[發明專利]用來保護SCR催化劑和控制多種排放物的系統和方法

有效

• 申請號: 201010167451.6
• 申請日: 2010-04-19
• 公開（公告）號: CN101869805A
• 公開（公告）日: 2010-10-27
• 發明（設計）人: M·加吉爾;S·B·高力士;DP·湯
• 申請（專利權）人: 巴布科克和威爾科克斯能量產生集團公司
• 主分類號: B01D53/86
• 分類號: B01D53/86;B01D53/56;B01D53/64;B01D53/46
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 郭輝;周承澤

相關申請數據

本申請要求2009年4月22日提交的題為“用來保護SCR催化劑的系統和方法”的美國臨時專利申請第61/171,619號的優先權。該申請全文都參考結合入本申請中。

發明領域和背景

1.發明領域

本發明一般涉及用于鍋爐、加熱器、窯、或者其它的會產生煙氣或燃燒氣體的裝置(例如設置在發電站、煉油廠等地的裝置)的排放物控制設備領域，具體涉及可以用來減少或防止SCR催化劑的中毒和/或污染的新穎有效的方法和設備。在另一個實施方式中，本發明的方法和設備設計用來保護SCR催化劑。

2.相關領域描述

NO_x表示在燃燒過程中產生的以下物質總體累積的排放物：一氧化氮(NO)，二氧化氮(NO₂)，以及痕量的其它的氮的氧化物。任何化石燃料的燃燒都會產生一定量的NO_x，這是由于高溫以及來自空氣和燃料的氧和氮形成的。可以采用低NO_x燃燒技術以及燃燒后技術來控制NO_x排放物。一種這樣的燃燒后技術包括選擇性催化還原(SCR)體系，在此體系中，催化劑促進NO_x與反應物(通常是氨)之間的化學反應以生成分子氮和水蒸氣。

SCR技術在世界范圍內被用來控制燃燒源排放的NO_x排放物。早在二十世紀七十年代晚期的日本、二十世紀八十年代晚期的德國、以及二十世紀九十年代晚期的美國，該技術已經被廣泛用于對電站鍋爐排放的NO_x進行控制。人們設計的工業規模的SCR原則上在500-900°F的溫度范圍內操作，但是通常溫度范圍為550-750°F。人們通常將SCR設計成能夠在最大程度可允許的氨逸出情況下滿足特定的NO_x減少效率。氨逸出表示離開SCR的未反應氨的濃度，單位為體積ppm。

關于在工業和發電工業中所采用的NO_x去除技術的進一步細節，讀者們可參見《蒸汽/其產生和應用(Steam/its?generation?and?use)》，第41版，Kitto和Stultz編纂，版權2005，美國俄亥俄州巴比頓市的拜德考克和威爾考克斯公司(The?Babcock?&?Wilcox?Company，Barberton，Ohio，U.S.A.)，具體參見第34章，-氮的氧化物的控制，其內容參考結合入本文中，相當于全文列于本文。

EPA發布的規定承諾要提高裝有SCR的電站鍋爐的比例。通常希望設計的SCR獲得約90％的最高效率。該限制不是由SCR達到更高水平的NO_x破壞能力的理論極限所限定的。相反地，該極限是為了防止過高的氨逸出量而確定的實際極限。以下對該問題進行解釋。

在SCR中，根據以下一個或多個反應(a)到(d)的化學計量關系，氨與NO_x發生反應：

4NO+4NH₃+O₂→4N₂+6H₂O???????????(a)

12NO₂+12NH₃→12N₂+18H₂O+3O₂?????(b)

4NO₂+4NH₃+O₂→3N₂+6H₂O??????????(c)

NO+NO₂+2NH₃→2N₂+3H₂O???????????(d)。

以上催化反應使用合適的催化劑進行。例如在Chu等人的美國專利第5,540,897；5,567,394和5,585,081號中對合適的催化劑進行了討論，所有這些專利都結合入本文中，相當于全文引入本文中。催化劑配方通常屬于以下三類中的一種：賤金屬、沸石和貴金屬。

賤金屬催化劑使用氧化鈦與少量的釩、鉬、鎢、或者若干其它活性化學試劑的組合。賤金屬催化劑具有選擇性，在特定溫度范圍內進行操作。賤金屬催化劑的主要缺點在于容易將SO₂氧化為SO₃；氧化的程度基于催化劑化學配方變化。所形成的一定量的SO₃與攜帶的氨反應，形成各種硫酸銨鹽。