N2O分解。所述装置在该工艺中的插入方式优选为使反应气体在进入该装置前处于适当的温度水平，这样不需要加热所述催化剂。本专利技术实现了该目标，并提供一种用于在硝酸生产过程中除去N2O的装置，该装置布置在氨燃烧后热交换器的下游和吸收柱的上游，并包括基本上由一种或多种负载铁的沸石构成的催化剂。-->在另一个实施方案中，本专利技术提供了一种用于除去硝酸生产过程中N2O的方法，使得自氨燃烧的反应气通过基本上由一种或多种负载铁的沸石构成的催化剂，所述催化剂的布置位置是在与氨燃烧相关的热交换器的下游，但在吸收柱入口的上游。如果硝酸生产装置包括两个或多个氨燃烧后的热交换器，本专利技术设备的位置是在第一热交换器的下游和吸收柱入口上游的区间。还可以在该区间安置两个或多个本专利技术设备。所述设备的位置优选在热交换器的下游，反应气体的温度为350-600℃。本专利技术使用的催化剂基本上由一种或多种负载铁的沸石组成，优选由大于50％重量，特别是大于70％重量的一种或多种负载铁的沸石组成。这意味着例如，本专利技术使用的催化剂除Fe-ZSM-5沸石外，还可以包含另一种含铁的沸石，例如含铁的MFI型或MOR型沸石。另外，本专利技术使用的催化剂可以含有技术人员已知的其它添加剂，例如粘合剂。优选通过固相离子交换将铁引入沸石中。为此目的通常使用的起始原料是可商购的铵沸石(例如NH4-ZSM-5)和合适的铁盐(例如FeSO4×7H2O)，在球磨机中于室本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在硝酸生产过程中除去Ｎ↓［２］Ｏ的装置，其特征在于，该装置布置在氨燃烧后热交换器的下游和吸收柱的上游，并包括基本上由一种或多种负载铁的沸石构成的催化剂。

【技术特征摘要】
DE 2000-1-14 10001540.91.一种用于在硝酸生产过程中除去N2O的装置，其特征在于，该装置布置在氨燃烧后热交换器的下游和吸收柱的上游，并包括基本上由一种或多种负载铁的沸石构成的催化剂。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，该装置布置在与氨燃烧相关的废热锅炉的第一热交换器的下游和吸收柱的上游。3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，在催化剂中存在的负载铁的一种或多种沸石是MFI型、BEA型、FER型、MOR型和/或MEL型沸石。4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述负载铁的一种或多种沸石是MFI型沸石。5.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述沸石是Fe-ZSM-5。6.一种用于除去硝酸生产过程中N2O的方法，使得自氨燃烧的反应气体通过基本上由一种或多种负载铁的沸石构成的催化剂，所述催化剂的布置位置是在氨燃烧后的热交换器的下游，但在吸收...

【专利技术属性】
技术研发人员：M施韦夫，R莫勒，T图里克，
申请(专利权)人：犹德有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]