PL B1. Katalizator do bezpośredniego rozkładu tlenku azotu i sposób wytwarzania katalizatora do bezpośredniego rozkładu tlenku azotu

Podobne dokumenty
AUTOREFERAT ROZPRAWY DOKTORSKIEJ. Rozkład tlenków azotu na katalizatorach tlenkowych na monolitach metalicznych ze stali austenitycznej 1H18N9T

PL B1. ZACHODNIOPOMORSKI UNIWERSYTET TECHNOLOGICZNY W SZCZECINIE, Szczecin, PL BUP 06/14

PL B1. Sposób otrzymywania nieorganicznego spoiwa odlewniczego na bazie szkła wodnego modyfikowanego nanocząstkami

PL B1. AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA IM. STANISŁAWA STASZICA W KRAKOWIE, Kraków, PL BUP 08/13

PL B1. AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA IM. STANISŁAWA STASZICA W KRAKOWIE, Kraków, PL BUP 08/13

PL B1. UNIWERSYTET JAGIELLOŃSKI, Kraków, PL BUP 12/13

PL B1. Sposób lutowania beztopnikowego miedzi ze stalami lutami twardymi zawierającymi fosfor. POLITECHNIKA WROCŁAWSKA, Wrocław, PL

PL B1. Uniwersytet Śląski w Katowicach,Katowice,PL BUP 20/05. Andrzej Posmyk,Katowice,PL WUP 11/09 RZECZPOSPOLITA POLSKA

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11)

PL B1. EKOPROD SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ, Bytom, PL

PL B1. AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA IM. STANISŁAWA STASZICA, Kraków, PL BUP 03/06

Sposób otrzymywania dwutlenku tytanu oraz tytanianów litu i baru z czterochlorku tytanu

PL B1. WOJSKOWA AKADEMIA TECHNICZNA, Warszawa, PL BUP 22/09

PL B1. Elektrolityczna, nanostrukturalna powłoka kompozytowa o małym współczynniku tarcia, zużyciu ściernym i korozji

PL B1. Sposób otrzymywania nanomateriałów na bazie żelaza i kobaltu o określonych rozmiarach krystalitów

PL B1. Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica,Kraków,PL BUP 14/02. Irena Harańczyk,Kraków,PL Stanisława Gacek,Kraków,PL

(19) PL (11) (13) B1 (12) OPIS PATENTOWY PL B1 FIG BUP 20/ WUP 11/01 RZECZPOSPOLITA POLSKA

PL B1. Reaktor do wytwarzania żeliwa wysokojakościowego, zwłaszcza sferoidalnego lub wermikularnego BUP 17/12

Zadanie 2. (1 pkt) Uzupełnij tabelę, wpisując wzory sumaryczne tlenków w odpowiednie kolumny. CrO CO 2 Fe 2 O 3 BaO SO 3 NO Cu 2 O

PL B1. Sposób zasilania silników wysokoprężnych mieszanką paliwa gazowego z olejem napędowym. KARŁYK ROMUALD, Tarnowo Podgórne, PL

Zn + S ZnS Utleniacz:... Reduktor:...

SZYBKOŚĆ REAKCJI CHEMICZNYCH. RÓWNOWAGA CHEMICZNA

Sposób oczyszczania wody ze ścieków fenolowych w fotokatalitycznym reaktorze przepływowym oraz wkład fotokatalityczny do reaktora przepływowego

PL B1. INSTYTUT KATALIZY I FIZYKOCHEMII POWIERZCHNI IM. JERZEGO HABERA POLSKIEJ AKADEMII NAUK, Kraków, PL

PL B1. Instytut Chemii Przemysłowej im.prof.ignacego Mościckiego,Warszawa,PL

Pozyskiwanie wodoru na nanostrukturalnych katalizatorach opartych o tlenki żelaza

PL B1. INSTYTUT METALURGII I INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ IM. ALEKSANDRA KRUPKOWSKIEGO POLSKIEJ AKADEMII NAUK, Kraków, PL

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1

PL B1. Sposób epoksydacji (1Z,5E,9E)-1,5,9-cyklododekatrienu do 1,2-epoksy-(5Z,9E)-5,9-cyklododekadienu

1. Podstawowe prawa i pojęcia chemiczne

(86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego: , PCT/JP02/ (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego:

Sposób otrzymywania kompozytów tlenkowych CuO SiO 2 z odpadowych roztworów pogalwanicznych siarczanu (VI) miedzi (II) i krzemianu sodu

PL B1 AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA IM. STANISŁAWA STASZICA, KRAKÓW, PL BUP 08/07

PL B1. SUROWIEC BOGDAN, Bolszewo, PL BUP 18/13. BOGDAN SUROWIEC, Bolszewo, PL WUP 04/16 RZECZPOSPOLITA POLSKA

PL B1. EKOPROD SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ, Bytom, PL

(62) Numer zgłoszenia, z którego nastąpiło wydzielenie:

PL B1. ECOFUEL SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ, Jelenia Góra, PL BUP 09/14

Konkurs Chemiczny dla uczniów szkół ponadgimnazjalnych rok szkolny 2013/2014

PL B1. AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA IM. STANISŁAWA STASZICA, Kraków, PL BUP 21/10. MARCIN ŚRODA, Kraków, PL

PL B1. POLITECHNIKA WROCŁAWSKA, Wrocław, PL BUP 06/14

Newsletter nr 6/01/2005

PL B1. Ośrodek Badawczo-Rozwojowy Izotopów POLATOM,Świerk,PL BUP 12/05

Fotochromowe kopolimery metakrylanu butylu zawierające pochodne 4-amino-N-(4-metylopirymidyn-2-ilo)benzenosulfonamidu i sposób ich otrzymywania

Nazwy pierwiastków: ...

PODSTAWY OBLICZEŃ CHEMICZNYCH.. - należy podać schemat obliczeń (skąd się biorą konkretne podstawienia do wzorów?)

PL B1. Instytut Chemii Przemysłowej im.prof.ignacego Mościckiego,Warszawa,PL BUP 07/06

(12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego:

PL B1. MENNICA-METALE SZLACHETNE SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ, Warszawa, PL

OPIS PATENTOWY C22B 7/00 ( ) C22B 15/02 ( ) Sposób przetwarzania złomów i surowców miedzionośnych

PL B1. Instalacja do oczyszczania spalin silników spalinowych i sposób oczyszczania spalin silników spalinowych. WYSOCKA ANNA, Kraków, PL

PL B1. ZAWADA HENRYK, Siemianowice Śląskie, PL BUP 13/13. HENRYK ZAWADA, Siemianowice Śląskie, PL

PIERWIASTKI STOPOWE W STALACH. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

PL B1. UNIWERSYTET JAGIELLOŃSKI, Kraków, PL BUP 01/11

PODSTAWOWE POJĘCIA I PRAWA CHEMICZNE

PL B1. POLITECHNIKA ŁÓDZKA, Łódź, PL BUP 16/16

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1

Doświadczenia eksploatacyjne i rozwój powłok ochronnych typu Hybrid stosowanych dla ekranów kotłów parowych

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL

PL B1. UNIWERSYTET EKONOMICZNY W POZNANIU, Poznań, PL BUP 21/09. DARIA WIECZOREK, Poznań, PL RYSZARD ZIELIŃSKI, Poznań, PL

(12) OPIS PATENTOWY (19)PL (11) (13) B1. (51) IntCl6: PL B1 C22B 7/00 C01G 5/00. (54) Sposób odzyskiwania srebra z surowców wtórnych

PL B1. W.C. Heraeus GmbH,Hanau,DE ,DE, Martin Weigert,Hanau,DE Josef Heindel,Hainburg,DE Uwe Konietzka,Gieselbach,DE

PL B1. BULGA ZBIGNIEW PRZEDSIĘBIORSTWO BUDOWY PIECÓW, AUTOMATYKI I OCHRONY ŚRODOWISKA SZKŁO-PIEC, Kraków, PL

PL B1 (13) B1. (51) IntCl6: C23C 8/26. (54) Sposób obróbki cieplno-chemicznej części ze stali nierdzewnej

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11)

Elektrofiltry dla małych kotłów na paliwa stałe. A. Krupa A. Jaworek, A. Sobczyk, A. Marchewicz, D. Kardaś

PL B1. AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA IM. STANISŁAWA STASZICA W KRAKOWIE, Kraków, PL BUP 14/12

Innowacyjne warstwy azotowane nowej generacji o podwyższonej odporności korozyjnej wytwarzane na elementach maszyn

4. ODAZOTOWANIE SPALIN

Elektrochemia - szereg elektrochemiczny metali. Zadania

Synteza Nanoproszków Metody Chemiczne II

X Konkurs Chemii Nieorganicznej i Ogólnej rok szkolny 2011/12

PL B1. WIJAS PAWEŁ, Kielce, PL BUP 26/06. PAWEŁ WIJAS, Kielce, PL WUP 09/12. rzecz. pat. Wit Flis RZECZPOSPOLITA POLSKA

1. Od czego i w jaki sposób zależy szybkość reakcji chemicznej?

(13) T3. (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego:

(2)Data zgłoszenia: (57) Układ do obniżania temperatury spalin wylotowych oraz podgrzewania powietrza kotłów energetycznych,

UNIWERSYTET JAGIELLOŃSKI W KRAKOWIE

CHEMIA I GIMNAZJUM WYMAGANIA PODSTAWOWE

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (54)Kocioł z hybrydowym układem spalania i sposób spalania w kotle z hybrydowym układem spalania

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 950

(12) OPIS PATENTOWY. (86) D ata i num er zgłoszenia m iędzynarodow ego: , PCT/EP96/01719

BADANIA WARSTW FE NANOSZONYCH Z ELEKTROLITU NA BAZIE ACETONU

(54) Sposób wydzielania zanieczyszczeń organicznych z wody

PL B1. HIKISZ BARTOSZ, Łódź, PL BUP 05/07. BARTOSZ HIKISZ, Łódź, PL WUP 01/16. rzecz. pat.

