专利名称：洗涤包含氮氧化物的气体的制作方法
洗涤包含氮氧化物的气体本发明涉及一种通过提纯装置提纯包含一氧化氮NO和氮氧化物NOx的气流的方法，其中在所述提纯以前经催化床转化一氧化氮。氮氧化物(NOx)为通常在化石燃料燃烧期间放出的污染物。大气中是NOx化合物产生对流层臭氧，其当吸入时是有毒的。此外，NOx化合物有助于酸雨的形成，其对于植物和动物生命及财产有害。在处理和提纯阶段，特别是压缩(其后冷冻)期间，NOx化合物会产生酸性冷凝物， 特别是硝酸、亚硝酸等。因此优选使用使得可在其它烟道气提纯阶段上游除去一部分这些杂质的洗涤烟道气的方法。断绝氮氧化物可通过使用如下进行-用或不用化学添加剂的低压洗涤塔，或-优选在压力下用水洗涤的塔，或-通过蒸馏包含氮氧化物(NOx)的富CO2燃烧烟道气而深冷分离，其中将比NO更高度氧化的氮氧化物从烟道气中分离。特别地，可得到两类方法以处理NOx化合物选择性非催化还原(SNCR)和选择性催化还原(SCR)。两种方法均使用氨(或衍生物，例如脲)将氮氧化物还原成分子氮，这两种方法之间的区别是催化剂它降低操作温度和反应物消耗，它提高资金成本，但它也充分提高效率。SNCR方法的特征在于-高操作温度850-1050°C(根据是否使用添加剂和起始ΝΗ/Ν0比)；-理论最大脱氮度为90%，但在实践中观察到40-65%的效率；-一氧化二氮、CO和氨的排放可能提高(由于使用氨作为反应物)。SCR方法的特征在于-使用与空气混合的氨或脲。负载有NH3的气体随后在250-380°C的温度范围下通过包含数个床的催化剂。最常用的催化剂为在TiO2或Al2O3载体上的金属氧化物。-高还原度，通常大于90%，-操作温度的升高依待处理气体中起始量提高的程度而定(170-540°C)，-相当高的资金成本。然而，在技术发展水平的一些方法中，一氧化氮NO形式的氮氧化物断绝，且它们因此可在整个方法中继续它们缓慢地转化成更氧化的形式，导致下游方法中的问题。这是因为NOx化合物可在在水中高度浓缩的介质(实际上甚至在水中饱和)中，如在通过燃烧产生的气体的情况下，导致能引起所用材料行为的主要问题(例如腐蚀)的强酸(主要是硝酸)的产生。当改变气体条件(温度和压力)时，例如当压缩该气体以随后使用(例如通过吸附另外提纯等)时，这更加明显。由此处开始，提出的问题是提供一种用于提纯包含一氧化氮NO和氮氧化物 NOx(其中χ > 1)的气流的改进方法。
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本发明的一个方案是一种用于从气流中除去一氧化氮NO和氮氧化物NOx(其中χ
> 1)的装置，其包括-使得可将至少一部分NO转化成氮氧化物NOx(其中χ > 1)的催化床，和-用于减少NOx(其中χ> 1)的单元，其中催化床位于该减少单元的上游，减少单元为深冷分离单元。视情况而定，本发明装置可包括以下特征中一个或另一个-催化床使得可将至少60% NO转化成NOx (其中χ > 1)，优选至少80 %，更优选至少90%，-催化床为硅胶床；-催化床为掺杂有硫的活性炭床；-催化床为掺杂有硫的氧化铝床。本发明的另一主题是一种使用根据权利要求1-5中任一项的装置从气流中除去一氧化氮NO和氮氧化物NOx (其中χ > 1)的方法，其中使气流在进入用于减少NOx (其中χ
>1)的单元以前与催化床接触以将至少一部分NO转化成NOx(其中x> 1)。一氧化氮的转化度为25-100%，优选50-100%，更优选80-100%。视情况而定，本发明方法可具有以下特征中一个或另一个-气流为燃烧烟道气料流；-将NO转化成NOx(其中χ > 1)在5_150°C，优选5_120°C，仍更优选5_50°C的温度下和/或在1. 3-100绝对巴的压力下进行；-气流与催化床的接触时间小于120秒，优选小于40秒。术语“接触时间”应当理解意指催化床的体积与待提纯气流的体积流速之比。