Спосіб розкладання n2o, каталізатор для цього та спосіб одержання такого каталізатора

Номер патенту: 100743

Опубліковано: 25.01.2013

Автор: Пітерсе Йоханнес Алоізіус Захаріас

Є ще 9 сторінок.

Дивитися все сторінки або завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Спосіб каталітичного розкладання N2O у N2O- та NOx-вмісному газі у присутності каталізатора, де N2O- та NOх-вмісний газ приводять у контакт з каталізатором, каталізатор містить цеоліт, що був наповнений першим металом, який вибирають з групи благородних металів, що включає рутеній та платину, та другим металом, який вибирають з групи перехідних металів, що включає залізо, де цеоліт вибирають з групи, що включає FER та ВЕА, а наповнення цеоліту металами здійснюють шляхом наповнення цеоліту благородним металом та перехідним металом одночасно.

2. Спосіб за п. 1, де цеоліт наповнюють металами за допомогою іонного обміну.

3. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, де перший метал містить рутеній.

4. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, де перший метал містить платину.

5. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, де каталізатор містить Fe, Pt-BEA.

6. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, де цеоліт містить 0,00001-4 мас. % першого металу та 0,1-10 мас. % другого металу.

7. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, де N2O- та NOx-вмісний газ приводять у контакт з каталізатором при температурі у діапазоні 350-600 °C.

8. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, де N2O- та NOx-вмісний газ має співвідношення N2O/NOx у діапазоні 1-10000 мол./мол.

9. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, де N2О-вмісний газ також містить кисень та/або воду.

10. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, де N2О-вмісний газ істотно не містить вуглеводню, переважно містить менш ніж 50 млн. ч. вуглеводню.

11. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, де каталізатор також застосовують для видалення NOx.

12. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, де цеоліт наповнено виключно першим металом та другим металом.

13. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, де каталізатор містить комбінацію цеоліту та агенту зв'язування, де агент зв'язування не наповнено рутенієм, платиною та залізом.

14. Спосіб одержання каталізатора для каталітичного розкладання N2O у N2O- та NOx-вмісному газі, де каталізатор містить цеоліт, вибраний з групи, що складається з FER та ВЕА, та одержання каталізатора включає одночасне наповнення цеоліту першим металом, який вибирають з групи благородних металів, що складається з рутенію та платини, та другим металом, який вибирають з групи перехідних металів, що складається з заліза; та де цеоліт наповнений виключно першим металом та другим металом.

15. Каталізатор, що може бути одержаний способом, вказаним у п. 14, де каталізатор містить Fe, Pt-BEA.

16. Каталізатор за п. 15, де цеоліт містить 0,00001-4 мас. % першого металу та 0,1-10 мас. % другого металу.

