[发明专利]催化分解纯的或气体混合物中含有的一氧化二氮的方法

说明书

说明书

本发明涉及一种用催化剂催化分解纯的或气体混合物中含有的一氧化二氮的方法，其中所用的催化剂通过R-A12O4(其中R为元素周期表第Ⅰ、Ⅶ和Ⅷ副族的一种元素)与氧化物或盐或元素形式的锡、铅、元素周期表第Ⅱ主族或副族的一种元素化合并在300至1300℃温度和0.1至200巴压力下煅烧制得。

Catalysis Today4,235至251页(1989)公开了一篇关于用氧化物催化剂，尤其是混合氧化物催化分解一氧化二氮(笑气)的活化能的综述。

那里描述的催化剂还需进一步提高活性或寿命，或含有贵重的元素如贵金属。

本发明的任务就是要消除以上缺点。

因此，本发明找到了一种在200至900℃温度下催化分解纯的或气体混合物中含有的一氧化二氮的新的改进的方法，其特征在于，使用一种通过使CuAl₂O₄与氧化物或盐或元素形式的锡、铅、元素周期表第Ⅱ主族或副族的一种元素化合并在300至1300℃温度和0.1至200巴压力下煅烧得到的催化剂。

本发明方法可以下述方法实施：

可以这样实施本发明的方法：在一个炉子或换热器中将纯的一氧化二氮或含一氧化二氮的气体混合物或含一氧化二氮的废气预热到必需的反应温度，通常为200至900℃，优选250至800℃，特别优选350至700℃，然后使其通过一根装有所述催化剂的反应管。也可以直接在反应管中用接在前面的处于反应温度下的惰性材料层进行反应气体的预热。催化剂和/或惰性材料的加热除了可用外来热源之外，还可利用一氧化二氮分解时释放的反应热。

一氧化二氮可以采用极纯净的形式、与氧气或空气的混合物、与含大量水分和/或大量其它氮氧化物如一氧化氮和二氧化氮的空气或更高浓度的氮氧化物和其它气体如NO、N₂、O₂、CO、CO、H₂O和隋性气体的混合物，特别是己二酸装置的废气的形式，其中一氧化二氮可以选择性地分解成元素氮和氧，而其它氮氧化物不会明显地分解为元素。氮氧化物NO的含量通常可为0至50％(Vol)，优选1至40％(Vol)，特别优选10至30％(Vol)，N₂O含量通常可为0.01至65％(Vol)，优选1至55％(Vol)，特别优选5至45％(Vol)。例如，在含例如20％水分和65％二氧化氮(NO₂)的混合物中的一氧化二氮即顺利地选择性分解成元素。

适用的催化剂可以通过CuAl₂O₄与元素、氧化物或盐形式的锡、铅、元素周期表第Ⅱ主族或副族的一种元素化合并在300至1300℃温度和0.1至200巴压力下煅烧制得。这些催化剂不含贵金属(Ag、Au、Pd、Pt)，其BET表面积为1至350m²/g。

可以一种氧化物固体为原料，该固体部分或全部地-也即1至100％(重量)，优选10至90％(重量)，特别优选20至70％(重量)-为CuAl₂O₄成分在AL₂O₃基质中的尖晶石，将其与相同或更高浓度氧化物或盐或元素形式的锡、铅、元素周期表第Ⅱ主族或副族的一种元素混合，并在300至1300℃，优选500至1200℃，特别优选600至1100℃的温度和压力为0.1至200巴，优选0.5至10巴，特别优选在常压(大气压力)下煅烧。

与氧化物或盐(例如在溶液中)或元素形式的锡、铅、元素周期表第Ⅱ主族或副族的一种元素的混合例如可以通过采用磨碎的组分CuAl₂O₄的固体，优选在Al₂O₃中，特别优选在γ-Al₂O₃中进行喷射、机械混合、搅拌、捏合，或优选采用未磨碎的组分CuAl₂O₄的固体，优选在Al₂O₃中，特别优选在γ-Al₂O₃中进行浸渍来完成。