Uso de un catalizador para la descomposición de monóxido de dinitrógeno (N2O) en el procedimiento de Ostwald.

Uso de un catalizador para la descomposición de N2O en el procedimiento de Ostwald a de 750 ºC a 1000 ºC y0,

09-1,5 MPa (0,9 -15 bar), estando compuesto el catalizador de

A un material de soporte, estando compuesto el material de soporte de alfa-Al2O3 o ZrO2 o CeO2 o mezclas delos mismos y

B un revestimiento ,aplicado sobre el mismo, de rodio u óxido de rodio o un catalizador mixto de Pd-Rh.

Uso de un catalizador para la descomposicion de monoxido de dinitrogeno (N20) en el procedimiento de 0stwald

El objetivo de la invencion es el uso de un catalizador para la descomposicion de N20 que se produce como producto secundario durante la oxidacion catalitica de amoniaco segun el procedimiento de 0stwald.

La combustion catalitica de amoniaco para la preparacion de acido nitrico es conocida (procedimiento de 0stwald) . La combustion de amoniaco para la generacion a gran escala de N0 como primer producto del procedimiento se lleva a cabo a alta temperatura (por norma general, 800-950 DC) en catalizadores de aleacion de PtRh o PtRhPd. Estos se estratifican habitualmente en formas de redes tejidas o tricotadas en varios estratos unos sobre otros en el reactor. Para la produccion de estas redes se usa habitualmente alambre de PtRh o PtRhPd con un diametro de, por ejemplo, 76 !m.

Ya que durante la combustion de amoniaco se pierde metal noble en forma de oxido a traves de la fase gas, habitualmente se dispone por debajo de las redes de catalizador un sistema de redes de recuperacion, con las que se recoge una parte del platino. En una reaccion de sustitucion con el platino, en lugar de esto pasa el paladio mas ligero y economico a la fase gas.

Durante la preparacion de acido nitrico, en primer lugar se oxida el N0 que se produce en las redes de catalizador hasta dar N02. Despues del enfriamiento se conduce la corriente de gas a torres de absorcion y se absorben los oxidos de nitrogeno en agua. Entonces, con oxigeno adicional se realiza la reaccion hasta dar acido nitrico.

Como productos secundarios de la combustion de amoniaco se producen nitrogeno y N20. A diferencia del N0 y N02, el N20 no comienza otras reacciones y se emite a la atmosfera despues de atravesar todos los pasos del procedimiento. Con el uso de redes de catalizador y redes de recuperacion convencionales se emiten al entorno entre 500 y 3000 ppm de N20 cuando no se lleva a cabo ninguna retirada posterior de N20 (documento EP 1 076 634 B1) . El N20 se clasifico hace algun tiempo como gas perjudicial para el clima, ya que tiene un efecto negativo sobre la capa de ozono y contribuye al calentamiento global. Ya que su potencial para el calentamiento global es, aproximadamente, 310 veces mayor que el de C02, emisiones ya relativamente reducidas de N20 tienen una clara participacion en el calentamiento global. Por este motivo se procura reducir las emisiones antropogenas del N20.

Por tanto, se debe reducir el contenido de N20 en el gas de producto de la combustion de amoniaco. Esto se puede conseguir mediante formacion reducida del N20 o su descomposicion.

Para la descomposicion de gas hilarante ya se han propuesto algunos tipos de catalizadores. Las aplicaciones y los requisitos, a e ste respecto, son distintos dependiendo de si se trata de la purificacion de gas de escape, la destruccion de gas hilarante de exceso de gas anestesico o la retirada de amoniaco de gases de escape industriales. Tambien el material de soporte ejerce una influencia. Por ejemplo, el (oxido de) rodio sobre gamma-Al203 no causa ninguna reduccion de N20 en el procedimiento de 0stwald. En catalizadores de gas de escape, por el contrario, se usa principalmente y tambien ventajosamente gamma-Al203.

En los catalizadores de gas de escape son conocidos, por ejemplo, sistemas con Pt, Rh, Ru y/o Ir: por ejemplo, en el

documento JP 06142509 se recomienda Rh del 0, 3 al 2 % en peso sobre alfa-Al203 para temperaturas de 300 a 500 DC para la retirada de N20. Alli se mencionan tambien Ru e Ir como catalizadores. A su vez, estos metales no tienen en absoluto ningun efecto durante el procedimiento de 0stwald. El documento JP 06182203 se refiere a portadores que contienen fluoruro para catalizadores de metal noble como catalizadores de gas de escape.

El documento JP 6142517 A1 describe catalizadores soportados en alfa-Al203 con Rh o Ru y al menos uno de los oxidos de Ti, Zr o Nb. Tambien en este caso se cumple que Ru es inadecuado para el procedimiento de 0stwald. Ademas, son inadecuados titanio y oxidos de niobio. Debido a la identidad del solicitante de los documentos JP 06142509 A1, JP06182203 A1 y JP 6142517 A1 es de suponer que se trata tambien de catalizadores de gas de escape.

Ru o Pd sobre Si02 o Al203 sirven, de acuerdo con el documento JP 2002253967 A1, tambien para la destruccion de 45 gas hilarante que esta en exceso como gas anestesico. Son reactores correspondientes tubos de acero que estan cargados con granos de Al203 revestidos con metal noble y que se hacen funcionar a de 150 a 550 DC (documento JP 55031463 A1) . Tambien en este caso se evidencian los diferentes requisitos debido a que Ru asi como Pd en el procedimiento de 0stwald no tienen ningun efecto y el Si02 quimicamente no es estable en las condiciones en el procedimiento de 0stwald.