Текст

Реферат: Даний винахід стосується способу каталітичного розкладання N2O у N2O- та NOx-вмісному газі у присутності каталізатора, де каталізатор містить цеоліт, що був наповнений першим металом, який вибирають з групи благородних металів, що складається з рутенію, родію, паладію, срібла, ренію, осмію, іридію, платини та золота, та другим металом, який вибирають з групи перехідних металів, що складається з хрому, марганцю, заліза, кобальту, нікелю та міді, та наповнення цеоліту цими металами здійснюють шляхом наповнення цеоліту благородним металом та перехідним металом одночасно, також даний винахід стосується каталізатора для цього способу та способу одержання вказаного каталізатора. UA 100743 C2 (12) UA 100743 C2 UA 100743 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Галузь винаходу Даний винахід стосується способу каталітичного розкладання N 2O у газі, що містить N2O та NOx. Даний винахід також стосується каталізатору для цього, а також одержання такого каталізатору. Передумови створення винаходу Закис азоту або звеселяючий газ (N 2O) має істотний парниковий ефект та високий потенціал глобального потепління (міра, якою молекула робить внесок до парникового ефекту порівняно із молекулою CO2). Політика щодо зменшення викидів парникових газів була розроблена за останні декілька років. Були ідентифіковані різні важливі джерела викидів N 2O: сільське господарство, промислове виробництво попередників нейлону (адипінової кислоти та капролактаму), виробництво азотної кислоти та автомобілів, оснащених трикомпонентним каталізатором. Різні каталітичні та некаталітичні методи можуть бути застосовані для того, щоб зробити звеселяючий газ нешкідливим. Різні каталізатори відомі, наприклад, для каталітичного розкладання чи конверсії N2O у N2 та O2 (наприклад, Японська заявка № Hei-06-154611, де описано каталізатори на основі носіїв, з перехідними металами та благородними металами). Проте, дана реакція з каталізаторами, як заявлено у рівні техніки, значною мірою інгібована присутністю кисню та води, що зустрічаються у відхідних газах в практично усіх джерелах N 2O, вказаних вище. Інший приклад описано у WO 2005/110582. У цьому документі описано спосіб каталітичного розкладання N2O у N2O-вмісному газі у присутності каталізатору, де каталізатор містить цеоліт, наповнений першим металом, вибраним з групи благородних металів, що містить рутеній, родій, паладій, срібло, реній, осмій, іридій, платину та золото, та другим металом, який вибирають з групи перехідних металів, що містить хром, марганець, залізо, кобальт, нікель та мідь, та де в цьому способі на наповнення цеоліту металом впливає наповнення цеоліту поперше благородним металом, а потім перехідним металом. Селективне каталітичне відновлення є багатообіцяючою альтернативою. З літератури відомі різні каталізатори для реакції N2O з такими агентами відновлення, як алкени (C nH2n), спирти чи аміак. Додавання насичених вуглеводнів (C nH2n+2) є переважним з технічної та економічної точки зору для застосування агентів відновленні, вказаних вище. Природний газ (CH4) та розріджений вуглеводневий газ (суміш C3H8 таC4H10) є привабливими для цього. Стислий опис винаходу Недоліком способу, в якому задіяні каталізатори, що можуть відновлювати N 2O за допомогою вуглеводнів, є необхідність у додатковому обладнанні для вуглеводнів, та те, що вуглеводні та/або CO можуть бути вивільнені. З точки зору оточуючого середовища, додатковий каталізатор часто застосовують для попередження викиду вуглеводнів. Іншим недоліком багатьох добре відомих каталізаторів, які застосовують для розкладання N2O є те, що вони часто є непридатними та/або вони стають неактивованим через присутність таких газів, як NOx [NO, NO2, N2O3 (x=3/2), та інш.], O2 та H2O. Проте, ці газу фактично завжди присутні у практичних ситуаціях, таких, як розкладання N2O з відхідних газів. Додатковим недоліком каталізаторів, заявлених у рівні техніки, є те, що вони можуть бути іноді одержані лише шляхом відносно складного процесу або у будь-якому випадку за допомогою багатостадійних процесів. Тому даний винахід направлено також на забезпечення альтернативного способу каталітичного розкладання N2O, також у присутності NO x, де вказаний недолік видалено частково чи переважно повністю. Іншою метою даного винаходу є забезпечення каталізатора для застосування у цьому способі, а також способу одержання такого каталізатору. Каталізатори, які заявлено у даному винаході, забезпечують добру конверсію N 2O навіть при низьких температурах, є стабільними протягом реакції розкладання (розкладання N 2O на N2 та O2) та також забезпечують добру конверсію та добру стабільність якщо N 2O-вмісний газ також містить інші гази (такі, як NO, NO2, N2O3, та інш., а також O2 та H2O). Несподівано було знайдено, що одночасне осадження двох каталітично активних металів у одній стадії одержання забезпечує кращу конверсію N2O, ніж аналогічний каталізатор, що має такі самі концентрації двох каталітично активних металів (M1 та M2), але який одержують послідовно у дві стадії. Також перевагою є відсутність додавання вуглеводню до N 2O-вмісного газу. Такі каталізатори є тому особливо придатними для розкладання N2O. Остаточно, одночасне наповнення є перевагою порівняно із послідовним наповненням. Даний винахід відноситься до способу каталітичного розкладання N 2O у газі, що містить N2O та NOx у присутності каталізатора, в даному способі N2O- та NOx-вмісний газ приводять у контакт з каталізатором, де каталізатор містить a цеоліт, наповнений першим металом, який 1 UA 100743 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 вибирають з групи благородних металів, що включає рутеній, родій, паладій, срібло, реній, осмій, іридій, платину та золото, та зокрема з групи благородних металів, що включає рутеній та платину, та другим металом які вибирають з групи перехідних металів, що включає хром, марганець, залізо, кобальт, нікель та мідь, особливо залізо, де цеоліт вибирають, зокрема, з групи, що включає FER (феритіт) та BEA (цеоліт бета), та де наповнення цеоліту металами здійснюють шляхом наповнення цеоліту одночасно благородним металом та перехідним металом. N2O- та NOx-вмісний газ може бути приведений у контакт з каталізатором у реакторі (або реакційній камері), що містить каталізатор. Даний винахід також забезпечує спосіб одержання каталізатора для каталітичного розкладання N2O у N2O- та NOx-вмісному газі, де каталізатор містить цеоліт, та одержання каталізатора включає одночасне наповнення цеоліту першим металом, який вибирають з групи благородних металів, що включає рутеній, родій, паладій, срібло, реній, осмій, іридій, платину