PL B1. PRZEDSIĘBIORSTWO HAK SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ, Wrocław, PL BUP 20/14. JACEK RADOMSKI, Wrocław, PL

Kryteria oceniania z chemii kl VII

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 1357

PL B1. POLITECHNIKA POZNAŃSKA, Poznań, PL BUP 21/10. MIECZYSŁAW JURCZYK, Poznań, PL MACIEJ TULIŃSKI, Poznań, PL

(12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego:

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 608

WOJEWÓDZKI KONKURS PRZEDMIOTOWY Z CHEMII DLA UCZNIÓW GIMNAZJÓW - rok szkolny 2011/2012 eliminacje rejonowe

(12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego:

PL B1. POLITECHNIKA GDAŃSKA, Gdańsk, PL BUP 19/09. MACIEJ KOKOT, Gdynia, PL WUP 03/14. rzecz. pat.

Pierwiastki bloku d. Zadanie 1.

LABORATORIUM Z KATALIZY HOMOGENICZNEJ I HETEROGENICZNEJ POLITECHNIKA ŚLĄSKA WYDZIAŁ CHEMICZNY. Miejsce ćwiczenia: Zakład Chemii Fizycznej, sala 109

PL B1. AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA IM. STANISŁAWA STASZICA W KRAKOWIE, Kraków, PL BUP 20/14

Fragmenty Działu 7 z Tomu 1 REAKCJE UTLENIANIA I REDUKCJI

PL B1. Kwasy α-hydroksymetylofosfonowe pochodne 2-azanorbornanu i sposób ich wytwarzania. POLITECHNIKA WROCŁAWSKA, Wrocław, PL

PL B1. POLITECHNIKA ŁÓDZKA, Łódź, PL

PANEL SPECJALIZACYJNY Kataliza przemysłowa i adsorbenty oferowany przez Zakład Technologii Chemicznej

WOJEWÓDZKI KONKURS CHEMICZNY

Transkrypt:

PL 224172 B1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 224172 (13) B1 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (21) Numer zgłoszenia: 395905 (22) Data zgłoszenia: 08.08.2011 (51) Int.Cl. B01J 23/74 (2006.01) B01J 23/745 (2006.01) B01J 23/755 (2006.01) B01J 23/86 (2006.01) B01J 23/889 (2006.01) B01J 37/14 (2006.01) B01D 53/56 (2006.01) (54) Katalizator do bezpośredniego rozkładu tlenku azotu i sposób wytwarzania katalizatora do bezpośredniego rozkładu tlenku azotu (73) Uprawniony z patentu: UNIWERSYTET JAGIELLOŃSKI, Kraków, PL (43) Zgłoszenie ogłoszono: 18.02.2013 BUP 04/13 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 30.11.2016 WUP 11/16 (72) Twórca(y) wynalazku: MIECZYSŁAWA NAJBAR, Kraków, PL JAROSŁAW DUTKIEWICZ, Kraków, PL IGA NAZARCZUK, Bełżec, PL MATEUSZ KOZICKI, Zawiercie, PL STANISŁAW JANIGA, Zawadka Osiecka, PL PAWEŁ KORNELAK, Kraków, PL ALEKSANDRA WESEŁUCHA, Kraków, PL JÓZEF CAMRA, Kraków, PL WIESŁAW ŁASOCHA, Kraków, PL ALICJA ŁASOCHA, Gaj, PL (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Grażyna Padée

