Skip to main content

LUP Student Papers

LUND UNIVERSITY LIBRARIES

Monolithic Pt & Pd catalyst - Method for development of Pt & Pd monolithic catalyst in FORMOX™ ECS unit

Gammelgaard, Emil LU (2018) KETM05 20182
Chemical Engineering (M.Sc.Eng.)
Abstract
FORMOX™ is a formaldehyde production process, utilizing a metal oxide catalysts. The new generation of plants is pressurized, therefore the turbo charger concept has been developed. This concept deploys a turbine coupled to a compressor, where the turbine recovers a substantial part of the electric power needed to run the compressor, from the outlet of the emission control system unit (ECS) in the process. The ECS needs to operate with a lower pressure drop over the catalyst bed, for the turbocharger to reach its full potential. The present studies main objective is to make a comparison between the two different geometries and test several samples under different conditions to compare; light off temperatures and slip values. This work will... (More)
FORMOX™ is a formaldehyde production process, utilizing a metal oxide catalysts. The new generation of plants is pressurized, therefore the turbo charger concept has been developed. This concept deploys a turbine coupled to a compressor, where the turbine recovers a substantial part of the electric power needed to run the compressor, from the outlet of the emission control system unit (ECS) in the process. The ECS needs to operate with a lower pressure drop over the catalyst bed, for the turbocharger to reach its full potential. The present studies main objective is to make a comparison between the two different geometries and test several samples under different conditions to compare; light off temperatures and slip values. This work will lay the groundwork for a technical support method which will help Johnsson Matthey (JM) and its customers to predict life span- and emission from ECS catalysts. The results show that the monolith structure is more active and has a lower amount of slip than the pellet catalyst previously used. A mixture of Pt and Pd is also advantageous compared with a pure Pt monolith, and increases the activity further. Costumer trials show a correlation between catalyst operation time and activity, but no correlation between operation time and slip values. (Less)
Popular Abstract (Swedish)
Tänk dig tillbaka till 1900 talets början, till en produktionsanläggning för lut och syntetiskt färgmedel. Varje andetag svider i lungorna från den starkt förorenade luften och när du efter dit arbetspass på 12 timmar kommer, hem så känner du fortfarande den skarpa doften. Så var verkligheten för fabriksanställda och så gott som alla i den urbana miljön på den tiden. Hur kommer det sig att vi idag framställer mer kemikalier än tidigare, men utan att luften är förorenad av ett virrvarr av olika kemiska komponenter? Avgaserna från industrin har uppenbarligen blivit renare än innan. Men hur är detta möjligt? I moderna anläggningar finns idag en enhet där avgaserna renas från föroreningar, så de endast innehåller koldioxid och vatten. I... (More)
Tänk dig tillbaka till 1900 talets början, till en produktionsanläggning för lut och syntetiskt färgmedel. Varje andetag svider i lungorna från den starkt förorenade luften och när du efter dit arbetspass på 12 timmar kommer, hem så känner du fortfarande den skarpa doften. Så var verkligheten för fabriksanställda och så gott som alla i den urbana miljön på den tiden. Hur kommer det sig att vi idag framställer mer kemikalier än tidigare, men utan att luften är förorenad av ett virrvarr av olika kemiska komponenter? Avgaserna från industrin har uppenbarligen blivit renare än innan. Men hur är detta möjligt? I moderna anläggningar finns idag en enhet där avgaserna renas från föroreningar, så de endast innehåller koldioxid och vatten. I praktiken sker en kemisk reaktion där avgaserna förbränns i denna enhet med en noga reglerad syrehalt så att restprodukter minimeras. Men även om avgaserna förbränns bildas andra föroreningar som inte är önskade i vår atmosfär. Om bara det fanns något sätt för denna förbränning at förlöpa mer kontrollerat vid en lägre temperatur, så en kunde kontrollera vilka restprodukter som produceras. Lyckligtvis är detta möjligt idag med hjälp av en katalysator. I denna tillämpning, är katalysatorn ett fast material i form av små kulor eller en samling parallella kanaler i samma stycke som kallas en monolit form där avgaserna kan flöda längs med. Dessa kulor eller kanaler består till största del av en sorts stödstruktur vars ändamål är att fungera som bas för den verkliga katalysatorn, den aktiva fasen. När avgaserna passerar denna aktiva fas binder både syret och föroreningarna till katalysatorn och bildar koldioxid utan att de behöver reagera direkt med varandra, eller att katalysatorn förbrukas under reaktionen. Tänk er katalysatorn som en bro, som förbinder två destinationer med en kortare sträcka. Det krävs ett mindre arbete att ta den korta- jämfört med den långa sträckan för att nå samma destination.
Även om katalysatorn drastiskt förbättrar hållbarheten med processen är det fortfarande plats för att förbättra dess prestanda, och skräddarsy katalysatorn efter specifika processer.
Detta är essensen av mitt arbete på FORMOX™. Jag har under sex månaders tid arbetat med att jämföra två olika former av katalysatorer som används vid avgasförbränning för Formox™ processen, Sfärisk-, och monolit form. I praktiken innebär detta att man gör experiment på en liten mini anläggning som representerar förutsättningarna väl för den större. Det har varit min uppgift att jämföra deras prestanda under olika process förhållanden så som; temperatur och volymflöde av avgaserna. Deras prestanda bedöms efter hur aktiva katalysatorerna är, alltså hur hög temperatur de behöver för att fungera optimalt ju lägre ju bättre, och hur mycket avgaser de släpper oförbrända igenom. Jag har kommit fram till att monolit strukturen presterar bättre än den sfäriska, och allra bäst om en dessutom använder två olika aktiva faser i samma monolit. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Gammelgaard, Emil LU
supervisor
organization
course
KETM05 20182
year
type
H2 - Master's Degree (Two Years)
subject
keywords
Heterogenous Catalysis, Emmision control system, Platinum, Palladium, Monolith, Chemical engineering, Kemiteknik
language
English
id
8962987
date added to LUP
2018-11-26 15:57:11
date last changed
2018-11-26 15:57:11
@misc{8962987,
  abstract     = {{FORMOX™ is a formaldehyde production process, utilizing a metal oxide catalysts. The new generation of plants is pressurized, therefore the turbo charger concept has been developed. This concept deploys a turbine coupled to a compressor, where the turbine recovers a substantial part of the electric power needed to run the compressor, from the outlet of the emission control system unit (ECS) in the process. The ECS needs to operate with a lower pressure drop over the catalyst bed, for the turbocharger to reach its full potential. The present studies main objective is to make a comparison between the two different geometries and test several samples under different conditions to compare; light off temperatures and slip values. This work will lay the groundwork for a technical support method which will help Johnsson Matthey (JM) and its customers to predict life span- and emission from ECS catalysts. The results show that the monolith structure is more active and has a lower amount of slip than the pellet catalyst previously used. A mixture of Pt and Pd is also advantageous compared with a pure Pt monolith, and increases the activity further. Costumer trials show a correlation between catalyst operation time and activity, but no correlation between operation time and slip values.}},
  author       = {{Gammelgaard, Emil}},
  language     = {{eng}},
  note         = {{Student Paper}},
  title        = {{Monolithic Pt & Pd catalyst - Method for development of Pt & Pd monolithic catalyst in FORMOX™ ECS unit}},
  year         = {{2018}},
}