催化床与用于减少NOx化合物的单元组合使得可断绝NO形式和NOx (χ > 1)形式的氮氧化物。具体而言，气体在其氮氧化物内容物方面的提纯依用于减少NOx化合物的单元上游进行的NO向NOx (x> 1)转化的程度而定。且NOx化合物从气体中的除去会更不完全，依用于减少NOx化合物的单元入口处一氧化氮的量提高的程度而定。在NOx化合物的提纯通过深冷分离单元进行的具体情况下，在在冷条件下分离上游使用硅胶床显示出双重优点-将NO强有力地转化成NOx(χ > 1)，和_在待处理气体进入该方法的深冷区以前吸附来自待处理气体的湿气。最后，如果气流包含汞，则使用掺杂有硫的活性炭床或掺杂有硫的氧化铝床，使得可-将NO 转化成 NOx (χ > 1)，禾口-断绝汞。使用如下实施例更精确地描述本发明。实施例1使被800ppm NO和200ppm NO2人工污染的包含97% CO2和3%氧气的混合物在30 巴的压力和10°c的温度下以35Sl/min的流速与由硅胶颗粒组成的150cm3催化床接触。测量催化床出口处的气体组成，所得NO至NO2的转化度为90 %。因此，仅约80ppm，即总NOx化合物的8%在通过催化床以后仍为NO形式。可将起始NO2和通过NO氧化形成的NO2通过用于减少NOx化合物的单元除去。在这一情况下，如果下游使用深冷分离，则观察到起始混合物中存在的NO和NOx 化合物的约95%的总减少度。实施例2使被1500ppm NO人工污染的包含95% CO2和5%氧气的混合物在5巴的压力和 120°C的温度下以15Sl/min的流速与由掺杂有硫的活性炭颗粒组成的150cm3催化床接触。测量催化床出口处的气体组成，所得NO至NO2的转化度为66 %。正如实施例1中，可将形成的NO2通过用于减少NOx化合物的单元从气流中除去。在这一情况下，如果下游使用深冷分离，则观察到起始混合物中存在的NO和NOx 化合物的约83%的总减少度。
权利要求
1.一种用于从气流中除去一氧化氮NO和其中X > 1的氮氧化物NOx的装置，其包括 -使得可将至少一部分NO转化成其中χ > 1的氮氧化物NOx的催化床，和-用于减少其中χ > 1的NOx的单元，其中催化床位于减少单元的上游，减少单元为深冷分离单元。
2.根据权利要求1的装置，其特征在于催化床使得可将至少60%，优选至少80 %，更优选至少90%的NO转化成其中χ > 1的NOx。
3.根据权利要求1或2的装置，其特征在于催化床为硅胶床。
4.根据权利要求1或2的装置，其特征在于催化床为掺杂有硫的活性炭床。
5.根据权利要求1或2的装置，其特征在于催化床为掺杂有硫的氧化铝床。
6.一种使用根据权利要求1-5中任一项的装置从气流中除去一氧化氮NO和其中χ > 1的氮氧化物NOx的方法，其中使气流在进入用于减少其中χ > 1的NOx的单元以前与催化床接触以将至少一部分NO转化成其中χ > 1的N0X。
7.根据权利要求6的方法，其特征在于气流为燃烧烟道气料流。
8.根据权利要求6或7的方法，其特征在于将NO转化成其中χ> 1的NOx在5_150°C 的温度和/或1. 3-100巴的压力下进行。
9.根据权利要求6-8中一项的方法，其特征在于气流与催化床的接触时间小于120秒， 优选小于40秒。
全文摘要
本发明涉及一种从气流中除去一氧化氮(NO)和氮氧化物(NOx，其中x＞1)的方法，包括用于将至少一部分NO转化成NOx(其中x＞1)的催化床和用于减少NOx(其中x＞1)的单元的装置，其中使气流在进入用于减少NOx(其中x＞1)的单元以前与催化床接触。
文档编号B01D53/56GK102448587SQ201080022881
公开日2012年5月9日 申请日期2010年5月18日 优先权日2009年5月29日
发明者A·布里利亚, C·莫内罗, E·勒努, L·格莱纳多斯 申请人:乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司