1 KATALITYCZNY ROZKŁAD PODTLENKU AZOTU (N2O)Instytut Nawozów Sztucznych w Puławach Al lecia P.P. 13A, PUŁAWY KATALITYCZNY ROZKŁAD PODTLENKU AZOTU (N2O) M. Wilk, J. Kruk

2 Wpływ podtlenku azotu na środowisko naturalneefekt cieplarniany zagrożenie stratosferycznej warstwy ozonowej 22

3 Źródła emisji do środowiskarolnictwo transport i energetyka przemysł 21

4 Zawartość N2O w atmosferze20

5 CO2 CH4 N2O N2O  310  CO2 Emisja gazów cieplarnianych w EuropieLimit wg protokołu z Kyoto CO2 CH4 N2O N2O   CO2 19

6 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

7 obecnie 800 - 1400 ppm, Przewidywane ograniczenie w EU do 400 ppmEmisja N2O z instalacji kwasu azotowego obecnie ppm, Przewidywane ograniczenie w EU do 400 ppm 17

8 Prace INS nad obniżeniem emisji N2OPrace własne katalizator do wysokotemperaturowego rozkładu N2O w GN ( °C) Projekt EUREKA katalizator do wysokotemperaturowego rozkładu N2O w GN ( °C) katalizator do rozkładu lub redukcji N2O w gazach resztkowych w niskiej temperaturze ( °C) 16

9 Projekt EUREKA “STATIONOCAT”Obniżenie za pomocą nowych katalizatorów emisji N2O i NOx z instalacji przemysłowych i urządzeń do spalania paliw kopalnych 15

10 Cele projektu obniżenie emisji N2O z instalacji kwasu azotowegoobniżenie 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

11 Wykaz partnerów projektuPOLSKA 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

12 Zadania Instytutu Nawozów Sztucznychformowanie 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

13 Instalacja laboratoryjna11

14 Instalacja laboratoryjnaśrednica reaktora - 10 mm ciśnienie - atmosferyczne temperatura °C obciążenie - do h-1 skład gazu: N2O - do 2000 ppm, O2 - do 6 %, H2O - do 5 %, N2 - reszta 10

15 Aktywność katalizatorów niklowych, kobaltowych i żelazowych9

16 Reaktory utlenienia amoniaku (skala pilotowa)8

17 Schemat reaktora 7

18 Parametry testu ciśnienie – 0,49 MPa temperatura – 885890 Cstrumień NH3-powietrze – ok. 45 Nm3/h zawartość NH3 w mieszaninie NH3-powietrze ok. 10,7 vol. % zawartość N2O po siatkach – 1200 1300 ppm 6

19 Wpływ formy katalizatora na aktywność5

20 Wpływ temperatury kalcynacji tabletek katalizatora na aktywność4

21 Selektywność 3

22 Selektywność 2

23 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 mies. ponownie poddana testom na instalacji pilotowej oraz badaniu wytrzymałości mechanicznej 1