[發(fā)明專利]使用堿性水溶液和抗氧劑從催化轉(zhuǎn)化器去除鐵材料的方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201480008891.3
• 申請日: 2014-02-10
• 公開（公告）號: CN105142760A
• 公開（公告）日: 2015-12-09
• 發(fā)明（設計）人: B.馬里諾;T.霍夫曼
• 申請（專利權(quán)）人: 施蒂格能源服務有限責任公司
• 主分類號: B01D53/96
• 分類號: B01D53/96;B01J38/64
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李連濤;李炳愛

技術(shù)領域

本公開的發(fā)明總體上涉及從催化轉(zhuǎn)化器，特別是DeNO_x催化轉(zhuǎn)化器去除鐵的方法。

背景技術(shù)

高溫熱過程，例如為了在使用化石燃料和生物質(zhì)或焚燒家庭廢物的發(fā)電廠中生產(chǎn)電力而形成蒸汽，經(jīng)常產(chǎn)生環(huán)境有害的副產(chǎn)物。這些尤其是飛灰、氮氧化物(NO_x–表示NO和NO₂)、以及二氧化硫(SO₂和SO₃)。這些化合物必須在排放到環(huán)境中之前從高溫熱過程的煙道氣中去除。

煙道氣的脫硫，例如SO₂的去除可以通過使用已知方法來進行，其中燃燒過程中產(chǎn)生的SO₂被氧化為SO₃。這在煙道氣暴露于還原催化劑之前完成。然后SO₃可以被吸收到堿性溶液中并通常以石膏(硫酸鈣)的形式從工藝中去除。

從煙道氣中去除NO_x的標準為選擇性催化還原(SCR)方法，其中還原劑，典型地為氨氣，被注入混合進煙道氣中，并輸送通過催化反應室，在其中催化轉(zhuǎn)化器促進NO_x被還原劑還原形成氮氣和水。催化轉(zhuǎn)化器典型地由基材和氮氧化物還原催化劑構(gòu)成。基材通常可以由用于擔載催化劑的任何合適的材料，例如金屬或陶瓷構(gòu)成。例如，在板型構(gòu)造中，基材可以包含金屬網(wǎng)(即金屬基材)，其上擔載二氧化鈦(例如)以及其它化合物，并形成具有限定的多孔結(jié)構(gòu)的陶瓷體或載體(carrier)材料。因此，板型構(gòu)造包括金屬和陶瓷基材兩者。但是，蜂窩型-或波紋型構(gòu)造并不使用金屬基材。作為替代，蜂窩型-或波紋型構(gòu)造使用二氧化鈦(例如)和其它化合物一起形成被稱為陶瓷基材的整體結(jié)構(gòu)。但是，在兩種情況下，氮氣還原催化劑(例如五氧化二釩、氧化鎢和氧化鉬)嵌入二氧化鈦中或沉積在二氧化鈦上。此外，僅在初始生產(chǎn)工藝期間，催化劑嵌入基材或均勻地分布在整個基材之中。

催化相關的金屬化合物在擠出該催化劑之前加入到捏塑體(dough)中。后續(xù)的煅燒過程期間，催化相關的物質(zhì)轉(zhuǎn)化成催化金屬氧化物(例如五氧化二釩，氧化鎢和氧化鉬)。但是，在一些情況下，制造商可以選擇不向捏塑體中添加催化相關的物質(zhì)，而是將基材在催化相關的物質(zhì)中浸漬/浸泡，隨后煅燒。在一些情況下，制造商也可以增加浸漬步驟，以將氮氣還原催化劑有選擇地沉積在基材上。但是，在其它情況下，制造商可以省略向捏塑體中添加氮氣還原催化劑，但是將氮氣還原催化劑浸漬到基材上。

在整個催化劑的操作中，其由于來自煙道氣的各種物質(zhì)在催化劑上聚集而受到被污染。它們中大部分造成了催化劑活性降低，例如鈉、鉀、磷和砷。但是，已知其它，例如鐵，是提高催化劑使用循環(huán)期間SO₂/SO₃轉(zhuǎn)化率的主要因素。此類污染是由于化合物化學結(jié)合到催化劑上。鐵污染物可以來自各種來源，包括發(fā)電廠中燃燒的燃料。例如，根據(jù)煤炭的來源和年代，天然鐵含量可以為約5wt%至約8wt%，相對于煤炭中礦物成分的總量。

通常已知的是在SCR催化劑再生期間，無機酸，例如硫酸(H₂SO₄)和鹽酸(HCl)可例如通過浸泡步驟和中和步驟，用來清潔和恢復催化劑。無機酸典型地是無味的，這是其用途的另一個優(yōu)點。特別是硫酸較便宜，并且可商購。另外，已知硫酸對催化劑沒有任何不利影響。但是，用硫酸處理催化劑具有一些缺點，因為稀釋的H₂SO₄水溶液同樣腐蝕催化劑的鋼制外殼。催化劑外殼的腐蝕也可能導致釋放水溶性鐵化合物，其可以滲透SCR催化劑的孔隙，進一步增強不期望的SO₂向SO₃的轉(zhuǎn)化過程。

從DeNO_x催化劑中去除鐵污染物已經(jīng)在US專利號7,569,506中描述，其中將催化劑放入包含無機或有機酸水溶液外加一種或多種抗氧劑的反應溶液中。描述了無機酸，即鹽酸、亞磷酸、硝酸、和特別是硫酸。也使用了有機酸，例如較強的有機酸，包括草酸、檸檬酸、丙二酸、甲酸、氯乙酸和苯磺酸。雖然該參考文獻中描述的方法在去除催化劑上的鐵聚集物方面有效，但是該參考文獻中描述的強酸同樣從催化劑的鋼制基材和鋼制外殼中釋放鐵離子。這些鐵離子然后可能滲透催化劑的孔隙，潛在地增強不期望的SO₂向SO₃轉(zhuǎn)化。