从流体去除氨制造技术

本发明专利技术的目的是提供一种从含氧的流出流体、烟道流体或废弃流体去除氨的方法和设备。所述方法包括至少以下步骤：将部分流体（１）传送到分解／氧化单元（２）和部分流体（１）传送到旁路单元（３）；含有氨的部分流体（１）在ＮＨ３的分解／氧化单元（２）中被氧化；将在分解／氧化单元（２）中被氧化的流体（１Ｈ）和被传送到旁路单元的流体（１）在混合单元（４）中混合，形成流体混合物（１Ｓ）；和将所述流体混合物（１Ｓ）传送到选择性还原单元（５）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的目的是提供一种从含氧流体如流出流体、烟道流体或废弃流体去除氨的 方法和设备。本专利技术的另一个目的是提供适合此方法的设备。
技术介绍
氨(NH3)可在各种条件下产生，或者它用作一些工艺中的反应物。已经扩散到空 气中或地表水中的氨对人体和环境是有害的；因此，与工艺的流出气体一起大量扩散是不 允许的。当局已经设定了氨的最高允许排放量或总排放量。氨还用于调节溶液中的PH值。 工艺的流出气体可能包括少量或大量的氨。尿素-或NH3-SCR是氮氧化物的常用去除方法， 会释放少量的氨。氨也在低氧条件下从氮的化合物产生，如化学计量的或可燃成分高的燃 烧混合物，其中燃料是固态、液态或气态。在燃料精炼中可以生成氨。例如，当净化土壤、含 有氨的其他固体或液体材料(作为氨的化学品或衍生物)，可以生成氨，或者也可以在低氧 条件下自然产生氨。在农业方面，产生了大量的氨排放。当气化燃料时，也可以与HCN—起 从燃料中所含的氮产生氨。为从气体或液体去除氨，已经使用了催化分解、吸附、吸收或热分解方法。在还原 条件下，氨分解或在热或催化作用下反应，主要形成氮气(N2)和少量的笑气(N2O)。在含有 过量氧气的混合物中，氨可以在热或催化方法中形成氮氧化物(Ν0、Ν02、Ν20)，并且对氮的选 择性是一个关键因素。笑气的形成也比还原或化学计量条件下的更高。在氨的催化分解中，可以明确地区分两种不同的操作条件，即，在富混合物(氧气 含量很低)或贫混合物(过量氧气)中的分解。当有过量氧气时，主要反应常常是使NH3生 成氮氧化物，并且对氮的选择性是一个问题。当氧气含量很低时，氮氧化物不容易产生，但 在限制一氧化碳、碳氢化合物或氢以及氧气的供应之前，必须选择性地获得所需的氧气。在 高温高压的NH3分解受到热力学限制。已经通过氧化铝基Ni、Ru催化剂分解氨(Mojtahedi 等人，Fuel Proc. Tech. 45 (1995) 221)。为了从气化气体去除氮的化合物，已经使用了由元 素周期表第四周期第VIII族的金属氧化物(如铁的氧化物)和碱金属或碱土金属碳酸盐 或氧化物(如CaO)所形成的混合物(FI904697，LeppSlahti和Simell)。一般地，Mo、W、Re、 Fe、Co、Rh、Ni、Pt、Cu 和 V(Catal. Sci. Tech. 1 (1981) 118 或 US 5，055，282)已被提出作为 适合分解氨的催化剂中的化学元素。已经知道，Ru/氧化铝在低至500°C的温度分解氨(US 5，055，282)。Ru/氧化铝催化剂也可以包括各种碱金属和碱土金属(K、Li、Na、Cs、Ca、Ba、 Mg)。氨的分解也已被用于工业处理钢铁产品。选择性催化氧化(SCO)是指一种方法，其中NH3被氧气选择性氧化成氮气(N2)。这 种方法涉及到通过燃烧或气化分阶段供应空气，其中可以防止NH3氧化成N0X。困难之处在 于防止形成NOx和将该方法整合到燃烧/气化过程中。使用的催化剂包括Mo03、V205、Bi203、 PbO、Mo03/Si02 催化剂(Boer 等人，Stud. Surf. Sci. Catal. 72(1992) 133)。催化剂的活性 差、选择性或耐久性是典型的问题，尤其是当操作温度通常很高时(> 400°C )。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于含有氨的对象的催化方法和设备，其可用于选择性 地从流体中去除氨而转化为氮气。该方法和设备特别适于处理流出流体、烟道流体和废弃 流体。本专利技术基于以下事实，即含NH3的流体混合物通过两个功能单元传送，其中NH3流 出物可以高选择性地转换为氮气。首先，NH3分解为氮气并在NH3的氧化/分解单元中部分 地催化或热转化成氮氧化物NO和NO2，所有流体均通过NH3的氧化/分解单元，或一部分流 体可以经旁路绕过该单元。在旁路后，这些流体流组合，并在混合空间中混合，在那里含有 NH3和氮氧化物的流体相互充分混合。因此，将得到的混合物传送到选择性还原单元，在那 里NH3和氮氧化物通过催化或热作用相互反应，主要选择性地形成氮气，这是出来的流体的 主要成分。在NH3的氧化/分解单元中，可以存在NO或NH3的一种或多种氧化催化剂或NH3 的分解催化剂，并且在选择性还原单元中，存在一种或多种SCR催化剂，这些催化剂可以具 有相同或不同的组成。在SCR单元之前和之后，也可以存在笑气的去除单元，在那里形成或 进入的笑气被分解或还原成氮气。笑气的去除单元也可以位于紧接着NH3的氧化/分解单 元之后并在旁路接入混合物之前。根据本专利技术的方法至少包括以下步骤-将部分流体传送到分解/氧化单元和部分流体传送到旁路单元，-含有氨的部分流体在NH3的分解/氧化单元中被氧化，-将在分解/氧化单元中被氧化的流体和被传送到旁路单元的流体在混合单元中 混合，形成流体混合物，和-将所述流体混合物传送到选择性还原单元。相应地，所述设备至少包括以下部分-分解和氧化流体中的氨的分解/氧化单元，-绕过分解/氧化单元传送流体的旁路单元，-将在分解/氧化单元中被氧化的流体和被传送到旁路单元的流体混合，从而形 成流体混合物的混合单元，和-将流体混合物选择性还原的还原单元。通过利用根据本专利技术的方法，可以选择性地将氨转化为在很宽温度范围内无害的 氮气，并且有害的氮氧化物(no、NO2、N2O)的量保持非常低。在已知的方法中，关于温度和 含量的操作窗口很窄，并且氮氧化物通常作为副产品生成。在NH3的分解/氧化单元中，可 以将一部分氨分解成氮气，并将其一部分氧化成Ν0/Ν02。旁路使得能够在还原单元之前调 节ΝΗ3/Ν0χ比例，从而混合物选择性地反应，形成氮气。需要混合单元将两个流体流混合在 一起。根据本专利技术的目的，将流体混合物传送到笑气的去除单元。这样提供的优点是可 以去除在之前单元中生成的笑气。通常，笑气的形成是氨去除方法中的问题。根据本专利技术的目的，流体混合物的氨在选择性还原单元中选择性地转化为氮气。 根据本专利技术的方法首先用于产生合适的混合物，其在还原单元中反应，形成氮气。根据本专利技术的目的，功能单元(NH3的分解/氧化单元、还原单元和/或笑气的去 除单元)通过热或催化作用或者两者的结合方式发挥功能。同样的想法可适用于热和催化5反应。根据本专利技术的目的，氨的分解/氧化单元、选择性还原单元和/或笑气的去除单元在 催化作用下发挥功能，它们被涂布在单元格结构(cell structure)的表面上，所述结构包 括直的、平行的、分叉的和/或弯曲的流道，所述结构由陶瓷、金属或催化材料构成。根据本专利技术的目的，所述方法包括选择性还原单元和笑气的去除单元，它们被集 成到同一个单元中。如果可能，在操作条件下将两个单元结合在一起可以使所述方法更简 单。即使各单元被集成为一个单元，其中的任一个也可以是独立的单元。一些催化剂能够 同时在两种反应中有效地发挥作用，从而可以进行集成。根据本专利技术的目的，所述旁路部分占总流体流量的1 99. 9%，优选60 99%。 为了使所述方法工作，旁路是必要的，其程度可以根据不同的情况变化。在本专利技术中，据认 为，优选的是，旁路比流入NH3的分解/氧化单元的流量大。根据本专利技术的目的，在所述旁路单元中存在一个或多本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从诸如流出流体、烟道流体或废弃流体等含氧流体去除氨的方法，其特征在于，所述方法包括至少以下步骤：－将部分流体（１）传送到分解／氧化单元（２）和将部分流体（１）传送到旁路单元（３），－含有氨的部分流体（１）在ＮＨ↓［３］的分解／氧化单元（２）中被氧化，－将在分解／氧化单元（２）中被氧化的流体（１Ｈ）和被传送到旁路单元的流体（１）在混合单元（４）中混合，形成流体混合物（１Ｓ），和－将所述流体混合物（１Ｓ）传送到选择性还原单元（５）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：T毛努拉，M海尔克宁，
申请(专利权)人：依柯卡特有限公司，
类型：发明
国别省市：FI[芬兰]