煙道氣流中氮氧化物的處理制造技術

本發明專利技術涉及用于除去固定污染源燃燒煙道氣流中的氮氧化物的方法，其包括將包含過氧化脲和水作為還原劑的試劑或混合物導入。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】優先權要求和交叉參考本申請要求2013年9月13日提交的美國申請號14/026,338和2014年9月15日提交的美國申請號14/486,395的權益，通過引用將其全文明確地納入本文。專利
本專利技術涉及對來自固定污染源的燃燒煙道氣流的處理，從而在氣流釋放至大氣中之前除去氧化氮(NO)。專利技術背景燃料諸如煤、焦炭、天然氣或石油的燃燒通常會導致在燃燒煙道氣流中存在污染物，該污染物由燃燒工藝造成或源自燃料源中存在的雜質。燃煤的電力公用發電廠是這種燃燒工藝造成空氣污染的一個重要來源，但諸如工業鍋爐、垃圾焚化爐和制造廠之類的其它固定的燃燒燃料的裝置也是污染源。這些固定高溫燃燒源產生的空氣污染物主要是硫氧化物(例如SO2和SO3)，也被稱作SOx氣體；以及氮氧化物，也被稱作NOx氣體，這兩種物質都是酸性氣體。這些燃燒煙道氣中的重要的其他燃燒污染物包括其他酸性氣體諸如HC1和HF、Hg(汞)、CO2和微粒。在過去的三十年里，來自固定燃燒源的這些個別污染物組分受到越來越嚴格的法規要求，并且在將來排放標準可能會收緊。除去或顯著減少SOx和NOx污染物以及其他酸性氣體和元素汞，需要一種綜合的空氣污染控制系統。該綜合的空氣污染控制系統對于下述情形是特別挑戰：需要首次設備改裝或額外設備改裝、或者提高污染控制措施，例如不具備脫硫措施的老式燃煤發電廠、需要改進控制ΝOx氣體排放的具備SOx控制的發電廠。氧化氮或一氧化氮(NO)和較少量的二氧化氮(NO2)是化石燃料諸如煤、焦炭和石油的燃燒中產生的NOx污染物的常規組分。排放至大氣的煙道氣流中的ΝOx的存在會導致“棕色煙羽”，并且是地面臭氧污染(“煙霧”)和酸化硝酸鹽沉淀的原因。用于從燃燒煙道氣中除去SOx的濕式洗氣脫硫技術大多對于還存在的NO的除去是失敗的，這是因為后者的水溶性低且不適用于堿水溶液脫硫洗氣技術。雖然通過改變燃燒條件能夠將NOx的形成控制在一定范圍，但用于從燃燒煙道氣中除去NOx的現有技術通常利用通過選擇性催化還原(SCR)或選擇性非催化還原(SNCR)的熱煙道氣的后燃燒處理。選擇催化還原工藝利用催化床或系統處理煙道氣流，用于將NOx選擇性轉化(還原)為N2。該SCR工藝通常利用氨或尿素作為反應物，在該反應物與催化劑接觸之前將其注入到煙道氣流的上游，商業上使用的SCR系統通常可達到80-90％的NOx去除率，但據報道，改進的催化劑體系可達到90％以上的去除率。上述選擇性非催化還原工藝除了在使用氨或尿素將NOx選擇性還原為N2的煙道氣流的處理中不使用催化劑以外與SCR類似。在不使用SCR系統中使用的催化劑的SNCR中，還原反應需要高的處理溫度。對于較小的電力公用發電廠的設備改裝而言，SNCR系統因其安裝簡便和適當的設備需求而受到優待。商業化的SNCR系統的缺點是它們的設備需求非常高，且在較窄的溫度范圍內有效地將NOx轉化為N，這通常會導致不期望的反應副產物，而且它們的NOx去除率僅為30-70％。現有技術中記載了許多單獨的方法用于除去特定的SOx和ΝOx組分。在實際的商業實踐中，工程技術上的挑戰是設計一種綜合的空氣污染控制系統，該系統能被用于改裝現有的需要更新或升級對一種或多種SO2、SO3、NO、NO2、Hg、HCl、HF、CO2和微粒的污染控制的燃燒化石燃料的公用電力發電廠。由于各公用電力發電廠很少相似，因此要求改裝系統能適應被改進的公用電力發電廠的具體要求和需要。本專利技術提供一種空氣污染改裝系統，該系統尤其能很好地適合于(但不限于)提高使用NOx還原試劑的SNCR處理的燃燒煙道氣流中的NOx的去除性能。關于本專利技術的新型的NOx處理系統，在現有技術的用于減少燃燒煙道氣流中的SOx和NOx污染物的處理中沒有給出技術教導。Azuhata等(日立)的美國專利第4213944號公開了一種從包含氮氧化物的熱氣流中除去氮氧化物的方法，所述方法通過在400-1200℃的溫度下將還原試劑、優選氨和過氧化氫添加到熱氣流中，將氮氧化物分解成氮氣和水。上述過氧化氫與氨同時加入，并指出過氧化氫可增加氨的活性，特別是在400-800℃的氣體溫度下，通過將氨分解以使其與NOx具有反應性。將足夠的過氧化氫與氨一起添加，以便過量的未反應的氨也被分解。NOx處理技術與Azuhata的專利中描述類似，涉及使用氨和過氧化氫的包含NOx的燃燒煙道氣的處理，并且在D.A.Cooper的“氨和過氧化氫的添加對16MW燃煤流化床燃燒器的煙道氣通道中的NOx排放的影響”(《能源學會雜志(JournaloftheInstituteofEnergy)》,第61卷,第447號(1988),第78-84頁)中進行了描述。.Jones(Noell)在美國專利第5120508號和第4783325號中公開了通過將包含過氧引發劑(peroxylinitiator)和氧氣的氣體注入含NO的氣流中，從而將煙道氣流中的NO轉化為NO2的方法。