[发明专利]从来自硝酸生产的残余气体中除去NOx和N2O的方法

说明书

本发明涉及从来自硝酸生产的残余气体中除去NOx和N₂O的方法。

通过氨的催化氧化来工业生产硝酸HNO₃，产生含有一氧化氮NO、二氧化氮NO₂(统称为NOx)和一氧化二氮N₂O的废气。尽管人们很久以来就认识到NO和NO₂是与环境毒害事件(酸雨、烟雾形成)有关的化合物，并已制定了对这些材料最大可容许排放量的世界范围的限制，但是在最近几年，环境保护的焦点已经逐渐指向一氧化二氮，因为它对同温层臭氧的分解和温室效应有不可忽视的作用。

在己二酸工业减少了排放的一氧化二氮后，硝酸生产是工业一氧化二氮排放的最大来源。因此从环保角度出发，迫切需要一种减少硝酸生产过程中一氧化二氮及NOx排放的技术解决方案。

有很多种从来自硝酸生产的废气中除去NOx(在此称为脱NOx阶段)的方法，例如化学洗涤、吸收方法，或催化还原方法。Ullmann’sEncyclopedia of Industrial Chemistry；Vol.A17，VCH Weinheim(1991)(D1)给出了一篇综述。在此应该强调的是借助于氨的NOx的选择性催化还原(SCR)以给出N₂和H₂O。依催化剂的不同，该还原作用可以在约150℃～约450℃的温度下进行，并可以实现超过90％的NO_x分解。这是硝酸生产过程中用来减少NOx的最主要方案，但是象其它方案一样，该方案没有使N₂O含量有任何减少。

为此目的，通用的现有技术要求一个单独的第二催化剂阶段，有利地与脱NOx阶段结合。

基于这种途径的方法的一个实例公开于US-A-5,200,162，该专利要求保护在脱NOx阶段下游的分解在废气(还含有NOx)中的N₂O的方法。在此，离开N₂O分解阶段的废气的至少一个支流被冷却并返回到该阶段，以避免该阶段由于N₂O分解过程的放热性质而过热。该发明涉及N₂O含量最高达35％体积的废气，例如来自己二酸生产的废气。

Shell提出的一种方法描述了综合除去来自硝酸生产的残余气体中的NO_x和N₂O(Clark，D.M.；Maaskant，O.L.；Crocker，M.，TheShell DeNOx System：A novel and cost effective NOx removaltechnology as applied in nitric acid manufacture and associatedprocesses，presented at Nitrogen’97，in Geneva，9-11thFebruary 1997，(D2))。

所述Shell反应器系统是基于所谓的侧向流动反应器原理，其中对于脱NOx阶段的操作，甚至相当低的温度(从120℃)都是可能的。使用一种无定型金属氧化物催化剂脱除N₂O。

当将合适的催化剂布置在离开吸收柱的温度为20～30℃的残余气体中时，残余气体涡轮机的运转温度规定了可能的操作温度范围。

具体地，由于运转整个工艺的技术和经济方面的原因，残余气体涡轮机应最有利地在进口温度小于550℃，并有最大的ΔT和ΔP的条件下运转。

这对于除去N₂O是特别重要的，因为按照通用的现有技术，这需要比NOx的催化还原所需要的温度明显更高的温度。因此该选项的成本效益取决于足够的催化剂活性。

Kapteijn F.；Rodriguez-Mirasol，J.；Moulijn，J.A.，Appl.Cat.B：Environmental 9(1996)，25-64，(D3)给出了已被证明原则上适合于分解和还原一氧化二氮的众多催化剂的综述。

尤其金属交换的沸石催化剂(US-A-5,171,533)似乎特别适合用于分解N₂O。