选择性非催化还原NOx制造技术

将还原剂和易于被氧化的气体注入到含ＮＯ↓［ｘ］的工艺物流中，以使含ＮＯ↓［ｘ］的工艺物流中ＮＯ↓［ｘ］的浓度降低预定量。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种降低工艺物流中NOx浓度的非催化方法。具体而言，本专利技术涉及一种通过注入还原剂及易于被氧化的气体来降低工艺物流中NOx排放的方法。
技术介绍
政府制定排放标准的逐渐严格迫使提炼者去开发并在某些情况下实施改进的技术，以降低燃烧或生产流体的排放物中氮氧化物(NOx)的浓度。例如现有技术中已知通过注入氨来降低燃烧排放物中NOx的浓度，Lyon的美国专利3,900,554涉及该技术，此处引入作为参考。在Lyon的专利之后，衍生出许多关于向燃烧排放物中注入氨以降低NOx浓度的专利和出版物。这类专利包括Dean等的美国专利4,507,269。Tenner等的美国专利4,115,515，这两篇专利此处均引入作为参考。其他专利也公开了注入氨的用途，其基于动态模型来确定注入氨的量。这类专利包括Dean等的4,636,370、4,624,840、和4,682,468，这些专利此处均引入作为参考。还有许多有关向燃烧排放物中注入尿素以降低NOx浓度的专利和技术。其中Arand等的美国专利4,208,386公开了该技术，此处引入作为参考。由Kim和Lee(1996)研究，并发表在Journal ofChemical Engineering of Japan中的文章公开了对氨和氰尿酸(HNCO)游离的尿素以及对氨和氰尿酸(HNCO)两者均游离的尿素作为两个相互关联的自由基链反应中NO的还原剂。然而工艺物流排放物仍是NOx的来源。在许多工业排放流体中发现的一种特别麻烦的NOx污染是NO2，其为烟气中的主要刺激物。NO2可在阳光和烃存在下进行一系列已知的光-化学烟气形成反应。NOx来源工艺物流的例子包括从流化催化裂化装置(FCCU)的再生器排出的流体，以及从与FCCU联合使用的一氧化碳燃烧/热回收装置(COHRU)中排出的流体。再生器排出流体中一种主要NOx来源是由碳燃烧物在已失效的催化剂上沉积所导致。但在废气中不产生NOx的情况下燃烧沉积在已失效的催化剂上的碳是很困难的。再生器中产生的和存在于废气中的NOx通常流过COHRU，该装置将FCCU再生器废气中的CO转变成CO2或其他产物如水和/或蒸气。由于COHRU将CO转变为CO2和其他产物，所以排放到大气中的流体仍包括NOx。通过热方法难于降低这些流体中的NOx浓度，部分由于这些工艺物流温度较低。一些催化剂颗粒也可存在于再生器的废气中。美国专利4,434,147中描述了低于850°F时催化剂颗粒对NOx的还原效果，此处引入作为参考。该专利描述了一种方法，其中将氨气和FCCU再生器废气冷却，然后使之流经通过收集静电沉淀盘上的细粉而得到的FCCU催化颗粒床。过去曾注入氢使非催化的、基于氨的NOx还原方法在低温燃烧排出气流时更有效。用氨还原低温燃烧流中的NOX之前使用氢注入法，NOx释放到空气中的量仍然不能满足更为严格的环保规定。因此，在该领域中需要通过非催化方法降低精炼工艺物流中NOx的排放的改进方法。因此，本专利技术人此处提出在被导入COHRU前通过降低工艺物流如再生器废气中NOx的浓度来降低NOx的排放。
技术实现思路
本专利技术提供一种可降低含NOx的工艺物流中NOx浓度的非催化方法，该方法包括a)形成有效量的选自氨、尿素及其混合物的还原剂和易于被氧化的气体的混合物，该量足以使含NOx的工艺物流中NOx的浓度降低预定量；和b)在一点向所述工艺物流注入所述混合物，注入位置处所述含NOx工艺物流的温度低于约1600°F。在本专利技术的另一个实施方式中，有效量的还原剂和易于被氧化的气体在FCCU再生器的一个逆流向点处被注入到在FCC处理装置再生器的架空管线中。在本专利技术的另一个实施方式中，有效量的还原剂和易于被氧化的气体在FCCU再生器的多个逆流点处被注入到FCC处理装置再生器的架空管线中。在本专利技术的另一个实施方式中，易于被氧化的气体是氢气，还原剂是氨。