CONVERSIÓN DE ÓXIDOS DE NITRÓGENO EN PRESENCIA DE CATALIZADOR SOPORTADO SOBRE UNA ESTRUCTURA SIMILAR A UNA MALLA.

Un proceso para retirar al menos un óxido de nitrógeno de un fluido,

que comprende: hacer fluir a un fluido sobre una estructura de material de lámina de malla fibrosa (22, 24, 26, 120) formada por una pluralidad de capas de fibras de orientación aleatoria, teniendo el material de lámina de la estructura poros en lados opuestos, estando cada lado en comunicación con los poros, teniendo dicha estructura de malla una porosidad de más de aproximadamente el 85%, teniendo la estructura de malla una pluralidad de canales (154, 156, 158, 161, 163, 164, 168, 170), teniendo cada canal una entrada que recibe fluido y una salida de fluido, fluyendo el fluido recibido a través de los canales desde las entradas a través de dichas salidas, incluyendo dicho material de lámina generadores de turbulencia (28, 46, 48, 121, 123, 124, 124', 124'', 124''') situados en los canales y que se extienden desde el material de lámina, estando los generadores formados a partir de y de una pieza con dicho material de lámina y extendiéndose en los canales para formar turbulencia en el fluido circulante, creando la turbulencia un diferencial de presión a través del material de lámina de malla, proporcionando dicho diferencial de presión una fuerza impulsora para el acceso de flujo del fluido circulante a los poros para promover el contacto con el material fibroso en los poros y dicho fluido circulante, dicho diferencial de presión para hacer que los fluidos circulantes fluyan a través de los poros transversalmente a través del material desde un lado al otro lado del material para promover el contacto con el material fibroso en los poros esencialmente en toda la superficie del material; y poner en contacto al fluido circulante con un catalizador de conversión de óxido de nitrógeno soportado sobre el material en las partes interna y externa de la estructura de material de lámina para hacer reaccionar al catalizador con el fluido circulante recibido para convertir a dicho al menos un óxido de nitrógeno en el fluido circulante

Esta invención se refiere a la conversión de óxidos de nitrógeno, tales como NO y NO2, y más particularmente, a la conversión de óxidos de nitrógeno en presencia de un catalizador soportado sobre una estructura similar a una malla. 5

Son de interés las solicitudes de Estados Unidos pendientes de tramitación de propiedad conjunta con Nº de serie 09/181.186 titulada “Method and Apparatus for Making a Catalyst Carrier Device Element”, presentada el 28 de octubre de 1998 a nombre de Vogt et al., y que corresponde al documento WO-A-0024506 presentado el 21 de octubre de 1999; Nº de serie 09/265.164 titulada “Exhaust Gas Catalytic Converter”, presentada el 9 de marzo de 1999 a nombre de J. Lloyd et al., y que corresponde al documento WO-A-0053904 presentado el 8 de marzo de 2000; Nº de 10 serie 09/156.023 titulada “Coated Products”, presentada el 17 de septiembre de 1998 a nombre de L. Schuh et al., y que corresponde al documento WO-A-9915715 presentado el 23 de septiembre de 1998; Nº de serie 09/589.817 titulada “Heat Exchanger/Reactor Apparatus”, presentada el 7 de junio de 2000 a nombre de Timothy Griffin et al., (WO-A-0194006), Nº de serie 09/322.534 titulada “Structured Packing and Element Therefor”, presentada el 28 de mayo 1999 a nombre de Rudolf A. Overbeek et al., y que corresponde al documento WO-A-9962629 presentado el 14 de mayo de 15 1999; Nº de serie 09/002539 titulada “Structured Packing and Element Therefor”, presentada el 2 de enero de 1998 a nombre de Bettina Paikert et al., que corresponde al documento WO-A-9934911 presentado el 29 de diciembre de 1998, incorporadas todas como referencia en este documento en su totalidad.

Los óxidos de nitrógeno, tales como NO y NO2, son sub-productos no deseados que se encuentran en gases de escape en diversas centrales tales como centrales energéticas, incluyendo centrales energéticas de gas natural, 20 centrales de reciclaje de residuos a energía, y centrales de combustión de fuel-oil. Los óxidos de nitrógeno también pueden encontrarse en los productos de combustión de motores diesel.

La Patente de Estados Unidos Nº 4.280.926 describe un método para producir un material catalítico para la reducción de óxidos de nitrógeno utilizando amoniaco como agente reductor. El material de soporte tiene la forma de una lámina fibrosa constituida por fibras inorgánicas no metálicas mezcladas con un polvo activo catalítico. El producto 25 puede tratarse adicionalmente mediante impregnación en agentes catalíticamente activos. Las láminas pueden conformarse en una estructura de panal y fijarse mediante un adhesivo de solución de sílice.

