專利名稱：洗滌包含氮氧化物的氣體的制作方法
洗滌包含氮氧化物的氣體本發(fā)明涉及一種通過提純裝置提純包含一氧化氮NO和氮氧化物NOx的氣流的方法，其中在所述提純以前經(jīng)催化床轉(zhuǎn)化一氧化氮。氮氧化物(NOx)為通常在化石燃料燃燒期間放出的污染物。大氣中是NOx化合物產(chǎn)生對(duì)流層臭氧，其當(dāng)吸入時(shí)是有毒的。此外，NOx化合物有助于酸雨的形成，其對(duì)于植物和動(dòng)物生命及財(cái)產(chǎn)有害。在處理和提純階段，特別是壓縮(其后冷凍)期間，NOx化合物會(huì)產(chǎn)生酸性冷凝物， 特別是硝酸、亞硝酸等。因此優(yōu)選使用使得可在其它煙道氣提純階段上游除去一部分這些雜質(zhì)的洗滌煙道氣的方法。斷絕氮氧化物可通過使用如下進(jìn)行-用或不用化學(xué)添加劑的低壓洗滌塔，或-優(yōu)選在壓力下用水洗滌的塔，或-通過蒸餾包含氮氧化物(NOx)的富CO2燃燒煙道氣而深冷分離，其中將比NO更高度氧化的氮氧化物從煙道氣中分離。特別地，可得到兩類方法以處理NOx化合物選擇性非催化還原(SNCR)和選擇性催化還原(SCR)。兩種方法均使用氨(或衍生物，例如脲)將氮氧化物還原成分子氮，這兩種方法之間的區(qū)別是催化劑它降低操作溫度和反應(yīng)物消耗，它提高資金成本，但它也充分提高效率。SNCR方法的特征在于-高操作溫度850-1050°C(根據(jù)是否使用添加劑和起始ΝΗ/Ν0比)；-理論最大脫氮度為90%，但在實(shí)踐中觀察到40-65%的效率；-一氧化二氮、CO和氨的排放可能提高(由于使用氨作為反應(yīng)物)。SCR方法的特征在于-使用與空氣混合的氨或脲。負(fù)載有NH3的氣體隨后在250-380°C的溫度范圍下通過包含數(shù)個(gè)床的催化劑。最常用的催化劑為在TiO2或Al2O3載體上的金屬氧化物。-高還原度，通常大于90%，-操作溫度的升高依待處理氣體中起始量提高的程度而定(170-540°C)，-相當(dāng)高的資金成本。然而，在技術(shù)發(fā)展水平的一些方法中，一氧化氮NO形式的氮氧化物斷絕，且它們因此可在整個(gè)方法中繼續(xù)它們緩慢地轉(zhuǎn)化成更氧化的形式，導(dǎo)致下游方法中的問題。這是因?yàn)镹Ox化合物可在在水中高度濃縮的介質(zhì)(實(shí)際上甚至在水中飽和)中，如在通過燃燒產(chǎn)生的氣體的情況下，導(dǎo)致能引起所用材料行為的主要問題(例如腐蝕)的強(qiáng)酸(主要是硝酸)的產(chǎn)生。當(dāng)改變氣體條件(溫度和壓力)時(shí)，例如當(dāng)壓縮該氣體以隨后使用(例如通過吸附另外提純等)時(shí)，這更加明顯。由此處開始，提出的問題是提供一種用于提純包含一氧化氮NO和氮氧化物 NOx(其中χ > 1)的氣流的改進(jìn)方法。
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本發(fā)明的一個(gè)方案是一種用于從氣流中除去一氧化氮NO和氮氧化物NOx(其中χ
> 1)的裝置，其包括-使得可將至少一部分NO轉(zhuǎn)化成氮氧化物NOx(其中χ > 1)的催化床，和-用于減少NOx(其中χ> 1)的單元，其中催化床位于該減少單元的上游，減少單元為深冷分離單元。視情況而定，本發(fā)明裝置可包括以下特征中一個(gè)或另一個(gè)-催化床使得可將至少60% NO轉(zhuǎn)化成NOx (其中χ > 1)，優(yōu)選至少80 %，更優(yōu)選至少90%，-催化床為硅膠床；-催化床為摻雜有硫的活性炭床；-催化床為摻雜有硫的氧化鋁床。本發(fā)明的另一主題是一種使用根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)的裝置從氣流中除去一氧化氮NO和氮氧化物NOx (其中χ > 1)的方法，其中使氣流在進(jìn)入用于減少NOx (其中χ
>1)的單元以前與催化床接觸以將至少一部分NO轉(zhuǎn)化成NOx(其中x> 1)。一氧化氮的轉(zhuǎn)化度為25-100%，優(yōu)選50-100%，更優(yōu)選80-100%。視情況而定，本發(fā)明方法可具有以下特征中一個(gè)或另一個(gè)-氣流為燃燒煙道氣料流；-將NO轉(zhuǎn)化成NOx(其中χ > 1)在5_150°C，優(yōu)選5_120°C，仍更優(yōu)選5_50°C的溫度下和/或在1. 3-100絕對(duì)巴的壓力下進(jìn)行；-氣流與催化床的接觸時(shí)間小于120秒，優(yōu)選小于40秒。術(shù)語“接觸時(shí)間”應(yīng)當(dāng)理解意指催化床的體積與待提純氣流的體積流速之比。催化床與用于減少NOx化合物的單元組合使得可斷絕NO形式和NOx (χ > 1)形式的氮氧化物。