2 PL 224 172 B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest katalizator do bezpośredniego rozkładu NO do N 2 i O 2. Katalizator ten przeznaczony jest do usuwania tlenków azotu z gazów odlotowych ze stacjonarnych źródeł emisji, takich jak: elektrownie, elektrociepłownie, spalarnie śmieci, fabryki kwasu azotowego, kotły małej i średniej mocy, silniki Diesla. Aktualnie do usuwania tlenku azotu z gazów odlotowych z tego typu źródeł emisji stosuje się tzw. technologię DeNO x opartą na jego redukcji amoniakiem (Catal. Today 62 (2000) 51 65 P. Forzatti et al.). Ciągle jeszcze ukazują się nowe patenty dotyczące modyfikacji tej technologii (np. JP 2010-214306). Amoniak jest, jednakże, reduktorem stosunkowo drogim i korozyjnym, wymagającym kosztownych urządzeń do dozowania, a ponadto sam stanowi zanieczyszczenie powietrza oddziaływujące szkodliwie na ludzki układ oddechowy. Powszechnie stosowane w tym procesie monolityczne tlenkowe katalizatory wanadowo-wolframowe (V-W) na ceramicznych nośnikach często ulegają blokowaniu przez tworzącą się w procesach spalania sadzę, zawierającą składniki nieorganiczne i węglowe. Ponadto ceramiczne nośniki są stosunkowo kruche, co może powodować mechaniczne uszkodzenia powierzchniowych części katalizatora odpowiedzialnych za jego aktywność. Prócz tego selektywne oddziaływanie poszczególnych składników nośnika ceramicznego z gazami reakcyjnymi powoduje jego pęknięcia i odkształcenia w czasie długotrwałej pracy. Zastosowanie bezpośredniego rozkładu NO do jego usuwania z gazów odlotowych z ww. źródeł emisji, nie wymaga żadnego reduktora, a więc także układu do jego dozowania, czyniąc proponowany proces tańszym i korzystniejszym dla środowiska. W licznych publikacjach patentowych autorzy proponowali jako katalizatory do bezpośredniego rozkładu tlenku azotu w atmosferze zawierającej tlen metale szlachetne na nośnikach tlenkowych (US 20060073964, US 20070025901), srebro lub tlenek srebra na nośnikach tlenkowych (EP526099, EP679427) i mieszane tlenki metali zawierające metale przejściowe w strukturze hydrotalkitu (KR 101011830). Wcześniej proponowano rozkład NO na mieszanych katalizatorach tlenkowych o strukturze spinelu w obecności czynników redukujących (JP 7284663, JP 10180105), oraz bezpośredni rozkład NO na mieszanych katalizatorach tlenkowych V-W (PL199013). W ostatnich latach pojawiły się publikacje sugerujące bezpośredni rozkład NO na sadzy przy udziale tlenu aktywowanego na Fe 2 O 3 (Applied Catalysis B: Environmental 80 (2008) 248 259 D. Reichert et al., Applied Catalysis B: Environmental 84 (2008) 803 812 D. Reichert et al.) oraz na żelazie metalicznym (Chemical Engineering Science, 53 (1998) 1481 1489 A. N. Hayhurst et al. i Fuel 89 (2010) 3505 3509 B. Gradoń et al.) Dużą wadą proponowanych katalizatorów jest zbyt mała szybkość procesu bezpośredniego rozkładu NO i spadek ich selektywności do azotu spowodowany obecnością tlenu, a w niektórych przypadkach destrukcja katalizatora pod wpływem wody obecnej w gazach odlotowych (zeolity), a także stopniowa utrata aktywności katalizatorów na skutek osadzania się na nich sadzy. W związku z tym żaden z wyżej wymienionych katalizatorów nie został dotąd skomercjalizowany. Katalizator tlenkowy do bezpośredniego rozkładu NO do N 2 i O 2 na podłożu ze stali kwasoodpornej austenitycznej według wynalazku zawiera fazę o strukturze Fe 2 O 3 i fazę o strukturze spinelu niklowo-żelazowego NiFe 2 O 4 i parametrach sieciowych najbliższych parametrom sieciowym spinelu NiFe 2 O 4. Fazy te tworzą mikro-krystality, które zawierają dodatkowo Cr i Mn i ewentualnie Si. W fazie o strukturze NiFe 2 O 4 stężenia Cr i Mn wynoszą: Cr od 3,6 do 8,8% at., Mn od 1.4-3,4% at., a w fazie o strukturze Fe 2 O 3 stężenia Cr, Mn i Si wynoszą: Cr od 0,1 do 1,7% at., Mn od 0,1 do 0,3% at. i Si od 0 do 0,2% at. Udział fazy spinelowej o parametrach sieciowych najbliższych parametrom sieciowym NiFe 2 O 4, oszacowany z uśrednionych danych EDS przy założeniu, że Ni występuje tylko jako Ni 2+ a Cr jako Cr 3+, wynosi 28%-36% wag., a fazy o strukturze Fe 2 O 3-64-72% wag. Korzystnie w fazie o strukturze Fe 2 O 3 nie więcej niż 1,5% jonów Fe 3+ jest podstawiona jonami Cr 3+, natomiast w strukturze NiFe 2 O 4 nie więcej niż 12% jonów Fe 3+ zastępują jony Cr 3+ i nie więcej niż 10% jonów Ni 2- zastępują jony Mn 2+. Podłoże ze stali austenitycznej ma formę rurek, pasków folii lub monolitu wykonanego z folii i jest wykonane ze stali chromowo-niklowej, ewentualnie z dodatkiem tytanu. Korzystnie stosuje się stal zawierającą nie więcej niż: 0,1% C, 2,0% Mn, 0,8% Si, 0,045% P, 0,03% S, 0,3% Cu, 19,0% Cr, 10,0 Ni i ewentualnie 0,8 Ti. Najkorzystniej stosuje się stal austenityczną 1H18N9T/1.4541.

PL 224 172 B1 3 Korzystnie katalizator ma powierzchnię właściwą od 1 do 5 m 2 /g. Zdefiniowany wyżej tlenkowy katalizator według wynalazku wytwarza się bezpośrednio na podłożu ze stali kwasoodpornej austenitycznej, na drodze utleniania w atmosferze zawierającej tlen, przez co najmniej dwukrotne wygrzewanie monolitu ze stali kwasoodpornej austenitycznej do temperatury z zakresu 600 850 C, z prędkością od 2 do 6 stopni/minutę i następujące po nim wygrzewanie w tej temperaturze przez okres od 2 do 6 godzin. Korzystnie stal wygrzewa się w atmosferze powietrza. Korzystnie stal wygrzewa się od 2 do 10 razy. Korzystnie podłoże ze stali austenitycznej ma formę pasków folii, rurek lub monolitu wykonanego z folii. W wyniku procesu wygrzewania podłoża ze stali kwasoodpornej austenitycznej na powierzchni kanalików stali powstaje katalizator według wynalazku, zawierający fazy tlenkowe ściśle związane z podłożem. Dwufazowy katalizator na podłożu ze stali kwasoodpornej austenitycznej wykazuje dużą szybkość bezpośredniego rozkładu NO, niewielką zmianę selektywności do azotu pod wpływem tlenu oraz stabilność obu parametrów katalitycznych w czasie. Katalizator powoduje utlenianie węgla z sadzy, chroniąc się w ten sposób przed stopniową utratą aktywności. Cienkie powłoki tlenkowego katalizatora według wynalazku, powstałe na ściankach kanalików monolitu jako warstwy epitaksjalne, nie ulegają wykruszaniu i powodują, że znajdujący się pod nimi metal jest dobrze chroniony przed dalszą korozją. Dodatkowymi atutami proponowanego tlenkowego katalizatora na podłożu ze stali kwasoodpornej austenitycznej jest prostota jego syntezy i stosunkowo niski koszt. Strukturę warstw tlenkowych, powstałych na podłożu ze stali kwasoodpornej austenitycznej badano metodami dyfrakcji promieniowania rentgenowskiego i dyfrakcji elektronów oraz spektroskopii Ramana. Ich skład chemiczny określano metodami spektroskopii rentgenowskiej i metodą spektroskopii fotoelektronów wzbudzonych promieniowaniem rentgenowskim (XPS). Próbki do badań fizykochemicznych otrzymywano przez zdrapanie katalizatora z powierzchni utlenionych rurek lub folii. Udział fazy spinelowej o parametrach sieciowych najbliższych parametrom sieciowym NiFe 2 O 4, szacowano zarówno na podstawie statystyki indeksowanych dyfraktogramów elektronowych, jak i na podstawie dyfraktogramów rentgenowskich, w połączeniu z wynikami analiz chemicznych otrzymanych metodą spektroskopii rentgenowskiej i metodą spektroskopii elektronów wzbudzonych promieniowaniem rentgenowskim. Przedmiot wynalazku został bliżej przedstawiony w przykładach. P r z y k ł a d 1 Rurkę ze stali kwasoodpornej austenitycznej 1H18N9T/1.4541 poddano 7 cyklom grzewczym w powietrzu, złożonych z termo-programowanego grzania do 650 C, z szybkością 4 /min i następującego po nim wygrzewania w tej temperaturze przez okres 4 godzin. Uzyskano warstwę katalizatora tlenkowego zawierającą fazy o strukturze spinelu i parametrach sieciowych spinelu niklowo-żelazowego i -tritlenku diżelaza, przy czym udział fazy spinelowej wynosił około 36% a udział fazy a Fe 2 O 3 około 64%. Proszkowy katalizator uzyskany przez zdrapanie z rurki miał powierzchnię właściwą 4 m 2 /g. W trzech punktach proszkowej próbki katalizatora wykonano widma ramanowskie. Uzyskane widma Ramana w zakresie od 100-2000 cm -1 przedstawiono na fig. 1. Nad maksymami widm zaznaczono pozycje pików faz: Fe 2 O 3 (Phys. Rev. B41 (1990) 7822 7827 M.J. Massem et al.) (*), FeCr 2 O 4 (Geochim. Cosmochim. Acta, 67 (2003) 3937 3942 M. Chen et al.) ( ), Fe 3 O 4 (Journal of Solid State Chemistry 174 (2003) 424 430 O.N. Shebanova et al.) ( ). NiFe 2 O 4 (J. Raman Spectrosc. (2010), (wileyonlinelibrary.com) DOI 10.1002/jrs.2791 A. Ahlawat & V. G. Sathe) ( ). Jak łatwo zauważyć w badanych mikroobszarach próbki katalizatora zdrapanego z powierzchni rurki obecna jest faza Fe 2 O 3 oraz faza spinelowa o parametrach sieciowych NiFe 2 O 4, lub/i FeCr 2 O 4. Obecność Fe 2 O 3 i fazy spinelowej w tym katalizatorze stwierdzono także metodą dyfrakcji promieniowania rentgenowskiego. Wyniki badań tego katalizatora w analitycznym transmisyjnym mikroskopie elektronowym dostarczyły bardziej szczegółowych informacji o jego składzie fazowym oraz informacji o składzie chemicznym. Na fig. 2 pokazano wyniki uzyskane w analitycznym transmisyjnym mikroskopie elektronowym dla typowego mikro-krystalitu, przy czym fig. 2a przedstawia obraz mikroskopowy mikro-krystalitu, fig. 2b dyfraktogram elektronowy z wybranego obszaru tego mikro-krystalitu z zaznaczonym

4 PL 224 172 B1 pasem płaszczyzn, fig. 2c widmo rentgenowskie z wskazanego strzałką punktu mikro-krystalitu, a fig. 2d obliczone z widma rentgenowskiego zawartości procentowe poszczególnych pierwiastków we wskazanym strzałką punkcie analizy, w procentach wagowych i atomowych. Wskaźnikowanie dyfraktogramu pozwala ustalić, że pochodzi on od krystalitu o strukturze Fe 2 O 3. W przypadku pokazanym na fig. 2b powierzchnia (110) krystalitu Fe 2 O 3 jest prostopadła do kierunku wiązki elektronowej. Skład atomowy potwierdza obecność tritlenku diżelaza oraz pokazuje, że w krystalicie, obok żelaza i tlenu, znajdują się niewielkie ilości chromu, manganu i krzemu, które są także składnikami wyjściowej stali. Stosunek atomowych zawartości tlenu i żelaza jest bliski 1,5. Natomiast obecność chromu w ilości 0.5 at.% oraz zbliżone promienie jonu Fe 3+ Cr 3- wskazują na obecność roztworu stałego Cr + / Fe 2 O 3. Na fig. 3 pokazano wyniki uzyskane w analitycznym transmisyjnym mikroskopie elektronowym dla innego typu mikro-krystalitu badanego katalizatora, przy czym fig. 3a przedstawia obraz mikroskopowy mikro-krystalitu fig. 3b dyfraktogram elektronowy z wybranego obszaru tego mikro-krystalitu z zaznaczonym pasem płaszczyzn, fig. 3c widmo rentgenowskie z wskazanego strzałką punktu mikro-krystalitu, a fig. 3d obliczone z widma rentgenowskiego zawartości procentowe poszczególnych pierwiastków we wskazanym strzałką punkcie analizy, w procentach wagowych i atomowych. Wskaźnikowanie dyfraktogramu elektronowego przedstawionego na rys. 3b pozwala stwierdzić, że pochodzi on od krystalitu spinelu NiFe 2 O 4, którego ściana 112 jest prostopadła do wiązki elektronowej. Biski 2 stosunek atomowy żelaza i niklu (fig. 3d) również potwierdza obecność tej fazy. P r z y k ł a d 2 Rurkę ze stali kwasoodpornej austenitycznej 1H18N9T/1.4541 poddano 7 cyklom grzewczym w powietrzu, złożonych z termo-programowanego grzania do 840 C, z szybkością 4 /min i następującego po nim wygrzewania w tej temperaturze przez okres 4 godzin. Uzyskano warstwę tlenkową o powierzchni właściwej 1 m 2 /g, zawierającą fazy o strukturze Fe 2 O 3 i spinelu o parametrach sieciowych najbliższych parametrom spinelu niklowo-żelazowego. Powierzchniowa (do 2 nm) część tej warstwy jest znacznie zubożona w kationy Cr 3+ i Fe 2+ oraz wzbogacona w kationy Fe 3- w porównaniu z warstwą tlenkową otrzymaną w trakcie cykli grzewczych do 650 C, jak to pokazuje tabela 1, zawierająca wyniki otrzymane metodą spektroskopii elektronów wzbudzonych promieniowaniem rentgenowskim. Natomiast zawartość jonów niklowych jest praktycznie ta sama. Zmniejszenie stosunku sumarycznej zawartości jonów na drugim stopniu utlenienia do zawartości jonów na trzecim stopniu utlenienie w stosunku do katalizatora otrzymanego w cyklach grzewczych do 650 C wskazuje wyraźnie na zmniejszający się udział fazy spinelowej, co potwierdzają wyniki badań metodami dyfrakcyjnymi i spektroskopii ramanowskiej. T a b e l a 1 Procentowy udział poszczególnych kationów w powierzchniowych nano-warstwach katalizatorów otrzymanych w trakcie 7 cykli grzewczych do 650 i do 840 C, określony metodą XPS. Katalizator otrzymany w trakcie 7 cykli grzewczych w powietrzu do 650 C Rodzaj kationu Fe 3+ Fe 2+ Cr 3+ Ni 2+ Zawartość [% at.] 23 39 28 10 Katalizator otrzymany w trakcie 7 cykli grzewczych w powietrzu do 840 C Rodzaj kationu Fe 3+ Fe 2+ Cr 3+ Ni 2+ Zawartość [% at.] 42 28 21 9 P r z y k ł a d 3 Badanie aktywności dwufazowego katalizatora Cr,Mn/ Fe 2 O 3 - Cr, Mn/NiFe 2 O 4 otrzymanego zgodnie z przykładem 1, w bezpośrednim rozkładzie NO. Badania prowadzono w pionowym rurowym przepływowym reaktorze kwarcowym (Ø=3,6 mm i l=31 cm) z dziurkowanym krążkiem kwarcowym podtrzymującym katalizator, umieszczonym 3 cm od jego dolnego końca, jak również w pionowym u-rurkowym (Ø =3,6 mm) przepływowym reaktorze kwarcowym z 4-krotnym poszerzeniem w przestrzeni katalizatora - zawierającej spiek kwarcowy podtrzymujący katalizator.

PL 224 172 B1 5 Pomiary prowadzono w zakresie 150 500 C dla NO rozcieńczonego helem do stężenia 2%, 1% i 200 ppm, przy objętościowej szybkości przepływu ok. 15000 h -1. Stężenie 200 ppm NO/He odpowiada stężeniu tlenku azotu w gazach odlotowych wielu elektrowni biomasowo-węglowych. Zastosowane przepływy objętościowe były około dwukrotnie większe od przepływu gazów odlotowych w tych elektrowniach. Na fig. 4. podano temperaturową zależność selektywności do azotu w bezpośrednim rozkładzie NO w mieszaninach gazowych zawierających: a) 2/% NO/He, b) 2% NO i 7,4% O 2 /He; c) 2% NO i 1600 ppm SO 2 /He; d) 2% NO, 7,4% O 2, 200 ppm SO 2 i 0,25 g pyłów zebranych za elektrofiltrami w elektrowni bimasowo-węglowej, przy stałym przepływie objętościowym GHSV=15000 h -1, na próbce katalizatora o masie 0,2 g, otrzymanego zgodnie z przykładem 1. Konwersja NO wynosiła 100% we wszystkich temperaturach dla mieszanin reakcyjnych zawierających prócz 2% NO/He dodatkowe składniki. Jedynie w temperaturze 150 C dla mieszaniny 2% NO/He konwersja NO wynosiła ok. 50%. Jak łatwo zauważyć bezpośredni rozkład NO zachodzi z największą selektywnością do azotu (S N2 ) w mieszaninie gazowej 2% NO/He (fig. 4a). Osiąga ona wartość bliską 100% już w temperaturze 250 C i stabilizuje się na tym poziomie w temperaturach wyższych. Obecność 5% tlenu w mieszaninie reakcyjnej powoduje obniżenie wartości selektywności do azotu w całym zakresie temperatur i przesunięcie jej stabilizacji, na poziomie ok. 80%, do temperatury 400 C (fig. 4b). Zawartość 1600 ppm SO 2 powoduje znacznie większe obniżenie selektywności do azotu niż zawartość 5% O 2 i brak jej stabilizacji w badanym zakresie temperatur. Równoczesna obecność 2% NO, 7,4% O 2, 200 ppm SO 2, i zmieszanie katalizatora z 0,5 g pyłu zabranego w elektrowni biomasowo-węglowej za elektrofiltrami sprawia, że selektywność do azotu w temperaturach do 300 C pozostaje na bardzo niskim, około 10%, poziomie. Powyżej 300 C S N2 gwałtownie rośnie, osiągając już w 400 C wartość ok. 90%, utrzymującą się na tym samym poziomie w temperaturach wyższych. W produktach reakcji w temperaturach powyżej 300 C stwierdzono CO 2. Porównanie wyników analiz chemicznych przeprowadzonych metodą spektroskopii rentgenowskiej dla świeżo przygotowanej próbki katalizatora zmieszanego z pyłem oraz dla próbki tego katalizatora zastosowanego w reakcji bezpośredniego rozkładu NO wskazuje na zmniejszanie się zawartości węgla w trakcie oddziaływania katalizatora z mieszaniną reakcyjną. Można zatem stwierdzić, że powyżej 300 C katalizator według wynalazku może służyć do równoczesnego usuwania NO i cząstek węglowych z gazów odlotowych z takich źródeł emisji jak elektrownie, elektrociepłownie, fabryki kwasu azotowego, spalarnie śmieci, kotły małej i średniej mocy czy silniki Diesla, zawierających znaczne ilości tlenu i możliwie także porównywalne z NO ilości ditlenku siarki. Zastrzeżenia patentowe 1. Katalizator tlenkowy do bezpośredniego rozkładu NO do N 2 i O 2 osadzony na podłożu metalicznym, znamienny tym, że podłoże jest ze stali kwasoodpornej austenitycznej, a katalizator jest dwufazowy i zawiera fazę o strukturze Fe 2 O 3 i fazę o strukturze spinelu NiFe 2 O 4 i parametrach sieciowych najbliższych parametrom sieciowym NiFe 2 O 4, przy czym fazy te tworzą mikro-krystality, które zawierają dodatkowo Cr i Mn i ewentualnie Si, o stężeniach: Cr od 3,6 do 8,8% at., Mn od 1,4 3,4% at., w fazie o strukturze NiFe 2 O 4 i stężeniach: Cr od 0,1 do 1,7% at., Mn od 0,1 do 0,3% at. i Si od 0 do 0,2% at. w fazie o strukturze Fe 2 O 3, przy czym udział fazy spinelowej w katalizatorze wynosi 28% 36% wag., a fazy o strukturze Fe 2 O 3 wynosi 64 72% wag. 2. Katalizator według zastrz. 1, znamienny tym, że w fazie o strukturze Fe 2 O 3 nie więcej niż 1,5% jonów Fe 3- jest podstawiona jonami Cr 3+, natomiast w strukturze NiFe 2 O 4 nie więcej niż 12% jonów Fe 3+ zastępują jony Cr 3+ i nie więcej niż 10% jonów Ni 2- zastępują jony Mn 2-. 3. Katalizator według zastrz. 1, znamienny tym, że podłoże ze stali austenitycznej jest wykonane ze stali chromowo-niklowej. 4. Katalizator według zastrz. 3, znamienny tym, że stal zawiera tytan. 5. Katalizator według zastrz. 3, znamienny tym, że podłoże jest wykonane ze stali zawierającej nie więcej niż: 0,1% C, 2,0% Mn, 0,8% Si, 0,045% P, 0,03% S, 0,3% Cu, 19,0% Cr, 10,0 Ni i ewentualnie 0,8 Ti.

