[发明专利]通过支流尿素分解实现的NOx的选择催化还原

说明书

本申请是中国发明申请(发明名称：通过支流尿素分解实现的NO_x的选择催化还原，申请日：2001年12月3日；申请号01807289.5)的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种新的NO_x的选择催化还原，能通过从主流中分离出的支气流或用于使尿素分解成其活性组分包括氨的热空气的支流而实现。

背景技术

许多管辖范围内已努力减少氮的氧化物(NO_x)的排放。所述技术包括更改燃烧条件和燃料的那些(称为主要措施)和处理燃烧后废气的那些(称为辅助措施)。采用有效的主要措施时，仍可采用辅助措施进一步降低。看来要最好地减少NO_x，主要措施和辅助措施都是必要的。

已知的辅助措施是选择催化还原(SCR)和选择性非催化还原(SNCR)。这两种方法都已用氨和尿素进行。参见例如US3900554，其中Lyon公开了燃烧废气中一氧化氮(NO)的SNCR，通过向燃烧废气中注射氨、特殊的氨前体或其水溶液在1600至2000°F范围内的温度下与一氧化氮混合。Lyon还建议使用还原剂如氢或各种烃，从而可在低至1300°F的废气温度下有效利用氨。但这些温度通常太高而无法有效处理，难以安全地处理氨，而且SNCR不如SCR有效。Arand，Muzio，and Sotter在US4208386中和Arand，Muzio，andTeixeira在US4325924中教导了针对尿素的类似方法。温度也很高，不能使用较低的温度。

SCR可在较低温度(一般在100至900°F范围内)下用氨操作。在此方面，参见US3032387和3599427。SCR(选择催化还原)在某些范围内用于减少NO_x已有多年。但迄今为止，SCR依靠使用氨，它有与储存、操作和运输相关的安全问题。尿素更安全，但对于许多SCR应用尚不可行，因为难以使之由固体或水溶液形式转化成可在催化剂床上反应用于NO_x还原的活性气态物质。而且，在试剂的经济性方面，无水氨优于尿素。在“A SelectiveCatalytic Reduction of NO_X from Diesel Engines Using Injection of Urea”(Ph.D.thesis，1995年9月)中，Hultermans描述了柴油发动机方面的许多技术课题，同时给出了宽阔的技术背景。

用于利用尿素使NO_x还原的催化剂的使用是有效的，但对可能污损催化剂的颗粒和未分解的尿素敏感。在此方面，必须记住所述SCR处理温度范围下端的温度将不足以使尿素完全气化。此外，SCR要求在与催化剂接触之前非常均匀地混合活性气态物质，而使尿素或其分解产物与大量需要处理的废气均匀混合很难。近来授予Hug等的几篇专利包括US5431893中描述了尿素SCR用于固定和移动源如柴油发动机的有限尝试。为防止催化剂污损，Hug等提出了能用尿素处理所有废气的庞大设备。不管物理形式如何，尿素需要时间在热的废气中分解，在最益于气化的温度下可能导致喷嘴堵塞。突出的问题是必须使尿素溶液保持在低于100℃的温度下以防止在注射设备中水解。它们提出在供给尿素时用使用适度的尿素压力，发现进料管被堵塞时需要有替换手段向进料管中引入高压空气。Hug等所用喷嘴利用辅助空气辅助分散。而且，它采用稀溶液，需要大量供热使所述水蒸发。还参见WO97/01387和EP487886A1。

EP615777A1中描述了一种装置，将固体尿素供入含有废气的通道中，据说在催化剂存在下使之水解。该文献中指出为成功地操作，必须使用水解催化剂、用于分散细固体的压缩空气、将尿素研磨成细固体的装置和防止尿素颗粒粘连在一起的涂料。该文献提到如果仅催化器内和喷嘴出口端涂有催化剂，将发生腐蚀和沉积。尽管达到从所述工艺中除去水的目的，但该说明书将固体尿素引入气流中-可能使尿素沉积在SCR催化剂上。