用于燃气轮机的分区的氨泄漏催化剂制造技术

一种用于处理来自于燃气轮机的含有NOx、烃、CO、SOx和氨中的一种或多种的废气流的催化制品，该催化制品包含：(a)基底，其具有限定轴长的入口端和出口端；(b)氧化层，其包含含有一种或多种贵金属的氧化催化剂，该氧化层位于该基底上并覆盖该基底的轴长；和(c)SCR层，其包含SCR催化剂，该SCR层位于该氧化层上并叠覆该氧化层的一部分，其中该部分小于100％。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于燃气轮机的分区的氨泄漏催化剂专利
本专利技术涉及含有氨泄漏催化剂(ASC)和CO氧化催化剂的制品和制造，和使用这样的制品来控制燃气轮机废气的氨和CO排放的方法。专利技术背景烃类燃料在电站和发动机中的燃烧产生废气，其包含大部分的是相对无害的氮气(N2)、水蒸气(H2O)和二氧化碳(CO2)。但是废气还含有相对小部分的有害和/或有毒物质，例如来自于不完全燃烧的一氧化碳(CO)，来自于未燃烧燃料的烃(HC)，来自于过高燃烧温度的氮氧化物(NOx)，和颗粒物质(主要是烟灰)。为了减轻废气释放到大气中的环境影响，期望消除或减少不期望的组分的量，优选通过不进而产生其他有害或有毒物质的方法。典型地，来自于电站和贫燃发动机的废气由于高比例的氧气而具有净氧化效应，该氧气用于保证烃类燃料充分燃烧。在这些气体中，要难以去除的组分之一是NOx，其包括一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2)。将NOx还原成N2尤其成问题，因为废气中含有足够的氧气，从而利于氧化反应而不是还原反应。尽管如此，可以通过通常称作选择性催化还原(SCR)的方法来还原NOx。SCR方法包括在催化剂存在下并借助于含氮还原剂例如氨，将NOx转化成单质氮(N2)和水。在SCR方法中，在使废气与SCR催化剂接触之前，将气态还原剂例如氨添加到废气流中。还原剂吸附到催化剂上，并且当气体经过催化型基底之中或之上时，发生NO还原反应。使用氨的SCR的化学方程式是：4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2ONO+NO2+2NH3→2N2+3H2O一些氨会穿过SCR催化剂而不反应(也称作“氨泄漏”)，这是不期望的，因为释放的氨气会负面地影响大气，并会与其他燃烧物质反应。为了减少氨泄漏，SCR系统可以包含SCR催化剂下游的氨氧化催化剂(AMOX)(也称作氨泄漏催化剂(ASC))。用于氧化废气中过量的氨的催化剂是已知的。例如，美国专利7,393,511描述了一种氨氧化催化剂，该氨氧化催化剂含有在二氧化钛、氧化铝、二氧化硅、氧化锆等载体上的贵金属例如铂、钯、铑或金。其他氨氧化催化剂含有在二氧化钛载体上的氧化钒、氧化钨和氧化钼第一层，和在二氧化钛载体上的铂第二层(参见例如美国专利8,202,481和7,410,626)。目前的ASC技术使用氧化功能与SCR功能的组合，来将NH3选择性转化成N2。在燃气轮机应用中，ASC的主要功能是控制NH3泄漏。但是，因为ASC具有氧化功能，ASC还能够代替上游的用于氧化挥发性有机碳(VOC)和一氧化碳(CO)的氧化催化剂，这产生更简单和潜在成本更低的SCR-ASC催化剂体系。由于更严格的排放要求，燃气轮机现在典型地需要排放小于5ppm的CO，这会要求90％或更高的CO转化率。通过ASC提供的CO转化率可能不足以满足所需的系统性能目标。因此，在许多情况中，期望将另外的CO氧化功能添加到SCR-ASC体系。但是，因为ASC已经催化了显著的CO氧化，所以所需的另外的CO氧化能力小。这种体系将具有(使用上游到下游表示)SCR-ASC-CO氧化催化剂构造。因为SCR-ASC-CO氧化催化剂体系中会需要仅相对少量的CO氧化能力，所以CO氧化催化剂可以具有相对小的深度。这会在催化剂的制造和包装中产生问题。本专利技术的目的是解决这种制造和包装问题。
技术实现思路
本领域技术人员已知双层ASC将NH3选择性氧化成N2。双层ASC由涂覆有称作底层的氧化催化剂层的基底(例如堇青石蜂窝体整料)组成。包含SCR催化剂的另外的层(即顶层)涂覆到底层上。这种催化剂的底层的配方和结构类似于燃烧废气中通常所用的氧化催化剂，并且可以有效地发挥氧化功能。如上所述，对于燃气轮机中的SCR-ASC-氧化催化剂体系，其中要求CO氧化性能超过ASC单独提供的，需要的氧化催化剂长度可以相当短，可能是25mm或更低。制备具有这样短的长度的催化剂和将这种短催化剂安装到适当的外壳中会是极大的挑战。可以使用更长的催化剂，但是这将是不太经济的方案，并且将具有更高的压降，这二者明显是不利的。制备ASC-CO氧化配制物的一种方案是用氧化催化剂层(底层)从基底入口到基底出口连续地涂覆单个惰性基底(例如堇青石蜂窝体)，然后用包含SCR催化剂的层(顶层)部分地覆盖底层。这将在基底后部留下相对短的底层区来充当CO氧化催化剂。通过将ASC和CO氧化催化剂二者涂覆到单个的更长的基底上，将避免制造和催化剂包装问题。