Katalityczny rozkład podtlenku azotu w instalacjach do produkcji kwasu azotowego(V) może być
prowadzony w wysokiej lub niskiej temperaturze. W wysokiej temperaturze (800÷940°C) katalizator
umieszcza się w reaktorze utleniania amoniaku, bezpośrednio pod siatkami katalitycznymi.
W niskiej temperaturze (200÷450°C) katalizator umieszcza się w specjalnym reaktorze,
w strumieniu gazów resztkowych. Oferowane obecnie na rynku technologie to przede
wszystkim katalizatory wysokotemperaturowe do rozkładu N
2
O, lub niskotemperaturowe
usuwanie podtlenku azotu na drodze selektywnej katalitycznej redukcji, które
wymaga zastosowania dodatkowych substancji redukujących.
KATALIZATOR DO
NISKOTEMPERATUROWEGO
ROZKŁADU PODTLENKU AZOTU
W GAZACH RESZTKOWYCH
Z INSTALACJI KWASU AZOTOWEGO(V)
(OFERTA TECHNOLOGICZNA NR P-114)
Przedmiotem oferty jest katalizator na bazie kobaltu, niklu i cynku do niskotemperaturowego rozkładu
podtlenku azotu w gazach resztkowych z instalacji kwasu azotowego(V), dzięki czemu sprzyja redukcji emisji gazów
cieplarnianych. Katalizator nie wymaga stosowania dodatkowych substancji redukujących oraz minimalizuje straty
związane ze zubożeniem mieszanki gazowej w tlenki azotu NOx, stanowiące substrat do produkcji kwasu azotowego(V).
Centrum InnowaCjI,
transferu teChnologII
I rozwoju unIwersytetu
Podtlenek azotu (N
2
O) powstaje jako produkt uboczny m.in. podczas katalitycznego utleniania amoniaku w instalacjach
do produkcji kwasu azotowego(V). Jest produktem nie ulegającym absorpcji w wodzie, emitowanym z gazami resztkowymi
do atmosfery. Emisja N
2
O może w sposób znaczący przyczyniać się do efektu cieplarnianego, ponieważ akumuluje on ciepło
ok. 310 razy bardziej efektywnie niż CO
2
. Ponadto może on wpływać na niszczenie warstwy ozonowej w stratosferze.
Stąd też konieczne jest jego efektywne eliminowanie z gazów odlotowych, zarówno w przypadku źródeł stacjonarnych
(instalacji przemysłowych), jak i mobilnych (środki transportu z silnikami spalinowymi).
Przedmiotem oferty technologicznej jest katalizator do niskotemperaturowego rozkładu podtlenku azotu w gazach
resztkowych z instalacji kwasu azotowego. Składnikiem aktywnym katalizatora jest mieszany tlenek kobaltu, cynku
i niklu promowany przez metale alkaliczne (sód i potas) wpływające na wzrost aktywności katalitycznej oraz metale
ziem alkalicznych (magnez i wapń) ułatwiające formowanie, przy jednoczesnym zapewnieniu odpowiedniej struktury
i wytrzymałości. Katalizator wykazuje aktywność już w temperaturze 50
o
C, a całkowitą konwersję N
2
O uzyskuje
się poniżej 450
o
C.
Niskotemperaturowy katalityczny rozkład podtlenku azotu, realizowany poprzez zastosowanie układu katalitycznego
będącego przedmiotem oferty, jest zdecydowanie bardziej korzystny w porównaniu z innymi rozwiązaniami
ze względu na:
brak konieczności stosowania dodatkowych substancji redukujących;
stosunkowo niską temperaturę pracy;
zminimalizowanie strat związanych ze zubożeniem mieszanki gazowej w tlenki azotu NO
x
, stanowiące substrat do produkcji
kwasu azotowego(V);
wysoką aktywności katalityczną w obecności innych składników strumienia gazów odlotowych (tlen, woda i inne tlenki azotu).
Badania eksperymentalne, zarówno laboratoryjne, jak i w instalacji pilotowej w Instytucie Nawozów Sztucznych
w Puławach, przeprowadzone dla kilku prototypowych katalizatorów
potwierdziły wysoką aktywność katalityczną
oferowanych materiałów. Badania te polegały na:
przepuszczaniu mieszaniny podtlenku azotu i helu przez złoże katalizatora umieszczone w reaktorze kwarcowym,
przepuszczaniu gazów resztkowych z instalacji pilotowej kwas azotowego(V), o składzie identycznym jak w rzeczywistej
instalacji przemysłowej, przez układ katalityczny, a następnie określaniu składu poreakcyjnego.
Stopień rozkładu podtlenku azotu w mieszaninie N
2
O i He, w temperaturze 300
o
C wynosił 95%, przy czym jedynymi
produktami rozkładu były azot i tlen cząstkowy. W instalacji pilotowej w temperaturze 400
o
C i obciążeniu katalizatora
GHSV 2900 h-
1
stopień rozkładu podtlenku azotu wyniósł 99%.
Oferowany katalizator jest przedmiotem dwóch zgłoszeń patentowych, w których przedstawiono zarówno skład
katalizatora, jak i sposób jego wytwarzania. Dalsze badania nad rozwojem przedstawionej technologii trwają
na Wydziale Chemii Uniwersytetu Jagiellońskiego we współpracy z Instytutem Nawozów Sztucznych w Puławach.
Obecnie Centrum Innowacji, Transferu Technologii i Rozwoju Uniwersytetu wraz z Instytutem Nawozów Sztucznych
poszukują podmiotów zainteresowanych przemysłowym stosowaniem katalizatora, w szczególności w instalacjach
do wytwarzania kwasu azotowego(V).
•
•
•
•
•
•
Promocja projektu współfinansowana przez Unię Europejską
w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego.
WIĘCEJ INFORMACJI:
Dr INŻ. GaBrIEla KONOPKa-CUPIał
Specjalista ds. rozwoju Projektów
tel: +48 12 663 38 32
e-mail: gabriela.konopka-cupial@uj.edu.pl
Centrum Innowacji, Transferu Technologii
i rozwoju Uniwersytetu (CITTrU)
Uniwersytet Jagielloński
ul. Czapskich 4, 31-110 Kraków
tel.: +48 12 6633832, fax: +48 12 6633831
e-mail: cittru@uj.edu.pl
www.cittru.uj.edu.pl