使用碱性水溶液和抗氧剂从催化转化器去除铁材料的方法
【技术领域】
[0001] 本公开的发明总体上设及从催化转化器，特别是DeNOy催化转化器去除铁的方法。
【背景技术】
[0002] 高溫热过程，例如为了在使用化石燃料和生物质或焚烧家庭废物的发电厂中生产 电力而形成蒸汽，经常产生环境有害的副产物。运些尤其是飞灰、氮氧化物（NOy-表示NO 和N02)、W及二氧化硫（S〇2和SO3)。运些化合物必须在排放到环境中之前从高溫热过程的 烟道气中去除。
[0003] 烟道气的脱硫，例如S〇2的去除可W通过使用已知方法来进行，其中燃烧过程中产 生的S〇2被氧化为S〇3。运在烟道气暴露于还原催化剂之前完成。然后S〇3可W被吸收到碱 性溶液中并通常W石膏（硫酸巧）的形式从工艺中去除。
[0004] 从烟道气中去除NOy的标准为选择性催化还原（SCR)方法，其中还原剂，典型地为 氨气，被注入混合进烟道气中，并输送通过催化反应室，在其中催化转化器促进NOy被还原 剂还原形成氮气和水。催化转化器典型地由基材和氮氧化物还原催化剂构成。基材通常可 W由用于担载催化剂的任何合适的材料，例如金属或陶瓷构成。例如，在板型构造中，基材 可W包含金属网（即金属基材），其上担载二氧化铁（例如）W及其它化合物，并形成具有 限定的多孔结构的陶瓷体或载体（carrier)材料。因此，板型构造包括金属和陶瓷基材两 者。但是，蜂窝型-或波纹型构造并不使用金属基材。作为替代，蜂窝型-或波纹型构造使 用二氧化铁（例如）和其它化合物一起形成被称为陶瓷基材的整体结构。但是，在两种情 况下，氮气还原催化剂（例如五氧化二饥、氧化鹤和氧化钢）嵌入二氧化铁中或沉积在二氧 化铁上。此外，仅在初始生产工艺期间，催化剂嵌入基材或均匀地分布在整个基材之中。
[0005] 催化相关的金属化合物在挤出该催化剂之前加入到捏塑体（dou曲）中。后续的 般烧过程期间，催化相关的物质转化成催化金属氧化物（例如五氧化二饥，氧化鹤和氧化 钢）。但是，在一些情况下，制造商可W选择不向捏塑体中添加催化相关的物质，而是将基材 在催化相关的物质中浸溃/浸泡，随后般烧。在一些情况下，制造商也可W增加浸溃步骤， W将氮气还原催化剂有选择地沉积在基材上。但是，在其它情况下，制造商可W省略向捏塑 体中添加氮气还原催化剂，但是将氮气还原催化剂浸溃到基材上。
[0006] 在整个催化剂的操作中，其由于来自烟道气的各种物质在催化剂上聚集而受到被 污染。它们中大部分造成了催化剂活性降低，例如钢、钟、憐和神。但是，已知其它，例如铁， 是提高催化剂使用循环期间S02/S03转化率的主要因素。此类污染是由于化合物化学结合 到催化剂上。铁污染物可W来自各种来源，包括发电厂中燃烧的燃料。例如，根据煤炭的来 源和年代，天然铁含量可W为约5wt%至约8wt%，相对于煤炭中矿物成分的总量。
[0007] 通常已知的是在SCR催化剂再生期间，无机酸，例如硫酸（H2SO4)和盐酸（肥1)可 例如通过浸泡步骤和中和步骤，用来清洁和恢复催化剂。无机酸典型地是无味的，运是其用 途的另一个优点。特别是硫酸较便宜，并且可商购。另外，已知硫酸对催化剂没有任何不利 影响。但是，用硫酸处理催化剂具有一些缺点，因为稀释的H2SO4水溶液同样腐蚀催化剂的 钢制外壳。催化剂外壳的腐蚀也可能导致释放水溶性铁化合物，其可W渗透SCR催化剂的 孔隙，进一步增强不期望的S〇2向SO3的转化过程。
[0008] 从DeNOx催化剂中去除铁污染物已经在US专利号7, 569, 506中描述，其中将催 化剂放入包含无机或有机酸水溶液外加一种或多种抗氧剂的反应溶液中。描述了无机酸， 即盐酸、亚憐酸、硝酸、和特别是硫酸。也使用了有机酸，例如较强的有机酸，包括草酸、巧樣 酸、丙二酸、甲酸、氯乙酸和苯横酸。虽然该参考文献中描述的方法在去除催化剂上的铁聚 集物方面有效，但是该参考文献中描述的强酸同样从催化剂的钢制基材和钢制外壳中释放 铁离子。运些铁离子然后可能渗透催化剂的孔隙，潜在地增强不期望的S〇2向SO3转化。
[0009] 因此，仍然需要去除催化转化器上聚集的铁（例如铁化合物）的替代方法，W去除 由于铁化合物的污染并且提供催化转化器的最佳性能，同时使烟道气流中S化向s〇3的转化 过程减到最少或降低。
[0010] 概要 本发明的一个或多个实施方案可W解决一个或多个上述问题。根据本发明的某些实施 方案提供从具有一种或多种铁化合物聚集物的催化转化器去除铁的方法。根据本发明的某 些实施方案，从具有一种或多种铁化合物聚集物的催化转化器去除铁的方法可W包含W下 步骤：（i)用基本碱性水溶液处理催化转化器，其中该基本碱性水溶液包含抗氧剂，和（ii) 去除催化转化器上聚集的至少一部分一种或多种铁化合物。因此，本发明的某些实施方案 包含一些方法，其中在抗氧剂存在下用碱性化asic)或碱性（a化aline)洗液（例如喷雾） 或浴来处理污染的（例如被一种或多种铁化合物污染的）催化转化器（例如包括至少一种 抗氧剂的苛性碱处理）。
[0011]在另一个方面，本发明提供使催化转化器再生的方法。根据本发明的某些实施方 案，具有一种或多种铁化合物聚集物的催化转化器可W用包括抗氧剂的基本碱性水溶液， 或在抗氧剂存在下，用基本碱性水溶液处理，W及去除催化转化器上聚集的至少一部分一 种或多种铁化合物。已经去除一部分聚集的铁化合物之后，可W洗涂（例如用水或水溶液 洗涂）催化转化器W及任选至少部分干燥。已经去除至少一部分一种或多种铁化合物的催 化转化器可W用至少一种NOJ兑除催化剂浸溃。NOy脱除催化剂可W包含催化活性金属，W 提供再生的催化转化器。
[0012] 在又一个方面，本发明提供再生的催化转化器，其已经根据在本文中描述的方法 再生。
[0013] 附图的几个视图的简要说明 已经由此概括地描述了本发明的实施方案，现在将参考附图，其不一定是按比例的，其 中： 图1从左至右显示化Cls溶液，包含抗坏血酸的3%的化OH溶液，和包含抗坏血酸的5% 的化OH溶液；和 图2从左至右显示80小时静置时间之后的化Cls溶液，包含抗坏血酸的3%的化OH溶 液，和包含抗坏血酸的5%的化OH溶液。
[0014] 详细说明 现在将参考附图在下文中更充分地描述本发明，附图中显示本发明实施方案的一部分 而非全部。实际上，本发明可WW许多不同的形式实施，且不应被认为限于在本文中所阐明 的实施方案；相反，提供运些实施方案W使本公开内容满足适用的法律要求。如在说明书和所附权利要求中使用的，单数形式"一个"、"一种"和"所述/该"包括复数指示物，除非上 下文另外清楚地指明。
[0015] 在一个方面，本发明的实施方案设及从具有一种或多种铁化合物聚集物的催化 转化器去除铁的方法。根据本发明的某些实施方案，从具有一种或多种铁化合物聚集物 的催化转化器去除铁的方法可W包括W下步骤：（i)用基本碱性水溶液处理催化转化器， 其中该基本碱性水溶液包含抗氧剂，和（ii)去除催化转化器上聚集的至少一部分一种或 多种铁化合物。因此，本发明的某些实施方案包括一些方法，其中在抗氧剂存在下用碱性 (basic)或碱性（a化aline)洗液（例如喷雾）或浴处理污染的（例如被一种或多种铁化合 物污染的）催化转化器（例如包含至少一种抗氧剂的苛性碱处理）。在某些优选实施方案 中，该基本碱性水溶液包含至少一种抗氧剂，其包括抗坏血酸、抗坏血酸无机盐、抗坏血酸 锭、及其组合。
[0016] 根据本发明的某些实施方案，从催化转化器去除铁的方法和使具有一种或多种铁 化合物聚集物的催化转化器再生的方法有助于防止=价铁（Fe3+)的形成。=价铁可W不期 望地W氨氧化铁（III)(即Fe(OH)S)的形式沉淀，并不可逆地沉积在催化转化器的孔隙中。 如先前提到的，铁是一种催化剂毒物，其可W经由催化转化器暴露于烟道气而聚集在其上。 例如，铁可W存在于在催化转化器上沉积的飞灰中。但是，另外，催化转化器可能暴露于来 自清洁和/或再生工艺期间使催化转化器保持在适当位置的箱形机架和组件机架的另外 的铁含量。本发明的某些实施方案可W有利地去除显著部分来自操作的铁含量，和/或减 轻铁在催化转化器的孔隙上或孔隙内的进一步沉积。优选地，此类实施方案包括使用包含 抗氧剂的基本碱性水溶液的处理步骤，其中减轻了向化的形成或氧化，W防止化(OH)3在 催化转化器上或催化转化器内沉淀和/或沉积。
[0017] 基材 根据本发明的某些实施方案，为去除至少一部分铁化合物聚集物而经过处理的基材 可W包含能够担载或其中已经嵌入一种或多种用作催化剂的金属，特别是至少一种氮氧化 物还原催化剂的基材。在某些实施方案中，优选的基材可W包含或被认为是催化剂载体 (support)材料或催化转化器基材材料。根据某些实施方案，基材可W由用于担载催化剂的 任何合适的材料构成。优选的基材包括金属和/或陶瓷基材。特别优选的基材包括具有板 型、蜂窝型、波纹型和/或筛孔型构造的金属、陶瓷和/或金属氧化物基材。
[0018] 根据本发明的某些实施方案，可W使用的金属基材可W由一种或多种金属或金属 合金组成。在一个实施方案中，例如该金属基材可WW筛孔型载体基材的形式使用。优选 的金属材料包括耐热金属和金属合金，例如铁和不诱钢W及其中铁为基本或主要成分的其 它合金。运种合金可W含有例如选自儀，铭和侣的一种或多种金