[发明专利]用于处理废气的装置和方法

说明书

相关申请资料

依据35U.S.C.§119（e），本申请在此要求于2010年6月9日提交的美国临时专利申请第61/353,104号的权益，通过引用将其整体结合于此。

技术领域

本发明涉及用于处理流体的装置和方法，尤其涉及废气的处理。

背景技术

存在于烟气中的氮氧化物（nitrogen oxide）和其他化合物的危害，已导致施加严格标准以限制这些化学物质的排放。为了符合这些标准，通常必需从固定的或可移动的燃烧源中除去至少部分存在于废气中的这些氧化物和/或其他化学物类。

通常将反硝化作用或选择性催化还原（SCR）技术应用于源于燃烧的烟气，用于当烟气通过催化反应器时除去氮氧化物。反硝化作用反应包括气体中氮氧化物物质（如一氧化氮（NO）或二氧化氮（NO₂））与含氮的还原剂（如氨或尿素）的反应，结果是生成二原子的氮（N₂）和水。此外，利用各种吸收剂或捕获技术以除去烟气中不被催化分解的其他化学物质。

术语催化反应器（catalytic reactor）通常用于描述包括催化剂的容器。催化反应器通常包括含有废气流动通道的催化剂结构，该流动通道使废气流和催化剂结构的催化活性组分之间能够接触。模块化催化反应器的催化剂结构典型地由一个或多个催化层组成，每层包括大量模块化的部分。每个模块化部分进一步包括在其中容纳许多催化剂本体的金属支持框架，其中，如果必要，在催化剂本体之间使用封闭或密封材料，用于通过催化剂本体的排出流的适当的流量分布。催化剂本体包括催化组合物并显示了用于废气流过催化剂本体的流动通道或通路的物理结构。

在很多情况下，流过催化反应器的模块化部分的废气流产生压力下降。压力下降可以由结构、摩擦力和其他阻止或抵抗废气流流动的因素引起。压力下降可以导致各种低效率并引起在工业应用（如发电）期间寄生功率的损失。

发明内容

鉴于前述内容，一方面，本发明在一些实施方式中提供可以减轻低效率和/或与流体流压力下降相关的问题的催化剂模块和催化反应器。在一些实施方式中，本文中描述的催化剂模块和/或催化反应器提高有效的催化剂横截面面积，从而在没有降低或没有显著降低在氮氧化物的选择性还原作用中的催化性能的条件下，使得通过催化剂模块和/或催化反应器的总压力下降（压降）降低。

一方面，本文描述了包括催化剂本体的催化剂模块。在一些实施方式中，催化剂模块包括包含至少一个第一催化剂本体和至少一个第一管的流体流入口侧（fluid stream inlet side）和包含至少一个第二催化剂本体和至少一个第二管的流体流出口侧（fluid stream outlet side），其中，至少一个第一管通向至少一个第二催化剂本体的流体流入口（fluid stream inlet），至少一个第二管是用于至少一个第一催化剂本体的流体流出口（fluidstream outlet）。

在一些实施方式中，催化剂模块包括包含多个第一催化剂本体和多个第一管的流体流入口侧和包含多个第二催化剂本体和多个第二管的流体流出口侧，其中，第一管是通向第二催化剂本体的流体流入口，第二管是用于第一催化剂本体的流体流出口。

在一些实施方式中，催化剂模块进一步包括设置在模块的入口侧和出口侧之间的至少一个附加催化剂本体，通向至少一个附加催化剂本体的至少一个附加流体流入口管（fluid stream inlet duct）以及该至少一个附加催化剂本体的至少一个附加流体流出口管（fluid stream outlet duct）。在一些实施方式中，催化剂模块进一步包括设置在模块的入口侧和出口侧之间的至少一个附加催化剂本体，其中，第一管用作通向至少一个附加催化剂本体的流体流入口，第二管用作该至少一个附加催化剂本体的流体流出口。在一些实施方式中，其中第一管是通向设置在模块的入口侧和出口侧之间的一个或多个附加催化剂本体的流体流入口，第一管向附加催化剂本体以及在模块出口侧的第二催化剂本体提供流体流。在一些实施方式中，其中第二管是用于设置在模块的入口侧和出口侧之间的一个或多个附加催化剂本体的流体流出口，第二管提供用于该附加催化剂本体和第一催化剂本体的流体流出口。