[发明专利]在工业设备中对含有氨气和氮氧化物的废气流的组合废气处理

说明书

本发明涉及在工业设备中用于组合地清除含氨气和氮氧化物的废气流的方法及其应用，其是根据在850℃至1100℃温度范围内的选择性的非催化还原或者根据在150℃至550℃温度范围内的选择性的催化还原。此外，氨气和氮氧化物(NO_x)的转化通过存在于工业设备中的两个或多个废气流的预先混合来实现，其中，混合物的温度和氨气以及氮气的必需分解率对于选择性的非催化还原或选择性的催化还原是决定性的。因此，在此新方法中，两个本来就存在于过程废气中的有害物(氨气和氮氧化物)互相作为反应物，以使彼此有效分解。这相比于分别去除各个废气流降低了成本。

在某些产业中，例如化肥的生产，在不同方法环节中都会产生废气流，该废气流中承载有氨气或氮氧化物，废气流带来了关于环境以及气味方面的负担，这些负担带来此类联系，即在废气流被排放到环境空气之前必须将其去除。在此例如涉及到尿素合成设备(Hamstoffsyntheseanlage)中的低压吸收器的废气流。此类废气流在某种程度上是有问题的，因为其废气排出值远在推荐浓度之上，该推荐浓度在空气清洁技术指南上由2002版的联邦有害物质法的第一普通行政法规所提出。此外，例如对氨气要求的值是50mg/Nm³。在废气中部分地含有低级烃，例如属于强温室效应气体的甲烷。

从废气中去除氨气在专利文献公知的方法中是借助添加硫酸或硝酸实现的。该方法还被称为“酸洗”，例如在US 3,607,022中实施的那样。氨气将通过化学吸附从废气流中去除，并且在酸洗溶剂中转化为相应的铵盐。使用硝酸的话将生成硝酸铵，而使用硫酸的话将生成硫酸铵。由此，酸洗就要求很高的器材及物流成本，因为除了复杂的洗气机外还必须购买和安置相应量的酸。

此外，含有铵盐的溶液形成废液流，该废液流不能不做进一步处理就被排放到废水系统中。因此，此处必须还要完成一次清洗，或者必须还有用于清洁所得盐溶液的溶液。

此外，在背景技术中属于用于去除废气流中氨气的还有在火炬(Fackeln)中燃烧。然而在此，为了保证最小燃烧值，根据氨气和其他可燃污物的浓度需要大量的支持气体(Stützgas)，这将提高设备二氧化碳的排放量。此外，氨气在火炬中燃烧还会生成氮氧化物，该氮氧化物如前所述在它这方面属于对环境有害的物质，并且应该避免生成这种有害物。此外还有如下提示：在欧洲，开放式的火炬缺少可能的排放测量，从官方的角度看来，连续的运行是有问题的。

另一个在专利文献中提到的用于清洁含氨气的废气流的方法是选择性氧化，例如在DE 695 30 024 T2和EP 0 514 729 B1中所描述的那样，在专门的催化剂帮助下实施。然而，在高浓度情况下，由于释放的热量要保证足够的冷却，这就提高了在器材上的成本。这样一来，此方法主要适用于由较低量的氨气污染的流体。

在专利DE 4314896A1中描述了通过有目的的输入氮氧化物来分解氨气。所需氮氧化物通过单独的源(例如柴油发动机)或通过氨气的部分氧化而得到。在使用催化剂的情况下氨气与氮氧化物实际上根据下列总反应式反应：

(1)4NO+4NH₃+O₂→4N₂+6H₂O

(2)6NO₂+8NH₃→7N₂+12H₂O

在该专利中废气的实施温度下，必须使用催化剂用以提高反应速率。除了较高的投入花费以外，使用催化剂的危险还有：废气与固体污物(例如灰烬)一起将其堵塞或进而使其不能活化。此外，为了清洁含氨气废气，就需要人工的氮氧化物源。

类似的清洁过程在EP 1350552B1中实施。第一步，氨气在热力学的后燃设备中燃烧，其中一定会生成氮氧化物。而该发明特征在于，氨气的不完全燃烧，并且未燃烧的氨气部分由此在随后步骤中被用于借助选择性的催化还原分解氮氧化物。在该方法中有着高成本的调节。

为分解废气中氨气的另一种选择是例如活性炭或沸石(Zeolithen)的吸附，如在US 6,261,345B1中公知的那样。该方法的缺点是其不稳定的运行，这提高了设备上的成本。

根据US 5,230,877用比如水或乙二醇的溶剂对氨气进行物理吸附同样属于背景技术。而此处废气可达到的清洁程度很大程度上依赖于清洗的运行条件，如温度和压力。有利的是高压和低温，而这就导致额外的投入和运转费用。