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Catalisi ambientale

Catalisi ambientale. Distruzione di inquinanti presenti in fase gassosa. Caratteristiche catalisi ambientale. 1) Trasformazione di sostanze in bassa concentrazione in genere <2000ppm (nell’industria chimica in genere >1% ) 2) Concentrazioni e temperatura variabili nel tempo

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Presentation Transcript

  1. Catalisi ambientale Distruzione di inquinanti presenti in fase gassosa

  2. Caratteristiche catalisi ambientale • 1) Trasformazione di sostanze in bassa concentrazione in genere <2000ppm (nell’industria chimica in genere >1% ) • 2) Concentrazioni e temperatura variabili nel tempo • 3) Composizione variabile nel tempo • 4) Elevate velocità di flusso della corrente gassosa necessarie per essere emesse nel camino o attraversare la marmitta catalitica, tempi di contatto millisecondi (nell’industria chimica in genere >I sec ) • 5)Nella catalisi ambientale sono gli impianti a monte che condizionano le condizioni operative, nell’industria di sintesi,invece, si scelgono quelle ottimali

  3. Ossidazioni VOC • VOC : composti organici volatili • Se le concentrazioni sono superiori a 2000 ppm si utilizza la combustione termica,T>800oC) ,se la concentrazione è inferiore ai 2000pm si sceglie la catalisi ambientale ,altrimenti i costi di combustione sono troppo elevati. La catalisi ambientale permette l’ossidazione a bassa temperatura, La reazione avviene in condizioni adiabatiche

  4. Ossidazione catalitica di VOC • 1)Idrocarburo +nO2 -> xCO2 +yH2O • 2)RCl+nO2-> x CO2 +yHCl +zH2O • 3)RSH+nO2-> xCO2 +SO2 +zH2O • Nel caso 2 e 3 a valle dell’impianto di combustione ci sono abbattitori dei gas acidi con NaOH o CaOH2

  5. Catalizzatore per eliminare VOC • Pt su g Al2O3 Monolite di ceramica supporto(nido d’ape ) g Al2O3 specie attiva Pt gAl2O3 Pt Ceramica

  6. Soluzione per la catalisi ambientale • 1)) catalizzatori molto attivi che sono capaci di operare in un largo campo di temperatura a bassa concentrazione. • La maggiore attività è raggiunta scegliendo elementi molto attivi come Pt o Cr-Mn ossidi ed elevata area superficiale (>120m2/g ) • Bisogna che assolutamente che si vada fino a CO2 altrimenti si formano sostanze tossiche ( aldeidi, chetoni, organo clorurati,mercaptani ) • La difficoltà di andare a CO2 consiste nell’essere costretti di operare a basso tempo di contatto a causa delle condizioni operative dettate dalle apparecchiature a monte

  7. Soluzioni per la catalisi ambientale • 2) Si opera con catalizzatori monolitici che permettono il passaggio di flussi di gas ad elevata velocità per evitare di creare forti perdite di carico. Non si possono utilizzare catalizzatori a base di pasticche come nell’industria chimica. • 3) I catalizzatori devono avere elevata vita almeno di un anno ,gli impianti di disinquinamento non possono essere fermati

  8. Riduzione NO in impianti fissi • SCR Selective catalytic reduction • 2NO+2NH3+1/2O2-> 2 N2 +3H2O • Reazione non desiderate • 2 NH3 +1,5 O2-> N2 +3H2O distrugge il reagente • 2NH3 +5/2O2-> 2NO +3H2O aumenta il carico inquinante • SO2-+1/2O2-> SO3 • SO3 +2 NH3+H2O->(NH4)2SO4 elimina il reagente e disattiva il catalizzatore

  9. Impianti SCR SO2 polveri High dust NO Scambiat SCR ELET FGD CAMINO Forno 380oC 150oC 80oC LOW DUST 380oC orno 80oC SCR FGD CAMINO 380oC Scambiat ELET CLEAN AIR SCR 80oC SCAMB 150oC ELET F G D SCAMB 80oC 380oC

  10. Confronto fra le diverse tecnologie • 1) Low dust: elevato il costo dell’elettrofiltro che opera ad alta temperatura lunga vita del catalizzatore che non è avvelenato dalle polveri • 3) High dust: bassa la vita del catalizzatore disattivato dalle polveri • 3) Clean air: altissima la vita del catalizzatore elevati i costi energetici per riscaldare il catalizzatore

  11. Monolite a base di TiO2 Catalizzatore 1% V2O5 7% WO3

  12. Catalisi per autoveicoli • Reazioni coinvolte • CO+1/2O2-> CO2 • Idrocarburi+O2-> nCO2 • 2NO+2CO->N2+2CO2 CO oxid Resa NO decomp Idrocarb oxid Cat PtRh Al2O3 1 Λ Lambda 14,5 O2/idrocarb

  13. SINTESI DI MTBE • 1) Reattore tubolare • 2)Reattore a letto fisso • 3) Colonna di distillazione a piatti operante sotto pressione • 4)Colonna di lavaggio • 5)Separatore gas liquido • &) colonna di distillazione

  14. Isobutene +CH3OH-> MTBE DH0= -74oC DGo <0 a T<120oC • Condizioni operative • Si lavora con eccesso di metanolo per evitare la dimerizzazione dell’isobutene e per spostare l’equilibrio verso la sintesi di MTBE 50-100oC 10-15 atm • Catalizzatore resine solfonate

  15. C4,metanolo A B S O R B CH3OH H2O+CH3OH ISOBUTENE SINTESI DI MTBE

  16. ISOMERIZZAZIONE SCHELETRALE PARAFFINE C5C6

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