[发明专利]用于从过程气体中去除氮氧化物和三氧化硫的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过使用包含催化活性材料的催化反应器从热过程气体中至少部分地去除氮氧化物的方法，且其中，所述催化反应器包括催化剂床，催化剂床包括相对于热过程气体的流的方向布置成并联关系的至少两个催化剂床节段，所述至少两个催化剂床节段中的各个设有关闭装置，使得所述至少两个催化剂床节段中的各个可单独地与热过程气体的流隔离。

本发明进一步涉及一种起作用以便从热过程气体中至少部分地去除氮氧化物的气体清洁系统。

背景技术

在诸如煤、油、泥煤、废料等的燃料在诸如动力设备的燃烧设备中燃烧期间，产生热过程气体，并且这样的热过程气体包含(除了其它成分之外)氮氧化物(通常标记为NO_x)和硫氧化物(通常标记为SO_x)。氮氧化物主要包括一氧化氮(标记为NO)和二氧化氮(标记为NO₂)，而二氧化硫主要包括二氧化硫(标记为SO₂)和三氧化硫(标记为SO₃)，三氧化硫SO₃的量通常构成SO_x的总量的小于5％。NO_x的去除通常通过使用所谓的选择性催化还原(SCR)过程来实现。根据这种过程，NO_x在存在催化活性材料的情况下借助于氨气(NH₃)而被还原，以形成氮气N₂。这种催化活性材料通常包括金属氧化物，诸如(以例示的方式)五氧化二钒(标记为V₂O₅)和三氧化钨(标记为WO₃)。

与使用许多这样的催化活性材料相关联的问题是它们在一段时间之后变得由其上的倾向于形成硫酸铵的三氧化硫SO₃沉积物污染，这会导致这些催化活性材料的氮氧化物去除效率的降低。为了克服这样的问题而采用的通常程序是在非常高的温度(通常高于300℃)处操作包含这样的催化活性材料的反应器，以尝试防止三氧化硫SO₃沉淀到催化活性材料上。

在美国专利No.5,762,885中，描述了一种氧化催化剂吸附器，其包含一些布置成并联关系并且包括铂或钯的催化剂节段。这些催化剂节段中的各个设有两个百叶窗，使得相应的催化剂节段中的各个催化剂节段可被″关闭″(在有关于将被清洁的过程气体的程度上)。另外，关闭的催化剂节段可通过使用包括氢气的再生气体而被再生，氢气起作用以便从这样的被关闭的催化剂节段所包含的催化材料中去除污染物。在被用过之后，这样的再生气体然后被再循环到反应器，此处，用过的再生气体在位于催化剂床上游的点处与过程气体混合。

虽然可能认为催化剂吸附器(诸如美国专利No.5,762,885中所描述的催化剂吸附器)对于实现清洁燃烧天然气的涡轮动力设备中所产生的过程气体(其中，过程气体中的SO_x的浓度非常低-即大体低于1ppm)的目的而言是有效的，但是这样的催化剂吸附器并不适用于清洁其中SO_x的浓度高于大约5ppm的过程气体，例如，烟道气。在煤或油的燃烧期间或在废料的焚化期间所产生的过程气体中，这种过程气体中的SO_x的浓度通常在10到5000ppm的范围中。

此外，所包含的类型的催化剂，也就是说，包含贵金属(如铂或钯)的氧化催化剂，需要在热过程气体中仅仅存在极低浓度的催化剂污染物，诸如(以例示的方式)汞、铅以及其它重金属。这样的要求将美国专利No.5,762,885所涉及的反应器的使用限制于所谓的″清洁燃料″，诸如天然气。对于煤、油、泥煤、废料等在其中燃烧的设备，美国专利No.5,762,885所涉及的反应器将不能够提供可接受的氮氧化物去除效率水平。

发明内容

本发明的一个目的是提供清洁热过程气体的方法，该方法对于当热过程气体包含高浓度的SO_x以及当热过程气体包含低浓度的SO_x两种情况时从热过程气体中去除NO_x和SO_x-特别是三氧化硫SO₃-是有效的。

该目的借助于通过使用包含催化活性材料的催化反应器从热过程气体中至少部分地去除氮氧化物的方法来实现，且其中，所述催化反应器包括催化剂床，催化剂床包括相对于过程气体流的方向合适地布置成并联关系的至少两个催化剂床节段，所述至少两个催化剂床节段中的各个设有关闭装置，使得所述至少两个催化剂床节段中的各个可与热过程气体的流隔离，所述方法特征在于，该方法的步骤包括以下步骤：