La Patente de Estados Unidos Nº 4.416.800 describe un método para producir un material catalítico. El material de soporte tiene la forma de una lámina fibrosa constituida por fibras inorgánicas no metálicas mezcladas con un polvo portador de catalizador. El producto puede tratarse adicionalmente mediante impregnación en una suspensión o 30 solución que contiene materiales portadores y agentes catalíticamente activos. El material catalítico puede usarse para:

a) la reducción de óxidos de nitrógeno en presencia de amoniaco (catalizador: Cu, Fe, V, W y Mo sobre Al2O3 o TiO2)

b) la oxidación de monóxido de carbono e hidrocarburos (catalizador: Pt sobre Al2O3 o TiO2)

De acuerdo con un aspecto de la presente invención, se proporciona un proceso para retirar al menos un óxido 35 de nitrógeno de un fluido, en particular un gas de acuerdo con la reivindicación 1.

Realizaciones preferidas adicionales del proceso se definen en las reivindicaciones adjuntas.

En un aspecto adicional más, el al menos un óxido de nitrógeno se selecciona entre el grupo constituido por NO y NO2 y N2O.

En un aspecto adicional, el al menos un óxido de nitrógeno se selecciona entre el grupo constituido por NO y 40 NO2 o mezclas de los mismos. En otro aspecto, el al menos un óxido de nitrógeno es NO. En otro aspecto, el al menos un óxido de nitrógeno es NO2. En otra realización, al menos un óxido de nitrógeno es N2O. En otro aspecto más, el al menos un óxido de nitrógeno incluye NO y NO2. En otro aspecto más, el al menos un óxido de nitrógeno incluye NO, NO2 y N2O.

En un aspecto adicional, el catalizador recubre a la estructura similar a una malla y preferentemente el grosor 45 del recubrimiento es menor de 30 micrómetros.

En un aspecto adicional más, un proceso para retirar NO de un gas comprende oxidar el NO contenido a NO2 y poner en contacto el NO2 con un carbonato, bicarbonato o hidróxido metálico soportado sobre una estructura similar a una malla, comprendiendo la estructura similar a una malla un material fibroso de al menos uno de un metal, metal y cerámica o cerámica y que tiene una porosidad de al menos el 87%. 50

EN EL DIBUJO:

La figura 1 es una vista esquemática isométrica de una estructura de relleno, útil para explicar los principios de la presente invención;

La figura 1a es un diagrama útil para explicar parámetros de un material de relleno corrugado.

La figura 2 es una vista de sección fragmentada isométrica de una realización de la estructura de relleno para su 55 uso con la presente invención;

Las figuras 3a, 3b y 3c son vistas esquemáticas de diferentes combinaciones de elementos de relleno que muestran relación dimensional entre las diferentes combinaciones para obtener un resultado catalítico dado;

La figura 4 es una vista en perspectiva de una pluralidad de elementos de relleno corrugados de la figura 2 dispuestos en relación lado con lado para mostrar sus orientaciones de corrugación relativas en la realización de la figura 2;

La figura 5 es una vista en perspectiva más detallada de una parte de uno de los elementos corrugados usados en la realización de las figuras 2 y 4; 5

La figura 6 es una vista con más detalle de una parte del elemento de la figura 5 tomada en la región 6;

La figura 7 es una vista con más detalle de uno de los generadores de vórtice de la figura 6 tomada en la región 7;

La figura 8 es una vista del extremo de una parte del elemento de relleno de la figura 5;

La figura 9 es una vista isométrica de una segunda realización de estructura de relleno para su uso con la 10 presente invención;

La figura 10a es una vista en planta superior de uno de los elementos de relleno de la figura 9;

La figura 10 es una vista en alzado frontal del elemento de relleno de la figura 10a tomada a lo largo de las líneas 10-10;

La figura 11 es una vista en planta superior de la estructura de la figura 9; 15

La figura 12a es una vista más detallada de una parte de la estructura de la figura 11;

La figura 13 es una vista en alzado frontal de una pieza troquelada que forma un elemento de relleno de la estructura de la figura 9;

La figura 14 es una vista isométrica de un módulo de relleno de acuerdo con una realización adicional;

La figura 15 es una vista isométrica adicional del módulo de relleno de la figura 14; 20

La figura 16 es una vista de sección en planta superior de la realización de la figura 14, que muestra un módulo de relleno en un tubo;

La figura 17 es una vista en planta de un conjunto de piezas troqueladas usadas para fabricar los módulos de las figuras 14 y 15;

La figura 18 es una vista más detallada de una parte de una de las piezas troqueladas de la figura 17 que ilustra 25 la formación de álabe; y.

