[發明專利]用于減少內燃機排氣中的氮氧化物和硫氧化物的方法

有效

• 申請號: 201280016171.2
• 申請日: 2012-03-06
• 公開（公告）號: CN103688033A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: J·R·托格森;H·特羅勒
• 申請（專利權）人: 赫多特普索化工設備公司
• 主分類號: F01N3/20
• 分類號: F01N3/20
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李連濤;楊思捷

技術領域

本發明大體涉及利用還原劑例如氨和尿素等減少內燃機排氣中存在的氮氧化物和硫氧化物的方法。特別地，本發明致力于從用具有高硫含量的燃料運行的發動機排氣中去除該化合物。

背景技術

在固定或汽車(stationary?and?automotive)應用中的排氣的氮氧化物排放長期以來都是主要的環境問題。氮氧化物(NO_x)和硫氧化物(SO_x)的有害影響是眾所周知的。

在電力和汽車工業中，尤其是在貧燃發動機的排氣中，NOx至氮氣(N₂)的還原通常是通過使用氨或尿素作為還原劑利用在所謂的選擇催化還原(SCR)中的合適催化劑進行的。

在該還原過程中使用的SCR和催化劑屬于現有技術，不需要進一步詳細描述。

在過去，很少有關注發動機排氣中的硫氧化物的去除，顯然因為在排氣中的硫含量低于現行的要求。在汽車業中的大多數內燃機是使用脫硫燃料為燃料的，排氣中的硫含量低于現行的要求，或者對應于本地燃料油中硫含量的高排放是被接受的。

為此，用于固定應用和海洋船只的船上的大型燃燒發動機仍然以具有高硫含量的燃料運行。

例如，對于SCRDeNOx結合供以硫含量高于1％的重質燃料油(HFO)的內燃機，并沒有可操作的技術方案。

那些發動機通常裝備以渦輪增壓器來提高發動機效率。

渦輪增壓的燃燒發動機的排氣凈化(Exhaust?gas?cleaning)基于如下的原因是有問題的。

氨，作為用于NOx的SCR中的常用還原劑，與也存在于排氣中，尤其是HFO供燃料發動機的排氣中的硫氧化物反應。反應產物是硫酸銨或硫酸氫氨，如果排氣溫度低于一定的限度，它們將冷凝在SCR催化劑上并通過與氨接觸抑制催化劑。

所述排氣的溫度典型地在剛從發動機排出后為330到500℃。此溫度剛好高于硫酸鹽的冷凝溫度。

然而相對高的溫度意味著，排氣中一些SO₂經過SCR被氧化成SO₃。生成的SO₃和在發動機的排出口排氣中已經存在的SO₃一起，如果不捕集在排氣處理裝置系列(equipment?train)中，會導致酸煙柱(acid?plume)的形成。

在經過渦輪增壓器的渦輪機后，排氣溫度下降到低于所述冷凝溫度，就會造成上述問題。

因此，本發明的大致目標是提供不存在上述問題的，聯合(combined)還原渦輪增壓內燃機的NO_x和SO_x的方法。

發明內容

本發明的主要特征是使排氣中的氨量相對于SCR中的消耗的量過量，以在下游設備系列中捕集作為硫酸銨或硫酸氫氨的SO₃，或者投放氨來由SCR生成low?slip，使得可以在濕洗滌器中捕集作為H₂SO₄的SO₃。

因此，本發明是從貧燃內燃機的排氣中減少氮氧化物和硫氧化物的方法，包括將排氣與調整量的氨通過催化劑體系，所述催化劑體系包括一種或多種在氮氧化物生成氮氣的反應中為活性的催化劑，所述氨原樣引入到排氣中或者在引入到排氣中后、在將所述排氣通過所述催化劑體系之前形成；

將這樣處理后的排氣通過渦輪增壓器的渦輪機；和

在下游的排氣處理步驟中除去渦輪增壓器排氣中存在的三氧化硫和/或銨硫(ammonium?sulphur)化合物；其中使排氣經過在高于銨硫化合物的冷凝溫度的溫度下的催化劑體系，所述銨硫化合物通過與在排氣中的氨反應生成，且其中在經過催化劑體系后，將排氣中的氨量調整到少于2ppm體積或者高于10ppm的體積的量。

在具體應用中，在經過催化劑體系后，氨量可以維持少于0.5ppm體積。

通過提供相對NO_x量過量的氨，生成了氨流(slip)，生成的SO₃可以作為硫酸氫氨(ABS)或者硫酸銨(AS)被捕集。ABS和AS是水溶性化合物，并且可以輕易地通過在洗滌器中用水洗滌而去除。ABS和AS也可以通過使用煙灰吹除(soot?blowing)設備去除。

所述洗滌器優選用于SO₃捕集。在一個可選擇的工作模式中，氨流被維持在最小量以最小化在下游裝備中的結垢。