使用铁交换的沸石催化剂从气体中去除氮氧化物的方法技术

用于从气流中去除氮氧化物NOx的方法，所述方法包括以下步骤：使所述气流通过用铁交换的沸石作为催化剂的脱NOx催化床，加入氨作为还原剂，其中，NH3和NOx的摩尔比大于1.33。

Removal of nitrogen oxides from gases using iron-exchanged zeolite catalysts

The method for removing NOX from the gas stream includes the following steps: the gas stream is used as a catalytic bed for removing NOX by using iron-exchanged zeolite as catalyst, and ammonia as reducing agent, in which the molar ratio of NH3 to NOX is greater than 1.33.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用铁交换的沸石催化剂从气体中去除氮氧化物的方法
本专利技术涉及用于从气体中去除氮氧化物的体系。
技术介绍
出于环境原因，从气体中去除氮氧化物(NOx)是令人感兴趣的。燃烧过程的烟气通常含有NOx，这是由于在燃烧的高温下氧化性空气中的氮和氧反应。另一种令人感兴趣的情况是从硝酸生产的尾气中去除NOx。通常，在硝酸生产中，尾气指从吸收塔排出的气流，其中，NOx被吸收到水中以产生硝酸。尾气含有残留量的NOx，该NOx必须在可以排出气体之前去除。从气流中去除NOx的已知措施是使含NOx的气体通过合适的氨作为还原剂的催化床。在氨的存在下，氮氧化物被催化还原成N2和H2O。需要小心地调节氨的加入以达到NOx的靶向去除，同时避免氨逃逸，即一些氨从催化床中逸出。离开催化床的输出气体中的氨含量是不希望的，特别是在催化床的排出气体之后排放到大气中的情况下。排放到大气中的气体中氨的允许含量通常非常低，例如5ppm。在一些国家，向大气中释放氨会遭到罚款。氨逃逸还会导致形成不希望的化合物，例如亚硝酸铵或硝酸铵，这会损害下游设备。例如，硝酸生产的尾气处于压力下并且通常在去除NOx之后被送至膨胀机。上述化合物会损坏膨胀机。
技术实现思路
出人意料地发现，当含NOx的气流通过脱NOx催化床时，氨逃逸出乎意料地低或可忽略不计，其中，该催化床包含铁交换的沸石催化剂并且进入催化床的气体中NH3和NOx的摩尔比是相对高的(大于1.33)。因此，本专利技术的目的是根据权利要求1的用于从气流中去除NOx的方法。优选的实施方式在从属权利要求中公开。术语NOx总体地表示NO和NO2。铁交换的沸石催化剂，也称为负载铁的沸石催化剂，优选为以下中的任意一种：MFI、BEA、FER、MOR、FAU、MEL、或其组合。优选地，所述铁交换的沸石是Fe-ZSM-5型沸石。优选地，NH3和NOx的所述比大于1.4，更优选为1.4至2，更优选为1.4至1.6，甚至更优选为约1.5。优选的值包括以下中的任意一者：1.4、1.45、1.5、1.55、1.6。在通过所述脱NOx催化床之后，气体中NOx的残留量优选不大于100ppm，优选不大于50ppm，更优选不大于25ppm。术语ppm表示体积百万分率。在优选的实施方式中，所述脱NOx催化床在400℃至450℃、优选430℃或约430℃的温度下运行。催化床的优选工作温度包括：420℃、425℃、430℃、435℃。所述脱NOx催化床中的空速优选为10000h-1至14000h-1，优选10000h-1至13000h-1，更优选13000h-1。在一些实施方式中，含NOx的气体处于压力下。在一些实施方式中，所述脱NOx催化床中的气体的绝对压力大于1巴，优选大于2巴，更优选为2巴至25巴，甚至更优选为5巴至15巴。含NOx的输入气流可以是燃烧过程的烟气，或用于制造硝酸的过程的尾气(即从吸收塔排出的气体)。与在吸收塔上游进行的一级减排和二级减排、或在尾气随后通过膨胀机膨胀之后进行的四级减排相比，从这种尾气中去除环境有害的化合物(在吸收塔下游)也称为三级减排。在实施方式中，本专利技术的方法不包括使含NOx的气体(例如燃烧烟气或硝酸生产的尾气)在通过所述脱NOx催化床之前通过脱N2O催化床。在实施方式中，本专利技术的方法不包括使含NOx的气体(例如燃烧烟气或硝酸生产的尾气)在通过所述脱NOx催化床之前通过一系列的另外的脱NOx催化床和随后的脱N2O催化床。然而，含NOx的气体可以通过第一脱NOx催化床，然后进入所述脱NOx催化床。本专利技术的方法的实施方式包括：使含NOx的气体通过第一脱NOx催化床；将氨作为还原剂加入到所述第一脱NOx催化床的排出物中，直至所述排出气体中NH3与NOx的摩尔比大于1.33、优选为1.4至1.6；使所述排出气体和氨直接通过所述脱NOx催化床而不通过脱N2O催化床。在一些实施方式中，氨可以是纯的氨或者是含氨的还原剂的形式。根据不同的实施方式，本专利技术的催化床可以容纳在合适的容器中并且可以以轴向流、径向流或混合的轴向/径向流穿过。如果提供的话，多于一个的催化床可以设置在相同的压力容器中或分开的压力容器中。容纳在单个压力容器中的多于一个的催化床可以将一个布置在另一个之上或同心地布置。本专利技术在所述脱NOx催化床中提供一定过量的氨，氨的量大于1.33摩尔每摩尔NOx。申请人以出人意料的方式发现，负载铁的沸石催化剂和上述NH3/NOx比的组合、特别是催化剂的操作温度为约430℃，导致实质上没有氨逃逸，通常小于1ppm。同时，有效地去除氮氧化物。因此，本专利技术提供了能够满足最严格的排放到大气中的NH3和NOx限值的方法。现在将参考非限制性示例进一步阐明本专利技术。具体实施方式含NOx的气体可以是燃烧烟气或硝酸生产的尾气，将该含NOx的气体通过脱NOx催化床，加入氨作为还原剂，气体中的NH3/NOx比大于1.33。含NOx的气体可以直接进入所述脱NOx催化床，或者在一些实施方式中，可以进行初步处理，例如在另一个脱NOx催化床中。例如，将含200ppmNOx和10ppmN2O的气体通过脱NOx负载铁的沸石催化床，空速为13000h-1，压力为7巴(绝对压力)和温度为430℃。该气体是硝酸生产的尾气，并且还含有3％的氧气和约0.3％的水。NH3/NOx比在1.33和15之间变化。在NH3/NOx比为1.4时观察到NOx减排99.4％，并且在NH3/NOx比为1.5时观察到NOx减排99.7％。排出气体的氨含量低于测量水平，即没有检测到氨逃逸。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于从气流中去除氮氧化物NOx的方法，所述方法包括以下步骤：使所述气流通过包含催化剂的脱NOx催化床，所述催化剂是铁交换的沸石，其中，加入氨作为还原剂，其中，在进入所述脱NOx催化床的气体中，NH3和NOx的摩尔比大于1.33。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.10.28 EP PCT/EP2016/076152;2017.04.28 EP 17161.一种用于从气流中去除氮氧化物NOx的方法，所述方法包括以下步骤：使所述气流通过包含催化剂的脱NOx催化床，所述催化剂是铁交换的沸石，其中，加入氨作为还原剂，其中，在进入所述脱NOx催化床的气体中，NH3和NOx的摩尔比大于1.33。2.根据权利要求1所述的方法，NH3和NOx的所述比大于1.4。3.根据权利要求2所述的方法，NH3和NOx的所述比为1.4至2，优选为1.4至1.6，更优选为1.5或约1.5。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在通过所述脱NOx催化床之后，气体中NOx的残留量不大于100ppm，优选不大于50ppm，更优选不大于25ppm。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法包括以下步骤：在400℃至450℃、优选430℃的温度下运行所述脱NOx催化床。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，铁交换的沸石催化剂选自以下类型：MFI、BEA、...

【专利技术属性】
技术研发人员：让·弗朗索瓦·格朗热，
申请(专利权)人：卡萨尔公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH