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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
catalisi ambientale

Catalisi ambientale

Distruzione di inquinanti presenti in fase gassosa

caratteristiche catalisi ambientale
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
ossidazioni voc
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
ossidazione catalitica di voc
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
catalizzatore per eliminare voc
Catalizzatore per eliminare VOC
  • Pt su g Al2O3

Monolite di ceramica supporto(nido d’ape )

g Al2O3 specie attiva Pt

gAl2O3

Pt

Ceramica

soluzione per la catalisi ambientale
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
soluzioni per la catalisi ambientale
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
riduzione no in impianti fissi
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
impianti scr
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

confronto fra le diverse tecnologie
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
slide11

Monolite a base di TiO2

Catalizzatore 1% V2O5 7% WO3

catalisi per autoveicoli
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

sintesi di mtbe
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
slide14
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
slide15

C4,metanolo

A

B

S

O

R

B

CH3OH

H2O+CH3OH

ISOBUTENE

SINTESI DI MTBE