6 PL 224 172 B1 6. Katalizator według zastrz. 5, znamienny tym, że podłoże jest wykonane ze stali 1H18N9T/1.4541 7. Katalizator według zastrz. 1, znamienny tym, że podłoże ma formę rurek lub folii lub monolitu wykonanego z folii. 8. Katalizator według zastrz. 1, znamienny tym, że ma powierzchnię właściwą od 1 do 5 m 2 /g. 9. Sposób wytwarzania katalizatora tlenkowego do bezpośredniego rozkładu NO do N 2 i O 2, osadzonego na podłożu metalicznym, określonego w zastrzeżeniu nr 1, znamienny tym, że stal kwasoodporną austenityczną utlenia się przez co najmniej dwukrotne grzanie podłoża ze stali kwasoodpornej austenitycznej w atmosferze zawierającej tlen, do temperatury z zakresu 600 850 C, z prędkością od 2 do 6 stopni/minutę i następujące po nim wygrzewanie w tej temperaturze przez okres od 2 do 6 godzin. 10. Sposób według zastrz. 9, znamienny tym, że stal wygrzewa się w atmosferze powietrza. 11. Sposób według zastrz. 9, znamienny tym, że wygrzewaniu poddaje się stal chromowoniklową. 12. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że wygrzewaniu poddaje się stal zawierającą nie więcej niż: 0,1% C, 2,0% Mn, 0,8% Si, 0,045% P, 0,03% S, 0,3% Cu, 19,0% Cr, 10,0 Ni i ewentualnie 0,8 Ti. 13. Sposób według zastrz. 12, znamienny tym, że wygrzewaniu poddaje się stal 1H18N9T/1.4541. 14. Sposób według zastrz. 9, znamienny tym, że stal wygrzewa się od 2 do 10 razy. 15. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że podłoże ze stali ma formę folii, lub rurek lub też monolitu wykonanego z folii. Departament Wydawnictw UPRP Cena 2,46 zł (w tym 23% VAT)