In questo lavoro sono stati studiati catalizzatori per l’ossidazione catalitica selettiva di H2S da applicare nel primo stadio di clean-up del biogas. Nella prima fase dell’accordo è stato compiuto uno studio preliminare di ricerca bibliografica per individuare le possibili formulazioni del catalizzatore e successivamente sono stati valutati, mediante prove sperimentali, l’effetto del carico del vanadio e del rapporto di alimentazione (O2/H2S) sull’attività catalitica e sulla selettività del sistema a zolfo elementare. L’aumento del carico di vanadio, però, non ha determinato notevoli incrementi nella conversione di H2S; l’attività maggiore (xH2S=91%) e una bassa selettività ad SO2 (4%) sono state osservate per il catalizzatore avente un carico di vanadio pari al 5% V2O5 alla temperatura di 200°C; per carichi superiori (8-10% V2O5) è stato osservato un peggioramento dell’attività catalitica alla temperatura di 200°C. Relativamente alla variazione del rapporto di alimentazione, è stato notato che, all’aumentare della concentrazione di ossigeno in alimentazione (O2/H2S=1), è stato riscontrato un miglioramento dell’attività (xH2S=98%), ma anche un significativo aumento della selettività ad SO2 con valori prossimi al 40% alla temperatura di 250°C. Valori di selettività ad SO2 trascurabili sono stati ottenuti soltanto lavorando in difetto di ossigeno (O2/H2S=0.4). Nella seconda fase dell’accordo, è stato condotto uno studio volto alla preparazione di catalizzatori strutturati per l’ossidazione parziale selettiva di H2S in biogas. La formulazione di questi catalizzatori è stata effettuata a partire da un monolite a nido d’ape di cordierite caratterizzato da 400cpsi quale supporto meccanico, ed un washcoat commerciale a base di ceria e allumina, quale supporto chimico per la deposizione delle specie attive necessarie per la preparazione del catalizzatore strutturato finale. A valle delle attività di preparazione e caratterizzazione, sono state condotte delle prove di adesione del washcoat con test ad ultrasuoni, e infine, sono state condotte le prove di attività catalitiche su due campioni monoliti catalizzati e sul supporto tal quale, i cui risultati hanno evidenziato che il supporto non ha alcuna attività catalitica, mentre prestazioni paragonabili agli ottimi risultati ottenuti in precedenza dai catalizzatori in polvere sono state ottenute per i campioni di catalizzatori strutturati alla temperatura di 200°C. Infatti per entrambi i campioni la conversione di H2S è risultata sempre superiore al 93%, con una bassa selettività ad SO2, la cui concentrazione è risultata sempre inferiore a 10 ppm. In definitiva, è stata prima individuata una formulazione promettente sui catalizzatori in polvere, e successivamente è stata selezionata ed ottimizzata una tecnica di preparazione di catalizzatori strutturati che si sono mostrati capaci di ossidare in modo selettivo l’H2S, con conversioni di comprese tra 93 e il 99% a 200°C e selettività ad SO inferiori al 5%.

Preparazione di catalizzatori strutturati per l'ossidazione parziale selettiva di H2S in biogas

2012

Abstract

In questo lavoro sono stati studiati catalizzatori per l’ossidazione catalitica selettiva di H2S da applicare nel primo stadio di clean-up del biogas. Nella prima fase dell’accordo è stato compiuto uno studio preliminare di ricerca bibliografica per individuare le possibili formulazioni del catalizzatore e successivamente sono stati valutati, mediante prove sperimentali, l’effetto del carico del vanadio e del rapporto di alimentazione (O2/H2S) sull’attività catalitica e sulla selettività del sistema a zolfo elementare. L’aumento del carico di vanadio, però, non ha determinato notevoli incrementi nella conversione di H2S; l’attività maggiore (xH2S=91%) e una bassa selettività ad SO2 (4%) sono state osservate per il catalizzatore avente un carico di vanadio pari al 5% V2O5 alla temperatura di 200°C; per carichi superiori (8-10% V2O5) è stato osservato un peggioramento dell’attività catalitica alla temperatura di 200°C. Relativamente alla variazione del rapporto di alimentazione, è stato notato che, all’aumentare della concentrazione di ossigeno in alimentazione (O2/H2S=1), è stato riscontrato un miglioramento dell’attività (xH2S=98%), ma anche un significativo aumento della selettività ad SO2 con valori prossimi al 40% alla temperatura di 250°C. Valori di selettività ad SO2 trascurabili sono stati ottenuti soltanto lavorando in difetto di ossigeno (O2/H2S=0.4). Nella seconda fase dell’accordo, è stato condotto uno studio volto alla preparazione di catalizzatori strutturati per l’ossidazione parziale selettiva di H2S in biogas. La formulazione di questi catalizzatori è stata effettuata a partire da un monolite a nido d’ape di cordierite caratterizzato da 400cpsi quale supporto meccanico, ed un washcoat commerciale a base di ceria e allumina, quale supporto chimico per la deposizione delle specie attive necessarie per la preparazione del catalizzatore strutturato finale. A valle delle attività di preparazione e caratterizzazione, sono state condotte delle prove di adesione del washcoat con test ad ultrasuoni, e infine, sono state condotte le prove di attività catalitiche su due campioni monoliti catalizzati e sul supporto tal quale, i cui risultati hanno evidenziato che il supporto non ha alcuna attività catalitica, mentre prestazioni paragonabili agli ottimi risultati ottenuti in precedenza dai catalizzatori in polvere sono state ottenute per i campioni di catalizzatori strutturati alla temperatura di 200°C. Infatti per entrambi i campioni la conversione di H2S è risultata sempre superiore al 93%, con una bassa selettività ad SO2, la cui concentrazione è risultata sempre inferiore a 10 ppm. In definitiva, è stata prima individuata una formulazione promettente sui catalizzatori in polvere, e successivamente è stata selezionata ed ottimizzata una tecnica di preparazione di catalizzatori strutturati che si sono mostrati capaci di ossidare in modo selettivo l’H2S, con conversioni di comprese tra 93 e il 99% a 200°C e selettività ad SO inferiori al 5%.
Biomasse e scarti
File in questo prodotto:
File Dimensione Formato  
Report RdS 2012-293.pdf

accesso aperto

Licenza: Creative commons
Dimensione 2.92 MB
Formato Adobe PDF
2.92 MB Adobe PDF Visualizza/Apri

I documenti in IRIS sono protetti da copyright e tutti i diritti sono riservati, salvo diversa indicazione.

Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/20.500.12079/6615
Citazioni
  • ???jsp.display-item.citation.pmc??? ND
  • Scopus ND
social impact