具體而言，氣體在其氮氧化物內(nèi)容物方面的提純依用于減少NOx化合物的單元上游進(jìn)行的NO向NOx (x> 1)轉(zhuǎn)化的程度而定。且NOx化合物從氣體中的除去會(huì)更不完全，依用于減少NOx化合物的單元入口處一氧化氮的量提高的程度而定。在NOx化合物的提純通過深冷分離單元進(jìn)行的具體情況下，在在冷條件下分離上游使用硅膠床顯示出雙重優(yōu)點(diǎn)-將NO強(qiáng)有力地轉(zhuǎn)化成NOx(χ > 1)，和_在待處理氣體進(jìn)入該方法的深冷區(qū)以前吸附來自待處理氣體的濕氣。最后，如果氣流包含汞，則使用摻雜有硫的活性炭床或摻雜有硫的氧化鋁床，使得可-將NO 轉(zhuǎn)化成 NOx (χ > 1)，禾口-斷絕汞。使用如下實(shí)施例更精確地描述本發(fā)明。實(shí)施例1使被800ppm NO和200ppm NO2人工污染的包含97% CO2和3%氧氣的混合物在30 巴的壓力和10°c的溫度下以35Sl/min的流速與由硅膠顆粒組成的150cm3催化床接觸。測量催化床出口處的氣體組成，所得NO至NO2的轉(zhuǎn)化度為90 %。因此，僅約80ppm，即總NOx化合物的8%在通過催化床以后仍為NO形式?？蓪⑵鹗糔O2和通過NO氧化形成的NO2通過用于減少NOx化合物的單元除去。在這一情況下，如果下游使用深冷分離，則觀察到起始混合物中存在的NO和NOx 化合物的約95%的總減少度。實(shí)施例2使被1500ppm NO人工污染的包含95% CO2和5%氧氣的混合物在5巴的壓力和 120°C的溫度下以15Sl/min的流速與由摻雜有硫的活性炭顆粒組成的150cm3催化床接觸。測量催化床出口處的氣體組成，所得NO至NO2的轉(zhuǎn)化度為66 %。正如實(shí)施例1中，可將形成的NO2通過用于減少NOx化合物的單元從氣流中除去。在這一情況下，如果下游使用深冷分離，則觀察到起始混合物中存在的NO和NOx 化合物的約83%的總減少度。
權(quán)利要求
1.一種用于從氣流中除去一氧化氮NO和其中X > 1的氮氧化物NOx的裝置，其包括 -使得可將至少一部分NO轉(zhuǎn)化成其中χ > 1的氮氧化物NOx的催化床，和-用于減少其中χ > 1的NOx的單元，其中催化床位于減少單元的上游，減少單元為深冷分離單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于催化床使得可將至少60%，優(yōu)選至少80 %，更優(yōu)選至少90%的NO轉(zhuǎn)化成其中χ > 1的NOx。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的裝置，其特征在于催化床為硅膠床。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2的裝置，其特征在于催化床為摻雜有硫的活性炭床。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2的裝置，其特征在于催化床為摻雜有硫的氧化鋁床。
6.一種使用根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)的裝置從氣流中除去一氧化氮NO和其中χ > 1的氮氧化物NOx的方法，其中使氣流在進(jìn)入用于減少其中χ > 1的NOx的單元以前與催化床接觸以將至少一部分NO轉(zhuǎn)化成其中χ > 1的N0X。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其特征在于氣流為燃燒煙道氣料流。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7的方法，其特征在于將NO轉(zhuǎn)化成其中χ> 1的NOx在5_150°C 的溫度和/或1. 3-100巴的壓力下進(jìn)行。
9.根據(jù)權(quán)利要求6-8中一項(xiàng)的方法，其特征在于氣流與催化床的接觸時(shí)間小于120秒， 優(yōu)選小于40秒。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種從氣流中除去一氧化氮(NO)和氮氧化物(NOx，其中x＞1)的方法，包括用于將至少一部分NO轉(zhuǎn)化成NOx(其中x＞1)的催化床和用于減少NOx(其中x＞1)的單元的裝置，其中使氣流在進(jìn)入用于減少NOx(其中x＞1)的單元以前與催化床接觸。
文檔編號(hào)B01D53/56GK102448587SQ201080022881
公開日2012年5月9日 申請日期2010年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月29日
發(fā)明者A·布里利亞, C·莫內(nèi)羅, E·勒努, L·格萊納多斯 申請人:喬治洛德方法研究和開發(fā)液化空氣有限公司