附图简述附图说明图1表示本专利技术方法中在单一位置将氨和氢气注入商业购买的流化催化裂化装置的再生器废气中所得结果的数据点。图2表示本专利技术方法中在多个位置将氨和氢气注入商业购买的流化催化裂化装置的再生器废气中所得结果的数据点。专利技术详述此处所用的NOx或氮氧化物指氮的各种氧化物，其可存在于工艺物流如流化催化裂化装置再生器的废气中。因此，这些术语指所有各种氮的氧化物，包括一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)一氧化二氮(N2O)等或其混合物。在描述混合还原剂和易于被氧化的气体时所用的“混合”指该术语的广义。即“混合”指将还原剂和易于被氧化的气体以所需要的摩尔比与工艺物流中的NOx进行最充分的局部接触。为达到这一目的可使用任何适当的混合技术。这些技术包括但不限于使用载气将还原剂和/或易于被氧化的气体混合更均匀，向工艺物流中注入与还原剂、易于被氧化的气体和载气的预混合气流，或向工艺物流中分别注入还原剂和载气和易于被氧化的气体。适当的预注入混合技术或方法非限定的例子包括将还原剂、易于被氧化气体和载气通过分开的管线流入一个常规容器或流入注射管线进入到待处理的工艺物流中，两种反应试剂和载体在它们流向注入点的过程中混合。本专利技术是一种非催化方法，其中通过注入有效量的易于被氧化的气体和有效量的还原剂使工艺物流中NOx的浓度降低预定量的方法。预定量是指基于工艺物流中NOx的总体积，NOx浓度的降低高于约30Vol.％，优选高于约50Vol.％，更选选降低高于约70Vol.％。在最优选的实施方式中，NOx的预计降低量至少应充分满足政府制定的排放标准。本专利技术方法适于处理任何含NOx和基于气流总体积计氧含量高于约0.1Vol％的工艺物流。优选流体中含约0.4～约1.5Vol.％的氧。本专利技术方法特别适于处理流化催化裂化装置再生器的废气。流化催化裂化是很重要的方法并广泛用于精炼过程。催化裂化方法通常将重油转变成轻产品如汽油。在流化催化裂化(FCC)过程中，装填的颗粒催化剂在裂化反应器和催化再生器间连续循环。反应器平均温度为约900～1000°F，平均进料温度为约500～800°F。反应器和再生器共同提供催化裂化装置的初始组分。FCC处理装置在现有技术中是已知的，此处引入Swan等的美国专利5,846,403作为参考以对这类装置作更详细的讨论。再生器对催化剂寿命和效率特别重要，因为在流化催化裂化过程中，碳质沉积物(焦炭)形成在催化剂上，从而降低了催化剂活性。通常通过在再生器中燃烧掉至少部分焦炭以重新恢复催化剂活性。这通常通过注入空气、或含可燃烧量氧气的其他气体以使已失效的催化剂颗粒流化的速度注入再生器中。催化剂颗粒上的部分焦炭在再生器中燃烧，从而使催化剂颗粒再生。通常再生器温度为约1050°F～约1450°F，同时再生器废气出口温度通常为约1200°F～约1500°F。再生后，催化剂颗粒循环回反应器。再生器废气通常流经后续设备如热回收设备、颗粒移除设备、和一氧化碳燃烧/热回收设备(COHRU)，如前所述该设备被设计成将CO转变成CO2，并回收可利用的燃料能。遗憾地是，在不增加废气中NOx含量的条件下在再生器中难于从催化剂上燃烧大量焦炭。因此再生器废气通常含氮氧化物(NOx)、催化剂颗粒、硫氧化物(SOx)、二氧化碳、一氧化碳或催化剂颗粒上至少部分焦炭燃烧时产生的其他化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种降低含ＮＯ↓［ｘ］的工艺物流中ＮＯ↓［ｘ］浓度的非催化方法，该方法包括：ａ）形成有效量的选自氨、尿素及其混合物的还原剂和易于被氧化的气体的混合物，该量足以使含ＮＯ↓［ｘ］的工艺物流中ＮＯ↓［ｘ］的浓度降低预定量；和ｂ）在 所述含ＮＯ↓［ｘ］工艺物流的温度低于约１６００°Ｆ处一点将所述的工艺物流注入所述混合物。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：博伊德E赫斯特，威廉姆J麦克劳克林，大卫G奈特，特雷沙J陶卡奇，
申请(专利权)人：埃克森美孚研究工程公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]