[發(fā)明專利]一種用于去除工藝廢氣中的一氧化二氮的方法

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• 申請日: 2020-05-20
• 公開（公告）號: CN111974208A
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: J·E·明斯特-斯德溫森;N·B·賈科布森
• 申請（專利權(quán)）人: 托普索公司
• 主分類號: B01D53/86
• 分類號: B01D53/86;B01D53/56
• 代理公司: 隆天知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 72003
• 代理人: 呂鋒鋒;吳小瑛

本發(fā)明涉及一種用于在軸向流反應(yīng)器中去除工藝廢氣中所含的一氧化二氮(N₂O)的方法，其包括以下步驟：(a)向工藝廢氣中添加一定量的還原劑；(b)在第一階段中，使與還原劑混合的工藝廢氣沿軸向流動方向通過第一整料成型催化劑，以提供具有減少量的一氧化二氮和殘留量的還原劑的氣體，該第一整料成型催化劑對于一氧化二氮經(jīng)由還原劑的分解反應(yīng)是有活性的；和(c)在第二階段中，使具有減少量的一氧化二氮以及殘留量的還原劑的氣體沿軸向流方向通過第二整料成型催化劑，該第二整料成型催化劑對于殘留量的還原劑的氧化是有活性的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于聯(lián)合去除工藝廢氣中的氮氧化物(一氧化二氮，N₂O)的方法。

發(fā)明背景

N₂O是一種強(qiáng)大的溫室氣體，因此在具有CO₂市場的地區(qū)與成本相關(guān)。因此，N₂O的去除需要盡可能經(jīng)濟(jì)高效地進(jìn)行。

硝酸生產(chǎn)是已知具有N₂O排放的工業(yè)。由于在催化反應(yīng)器下游的冷點中存在形成硝酸銨的風(fēng)險，因此硝酸生產(chǎn)也對于來自N₂O去除過程中的氨(NH₃)逸出具有非常嚴(yán)格的要求。逸出要求通常為5ppm或更低至3甚至2ppm。

N₂O的去除需要盡可能經(jīng)濟(jì)高效地進(jìn)行。

硝酸(HNO₃)主要用于制造化肥和炸藥。

硝酸按照德國化學(xué)家威廉·奧斯特瓦爾德(Wilhelm Ostwald)的奧斯特瓦爾德工藝生產(chǎn)。在此工藝中，氨(NH₃)被氧化為一氧化氮(NO)。一氧化氮被氧化成二氧化氮(NO₂)，二氧化氮被吸收在水中形成硝酸。該過程是加壓的，并且廢氣中包含NOx和N₂O，除此之外非常干凈。

但是，將NH₃氧化為NO并不是100％選擇性的，這意味著除了所期望的NO之外，還會形成一定量的氮(N₂)和二氮化物(一氧化二氮，N₂O)。

取決于氧化條件，即NH₃燃燒過程中的常用(prevailing)壓力、溫度和流入速度，以及催化劑的類型和老化狀態(tài)，通常每公噸HNO₃會形成約4-15kg的N₂O。這導(dǎo)致工藝廢氣中N₂O濃度通常約為500-2000ppm(體積)。

在水中吸收二氧化氮(NO₂)以形成硝酸時不會吸收所形成的N₂O。因此，N₂O隨HNO₃生產(chǎn)的工藝廢氣被排出。

由于安裝在吸收塔下游以減少NO和NO₂殘留含量(二者統(tǒng)稱為NOx)的DeNOx級通常不會降低N₂O含量，因此N₂O最終會排放到大氣中。

由于N₂O是強(qiáng)效的溫室氣體，其效果是CO₂的300倍左右，并且硝酸設(shè)備目前代表了N₂O氣體的單一最大工業(yè)工藝源，N₂O對平流層中的臭氧分解和溫室效應(yīng)做出了巨大貢獻(xiàn)。因此，出于環(huán)境保護(hù)的原因，越來越需要用于減少硝酸生產(chǎn)和其他工業(yè)過程中N₂O排放問題的技術(shù)性解決方案。

降低HNO₃設(shè)備中N₂O排放的已知可能方法可大致分為三類：

第一解決方案：首先防止N₂O的形成。這需要對鉑絲網(wǎng)(gauze)進(jìn)行改進(jìn)以減少N₂O的形成。可替代材料可以用作氨氧化催化劑。例如，鈷氧化物不會產(chǎn)生大量的N₂O副產(chǎn)物，但對NO的生成選擇性較低。