та золото, зокрема з групи благородних металів, що містить рутеній та платину, та другим металом, який вибирають з групи перехідних металів, що включає хром, марганець, залізо, кобальт, нікель та мідь, особливо залізо. Додатково, даний винахід також забезпечує каталізатор, який може бути одержаний цим способом, що містить наприклад, 0,00001-4 мас. % першого металу та 0,1-10 мас. % другого металу, також охоплено застосування цього каталізатору для розкладання N 2O. Зокрема, каталізатор містить Fe, Pt-BEA, тобто цеоліт був наповнений залізом та платиною. Опис винаходу N2O-вмісний газ може бути, наприклад, відхідним газом від синтезу азотної кислоти або, наприклад, відхідним газом, що вивільняється при продукуванні попередників нейлону. Газ може також містити кисень та/або воду. На відміну від більшості каталізаторів, заявлених у рівні техніки, каталізатор, що заявлений у цій заявці, втрачає невелику кількість або не втрачає активність у присутності кисню, води або як води, так і кисню. Це відбувається, зокрема, якщо вода присутня у кількості до приблизно 5-10 об. % (тобто, об. %; об. % відноситься до об'єму N2O-вмісного газу, включаючи будь-які NOx, O2 та H2O, та інш., що можуть бути присутні). Кисень може бути присутній у кількості наприклад, до приблизно 20 %, наприклад, 0,5-20 об. %. NOx може також бути присутній, наприклад, у кількості від приблизно 10 млн. ч. до 5 % NOx, наприклад, від 10 млн. ч. до 1 об. % NOx. Зокрема, N2O- та NOx-вмісний газ має співвідношення N2O/NOx у діапазоні 1-10000 мол./мол., особливо 1-1000 мол./мол. У випадку одного зі втілень, даний винахід тому відноситься до способу, в якому N2O- та NOx-вмісний газ також містить кисень та/або воду. Тому термін "N 2O- та NOx-вмісний газ" означає у контексті даного винаходу, що газу містить, у будь-якому випадку, N2O та NOx, та він може також місити деякі інші гази, наприклад, N2, H2O, O2, та інш. Цей газ (чи газоподібна суміш) може бути приведений у контакт з каталізатором способом, відомим експерту у цій галузі. Термін "розкладання N2O у N2O-вмісному газі" означає, що N2O, який присутній у газі, у будьякому випадку частково розпадається на N2 та O2 (за допомогою каталізатору, як заявлено у даному винаході). Зокрема, даний винахід стосується способу каталітичного розкладання N 2O у N2O-вмісному газі, що включає: - забезпечення каталізатора, де каталізатор містить цеоліт, наповнений першим металом, який вибирають з групи благородних металів, що включає рутеній, родій, паладій, срібло, реній, осмій, іридій, платину та золото, зокрема, з благородних металів, що включають рутеній та платину, та другим металом, який вибирають з групи перехідних металів, що включає хром, марганець, залізо, кобальт, нікель та мідь, особливо залізо, та - забезпечення N2O- та NOx-вмісного газу та проведення N2O- та NOx-вмісного газу через простір що містить каталізатор, де N2O- та NOx-вмісний газ, простір, або обидва з них нагрівають у разі необхідності. Каталізатором є, зокрема, цеоліт, наповнений благородним металом та перехідним металом, де наповнення цеоліту металами здійснюють шляхом наповнення цеоліту одночасно благородним металом та перехідним металом. У разі необхідності, реакція розкладання може супроводжуватися нагріванням наповнення до температури, при якій (повністю чи частково) відбувається розкладання N 2O; проте, будучи відхідним газом, N2O- та NOx-вмісний газ може вже бути при необхідній температурі, або бути охолодженим до необхідної температури. Простір, що розглядається, являє собою, наприклад, реактор (чи камеру реактора), відомий експерту у цій галузі. В описі даного винаходу, NOx визначають як будь-який оксид азоту, для якого x становить 1 чи більше, такий, як NO, NO2, N2O3, та інш. Він не охоплює N2O, тобто, звеселяючий газ. NO загалом знаходиться у рівновазі із оксидами азоту, для яких x перевищує 1. Каталізатор, що 2 UA 100743 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 заявляють у даному винаході, як було знайдено, є особливо придатним для розкладання N2O у N2O- та NOx-вмісному газі, без зменшення його стабільності можливою присутністю NO, NO 2, та інш. (тобто, NOx). Одне зі втілень даного винаходу тому забезпечує спосіб, в якому N 2O- та NOxвмісний газ також містить NOx, де x становить 1 або перевищує 1, наприклад, x=1, 3/2, 2, та інш. Газ може, звичайно, також містити комбінації таких видів NO x. Зокрема, N2O- та NOx-вмісний газ містить щонайменше N2O, NO та NO2. Зокрема, даний винахід відноситься до розкладання N 2O, де N2O- та NOx-вмісний газ не містить, в основному, вуглеводню. N2O-вмісний газ переважно містить менш, ніж 50 млн. ч. вуглеводню, з розрахунку на загальну кількість N 2O-вмісний газ, або наприклад, менш, ніж 3 об. % вуглеводню, з розрахунку на загальну кількість N 2O у N2O- та NOx-вмісному газі. Більш конкретно, газ в основному не містить C nH2n+2 (де n переважно вибирають з 1-4, включаючи усі ізомери). Умови процесу для здійснення способу каталітичного розкладання N 2O у N2O- та NOxвмісному газі залежатимуть від застосування, що розглядають. Експерт у цій галузі буде, загалом, вибирати об'єм каталізатору, швидкість потоку газу, температуру, тиск та інш, таким чином, щоб конверсія призвела до найкращих результатів. Добрі результати одержують, наприклад, при вмісті N2O, що становить приблизно 100 млн. ч. або вище, наприклад, приблизно 100-100000 млн. ч. N2O у N2O- та NOx-вмісному газі. За практичних умов, кількість N2O буде загалом становити від приблизно 100 до 3000 млн. ч. у N 2O- та NOx-вмісному газі. N2O- та NOx-вмісний газ переважно вводять при об'ємній швидкості подачі газу (GHSV), що -1 -1 становить приблизно 200-200000 год. та переважно 1000-100000 год. , це значення беруть з розрахунку на об'єм використаного каталізатора. Тиск N 2O- та NOx-вмісний газ залежатиме від цільового застосування та може становити приблизно 1-50 бар(a) та переважно приблизно 1-25 бар(a) [бар(a) = бар-атмосфер. Процес може бути проведений при відносно низькій температурі. Конверсія N2O розпочинається при приблизно 300 °C. Фактично повна конверсія можу бути одержана вже при приблизно 375 °C, в залежності від умов, таких, як швидкість подачі газу, об'єм каталізатора, наповнення каталізатору, та інш. Реакцію переважно проводять при температурі від 300 до 600 °C, наприклад, від 350 до 600 °C, та більш переважно від 350 до 500 °C. Спосіб, заявлений у цьому винаході, може бути застосований, наприклад, для каталітичного відновлення N2O, що вивільняється резервними джерелами живлення, газовими двигунами, установками для виробництва азотної кислоти, N 2O, що вивільняється протягом