De acuerdo con el documento DE 40 20 914 A1 se quema amoniaco practicamente sin formacion de gas hilarante cuando se pone en contacto con Pt, Pd, Rh o Ir en combin acion con al menos uno de los oxidos de Mo, V. El procesamiento descrito, no obstante, no sirve para la combustion a gran escala de NH3, sino para la retirada de pequefas concentraciones de NH3 de gases de escape.

El gas hilarante puro puede descomponerse bien, segun el documento DE 35 43 640, en Pd sobre, por ejemplo, 55 corindon, tierra arcillosa o acidos silicicos. Sin embargo, el paladio es completamente inactivo en la reduccion de

N20 en el procedimiento de 0stwald.

Se han dado a conocer en especial para el uso en el procedimiento de 0stwald, por ejemplo, los siguientes sistemas:

El documento DE 198 19 882 A1 describe un catalizador para la descomposicion de N20 que se conecta detras del catalizador de red y antes del intercambio de calor yque esta aplicado como lecho fijo. Particularmente se trata de una combinacion de Cu0·Al203 con estafo o plomo.

Por el documento DE 41 28 629 A1 es conocido un catalizador de plata soportado en Al203.

De acuerdo con el documento DE 100 16 276 A1 se proponen catalizadores que contienen Cu0. Se ensayoa escala industrial, por ejemplo, un catalizador basado en Cu0-Al203. Se consiguio una reduccion del 80-90 % de N20 en una instalacion que trabaja a presion atmosferica, y de aproximadamente el 70 % de N20 en una instalacion de presion media (0, 55 MPa (5, 5 bar) ) en Am beres. (G. Kuhn: Proceedings of the Krupp Uhde Technologies Users Group Meeting 2000, Viena, 12-16 de marzo de 2000) . Las perdidas de N0 se indicaron con < 0, 5 %. En (Applied Catalysis B: Enviro nmental 44 (20 03) pa g. 117-1 51) s e hace refer encia a qu e se podria dis olver cobre de l catalizador. Ya que la descomposicion de nitrato de amonio se cataliza a traves de cobre, en este caso existiria un serio problema de seguridad.

En la reivindicacion 3 y en el parrafo [0015] del documento DE10016276A1 se enumeran capas de catalizador sobre soportes quepresentan componentes de los catalizadores usados en el presente caso, no sin embargo en los ejemplos.

Segun el documento US 2004023796 se desarrollo un catalizador para la descomposicion de N20 a 250-1000 DC basado en espinelas de oxido de Co sobre soporte de Ce02 (Co3-xMx04, siendo M Fe o Al yx de 0 a 2) . Las perdidas de N0 se indicaro n con < 0, 2 %. Ya se han re comendado sistemas similares que contienen oxido de cobalto tambien para la propia oxidacion de amoniaco (documento EP0946290B1) .

El docum ento US 5.478.5 49 descri be el uso d e Z r02 como cataliza dor de descomposicion de N 20. Correspondientemente se amplia esta ensefanza en el documento W0 0051715 pudiendose afadir a las pellas de Zr02 durante su preparacion hierro y, opcionalmente, metales de transicion.

Un catalizador de oxido mixto (Zr02 y Al203) es objeto del documento W0 9964139. El catalizador impregnado con una sal de zirconio debe hacer reaccionar en parte N 20 (aproximadamente el 15 %) hasta dar N0. El N 20 debe degradarse en total en hasta el 78-99 %. La cantidad requerida de catalizador, sin embargo, es muy grande y requiere, por norma general, una reconversion del convertidor.

De ac uerdo c on e l doc umento W 00496702A2 s e pro pone, com o ca talizador d e d os niv eles pospuesto, u n catalizador con capacidad para la destruccion del gas hilarante. Alli es gamma-Al203 el soporte inmediato para Rh (Ejemplo 1A) . El alfa-Al203 se usa como soporte estructural para un catalizador con imprimacion (washcoat) de Rh (Ejemplo 1B) , no sin embargo como soporte directo.

La ma yoria d e estos c atalizadores mu estran car encias que pueden s er de ti po r elacionado co n la tecn ica de seguridad -como en el ca talizador que se h a d escrito ant eriormente basado en C u0-Al203-o no son suficientemente estables en las condiciones en el reactor. Esto se refiere... [Seguir leyendo]

1. Uso de un catalizador para la descomposicion de N20 en el procedimiento de 0stwald a de 750 DC a 1000 DC y 0, 09-1, 5 MPa (0, 9 -15 bar) , estando compuesto el catalizador de A un material de soporte, estando compuesto el material de soporte de alfa-Al203 o Zr02 o Ce02 o mezclas de 5 los mismos y B un revestimiento , aplicado sobre el mismo, de rodio u oxido de rodio o un catalizador mixto de Pd-Rh.

2. Uso de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que en B la aleacion de Pd-Rh contiene de >0 al 95 % de Pd.

3. Uso de acuerdo con la reivindicacion 2, en el que en B la aleacion de Pd-Rh contiene del 30 al 70 % de Pd.

4. Uso de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, siendo el catalizador un catalizador de lecho fijo.

5. Uso de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, estando presente el catalizador en forma de pellas, anillos de Raschig, estructuras de espuma o de panal.

6. Uso de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, estando dispuesto el catalizador en el camino del flujo pospuesto a las redes de catalizador para la oxidacion de NH3.