在第一方面中，本专利技术涉及用于处理来自于燃气轮机的含有NOx、烃、CO、SOx和氨的一种或多种的废气流的催化制品，该催化制品包含：(a)基底，其具有限定轴长的入口端和出口端；(b)氧化层，其包含含有一种或多种贵金属的氧化催化剂，该氧化层位于该基底上并覆盖该基底的轴长；和(c)SCR层，其包含SCR催化剂，该SCR层位于该氧化层上并叠覆该氧化层的一部分，其中该部分小于100％。在第二方面中，本专利技术涉及一种排气系统，其包含根据本专利技术第一方面的催化制品。在第三方面中，本专利技术涉及一种燃气轮机，其包含根据本专利技术第二方面的排气系统。在第四方面中，本专利技术涉及一种增加燃气轮机废气中CO和HC的转化率的方法，其使包含CO和HC的废气与本专利技术第一方面的催化制品接触。在第五方面中，本专利技术涉及一种减少燃气轮机废气中氨泄漏的方法，该方法包括使含氨废气与根据本专利技术第一方面的催化制品接触。在第六方面中，本专利技术涉及一种在燃气轮机废气中增加CO和HC的转化率和减少氨泄漏的方法，该方法包括使包含CO、HC和氨的废气与根据本专利技术第一方面的催化制品接触。在第七方面中，本专利技术涉及一种增加催化剂在燃气轮机废气中的硫耐受性的方法，其使包含硫的废气与本专利技术第一方面的催化制品接触，其中SCR层从出口端朝向入口端延伸。附图说明为了能够更充分理解本专利技术，现在将参考附图来描述本专利技术的实施方案，其中：图1a显示的构造中，包含SCR催化剂的顶层位于包含氧化催化剂的底层上，顶层从出口端覆盖底层，底层的入口没有被顶层覆盖；图1b显示的构造中，包含SCR催化剂的顶层位于包含氧化催化剂的底层上，顶层从入口端覆盖底层，底层的出口没有被顶层覆盖；图1c显示的构造中，存在两个顶层，每个包含SCR催化剂，位于包含氧化催化剂的底层上，其中顶层中的一个位于底层的入口处，顶层中的第二个位于底层的出口处，两个顶层之间的底层的一部分没有被顶层覆盖；图2a显示的构造中，包含SCR催化剂的顶层位于包含两个相邻氧化催化剂的底层上，其中第一氧化催化剂位于入口处，第二氧化催化剂位于出口处，底层的入口没有被顶层覆盖；图2b显示的构造中，包含SCR催化剂的顶层位于包含两个相邻氧化催化剂的底层上，其中第一氧化催化剂位于入口处，第二氧化催化剂位于出口处，底层的出口没有被顶层覆盖；图2c显示的构造中，存在两个顶层，每个包含SCR催化剂，位于包含两个相邻氧化催化剂的底层上，其中第一氧化催化剂位于入口处，第二氧化催化剂位于出口处，其中第一氧化催化剂的入口和第二氧化催化剂的出口每个被顶层之一覆盖，底层包含第一氧化催化剂的一部分和第二氧化催化剂的一部分的区域没有被顶层覆盖；图3a显示的构造中，存在包含第一SCR催化剂的第一顶层和包含第二SCR催化剂的第二顶层，其位于包含氧化催化剂的底层上本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于处理来自于燃气轮机的含有NOx、烃、CO、SOx和氨中的一种或多种的废气流的催化制品，该催化制品包含：(a)基底，其具有限定轴长的入口端和出口端；(b)氧化层，其包含含有一种或多种贵金属的氧化催化剂，该氧化层位于该基底上并覆盖该基底的轴长；和(c)SCR层，其包含SCR催化剂，该SCR层位于该氧化层上并叠覆该氧化层的一部分，其中该部分小于100％。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.29 US 62/234,1161.用于处理来自于燃气轮机的含有NOx、烃、CO、SOx和氨中的一种或多种的废气流的催化制品，该催化制品包含：(a)基底，其具有限定轴长的入口端和出口端；(b)氧化层，其包含含有一种或多种贵金属的氧化催化剂，该氧化层位于该基底上并覆盖该基底的轴长；和(c)SCR层，其包含SCR催化剂，该SCR层位于该氧化层上并叠覆该氧化层的一部分，其中该部分小于100％。2.根据权利要求1所述的催化制品，其中：(i)该SCR层从入口端朝向出口端延伸；(ii)该SCR层从出口端朝向入口端延伸；或者(iii)该SCR层从入口端朝向出口端和从出口端朝向入口端延伸。3.根据权利要求1或2所述的催化制品，其中该SCR层包含第一SCR催化剂和第二SCR催化剂，其中第一SCR催化剂不同于第二SCR催化剂，并且第一SCR催化剂位于该催化制品相对于第二SCR催化剂的入口侧上。4.根据权利要求3所述的催化制品，其中第一SCR催化剂和第二SCR催化剂的不同在于该SCR催化剂的负载量。5.根据权利要求3或4所述的催化制品，其中第二SCR催化剂的负载量高于第一SCR。6.根据权利要求3、4或5所述的催化制品，其中第一SCR催化剂和第二SCR催化剂包含不同的催化物质。7.根据前述权利要求中任一项所述的催化制品，其中该氧化层包含第一氧化催化剂和第二氧化催化剂，其中第一氧化催化剂不同于第二氧化催化剂，并且第一氧化催化剂位于该催化制品相对于第二氧化催化剂的入口侧上。8.根据权利要求7所述的催化制品，其中第一氧化催化剂和第二氧化催化剂的不同在于该氧化催化剂的...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·J·安德森，K·都拉，
申请(专利权)人：庄信万丰股份有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB