用于处理废气的催化剂、排放系统和方法技术方案

技术编号:22568934 阅读:34 留言:0更新日期:2019-11-16 13:45
用于在含氮还原剂的存在下处理包含SO

Catalysts, emission systems and methods for waste gas treatment

For treatment of so contained in the presence of a nitrogen reducing agent

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于处理废气的催化剂、排放系统和方法本专利技术涉及一种用于处理废气的催化剂。具体而言,本专利技术涉及一种催化剂,其维持相对高水平的使煤燃烧废气和类似物中所含单质汞(Hg)氧化的活性,以及相对高水平的在诸如氨的含氮还原剂的存在下使该气体中所含氮氧化物还原的活性,并且使该气体中所含SO2氧化为SO3降到最低。即,该催化剂被设计为相比于氧化SO2选择性氧化单质汞。本专利技术还涉及一种使用该催化剂的废气处理方法,以及一种用于进行该方法的排气系统。发电厂通常利用诸如煤、石油或天然气的化石燃料作为能源,并且这些燃料的燃烧产生必须受处理以去除包括NO(一氧化氮)、NO2(二氧化氮)和N2O(一氧化二氮)的氮氧化物(NOx)的废气。发电厂中产生的废气通常具有氧化性,并且NOx需要用催化剂和通常为氨或短链烃的还原剂选择性还原。被称为选择性催化还原(SCR)的过程在20世纪70年代被广泛研究以用于从发电厂废气和类似物中去除NOx。煤和石油含有不同量的硫。使用SCR处理来自这些工厂的废气要求维持相对高的NOx还原效率而使SO2氧化降到最低。在氨的存在下,多种SCR催化剂有效地将NOx转化为氮气和水。然而,不期望的副反应、SO2氧化为SO3通常与NOx还原一起发生。需要控制是酸雨组分的三氧化硫(SO3)的形成。因此,高度期望使NOx还原速率(kNOx)最大化而使SO2氧化速率(kSOx)最小化的催化剂。因此,近年来,尤其已出现对产生相对低量SO2氧化的NOx去除催化剂的需求。大体而言,这种NOx去除催化剂含有少量的钒,钒是催化剂的活性组分。已知从发电厂、各种类型的工厂和汽车排放的烟道气中所含的Hg、Pb、F和其他痕量组分导致健康问题。这是除了这种烟道气中所含的NOx和SOx以外的问题。因此,期望提供一种催化剂,其能够选择性氧化从燃煤锅炉排放、主要呈单质汞的形式、具有相对高蒸气压的汞,同时还原废气中的NOx并同时使SOx的氧化降到最低。在常规发电厂SCR催化剂中,Hg氧化活性主要由活性组分氧化钒提供,并因此氧化单质汞(Hg)的活性可通过升高钒含量(V含量)来提高。然而,因为氧化钒不仅具有相对高的Hg氧化活性而且具有SO2氧化活性,所以V含量升高促进了SO2氧化,并且所得SO3可促成烟气污染和酸雨的形成。高挥发性汞(单质汞,Hg)通常被V氧化成汞化合物(例如氯化汞)。随后,借助提供于废气处理系统下游的湿式洗涤器、电动除尘器或脱硫设备,如此氧化的汞化合物与燃烧灰分或石膏一起被去除。在这类已知系统中,含有氧化钛和金属(例如钒)的氧化物的催化剂充当活性组分。因此,用于燃煤发电厂的SCR催化剂需要具有相对高的SCR活性,相对高的Hg氧化活性,和相对低的SO2氧化活性。文献报告已表明,在板型SCR催化剂中增加氧化钒和氧化钼负载量提高了Hg氧化活性。现有技术还表明,将磷酸加入具有高的氧化钒和氧化钼负载量的催化剂制剂SCR催化剂具有高SCR和Hg氧化活性,但相对低的SO2氧化活性。US8535628公开了一系列这样的板型催化剂。WO2015187525也公开了这样的催化剂。因此,常规催化剂面临一方面Hg氧化活性与另一方面SO2氧化活性之间的折衷,并且通常不能提供相对高的Hg氧化活性和相对低的SO2氧化活性两者。鉴于前述,本专利技术的目的是克服常规催化剂的折衷问题,并且提供一种满足关于Hg氧化活性和SO2氧化活性的上述需求的废气净化催化剂;即,具体地降低SO2氧化百分率,并同时使Hg氧化百分率维持在相对高水平的废气净化催化剂。本专利技术描述了一种具有相对高的SCR和Hg氧化活性并最小化的SO2氧化活性但具有相对低的氧化钼负载量的催化剂。这相比于现有技术具有成本优势,而不损害效率。