Procedimiento para la descomposición de N2O, catalizador para el mismo, y preparación de este catalizador.

Procedimiento para la descomposición catalítica de N2O en un gas que contiene N2O y NOx en presencia de uncatalizador,

en el que el gas que contiene N2O y NOx se pone en contacto con un catalizador, el catalizador contieneuna zeolita que se ha cargado con un primer metal seleccionado de entre un grupo de metales nobles quecomprende rutenio y platino, y con un segundo metal seleccionado de entre un grupo de metales de transición quecomprende hierro, en el que la zeolita se selecciona de entre un grupo que comprende FER y BEA, y la carga de lazeolita con los metales se realiza cargando la zeolita con el metal noble y el metal de transición simultáneamente.

Procedimiento para la descomposición de N2O, catalizador para el mismo, y preparación de este catalizador.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un procedimiento para la descomposición catalítica de N2O en un gas que contiene N2O y NOx. La invención se refiere también a un catalizador para éste, así como a la preparación de este catalizador.

Antecedentes

El óxido de dinitrógeno o gas de la risa (N2O) contribuye considerablemente al efecto invernadero y presenta un potencial de calentamiento global elevado (medición de cuánto contribuye una molécula al efecto invernadero en comparación con una molécula de CO2) . Durante los últimos años se ha desarrollado una reglamentación para reducir la emisión de gases de efecto invernadero. Se han identificado varias fuentes importantes de emisiones de N2O: la industria agrícola, la producción industrial de los precursores del nailon (ácido adipídico y caprolactamo) , la producción de ácido nítrico, y vehículos a motor equipados con catalizadores de tres vías.

Se pueden utilizar diferentes técnicas catalíticas y no catalíticas para producir un gas de la risa inocuo. Algunos catalizadores son conocidos por ejemplo por la descomposición o conversión catalítica de N2O en N2 y O2 (por ejemplo, la solicitud JP nº Hei-06-154611, que describe catalizadores como vehículos, con metales de transición y metales nobles) . Sin embargo, esta reacción con catalizadores según se reivindica en la técnica anterior está inhibida en gran parte por la presencia de oxígeno y agua, que tiene lugar en los gases residuales de prácticamente todas las fuentes de N2O mencionadas anteriormente.

Otro ejemplo se describe en el documento WO 2005/110582. Este documento describe un procedimiento para descomposición catalítica de N2O en un gas que contiene N2O en presencia de un catalizador, en el que el catalizador contiene una zeolita que se carga con el primer metal seleccionado de entre un grupo de metales nobles que comprende rutenio, rodio, paladio, plata, renio, osmio, iridio, platino y oro, y con un segundo metal seleccionado de entre un grupo de metales de transición que comprende cromo, manganeso, hierro, cobalto, níquel y cobre, y en el que el procedimiento de la carga de la zeolita con los metales se realiza mediante la carga primero de la zeolita con el metal noble y después con el metal de transición.

La reducción selectiva del catalizador es una alternativa prometedora. En la literatura se conocen varios catalizadores para la reacción de N2O con agentes reductores como los alquenos (CnH2n) , los alcoholes o el amoníaco. La adición de hidrocarburos saturados (CnH2n+2) es preferible técnica y económicamente para la utilización de los agentes reductores mencionados anteriormente. El gas natural (CH4) y el LPG (una mezcla de C3H8 y C4H10) resultan interesantes en esta conexión.

Sumario de la invención

Una desventaja del procedimiento que implica utilizar catalizadores que pueden reducir el N2O con la ayuda de hidrocarburos es que se necesitan instalaciones adicionales para los hidrocarburos, y que se pueden liberar hidrocarburos y/o CO. Desde el punto de vista medioambiental, frecuentemente se utiliza un catalizador adicional para evitar la emisión de hidrocarburos.

Otra desventaja de muchos catalizadores conocidos utilizados para la descomposición de N2O es que son habitualmente inestables y/o se desactivan en presencia de gases como NOx [NO, NO2, N2O 3 (x=3/2) , etc.], O2 y H2O. Sin embargo, estos gases están prácticamente siempre presentes en situaciones prácticas, como cuando se descompone el N2O de los gases residuales.

Otra desventaja más de los catalizadores como se reivindica según la técnica anterior es que a veces se pueden obtener sólo mediante procesos relativamente complicados o en cualquier caso procedimientos con múltiples etapas.

Por consiguiente, el objetivo de la invención consiste en proporcionar un procedimiento alternativo para la descomposición catalítica de N2O, también en presencia de de NOx, en el que las desventajas anteriores son eliminadas ya sea parcialmente o preferentemente por completo. Otro objetivo de la invención consiste en proporcionar un catalizador para su utilización en este procedimiento, así como un procedimiento para la preparación de este catalizador.

Los catalizadores según la invención garantizan una correcta conversión de N2O incluso a bajas temperaturas, son estables durante la reacción de descomposición (descomposición de N2O en N2 y O2) y también garantizan una correcta conversión y presentan una buena estabilidad cuando el gas que contiene N2O también contiene otros gases (como NO, NO2, N2O 3, etc. así como O2 y H2O) . Sorprendentemente, se ha descubierto que la colocación simultánea de dos metales catalíticamente activos en una sola etapa de preparación garantiza una mejor conversión de N2O que un catalizador similar que presenta las mismas concentraciones de los dos metales catalíticamente activos (M1 y M2) pero que se prepara secuencialmente en dos etapas. También resulta ventajoso que no se deba añadir ningún hidrocarburo al gas que contiene N2O. Por consiguiente, estos catalizadores son sumamente

adecuados para la descomposición de N2O. Por último, la carga simultánea representa una ventaja sobre la carga secuencial.

La presente invención se refiere a un procedimiento para la descomposición catalítica de N2O en un gas que contiene N2O y NOx en presencia de un catalizador, en el que el procedimiento de un gas que contiene N2O y NOx 10 se pone en contacto con el catalizador, en el que el catalizador comprende una zeolita que se carga con un primer metal seleccionado de entre un grupo de metales nobles que comprende rutenio, rodio, paladio, plata, renio, osmio, iridio, platino y oro, y en particular de entre un grupo de metales nobles que comprende rutenio y platino, y con un segundo metal seleccionado entre un grupo de metales de transición que comprende cromo, manganeso, hierro, cobalto, níquel y cobre, especialmente hierro, en el que la zeolita se selecciona en particular de entre un grupo que

comprende FER (ferrierita) y BEA (zeolita beta) , y en el que la carga de la zeolita con los metales se realiza cargando la zeolita simultáneamente con el metal noble y el metal de transición. El y el gas que contiene N2O y NOx se pueden poner en contacto con el catalizador en un reactor (o cámara de reacción) , que contiene el catalizador.

La invención también proporciona un procedimiento para la preparación de un catalizador para la descomposición

catalítica de N2O y en un gas que contiene un N2O y NOx, en el que el catalizador contiene una zeolita y en el que la preparación del catalizador implica la carga simultánea de la zeolita con un primer metal seleccionado de entre un grupo de metales nobles que comprende rutenio, rodio, paladio, plata, renio, osmio, iridio, platino y oro, en particular de entre un grupo de metales nobles que comprende rutenio y platino, y con un segundo metal seleccionado de entre un grupo de metales de transición que comprende cromo, manganeso, hierro, cobalto, níquel y cobre,

especialmente hierro.

Además, la invención también proporciona un catalizador que se puede obtener mediante este procedimiento, y que contiene, por ejemplo, 0, 00001-4% en peso total del primer metal y 0, 1-10% en peso total del segundo metal, y que también comprende la utilización de este catalizador para la descomposición de N2O. En particular, el catalizador

contiene Fe, Pt-BEA, es decir, una zeolita que se ha cargado con hierro y platino.

Descripción de la invención

El gas que contiene N2O puede ser, por ejemplo, un gas residual de la síntesis de ácido nítrico o, por ejemplo, un

gas residual que se libera en la producción de los precursores de nailon. El gas también puede contener oxígeno y/o agua. A diferencia de la mayoría de catalizadores descritos en la técnica anterior, el catalizador descrito en la presente invención pierde una parte de la actividad o nada en presencia de oxígeno, agua o ambos. Este es el caso en particular si el agua está presente en una cantidad de hasta aproximadamente 5-10% en volumen (es decir, % en volumen; % en volumen se refiere al volumen del gas que contiene N2O, que incluye uno de entre NOx, O2 y H2O,

etc. que puedan... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la descomposición catalítica de N2O en un gas que contiene N2O y NOx en presencia de un catalizador, en el que el gas que contiene N2O y NOx se pone en contacto con un catalizador, el catalizador contiene

una zeolita que se ha cargado con un primer metal seleccionado de entre un grupo de metales nobles que comprende rutenio y platino, y con un segundo metal seleccionado de entre un grupo de metales de transición que comprende hierro, en el que la zeolita se selecciona de entre un grupo que comprende FER y BEA, y la carga de la zeolita con los metales se realiza cargando la zeolita con el metal noble y el metal de transición simultáneamente.

10 2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la zeolita se carga con los metales mediante el intercambio de iones.

3. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el primer metal contiene rutenio.

15 4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el primer metal contiene platino.

5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el catalizador contiene Fe, Pt-BEA.

6. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la zeolita contiene 0, 00001-4% en 20 peso del primer metal y 0, 1-10% en peso del segundo metal.

7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el gas que contiene N2O y NOx se pone en contacto con el catalizador a una temperatura dentro del intervalo de 350 a 600ºC.

8. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el gas que contiene N2O y NOx presenta una proporción de N2O/NOx que se encuentra en del intervalo de 1 a 10.000 mol/mol.

9. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el gas que contiene N2O contiene

asimismo oxígeno y/o agua. 30

10. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el gas que contiene N2O básicamente no contiene hidrocarburo, preferentemente contiene menos de 50 ppm de hidrocarburo.

11. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que un catalizador es utilizado asimismo 35 para eliminar NOx.

12. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la zeolita se carga exclusivamente con el primer metal y el segundo metal.

13. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el catalizador comprende una combinación de la zeolita y un aglutinante, en el que el aglutinante no se carga con rutenio, platino e hierro.

14. Procedimiento para la preparación de un catalizador para la descomposición catalítica de N2O en un gas que contiene N2O y NOx, en el que el catalizador contiene una zeolita seleccionada de entre un grupo constituido por

45 FER y BEA, y la preparación del catalizador implica la carga simultánea de la zeolita con un primer metal seleccionado de entre un grupo de metales nobles constituido por rutenio y platino y con un segundo metal seleccionado de entre un grupo de metales de transición constituido por hierro; y en el que la zeolita se carga exclusivamente con el primer metal y el segundo metal.

50 15. Catalizador que se puede preparar mediante el procedimiento especificado en la reivindicación 14, en el que el catalizador contiene Fe, Pt-BEA.

16. Catalizador según la reivindicación 15, en el que la zeolita contiene 0, 00001-4% en peso del primer metal y 0, 1

10% en peso del segundo metal. 55