上述過氧引發劑優選為丙烷，但也可以為其他烴類或過氧化氫、或氫。然后對制得的含NO2的氣流在吸收區域進行處理，用諸如天然小蘇打或者天然堿的干吸著劑除去NOx和SOx，所述干吸著劑裝在袋濾室(baghouse)內，然后將處理過的氣流排放到大氣中。Zamansky等(能源與環境研究(Energy&EnvironmentalResearch))在美國專利第5670122號中揭示了一種從燃燒煙道氣中除去NO、SO3、CO、輕質烴類和汞蒸氣(Hg)的方法，該方法是將過氧化氫或者過氧化氫與甲醇的混合物的霧化液滴注入所述氣流中，將相應的氣體污染物轉化為NO2、SO2、CO2(對于CO和輕質烴類)和HgO。該處理在約377-827℃的氣體溫度下進行，然后在下游的洗氣操作中除去反應產物。該處理也可以與SNCRNOx還原技術結合進行，經SNCR處理過的燃燒氣流在下游通過H2O2或H2O2/CH3OH注入處理進行處理。Zamansky等在論文預印本中也記載了該方法，美國化學會(ACS),燃料化學部；刊物第40卷；發行號4；會議210,ACS國家會議,芝加哥,伊利諾伊州,1995年8月20-25日,第1039-1044頁。Cooper等(NASA)在美國專利第6676912號中公開了從固定燃燒氣流中除去NO的方法，該方法通過將H2O2注入上述氣流中從而將NO氧化為NO2、HNO3和HNO2，這些物質更容易通過水性濕式洗氣法來回收。上述含氮酸類和殘余的NO2然后經由使用水或堿水溶液介質的濕式洗氣法、或者經由將煙道氣流通過袋濾室內的微粒狀堿性吸著劑而被除去。上述方法可以任選地包括初步的煙道氣脫硫洗氣步驟，在注入H2O2之前除去SO2。Cooper等的美國專利第6676912號因為公開了H2O2和ΝOx的反應及其相關的反應，所以通過引用將其納入本文。Pfeffer等(FMC)的美國專利第8147785號記載了除去燃燒煙道氣流中存在的殘留的未反應的氨(氨逃逸)的方法，上述燃燒煙道氣流已通過使用氨或尿素的SCR或SNCRNOx處理系統進行處理。在使用過氧化氫水溶液的SCR或SNCR操作的下游處理上述煙道氣流，以除去殘留的未反應的氨。本專利技術提供一種在SNCR系統中除去NOx的方法，該方法能夠在降低的操作溫度本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種從煙道氣流中除去氮氧化物的方法，所述方法包括在約300℃～約800℃的溫度下，以足以與所述煙道氣流中的NO反應的量將包含過氧化脲和水的試劑導入固定污染源含NOx的燃燒煙道氣流中，以產生NO濃度降低了的煙道氣流。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2013.09.13 US 14/026,3381.一種從煙道氣流中除去氮氧化物的方法，所述方法包括在約300℃～約800℃的溫度下，以足以與所述煙道氣流中的NO反應的量將包含過氧化脲和水的試劑導入固定污染源含NOx的燃燒煙道氣流中，以產生NO濃度降低了的煙道氣流。2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述水是還原工藝中的活性組分，且水和過氧化脲的摩爾比的范圍為約5:1～約500:1。3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，水和過氧化脲的最佳摩爾比的范圍為約50:1～約200:1。4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，以使所述過氧化脲和所述煙道氣流中的所述NO的摩爾比的范圍為約0.2:1～約5:1的量，將所述過氧化脲導入所述煙道氣流中。5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述過氧化脲和所述水作為組合水溶液經由一個或多個噴霧噴嘴被導入所述煙道氣流中。6.如權利要求5所述的方法，其特征在于，所述過氧化脲和所述水作為含固體過氧化脲的第一物流和含水的第二物流分別且同時地導入所述煙道氣流中。7.如權利要求1所述的方法，其特征在于，以與要進行處理的所述煙道氣流中的所述NO反應的尿素為至少100ppm的量，將所述試劑導入所述煙...

【專利技術屬性】
技術研發人員：P·A·布洛克，T·赫爾茲，E·比薩諾瓦，J·M·小羅維遜，
申請(專利權)人：過氧化學有限公司，
類型：發明
國別省市：美國;US