виробництва капролактаму, або при спалюванні вугілля у псевдо розрідженому шарі, та інш. Даний винахід, тому також відноситься до застосування каталізатора, заявленого у даному винаході, наприклад, для каталітичного розкладання N2O. Спосіб, заявлений у цьому винаході, можу бути також застосований у комбінації з каталізатором для елімінування NO x, що вивільняється, наприклад, при промисловому виробництві азотної кислоти. Цеолітами, що застосовують відповідно до того, як заявлено у даному винаході, є, наприклад, такі цеоліти, що є відомими експерту у цій галузі під їх скороченими назвами (див., наприклад, Atlas of Zeolite Framework Types, Ch. Baerlocher, W.M. Meier and D.H. Olson, 2001, Elseviers Science, ISBN 0-444-50701-9): ABW, ACO, AEI, AEL, AEN, AET, AFG, AFI, AFN, AFO, AFR, AFS, AFT, AFX, AFY, AHT, ANA, APC, APD, AST, ASV, ATN, ATO, ATS, ATT, ATV, AWO, AWW, BCT, *BEA, BEC, BIK, BOG, BPH, BRE, CAN, CAS, CFI, CGF, CGS, CHA, -CHI, -CLO, CON, CZP, DAC, DDR, DFO, DFT, DOH, DON, EAB, EDI, EMT, EPI, ERI, ESV, ETR, EUO, FAU, FER, FRA, GIS, GME, GON, GOO, HEU, IFR, ISV, ITE, ITH, ITW, IWR. IWW, JBW, KFI, LAU, LEV, LIO, LOS, LOV, LTA, LTL, LTN, MAZ, MEI, MEL, MEP, MER, MFI, MFS, MON, MOR, MSO, MTF, MTN, MTT, MTW, MWW, NAB, NAT, NES, NON, NPO, OFF, OSI, OSO, -PAR, PAU, PHI, PON, RHO, -RON, RSN, RTE, RTH, RUT, RWY, SAO, SAS, SAT, SAV, SBE, SBS, SBT, SFE, SFF, SFG, SFH, SFN, SGT, SOD, SSY, STF, STI, STT, TER, THO, TON, TSC, UEI, UFI, UOZ, USI, VET, VFI, VNI, VSV, WEI, -WEN, YUG, та ZON. Також можуть бути застосовані комбінації (наповнених) цеолітів. Переважними цеолітами є цеоліти на основі кремнію та алюмінію, із співвідношенням Si/Al 2-60, та переважно 2,5-30. Добрі результати одержують, наприклад, із цеолітом, вибраним з групи, що включає FAU, FER, CHA, MOR, MFI, BEA, EMT, CON, BOG та ITQ-7. У переважному втіленні, даний винахід відноситься до способу, в якому цеоліт вибирають з групи, що включає FER, CHA, MOR та BEA. Зокрема використовують BEA та/або FER, та більш конкретно BEA. Існують різні способи одержання каталізатора відповідно до даного винаходу. Цеоліт можу бути наповнений способами, подібними таким, що добре відомі експерту у цій галузі, наприклад, їх одержують вологим просочуванням [де об'єм рідини із (розчиненою) сіллю перевищує об'єм пор цеоліту], або він може бути одержаний просочуванням простору пор, також відомим як сухе 3 UA 100743 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 просочування або початкова вологість [де об'єм рідини із (частково розчиненою) сіллю такий самий, як об'єм пор цеоліту]; або він може бути одержаний іонним обміном [обмін у рідкій фазі, де метали, що підлягають обміну, розчиняють, щонайменше, частково, у рідкій фазі у формі іонів (чи комплексних іонів), та де цеоліт перемішують із рідиною з іонами для обміну, що добре відомо експерту у цій галузі], або його одержують за допомогою CVD. Каталітичне розкладання N2O у N2O- та NOx-вмісному газі переважно проводять із цеолітом, наповнений першим та другим металом шляхом іонного обміну або просочування, та застосовують для каталітичного розкладання N2O у N2O- та NOx-вмісному газі, як такому або після деяких необов'язкових додаткових стадій, таких, як висушування, просіювання та/або кальцинування, нанесення на носій, та інш. У переважному втіленні, застосовують спосіб, в якому цеоліт наповнено першим та другим металом шляхом іонного обміну. В даному винаході, застосований метал є елементом, відомим експерту у цій галузі як метал (наприклад, метали Груп 3-12 Періодичної системи відповідно до приміток IUPAC). В даному винаході, перехідними металами є метали Груп 3-12 °F Періодичної системи (відповідно до приміток IUPAC), що також відомі як Групи Ib, IIb-VIIb та VIII. Другим металом є перехідний метал, що одночасно не є благородним металом. Благородними металами є метали Ru, Rh, Pd, Ag, Re, Os, Ir, Pt та Au. Наповнення цеоліту загалом включає застосування солей у розчині (для іонного обміну), де метал присутній в іонній формі (зазвичай у воді), або він включає застосування розчинів [для вологого просочування або просочування простору пор (початкова вологість)], де метал присутній як іон у розчині та/або як іон у сольовій сполуці. Оскільки переважним є застосування іонного обміну (у рідкій фазі) чи просочування простору пор, каталізатор – після одержання та перед кальцинуванням – загалом містить цеоліт, в якому метал присутній в іонній формі (та скоординовано із Al). Після кальцинування та/або протягом виконання способу відповідно до даного винаходу, частина металу присутня в іонній формі та може бути перетворені, на сайтах обміну, на оксид та/або метал, наприклад, шляхом кластерізації частинок. Така поведінка цеолітів після обміну металами добре відома експерту у цій галузі. Термін "метал" у даному винаході тому також означає іон металу, та, наприклад, після наповнення (нанесення металів) цеоліт може також містити оксиди металів чи солі металів (наприклад, хлориди, оксихлориди, нітрати, сульфати, та інш.). Цеоліт загалом висушують після наповнення. Потім він може бути кальцинований. Замість кальцинування (нагрівання на повітрі або кисні), він також може бути відновлений (нагрітий у відновлюючій атмосфері) або активований в інертній атмосфері (нагрітий в інертній атмосфері). Експерт у цій галузі знає такі операції як "процедури після модифікації". Кальцинування зазвичай проводять на повітрі при температурі, наприклад, 400-550 °C; відновлення може бути здійснено воднем при температурі, наприклад, 300-500 °C; інертна активація може бути здійснена за допомогою азоту, аргону, гелію, та інш. при температурі, наприклад, приблизно 300-550 °C. Такі процедури, загалом, займають декілька годин. Конкретні переважні втілення включають способи та каталізатори відповідно до даного винаходу, в яких другий метал включає Fe, та цеоліт включає FER та/або BEA. Документи DE 102006013234/WO 2007107371 описують каталітичний конвертер, що відрізняється тим, що він містить композицію, що містить паладій, платину, оксид олова, оксид носія та цеоліт. Необов'язково каталітичний конвертер може бути допований оксидами галію, індію чи заліза. Ці документи також описують спосіб одержання каталітичного конвертера, для його застосування для видалення забрудників з двигунів внутрішнього згорання відпрацьованих газів та вихлопних газів, та для способі видалення забрудників з вихлопних газів двигунів внутрішнього згорання відпрацьованих газів за допомогою вказаного каталітичного конвертера, шляхом окислення моноксиду вуглецю та вуглеводнів при видаленні твердих частинок у відпрацьованих газах шляхом окислення. Проте, ця