[发明专利]用于去除NOx和N2O的方法和装置

说明书

本发明涉及用于催化去除NO_x和N₂O的方法和装置。

在许多方法，例如燃烧方法中或者在工业制造硝酸或己内酰胺时产生了带有一氧化氮NO、二氧化氮NO₂(统称为NO_x)以及一氧化二氮N₂O的废气。尽管NO和NO₂长期以来作为生态毒性相关化合物是已知的(酸雨、烟雾-形成)并且在世界范围内规定了其最大许可排放的极限值，但是近年来一氧化二氮也越来越多地成为环境保护的焦点，这是因为其以并非不显著的程度对同温层的臭氧分解和温室效应起到促进作用。因此出于环境保护的原因，急需将一氧化二氮排放连同NO_x-排放一并消除的技术方案。

为了一方面去除N₂O和另一方面去除NO_x，许多可能性已经已知了。

在NO_x-还原中，在含有钒的TiO₂-催化剂存在下借助于氨气强化NO_x的选择性催化还原(SCR)(参见例如G.Ertl，H.Knoezinger J.Weitkamp：Handbook of Heterogeneous Catalysis，Vol.4，第1633-1668页，VCH Weinheim(1997))。这可以视催化剂而定在约150℃至约450℃的温度下进行，并且在工业规模下优选在200℃和400℃、特别是在250℃和350℃之间运行。它是从工业过程的废气中减少NO_x的大多使用的变化方案并且实现超过90％的NO_x-分解。

也有基于沸石-催化剂用于还原NO_x的方法，其在使用不同的还原剂的情况下进行。除了Cu-置换的沸石(参见例如EP-A-914,866)之外，尤其是含铁的沸石对于实际应用来说也显得很有意义。

因此US-A-5,451,387描述了一种通过铁置换的沸石利用NH₃来选择性催化还原NO_x的方法，其优选在介于200℃和550℃之间的温度下，特别是在400℃附近操作。

EP-A-756,891描述了一种借助于NH₃在由含铁ZSM-5-沸石构成的蜂房状载体存在下还原NO_x的方法。作为Fe-沸石-催化剂相对于传统的基于V₂O₅-TiO₂的DeNO_x-催化剂的优点，在此同样提到扩展的200℃至600℃的温度区间。

然而，Fe-沸石-催化剂对于NO_x-还原的缺点在于其可获得性和价格。后者与广泛采用和创立的、基于V₂O₅-TiO₂的DeNO_x-催化剂相比明显更高。

与废气中的NO_x-减少相区别(其多年以来在工业领域创立)，对于N₂O-去除存在仅仅少量的工业方法，其大多以N₂O的热降解或催化降解为目的。关于证实为原则上适于降解和还原一氧化二氮的催化剂的概述由Kapteijn等人(Kapteijn F.et al.，Appl.Cat.B：Environmental9(1996)25-64)给出。将一氧化二氮催化分解为N₂和O₂在此相对于利用所选择的还原剂、如NH₃或烃类进行的催化还原而言提供了这样的优点：不产生还原剂消耗的费用。然而，与N₂O还原或者NO_x-还原相比，基于催化分解的有效N₂O-减少只有在温度高于400℃，优选高于450℃时才达到高效。

特别适于将N₂O催化分解为N₂和O₂的看起来又是载有过渡金属的沸石-催化剂(US-A-5,171,553)。