[发明专利]从废气中去除污染物的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年4月20日提交的美国临时专利申请第61/640,128号的优先权。

背景技术

本发明提供从气流中去除污染物的方法，所述污染物是选自氮氧化物、硫氧化物、颗粒、重金属和酸性气体。更具体地，本发明提供用于从船舶和陆地上的发动机和其他燃烧装置中所产生气流中去除污染物的方法，其中将海水用于洗涤燃烧气流。

当共洗涤氮氧化物时将会产生令人反感的副产物的硝酸盐，本发明也可以通过去除污染物(诸如氮氧化物、硫氧化物、盐酸和颗粒物质)而处理来自化学、冶金、部分和完全燃烧过程的废气流。

将捕集的氮氧化物与气流中的其他污染物分离。这产生较小量的含硝酸盐的液体流，在可以排放或重复利用之前需对该液体流进行处理。

燃烧和化工过程通常产生含污染物的气流，在将该气流排放到大气中之前需要除这些污染物。

大型远洋货船、渡船、远洋班轮和海军军舰使用在烃类中含硫、氯、氮和金属化合物的低成本烃类燃料，这产生含有诸如酸性气体、颗粒物质和重金属的污染物的废气。根据新的法律规定，这些大的排放体需在排放到大气之前清洗燃料气流。在许多技术和装置中，使用海水的水洗是更加被广泛使用的技术之一，用于去除诸如硫氧化物、氯、盐酸等的酸性气体、颗粒和其他污染物。海水呈弱碱性并且以一次通过的模式中和存在于海水中的酸性成分而形成盐，允许这些盐以环境安全的方式排放回海洋中。

许多使用湿式洗涤器的工业设备诸如沿海岸的流体催化裂解再生器和发电机以一次通过或循环模式使用海水来洗涤。

在燃烧过程中，除了硫氧化物、盐酸、氯和其他酸性气体以外，由于一些原因也形成氮氧化物，诸如高火焰温度(热NO_X)、存在于燃料中的含氮化合物(燃料NO_X)或者经历燃烧温度(诸如垃圾焚烧)的材料中的含氮组分。

在1300°F(约704℃)以上温度下形成的氮氧化物主要采用一氧化氮，NO的形式。一氧化氮是燃烧过程中所产生氮氧化物的主要成分。一氧化氮几乎不溶于水，因此水洗仅从氮氧化物流中去除可忽略量的一氧化氮。煤、固体燃料、重油和其他碳原料油在燃烧时形成含颗粒物质和其他令人反感污染物(诸如重金属，如汞，该重金属可能或可能不能通过水洗操作有效洗涤)的废气流。

在所有的吸收工艺中，如美国专利号6,162,409、5,206,002和7,303,735中所描述的基于臭氧的工艺提供了多种污染物去除方法并且已被应用于从气体和燃煤锅炉中产生的烟道气以去除多种污染物，包括氮氧化物、硫氧化物、颗粒等。在工业上，基于臭氧的工艺也在降低金属酸洗工艺、流化催化裂化装置(FCC)、和金属回收炉中的排放中得到实施。

如美国专利号6,162,409、5,206,002、6,649,132和7,303,735中所描述的方法利用了氮氧化物与臭氧发生反应形成氮的高价氧化物特别是五价或更高价形式的化学性质。这些氧化物易溶于水并且易于通过湿式洗涤而去除。将1摩尔NO形式的氮氧化物转化为五价形式所需臭氧的化学计算量为大约1.5摩尔的臭氧。如果氮氧化物是采用NO₂的形式，则将此量减小为0.5摩尔的臭氧。

尽管这些专利中所描述的方法能有效地实现经处理气流中低氮氧化物排放水平，但它们在洗涤器净化中产生硝酸盐/硝酸。需对硝酸盐/硝酸进行处理并且以环境安全的方式排放或者必须用于制备有用的副产物。这些都会增加氮氧化物处理的费用。

当把海水用作洗涤介质时，由于其有限的碱度因而以一次通过的模式使用海水。这产生大量的来自湿式洗涤器的液体排放。当加入臭氧以去除氮氧化物时，净化流将含有在被排放回海洋之前需进行处理的硝酸盐。

本发明能够克服以前方法中已存在的问题。减轻硝酸盐对洗涤器净化的污染，以便可以在一次通过洗涤介质中使用大量的海水，该介质可以在无需额外处理的情况下被安全地排放。也不需要用于去除氮氧化物的单独的洗涤器，因而使改造具有氮氧化物控制的酸性气体(硫氧化物、盐酸等)或颗粒洗涤装置的资金投入最小化。

发明内容

在本发明的一个实施方式中公开了从气流中去除污染物的方法，包括以下步骤：

a)将含污染物的气流流入洗涤器；

b)将含污染物的气流与包含海水的洗涤介质接触；

c)使含污染物的气流与臭氧接触；和

d)回收不含污染物的气流。

在本发明的另一个实施方式中公开了从气流中去除污染物的方法，该方法包括以下步骤：