La figura 19 es un diagrama útil para explicar algunos principios de la presente invención.

La expresión “retirar al menos un óxido de nitrógeno”, como se usa en este documento, significa que el al menos un óxido de nitrógeno se hace reaccionar con una molécula(s) para producir nitrógeno diatómico. Dichas reacciones incluyen, aunque no se limitan a, reacciones de oxidación-reducción. En otro aspecto, el al menos un óxido 30 de nitrógeno se oxida adicionalmente en primer lugar y a continuación se hace reaccionar con un carbonato, bicarbonato o hidróxido metálico para producir un nitrito metálico y nitrato metálico, con el nitrito y el nitrato reduciéndose para producir nitrógeno diatómico y regenerar el carbonato, bicarbonato o hidróxido metálico.

1. Un proceso para retirar al menos un óxido de nitrógeno de un fluido, que comprende:

hacer fluir a un fluido sobre una estructura de material de lámina de malla fibrosa (22, 24, 26, 120) formada por una pluralidad de capas de fibras de orientación aleatoria, teniendo el material de lámina de la estructura poros en lados opuestos, estando cada lado en comunicación con los poros, teniendo dicha estructura de malla una 5 porosidad de más de aproximadamente el 85%, teniendo la estructura de malla una pluralidad de canales (154, 156, 158, 161, 163, 164, 168, 170), teniendo cada canal una entrada que recibe fluido y una salida de fluido, fluyendo el fluido recibido a través de los canales desde las entradas a través de dichas salidas, incluyendo dicho material de lámina generadores de turbulencia (28, 46, 48, 121, 123, 124, 124', 124'', 124''') situados en los canales y que se extienden desde el material de lámina, estando los generadores formados a partir de y de 10 una pieza con dicho material de lámina y extendiéndose en los canales para formar turbulencia en el fluido circulante, creando la turbulencia un diferencial de presión a través del material de lámina de malla, proporcionando dicho diferencial de presión una fuerza impulsora para el acceso de flujo del fluido circulante a los poros para promover el contacto con el material fibroso en los poros y dicho fluido circulante, dicho diferencial de presión para hacer que los fluidos circulantes fluyan a través de los poros transversalmente a través del 15 material desde un lado al otro lado del material para promover el contacto con el material fibroso en los poros esencialmente en toda la superficie del material; y

poner en contacto al fluido circulante con un catalizador de conversión de óxido de nitrógeno soportado sobre el material en las partes interna y externa de la estructura de material de lámina para hacer reaccionar al catalizador con el fluido circulante recibido para convertir a dicho al menos un óxido de nitrógeno en el fluido 20 circulante.

2. El proceso de la reivindicación 1, que incluye proporcionar dicha estructura de material de lámina de malla fibrosa con una porosidad de más del 90%.

3. El proceso de la reivindicación 1, que incluye seleccionar dicho al menos un óxido de nitrógeno entre el grupo constituido por NO y NO2 y N2O. 25

4. El proceso de la reivindicación 1, en el que la etapa de contacto incluye recubrir con el catalizador a la estructura de material de lámina de malla fibrosa.

5. El proceso de la reivindicación 4, que incluye proporcionar el recubrimiento con un grosor de menos de 30 micrómetros.

6. El proceso de la reivindicación 1, que incluye formar la estructura de material de lámina de malla fibrosa de al 30 menos una de fibras metálicas, una combinación de fibras cerámicas y metálicas o fibras cerámicas.

7. El proceso de la reivindicación 1, en el que dicha estructura de material de lámina de malla fibrosa incluye corrugaciones que forman dichos canales, estando dichos canales orientados unos con respecto a otros y con respecto al flujo de fluido para formar dichos generadores de turbulencia.

8. El proceso de la reivindicación 7, que incluye hacer fluir al fluido a través de una disposición en serie de las 35 corrugaciones y una estructura de panal monolítica.

9. El proceso de la reivindicación 1, que comprende: oxidar el al menos un NO a NO2 y poner en contacto el NO2 con un carbonato, bicarbonato o hidróxido metálico soportado sobre la estructura de material de lámina de malla fibrosa, comprendiendo dicha estructura de material de lámina de malla fibrosa uno de fibras metálicas, fibras cerámicas y fibras cerámicas y metálicas y teniendo una porosidad de al menos el 87%. 40