Catalizador de desnitrificación, opcionalmente aplicado como revestimiento sobre un soporte con estructura de panal, y método de desnitrificación de gases de escape que lo utiliza.

Un catalizador de desnitrificación que tiene una zeolita como el ingrediente principal que se va a usar parareducir óxidos de nitrógeno en gases de combustión usando una fuente de amoníaco,

en el que están sostenidossobre la zeolita los elementos estaño y/o galio, además de los elementos hierro y cerio.

Catalizador de desnitrificación, opcionalmente aplicado como revestimiento sobre un soporte con estructura de panal, y método de desnitrificación de gases de escape que lo utiliza.

Antecedentes de la invención.

Campo de la invención La presente invención se refiere a un catalizador de desnitrificación, un catalizador de desnitrificación de tipo estructura de panal, y un método de desnitrificación con dicho catalizador, con más detalle, se refiere a un catalizador de desnitrificación y a un catalizador de desnitrificación de tipo estructura de panal para retirar eficazmente los óxidos de nitrógeno mediante la reducción de los gases de combustión emitidos desde calderas y motores de combustión interna tales como un motor de gasolina y un motor diesel, y a un método de desnitrificación con dicho catalizador.

Descripción de la técnica anterior

Las calderas y los motores de combustión interna emiten diversas sustancias peligrosas derivadas de combustibles y aire de combustión dependiendo de sus estructuras y tipos. Estas sustancias peligrosas incluyen materiales tales como compuestos hidrocarbonados (HC) , monóxido de carbono (CO) , óxidos de nitrógeno (NOx) y hollín, y sustancias similares, que están reguladas por la Ley de Control de la Polución del Aire. Como un método para su purificación, se ha usado prácticamente un procedimiento catalítico en el que los gases de combustión se ponen en contacto con un catalizador y son purificados.

En los aparatos de combustión tales como calderas se suministra una cantidad óptima de aire de combustión a los mismos dependiendo del tipo de combustible y régimen de alimentación de los combustibles para controlar la temperatura de combustión de manera que se elimine la generación de sustancias peligrosas. Sin embargo, el aire y los combustibles no siempre se pueden controlar de manera ideal en todos los aparatos de combustión, y así, en ocasiones se generan una gran cantidad de sustancias peligrosas tales como óxidos de nitrógeno debido a la combustión incompleta. Aunque ocurre lo mismo en el caso de los motores de combustión interna, particularmente en el caso de un motor diesel, puesto que la estructura del motor está diseñada para funcionar mediante una mezcla pobre, los óxidos de nitrógeno son fácilmente emitidos.

Con el fin de purificar los óxidos de nitrógeno emitidos de este modo, se estudian ampliamente procedimientos de reducción catalítica, en los que los gases de combustión se mezclan con amoníaco o compuestos hidrocarbonados, etc. como un agente reductor y se introducen en un aparato de purificación relleno con un catalizador para reducir los óxidos de nitrógeno a N2 según las siguientes fórmulas de las reacción principales.

4NO + 4NH3+O2 • 4N2 +6H2O 2NO2 + 4NH3 +O2 • 3N2 +6H2O NO+NO2 +2NH3 • 2N2 +3H2O

Sin embargo, todos los óxidos de nitrógeno no se reducen a N2, sino que parte de los óxidos de nitrógeno son emitidos en forma de N2O. Este N2O es un gas de efecto invernadero, y debe ser disminuido sí como el dióxido de carbono.

La temperatura de los gases de combustión emitidos desde las calderas se ajusta mediante intercambio de calor, si es necesario, antes de introducirlos en el aparato de purificación relleno con un catalizador, y luego se mezclan con un agente reductor y se tratan catalíticamente en el aparato de purificación. En este caso, a menudo se utiliza para rellenar el aparato de purificación un catalizador de tipo estructura moldeado para formar una composición catalizadora en forma de nódulos. Como técnica para utilizar los procedimientos de reducción catalítica, se ha usado un catalizador en el que Cu, Mo, Co y Mn, etc., como un metal activo, están sostenidos sobre alúmina, sílicealúmina, zirconia, carbón activado, como un catalizador.

Además, usando un catalizador que tiene zeolita que contiene hierro y cerio, se ha propuesto un procedimiento de purificación de gases de combustión en el que se añaden gases de combustión con amoníaco como un agente reductor y se ponen en contacto con el catalizador para reducir los óxidos de nitrógeno (véase el documento de patente 1) . Este procedimiento ha permitido la reducción estable de los óxidos de nitrógeno.

Por otra parte, con respecto a los automóviles, se conoce un método para purificar sustancias peligrosas en los gases de combustión de una vez o en etapas, colocando un catalizador adecuado para la sustancia peligrosa que se va a eliminar en el conducto de los gases de combustión. Para este propósito, se ha usado un catalizador de tipo estructura de panal formado por una estructura de panal recubierta con una composición catalizadora. La estructura de panal es una estructura hecha de materiales resistentes al calor tales como metales, acero inoxidable, etc. o materiales cerámicos, etc., y muchos conductos de gases paralelos estrechos que se prolongan en el cuerpo de la estructura, y una composición catalizadora que recubre una parte que forma estos conductos de gases. Entre estas estructuras de panel, una que tiene ambos extremos del conducto de gases abiertos se denomina de tipo flujo transversal, mientras que una que tiene un extremo del conducto de gases cerrado se denomina de tipo flujo de pared. La superficie de la pared en el conducto de gases del tipo flujo de pared desempeña la función de un filtro que filtra composiciones en partículas tales como hollín de los gases de combustión.