因此,本专利技术的目的在于提供与现有技术相比改进的催化剂、方法和/或系统,或更有成本效率的催化剂、方法和/或系统,或至少提供商业上可用的替代方案。根据第一方面,提供一种用于在含氮还原剂的存在下处理包含SO2、NOx和单质汞的废气的催化剂,所述催化剂包含含有以下者的氧化物的组合物:(i)钼(Mo)和任选的钨(W);和(ii)钒(V);和(iii)钛(Ti);和(iv)磷(P),其中,相对于该组合物中的总金属原子计,该组合物包含:(i)小于2原子%的量的Mo,和任选的至多9原子%的W;(ii)2.5至12原子%的V;(iii)85至96原子%的Ti,和其中该组合物包含(iv)与Mo、W和V的原子总和的原子比为1:2至3:2的P。将理解,表述的值必须总计100%。现将进一步描述本专利技术。在后续段中更详细地定义本专利技术的不同方面/实施方案。除非明确相反地指示,否则如此定义的每个方面/实施方案可与任何其他方面/实施方案组合。具体而言,被指示为优选或有利的任何特征可与被指示为优选或有利的一种或多种任何其他特征组合。意图可将关于产物公开的特征与关于方法公开的特征组合,反之亦然。此外,本文中所使用的术语“包含”可交换为定义“基本上由...组成”或“由...组成”。术语“包含”意指被指名的要素是必要的,但其他要素可加入并仍形成在权利要求范围内的构造。用语“基本上由...组成”将权利要求的范围限制于所规定的材料或步骤以及不实质上影响所要求专利技术的一个或多个基本和新颖特性的那些材料或步骤。术语“由...组成”将权利要求限制为不包括不同于详述的那些(除了通常与其相关联的杂质以外)的材料。JP2013-52371公开了包含钛(Ti)、在钼(Mo)和钨(W)中的至少一种、钒(V)和磷(P)的氧化物的SCR催化剂,以及脱硝反应方法,该方法在等于或低于酸性硫酸铵的沉淀温度的温度进行,所述酸性硫酸铵的沉淀温度由NH3、SO3和水(H2O)的相应浓度的乘积确定。JP2013-52371的表1公开了以下的组合物:起始材料的名称实施例1实施例2实施例3实施例4氧化钛(g)900946911900六钼酸铵(g)113852416偏钒酸铵(g)105451915硅溶胶(g)10910795371磷酸(g)53562126无机纤维(g)164160143139与要求保护的专利技术相比较有关的相应原子比如下:组分实施例1实施例2实施例3实施例4Mo6.885.241.621.10V6.882.991.381.11Ti86.2491.7896.本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于在含氮还原剂的存在下处理包含SO

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170927 GB 1715663.9;20170331 US 62/479,3781.用于在含氮还原剂的存在下处理包含SO2、NOx和单质汞的废气的催化剂,所述催化剂包含含有以下者的氧化物的组合物:
(i)钼(Mo)和任选的钨(W);和
(ii)钒(V);和
(iii)钛(Ti);和
(iv)磷(P),
其中,相对于所述组合物中的总金属原子计,所述组合物包含:
(i)小于2原子%的量的Mo,和任选的至多9原子%的W;
(ii)2.5至12原子%的V;
(iii)85至96原子%的Ti,和
其中所述组合物包含(iv)与Mo、W和V的原子总和的原子比为1:2至3:2的P。


2.根据权利要求1所述的催化剂,其中所述组合物包含:
(i)0.5至1.95原子%的Mo,优选1.75至1.95原子%的Mo;和/或没有W;和/或
(ii)3至11原子%的V;和/或
(iii)87至95原子%的Ti;和/或
其中所述组合物包含(iv)与Mo、W和V的原子总和的原子比为9:10至7:5的P。


3.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员:S·阿尔科维克拉维P·J·安德森M·布兰德迈尔M·胡伯M·纳什D·M·雷普
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

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