KATALITYCZNY ROZKŁAD PODTLENKU AZOTU (N2O) Instytut Nawozów Sztucznych w Puławach Al. 1000-lecia P.P. 13A, 24-100 PUŁAWY KATALITYCZNY ROZKŁAD PODTLENKU AZOTU (N2O) M. Wilk, J. Kruk
Wpływ podtlenku azotu na środowisko naturalne efekt cieplarniany zagrożenie stratosferycznej warstwy ozonowej 22
Źródła emisji do środowiska rolnictwo transport i energetyka przemysł 21
Zawartość N2O w atmosferze 20
CO2 CH4 N2O N2O 310 CO2 Emisja gazów cieplarnianych w Europie Limit wg protokołu z Kyoto CO2 CH4 N2O N2O 310 CO2 19
4NH3 + 4O2 = 2N2O + 6H2O (1) 2NH3 + 8NO = 5N2O + 3H2O (2) Reakcje tworzenia N2O podczas katalitycznego utleniania amoniaku na siatkach Pt - Rh 4NH3 + 4O2 = 2N2O + 6H2O (1) 2NH3 + 8NO = 5N2O + 3H2O (2) 4NH3 + 4NO + 3O2 = 4N2O + 6H2O (3) 18
obecnie 800 - 1400 ppm, Przewidywane ograniczenie w EU do 400 ppm Emisja N2O z instalacji kwasu azotowego obecnie 800 - 1400 ppm, Przewidywane ograniczenie w EU do 400 ppm 17
Prace INS nad obniżeniem emisji N2O Prace własne katalizator do wysokotemperaturowego rozkładu N2O w GN (800-920°C) Projekt EUREKA katalizator do wysokotemperaturowego rozkładu N2O w GN (800-920°C) katalizator do rozkładu lub redukcji N2O w gazach resztkowych w niskiej temperaturze (150-350°C) 16
Projekt EUREKA “STATIONOCAT” Obniżenie za pomocą nowych katalizatorów emisji N2O i NOx z instalacji przemysłowych i urządzeń do spalania paliw kopalnych 15
Cele projektu obniżenie emisji N2O z instalacji kwasu azotowego obniżenie emisji N2O i NOx z instalacji kwasu azotowego obniżenie emisji NOx i VOC w gazach odlotowych ze spalania węgla w kotłach małej i średniej mocy obniżenie emisji NOx z kotłów gazowych opalanych gazem ziemnym 14
Wykaz partnerów projektu POLSKA Zakład Karbochemii PAN, Gliwice Instytut Nawozów Sztucznych, Puławy Wydział Chemii UJ, Oddział Ochrony Środowiska, Kraków Wydział Chemii UJ, Grupa Katalizy, Kraków Instytut Chemii i Technologii Ropy i Węgla Pol. Wroc., Wrocław Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla, Zabrze Instytut Energetyki, Oddział Ceramiki CEREL, Boguchwała FRANCJA Gaz de France, Paryż Universite Pierre et Marie Curie, Paryż Universite des Sciences et Techniques de Lille, Lille Universite de Metz, Metz Ecole des Mines, Nantes 13
Zadania Instytutu Nawozów Sztucznych formowanie katalizatorów charakteryzowanie katalizatorów testy katalizatorów w instalacji laboratoryjnej testy katalizatorów w instalacji pilotowej testy stabilności mechanicznej i katalitycznej projekty prototypowych reaktorów do testów przemysłowych 12
Instalacja laboratoryjna 11
Instalacja laboratoryjna średnica reaktora - 10 mm ciśnienie - atmosferyczne temperatura - 890 °C obciążenie - do 20000 h-1 skład gazu: N2O - do 2000 ppm, O2 - do 6 %, H2O - do 5 %, N2 - reszta 10
Aktywność katalizatorów niklowych, kobaltowych i żelazowych 9
Reaktory utlenienia amoniaku (skala pilotowa) 8
Schemat reaktora 7
Parametry testu ciśnienie – 0,49 MPa temperatura – 885890 C strumień NH3-powietrze – ok. 45 Nm3/h zawartość NH3 w mieszaninie NH3-powietrze ok. 10,7 vol. % zawartość N2O po siatkach – 1200 1300 ppm 6
Wpływ formy katalizatora na aktywność 5
Wpływ temperatury kalcynacji tabletek katalizatora na aktywność 4
Selektywność 3
Selektywność 2
PODSUMOWANIE wybrany katalizator pozwala na znaczny stopień roz-kładu N2O w wysokiej temperaturze przy zapewnieniu wysokiej selektywności katalizator uformowany w 7-otworowe pierścienie ce-chuje się wyższą aktywnością niż uformowany w pierście-nie Rashiga próbka katalizatora zostanie umieszczona w reaktorze przemysłowym i po 4 - 6 mies. ponownie poddana testom na instalacji pilotowej oraz badaniu wytrzymałości mechanicznej 1