технологія не пов'язана із розкладанням N2On. Додатково, ці документи описують одночасне наповнення агента зв'язування та цеоліту. Додатково, ці документи описують системи, що можуть містити небажані додаткові метали. У даному винаході, каталізатор може додатково містити агент зв'язування, додатково до наповненого металом цеоліту, де агент зв'язування переважно не наповнено металами, якими наповнено цеоліт. В іншому втіленні, каталізатор може додатково містити агент зв'язування, додатково до наповненого металом цеоліту, де агент зв'язування переважно не наповнено металами першим та другим металами, де перший метал вибирають з групи благородних металів, що включає рутеній, родій, паладій, срібло, реній, осмій, іридій, платину та золото, та зокрема з групи благородних металів, що включає рутеній та платину, та де другий метал вибирають з групи перехідних металів, що включає хром, марганець, залізо, кобальт, нікель та мідь, особливо залізо. Переважно, агент зв'язування не наповнено будь-яким з цих металів, 4 UA 100743 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 переважно, жодним металом взагалі, та скомбіновано із цеолітом, після наповнення цеоліту відповідно до способу за даним винаходом. Тому спосіб одержання каталізатора може додатково включати комбінування таким чином одержаного каталізатора з агентом зв'язування, де агент зв'язування є переважно агентом зв'язування, не наповненим рутенієм, платиною та залізом, більш переважно, не наповненим будь-яким з першого та другого металів, вказаних у цій заявці. Цеоліт може, особливо разом із агентом зв'язування, бути забезпеченим на основі, такій, як моноліт. Тому даний винахід також відноситься до основи, такої, як моноліт, яку забезпечують з каталізатором. Наприклад, каталізатор може бути тонко нанесений на моноліт. Тому спосіб одержання каталізатору може додатково включати комбінування таким чином одержаного каталізатора із монолітом. Переважно, моноліт є монолітом, не наповненим першим та другим металом, де перший метал вибирають з групи благородних металів, що включає рутеній, родій, паладій, срібло, реній, осмій, іридій, платину та золото, та зокрема, з групи благородних металів що включає рутеній та платину, та де другий метал вибирають з групи перехідних металів, що включає хром, марганець, залізо, кобальт, нікель та мідь, особливо залізо. Переважно, моноліт не наповнюють будь-яким з цих металів, переважно метал взагалі відсутній. У втіленні, моноліт не наповнюють рутенієм, платиною та залізом. У конкретному втіленні, цеоліт виключно наповнюють першим металом та другим металом, конкретно Fe та одним чи більше з Pt Ru. Даний винахід також відноситься до способу та каталізатору, де цеоліт наповнюють металами, вибраними з групи, що включає Fe, Rh-FER, Fe, Ir-FER, Fe, Ru-FER, Fe, Pt-FER, Fe, Pt-MOR, Fe, Rh-BEA, Fe, Ir-BEA, Fe, Ru-BEA та Fe, Pt-BEA, особливо FER та BEA варіанти. Каталізатор відповідно до даного винаходу переважно містить цеоліт, який містить приблизно 0,00001-4 мас. % першого металу (0.00001 мас. % становить 10 млн. ч.) та приблизно 0,1-10 мас. % другого металу. Більш конкретно цеоліт містить приблизно 0,01-0,5 мас. % першого металу та приблизно 0,5-4 мас. % другого металу. Комбінації "перших металів" та комбінації "других металів", та інш., можуть бути, звичайно, також застосовані, наприклад: Fe, Ir, Ru-FER, Co, Ni, Ir-MOR та Co, Ni, Rh, Os-MOR, та інш. Перша та друга операції наповнення аналогічно не виключають одну або більше додаткових операції наповнення. Примітки M2-M1цеоліт та M2,M1-цеоліт вказують відповідно на те, що цеоліт спочатку наповнюють першим металом (M1), а потім другим металом (M2), та що цеоліт наповнюють двома металами (M2,M1) одночасно. Переважно проте, цеоліт щонайменше наповнюють Fe та одним чи більше з Ru та Pt, та необов'язково наповнюють (одночасно) (виключно) одним з інших вказаних у цій заявці першим та/або другим металом. Звідси, спосіб може також включати одночасне наповнення одним чи більше іншими металами (іншими, ніж Fe та один чи більше Ru та Pt) вибраних з групи, що складається з рутенію, родію, паладію, срібла, ренію, осмію, іридію, платину, золота, хрому, марганцю, заліза, кобальту, нікелю та міді. Каталізатор відповідно до даного винаходу переважно містить лише цеоліт, що розглядається. В іншому втіленні, каталізатор містить цеоліт та певну кількість носія, наприклад, 0,1-50 мас. % беміту, наприклад, у формі гранул, або його наносять на моноліт, що є відомими експерту у цій галузі. Кількості металів (першого металу та другого металу) розраховують на кількість цеоліту, метали присутні на та у цеоліті. Добре відомі солі, такі, як, наприклад, легкорозчинні нітрати, застосовують для іонного обміну. Застосований цеоліт може бути у H, Na, K або NH4 формі, такий, як, наприклад, NH4BEA, H-FER, та інш. Процес іонного обміну продовжують достатньо довго, або повторюють достатньо часто, для того, щоб гарантувати, що приблизно 0,00001-4 мас. % першого металу присутні у цеоліті. Цеоліт може бути також наповнений іншими способами (шляхом просочування простору пор, та інш.). Цеоліт потім переважно фільтрують, промивають та можливо висушують. Цеоліт послідовно наповнюють 0,1-10 мас. % другого металу. Це може бути здійснено шляхом іонного обміну (у рідкій фазі) або просочуванням простору пор (метод початкової вологості), та інш. (див. вище). Цеоліт потім висушують та у разі необхідності кальцинують. Приклади Тестове обладнання Каталітичне розкладання N2O (та можливо NOx) досліджували у напівавтоматичній експериментальній установці. Гази вводили за допомогою контролерів потоків мас (MFCs), а воду додавали за допомогою сатуратора, який регулювали до правильної температури. Трубки нагрівали до 130 °C для попередження конденсації. Експерименти проводили у кварцовому реакторі з внутрішнім діаметром 0,6-1 см, який поміщали у піч. Фракцію відсіювання каталізатору, що становила 0,25-0,5 мм, поміщали у кварцову сітку. Газову фазу піддавали 5 UA 100743 C2 5 10 кількісному аналізу за допомогою каліброваного Bomen MB100 ІЧ-Фур'є (FTIR) спектрометра, оснащеного газовим аналізатором моделі 9100, або за допомогою Perkin Elmer GC-TCD. Газомносієм (рівновага) у прикладі був N2. Типово, N2O конверсію вимірювали як функцію температури та як функцію часу. Каталізатор нагрівали при 2 °C/хв. до 260 °C на повітрі для дегідратації каталізатора. Потім каталізатор піддавали дії реакційної суміші. При кожній температурі каталізатору дозволяли досягнути стаціонарного стану протягом часу рівноваги, що становив 15 хвилин, після чого проводили ІЧФур’є вимірювання (3 рази, інтервал 5 хв.). Потім температуру підвищували до 10 °C при 2 °C/хв. та процедуру вимірювання повторювали до досягнення найвищої температури, досягали 510 °C. Приклад 1: Одержання наповнених цеолітів Таблиця 1: Одержані каталізатори Каталізатор Кат. 1 Кат. 2 Кат. 3 Кат. 4 Кат. 5 Кат. PA1 Кат. PA2 Кат. PA3 Кат. 6 Кат. 7 Каталізатор Кат. 8 Кат. 9 Кат. 10 15 20 25 30 35 40 Опис FeRuBEA FeBEA FeRuBEA2 FePtBEA FeRuBEA3 Fe-ZSM-5 Ru-ZSM-5 Fe-Ru-ZSM-5 FePtBEA посл. FePtBEA спів. Опис FeRuBEA спів. FePtBEA спів. FePtPdSnBEA спів. Кат. 1: Fe-Ru-BEA Цей каталізатор одержували шляхом іонного обміну між Zeolyst BEA CP814 у рідкій фазі та FeCl2·4H2O та Ru(NH4)6Cl3 протягом 16 годин при 80 °C до наповнення цеоліту 0,3 мас. % Ru та 0,7 мас. % Fe. Цеоліт потім фільтрували, ретельно промивали, та висушували при 80 °C. Каталізатор кальцинували in situ протягом 5 годин при 550 °C до проведення реакції. Кат. 2: Fe-BEA (реп.) Цей каталізатор одержували шляхом іонного обміну між Zeolyst BEA CP814 у рідкій фазі та FeCl2·4H2O протягом 16 годин при 80 °C до наповнення цеоліту 0,7 мас. % Fe. Цеоліт потім фільтрували, ретельно промивали, та висушували при 80 °C. Каталізатор кальцинували in situ протягом 5 годин при 550 °C до проведення реакції. Кат. 3: Fe-Ru-BEA2 Цей каталізатор одержували шляхом іонного обміну між Zeolyst BEA CP814 у рідкій фазі та FeCl2·4H2O та Ru(NH4)6Cl3 протягом 16 годин при 80 °C до наповнення цеоліту 0,02 мас. % Ru та 0,7 мас. % Fe (за допомогою ICP аналізу). Цеоліт потім фільтрували, ретельно промивали, та висушували при 80 °C. Каталізатор кальцинували in situ протягом 5 годин при 550 °C до проведення реакції. Кат. 4: Fe-Pt-BEA Цей каталізатор одержували шляхом іонного обміну між Zeolyst BEA CP814 у рідкій фазі та FeCl2·4H2O та Pt(NH3)4Cl2 протягом 16 годин при 80 °C до наповнення цеоліту 0,05 мас. % of Pt та 0,7 мас. % of Fe (за допомогою ICP аналізу). Цеоліт потім фільтрували, ретельно промивали, та висушували при 80 °C. Каталізатор кальцинували in situ протягом 5 годин при 550 °C до проведення реакції. Кат. 5: Fe-Ru-BEA3 (реп.) Цей каталізатор одержували шляхом послідовного наповнення цеоліту каталітично активними металами.Zeolyst BEA CP814 піддавали іонному обміну з Ru(NH 4)6Cl3 у рідкій фазі протягом 16 годин при 80 °C. Цеоліт потім фільтрували, ретельно промивали, та висушували при 80 °C. Ru-BEA каталізатор потім наповнювали 0,7 мас. % Fe (ICP аналіз), з використанням 6 UA 100743 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 FeCl2·4H2O. Наважка Ru становила 0,02 мас. % (за даними ICP аналізу). Каталізатор кальцинували in situ протягом 5 годин при 550 °C до проведення реакції. Кат. PA1: Fe-ZSM-5 (реп.) Цей каталізатор одержували шляхом іонного обміну між Alsi Penta SN27 цеоліт ZSM-5 у рідкій фазі та FeCl2·4H2O протягом 16 годин при 80 °C (що було розраховано для одержання наповнення 2,5 мас. % Fe). Цеоліт потім фільтрували, ретельно промивали, та висушували при 80 °C. Каталізатор кальцинували in situ протягом 5 годин при 550 °C до проведення реакції. Кат. PA2: Ru-ZSM-5 (реп.) Цей каталізатор одержували шляхом іонного обміну між Alsi Penta SN27 цеоліт ZSM-5 у рідкій фазі та Ru(NH4)6Cl3 протягом 16 годин при 80 °C (що було розраховано для одержання наповнення 0,3 мас. % Ru). Цеоліт потім фільтрували, ретельно промивали, та висушували при 80 °C. Каталізатор кальцинували in situ протягом 5 годин при 550 °C до проведення реакції. Кат. PA3: Fe-Ru-ZSM-5 (реп.) Цей каталізатор одержували шляхом іонного обміну між Alsi Penta SN27 цеоліт ZSM-5 у рідкій фазі та FeCl2·4H2O та Ru(NH4)6Cl3 протягом 16 годин при 80 °C (що було розраховано для одержання наповнення 0,3 мас. % Ru та 2,5 мас. % Fe). Цеоліт потім фільтрували, ретельно промивали, та висушували при 80 °C. Каталізатор кальцинували in situ протягом 5 годин при 550 °C до проведення реакції. Кат. 6: FePtBEA посл. (реп.) Каталізатор одержували за допомогою послідовного іонного обміну. Zeolyst BEA CP814e спочатку обмінювали на (NH3)4Pt(NO3)2 протягом 16 годин при 80 °C, послідовно промивали, фільтрували та висушували при 80 °C. Наповнений Fe Fe-BEA потім замінювали на FeCl2·4H2O протягом 16 годин при 80 °C, для досягнення наповнення 0,50 мас. % Pt (ICP аналіз) та 1,45 мас. % Fe (ICP аналіз). Цеоліт потім фільтрували та ретельно промивали та висушували при 80 °C. Каталізатор кальцинували до проведення реакції при 550 °C. Кат. 7: FePtBEA спів. Каталізатор одержували за допомогою спів-іонного обміну Zeolyst BEA CP814e з FeCl2·4H2O та (NH3)4Pt(NO3)2 протягом 16 годин при 80 °C, для досягнення наповнення 0,05 мас. % Pt (ICP аналіз) та 1,45 мас. % Fe (ICP аналіз). Цеоліт потім фільтрували та ретельно промивали та висушували при 80 °C. Каталізатор кальцинували до проведення реакції при 550 °C. Кат. 8: Fe-Ru-BEA спів. Каталізатор одержували за допомогою спів-іонного обміну Zeolyst BEA CP814e з FeCl2·4H2O та Ru(NH4)6Cl3 протягом 16 годин при 80 °C, для досягнення наповнення 0,1 мас. % Ru (ICP аналіз) та 1,45 мас. % Fe (ICP аналіз). Цеоліт потім фільтрували та ретельно промивали та висушували при 80 °C. Каталізатор кальцинували до проведення реакції при 550 °C. Кат. 9: FePtBEA спів. Каталізатор одержували за допомогою спів-іонного обміну Zeolyst BEA CP814e з FeCl2·4H2O та (NH3)4Pt(NO3)2 протягом 16 годин при 80 °C, для досягнення наповнення 0,55 мас. % Pt (ICP аналіз) та 0,60 мас. % Fe (ICP аналіз). Цеоліт потім фільтрували та ретельно промивали та висушували при 80 °C. Каталізатор кальцинували до проведення реакції при 550 °C. Кат. 10: FePtPdSnBEA co. Каталізатор одержували за допомогою спів-іонного обміну Zeolyst BEA CP814e з FeCl2·4H2O, (NH3)4Pt(NO3)2, FeCl2·4H2O та Pd(NH3)4(NO3)2 протягом 16 годин при 80 °C, для досягнення наповнення 0,59 мас. % Pt (ICP аналіз), 0,60 мас. % Fe (ICP аналіз), 1,1 мас. % Pd та 1,1 мас. % Sn. Цеоліт потім фільтрували та ретельно промивали та висушували при 80 °C. Каталізатор кальцинували до проведення реакції при 550 °C. Приклад 2 (реперний приклад): Розкладання N2O за допомогою ZSM-5 Каталізатори PA1-PA3, вказані у Прикладі 1, що відомі з рівня техніки, застосовували для розкладання N2O за умов, вказаних у Таблиці 2. 50 Таблиця 2 Умови реакції, які застосовували у Прикладі 2 Об'єм Швидкість потоку газу GHSV T P N2O 0,3 мл 150 мл/хв. -1 30000 год. Змінна 1 бар(a) 1500 млн.ч. 7 UA 100743 C2 Продовження таблиці 2 Умови реакції, які застосовували у Прикладі 2 200 млн.ч. 0,5 % 2,5 % рівн. NO H2O O2 N2 Були одержані такі результати: Таблиця 3: Результати, одержані у Прикладі 2 Температура, °C 367 377 387 396 406 415 425 434 444 454 463 473 482 491 Конверсія (%) N2O з Fe-Ru-ZSM-5 (Кат. PA3) 6 10 16 23 33 45 59 73 85 93 97 100 100 100 Конверсія (%) N2O з FeZSM-5 (Кат. PA1) 8 9 14 22 32 45 56 68 79 88 94 98 100 100 Конверсія (%)N2O з RuZSM-5 (Кат. PA2) 9 11 15 17 25 32 41 48 60 75 83 93 98 100 5 10 Ці дані демонструють, що спів-іонний обмін (одночасний обмін першого та другого металу) у рідкій фазі, з ZSM-5 цеолітом, тобто, одночасне наповнення цеоліту Fe та Ru практично не покращує каталізатор порівняно із наповненням лише Fe-ZSM-5. Приклад 3: Розкладання N2O за допомогою BEA, обміненого на Fe/Ru та Fe N2O розкладали за умов, описаних у Таблиці 4, з використанням каталізаторів 1 та 2, наведених у Прикладі 1. Таблиця 4 Умови реакції, застосовані у Прикладі 3 Об’єм Швидкість потоку газу GHSV T P N2O NO H2O O2 N2 0,3 мл 150 мл/хв. -1 30000 год. Змінна 1 бар(a) 1500 млн.ч. 200 млн.ч. 0,5 % 2,5 % рівн. Одержані тут результати вказано нижче. 15 8 UA 100743 C2 Таблиця 5: результати, одержані у Прикладі 3 Температура, °C 319 339 359 380 400 420 440 460 480 500 5 Конверсія (%)N2O FeRu-BEA (Кат. 1) 0 1 4 13 32 62 90 99 100 100 Температура, °C 321 342 360 381 399 418 437 456 475 494 Конверсія (%) N2O FeBEA (Кат. 2) 0 2 5 10 18 28 47 73 97 100 Ці дані демонструють, що одночасне наповнення (спів-іонний обмін) цеоліту Fe та Ru забезпечує безумовно покращений каталізатор порівняно із аналогом із одинарним наповненням, Fe-BEA. Приклад 4: Розкладання N2O за допомогою BEA, обміненого на Fe/Ru та Fe/Pt Каталізатори 3 та 4 застосовували для розкладання N2O за умов, описаних у Таблиці 6. Таблиця 6 Умови реакції, які застосовували Прикладі 4 Об’єм Швидкість потоку газу GHSV T P N2O NO H2O O2 N2 0,1 мл 100 мл/хв. -1 60000 год. 490 градусів C 1 бар(a) 1500 млн.ч. 200 млн.ч. 0,5 % 2,5 % рівн. Таблиця 7: Результати Прикладу 4 Час, годин 0 20 40 60 80 100 120 140 Конверсія (%) N2O FePtBEA (Кат. 4) Час, годин 91 92 92 92 93 93 93 94 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 230 10 9 Конверсія (%) N2O FeRuBEA2 (Кат. 3) 92 93 93 93 92 92 92 92 92 92 93 92 92 UA 100743 C2 5 Ці дані демонструють, що одночасне наповнення (спів-іонний обмін) цеоліту Fe та Ru, або Fe та Pt забезпечує стабільне розкладання N2O з каталізатором. Введення другого металу тому очевидно мало сильний підвищуючий вплив на активність (див. Приклад 3) без погіршення стабільності конверсії N2O. Приклад 5: Розкладання N2O за допомогою BEA, обміненого на Fe/Ru шляхом послідовного наповнення та одночасного наповнення Каталізатори 3 та 5 з Прикладу 1 застосовували для N2O за умов, наведених у Таблиці 4. Таблиця 8 Умови реакції, застосовані у Прикладі 5 Об’єм Швидкість потоку газу GHSV T P N2O NO H2O O2 N2 10 0,2 мл 100 мл/хв. -1 30000 год. Змінна 1 бар(a) 1500 млн.ч. 200 млн.ч. 0,5 % 2,5 % рівн. Одержані тут результати вказано нижче. Таблиця 9: Результати, одержані у Прикладі 5 Температура, °C 317 346 365 385 405 424 443 463 482 501 15 Конверсія (%) N2O FeRuBEA2 (Кат. 3) 3 5 7 12 22 40 66 89 98 100 Температура, °C 318 348 367 387 406 426 445 465 484 503 Конверсія (%) N2O FeRuBEA3 (Кат. 5) 2 2 3 6 14 31 53 80 97 100 Ці дані демонструють, що одночасне наповнення (спів-іонний обмін) цеоліту Fe та Ru забезпечує значно покращений каталізатор у порівнянні із послідовно наповненим FeRuBEA. Приклад 6: розкладання N2O з використанням Fe/Ru-ZSM-5 (PA3) та Fe/Ru-BEA (Кат. 1), співобміненого на Fe та Ru З використанням каталізатору PA3 з Прикладу 1, та Кат. 1 (Fe-Ru-BEA) N2O був розкладений за умов, наведених у Таблиці 2. Були одержані такі результати: 10 UA 100743 C2 Таблиця 10: Результати з Прикладу 6 Температура (ºC) 396 415 444 463 491 5 10 Конверсія (%) N2O Fe-Ru-ZSM-5 (Кат. PA3) 23 45 85 97 100 Температура (ºC) 400 420 440 460 480 Конверсія (%) N2O Fe-Ru-BEA (Кат. 1) 32 62 90 99 100 Було зроблено висновок, що одночасне наповнення BEA Fe та Ru забезпечує очевидно покращений каталізатор порівняно із одночасно наповненим Fe та Ru ZSM-5. Позитивний ефект від комбінування Fe та Ru при спів-іонному обміні спостерігали для BEZeolite, тоді як для ZSM-5 цеоліту комбінація Fe та Ru при спів-іонному обміні також не покращувала значною мірою конверсію N2O порівняно із Fe-ZSM-5 аналогом (див. Приклад 2). Очевидно, корисна синергія Fe та Ru, встановлена шляхом спів-іонного обміну Fe та Ru, залежить від типу цеоліту. Приклад 7: Стабільність розкладання N2O з використанням Fe/Ru-ZSM-5 та Fe/Ru-BEA співобміненого на Fe, та Ru З використанням каталізатору PA3 з Прикладу 1 та каталізатору 1(Fe-Ru-BEA) N2O був розкладений за умов, наведених у Таблиці 12. Таблиця 12 Умови Прикладу 7 Кат. PA3: Fe-Ru-ZSM5 0,3 мл 150 мл/хв. -1 30000 год. 430 °C 1 бар(a) 1500 млн.ч. 200 млн.ч. 0,5 % 2,5 % рівн. Об’єм Потік газу GHSV T P N2O NO H2O O2 N2 Кат. 1: Fe-Ru-BEA 0,1 мл 100 мл/хв. -1 60000 год. 490 °C 1 бар(a) 1500 млн.ч. 200 млн.ч. 0,5 % 2,5 % рівн. Таблиця 13: Результати Прикладу 7: Час у потоці (год.) 0 10 20 40 50 Конверсія (%) N2O Fe-Ru-ZSM5 (Кат. PA3) 15 11 Конверсія (%) N2O FeRuBEA (Кат. 1) 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 230 64 61 59 57 55 Час у потоці (год.) 92 93 93 93 92 92 92 92 92 92 93 92 92 UA 100743 C2 5 Було зроблено висновок, що BEA, одночасно наповнений Fe та Ru забезпечує очевидно більш стабільне розкладання N2O на каталізатору порівняно із ZSM-5, одночасно наповненого Fe та Ru. Fe-Ru-BEA демонструє постійну N2O конверсію протягом часу періоду вимірювання (у даному прикладі становив 230 годин), у той час, як Fe-Ru-ZSM-5 демонструє постійне зменшення N2O конверсії, що становило приблизно 10 % протягом 50 годин у потоці. Приклад 8: розкладання N2O з використанням FeRuBEA Co., спів-іонно обміненого та FePtBEA Co., спів-іонно обміненого на Fe та Pt З використанням каталізатору КАТ. 7, FePtBEA Co. та каталізатору КАТ. 8, FeRuBEA Co. N2O розкладали за умов, наведених у Таблиці 13. 10 Таблиця 13 Умови Прикладу 8 Об’єм Потік газу GHSV T P N2O NO N2 0,3 мл 100 мл/хв. -1 45000 год. Змінна 1 бар(a) 1500 млн.ч. 100 млн.ч. рівн. Були одержані такі результати: Таблиця 14: Результати Прикладу 8: Температура (ºC) 341 360 380 400 419 439 458 478 15 20 25 Константа псевдо-першого порядку розкладання N2O k (ммоль/gPM.S.бар) FeRuBEA Co. 40 114 290 481 1185 2418 4547 5315 Температура (ºC) 339 359 379 398 418 437 456 476 Константа псевдо-першого порядку розкладання N2O k (ммоль/gPM.S.бар) FePtBEA Co. 99 172 321 624 1204 2442 6185 10765 Константу псевдо-першого порядку визначають: k =- (F/ (mcat PM·p)) · ln(1− X) де F є загальний потік, mcat маса PM (дорогоцінного металу, Pt та Ru відповідно) у каталізаторі, p являє собою загальний тиск, та X являє собою конверсію. Константа швидкості порівнює фактичну активність каталізаторів, а не конверсію. Було зроблено висновок, що спів-іонний обмінений одночасно наповнений Fe та Pt BEA забезпечує очевидно більш активний каталізатор порівняно із одночасно наповненим Fe та Ru BEA. Приклад 9: розкладання N2O з використанням FePtBEA посл., послідовно обміненого та FePtBEA спів., спів-іонно обміненого Fe та Pt З використанням каталізатору Кат. 6, FePtBEA посл. та каталізатору КАТ. 7, FePtBEA спів., Приклад, N2O розкладали за умов, наведених у Таблиці 14. 12 UA 100743 C2 Таблиця 14 Умови Прикладу 9 Об’єм Потік газу GHSV T P N2O NO N2 0,3 мл 100 мл/хв. -1 45000 год. Змінна 1 бар(a) 1500 млн.ч. 100 млн.ч. рівн. Були одержані такі результати: Таблиця 15: Результати Прикладу 9: Температура (ºC) Константа псевдо-першого порядку розкладання N2O k (ммоль/gPt.S.бар) FePtBEA посл. Температура (ºC) 342 362 382 401 421 440 460 480 17 31 60 118 229 517 1097 2660 339 359 379 398 418 437 456 476 Константа псевдо-першого порядку розкладання N2O k (ммоль/gPt.S.бар) FePtBEA Co. 99 172 321 624 1204 2442 6185 10765 5 10 15 Константу псевдо-першого порядку визначали: k =- (F/ (mсat Pt·p)) · ln(1− X) де F є загальним потоком, mcat маса Pt у каталізаторі, p являє собою загальний тиск, та X являє собою конверсію. Було зроблено висновок, що спів-іоннообмінений одночасно наповнений Fe та Pt BEA забезпечує очевидно більш активний каталізатор, ніж BEA, послідовно наповнений Ru та Fe. Приклад 10: розкладання N2O з використанням FePtBEA спів. та FePtPdSnBEA спів. Співобміненого з Fe, Pt, Sn та Pd. З використанням каталізатору Каталізатор 9 FePtBEA спів. та каталізатору 10 FePtPdSnBEA Co. N2O розкладали за умов, наведених у Таблиці 16. Таблиця 16 Умови Прикладу 10 Обє'м Потік газу GHSV T P N2O NO N2 0,3 мл 100 мл/хв. -1 45000 год. Змінна 1 бар(a) 1500 млн.ч. 100 млн.ч. рівн. Були одержані такі результати: 13 UA 100743 C2 Таблиця 17: Результати Прикладу 10: Температура (ºC) 10 Температура (ºC) Конверсія (%) N2O FePtPdSnBEA спів. (Кат. 10) 342 362 382 401 421 440 460 480 5 Конверсія (%) N2O FePtBEA спів. (Кат. 9) 10 17 31 51 75 96 100 100 340 360 380 399 419 438 458 477 4 7 11 20 35 56 79 97 Було зроблено висновок, що одночасно наповнений спів-іоннообмінений Fe та Pt BEA забезпечує очевидно покращений каталізатор конверсії N 2O порівняно із одночасно наповненим спів-іоннообміненим Fe, Pt, Pd та Sn BEA. Передбачають, що протягом процесу іонного обміну солей Fe, Pt, Pd та Sn остаточне розміщення та можливого стану активних Fe та Pt сайтів відрізняється від ситуації, яку отримують лише для солей Fe та Pt. У літературі стосовно розкладання N2O наведено багато прикладів важливості розміщення та природи активних сайтів розкладання N2O. Загалом, одночасний обмін BEZeolite на солі елементів, що відрізняються від Fe та одного чи більше з Pt та Ru, разом із солями Fe та одного чи більше з Pt та Ru може бути шкідливим для активності конверсії розкладання N2O. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 15 20 25 30 35 40 45 1. Спосіб каталітичного розкладання N 2O у N2O- та NOx-вмісному газі у присутності каталізатора, де N2O- та NOх-вмісний газ приводять у контакт з каталізатором, каталізатор містить цеоліт, що був наповнений першим металом, який вибирають з групи благородних металів, що включає рутеній та платину, та другим металом, який вибирають з групи перехідних металів, що включає залізо, де цеоліт вибирають з групи, що включає FER та ВЕА, а наповнення цеоліту металами здійснюють шляхом наповнення цеоліту благородним металом та перехідним металом одночасно. 2. Спосіб за п. 1, де цеоліт наповнюють металами за допомогою іонного обміну. 3. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, де перший метал містить рутеній. 4. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, де перший метал містить платину. 5. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, де каталізатор містить Fe, Pt-BEA. 6. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, де цеоліт містить 0,00001-4 мас. % першого металу та 0,1-10 мас. % другого металу. 7. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, де N2O- та NOx-вмісний газ приводять у контакт з каталізатором при температурі у діапазоні 350-600 °C. 8. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, де N2O- та NOx-вмісний газ має співвідношення N2O/NOx у діапазоні 1-10000 мол./мол. 9. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, де N2О-вмісний газ також містить кисень та/або воду. 10. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, де N2О-вмісний газ істотно не містить вуглеводню, переважно містить менш ніж 50 млн. ч. вуглеводню. 11. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, де каталізатор також застосовують для видалення NOx. 12. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, де цеоліт наповнено виключно першим металом та другим металом. 13. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, де каталізатор містить комбінацію цеоліту та агента зв'язування, де агент зв'язування не наповнено рутенієм, платиною та залізом. 14. Спосіб одержання каталізатора для каталітичного розкладання N 2O у N2O- та NOx-вмісному газі, де каталізатор містить цеоліт, вибраний з групи, що складається з FER та ВЕА, та одержання каталізатора включає одночасне наповнення цеоліту першим металом, який вибирають з групи благородних металів, що складається з рутенію та платини, та другим 14 UA 100743 C2 5 металом, який вибирають з групи перехідних металів, що складається з заліза; та де цеоліт наповнений виключно першим металом та другим металом. 15. Каталізатор, що може бути одержаний способом, вказаним у п. 14, де каталізатор містить Fe, Pt-BEA. 16. Каталізатор за п. 15, де цеоліт містить 0,00001-4 мас. % першого металу та 0,1-10 мас. % другого металу. Комп’ютерна верстка І. Мироненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 15

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Method for catalytic decomposition of n2o, catalyst and method for preparation thereof

Автори англійською

Pieterse, Johannis Alouisius Zacharias

Назва патенту російською

Способ разложения n2o, катализатор для этого и способ получения такого катализатора

Автори російською

Питерсе Йоханнес Алоизиус Захариас

МПК / Мітки

МПК: B01J 29/76, B01J 23/46, B01J 23/42, B01D 53/86

Мітки: такого, розкладання, спосіб, одержання, цього, каталізатор, каталізатора

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/17-100743-sposib-rozkladannya-n2o-katalizator-dlya-cogo-ta-sposib-oderzhannya-takogo-katalizatora.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб розкладання n2o, каталізатор для цього та спосіб одержання такого каталізатора</a>

Подібні патенти