A propósito, en el caso de motores de combustión interna montados en automóviles, el estado de los gases de combustión emitidos se ve afectado en gran medida por las condiciones de operación de dichos motores. Específicamente, el cambio en las condiciones de funcionamiento de los automóviles hace que la temperatura y composición de los gases de combustión sen inestables, lo que ha perjudicado no sólo a la función de desnitrificación de un catalizador, sino también a toda la tecnología de catalizadores para retirar otras sustancias peligrosas.

Recientemente, desde que se ha predicho que se obligarían a cumplir las regulaciones de los óxidos de nitrógeno emitidos desde automóviles diesel, se requiere que los catalizadores de desnitrificación que se han usado o propuesto hasta ahora tengan un rendimiento adicionalmente mejorado para retirar los óxidos de nitrógeno. En dichos casos, ha sido deseable desarrollar un catalizador de desnitrificación y un catalizador de tipo estructura de panal que pueda mejorar la capacidad para purificar los gases de combustión emitidos y retirar de forma estable los óxidos de nitrógeno contenidos en los mismos sin aumentar la cantidad de metales activos en la composición catalizadora.

Documento de patente 1: JP-A-2005-502451 (reivindicación 35, reivindicación 41) .

En los documentos US5 733 837 A1, EP 1 166 856 A2 y US 5 028 406 A1 se describen catalizadores de desnitrificación que comprende una zeolita como ingrediente principal, con galio o estaño sostenido sobre la misma además de, o bien hierro o cerio.

Sumario de la invención Considerando los problemas convencionales anteriormente mencionados, un objeto de la presente invención es proporcionar un catalizador de desnitrificación, un catalizador de desnitrificación de tipo estructura de panal para retirar de manera eficiente los óxidos de nitrógeno mediante reducción procedentes de los gases de combustión emitidos desde calderas y motores de combustión interna tales como un motor de gasolina y un motor diesel, y un método de desnitrificación con dicho catalizador.

Después de haber estudiado intensamente una manera de resolver estos problemas, los autores de la presente invención han encontrado que, en la reducción de los óxidos de nitrógeno en los gases de combustión con amoníaco o urea usando un catalizador de desnitrificación que tiene la zeolita, sobre la que están sostenidos los elementos hierro y cerio, como el ingrediente principal, se mejora en gran medida el rendimiento del catalizador de desnitrificación sosteniendo adicionalmente al menos uno de los elementos estaño y galio sobre la zeolita, y que se consigue un excelente efecto, especialmente en la purificación de gases de combustión emitidos desde un motor diesel, sosteniendo este catalizador de desnitrificación sobre un soporte con estructura de panal, y de de este modo, se completa la presente invención.

Es decir, el primer aspecto de la presente invención es un catalizador de desnitrificación que tiene la zeolita como el ingrediente principal, que va a ser usado para reducir los óxidos de nitrógeno en gases de combustión con una fuente de amoníaco, en el que, además de los elementos hierro y cerio, están sostenidos adicionalmente sobre la zeolita... [Seguir leyendo]

1. Un catalizador de desnitrificación que tiene una zeolita como el ingrediente principal que se va a usar para reducir óxidos de nitrógeno en gases de combustión usando una fuente de amoníaco, en el que están sostenidos 5 sobre la zeolita los elementos estaño y/o galio, además de los elementos hierro y cerio.

2. El catalizador de desnitrificación según la reivindicación 1, en el que al menos parte de los elementos hierro y cerio está sostenidos mediante intercambio iónico.

3. El catalizador de desnitrificación según la reivindicación 1 ó 2, en el que la cantidad sostenida del elemento hierro es de 0, 1 a 10% en peso en forma de óxido con respecto a la zeolita.

4. El catalizador de desnitrificación según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la cantidad sostenida del elemento cerio es de 0, 05 a 5% en peso, en forma de óxido con respecto a la zeolita.

5. El catalizador de desnitrificación según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la zeolita es zeolita beta.

6. El catalizador de desnitrificación según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que la cantidad 20 sostenida de los elementos estaño y/o galio es de 0, 1 a 10% en peso con respecto a la zeolita.

7. El catalizador de desnitrificación según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 usado para recubrir la superficie de un soporte de estructura de panal.

8. El catalizador de desnitrificación según la reivindicación 7, en el que la cantidad de recubrimiento del catalizador de desnitrificación es de 20 a 300 g/l con respecto al soporte de estructura de panal.

9. Un método de desnitrificación, en el que los gases de combustión que contienen óxidos de nitrógeno se mezclan con una fuente de amoníaco como un agente reductor y se ponen en contacto con el catalizador de desnitrificación 30 según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, a un intervalo de temperaturas de 170 a 550ºC.