[发明专利]用于废气纯化的方法和装置

说明书

技术领域

本发明根据权利要求1的前序部分涉及一种方法。本发明还涉及用于实施该方法的装置以及该装置的用途。

背景技术

从DE19905733B4中已知再生式热后燃烧系统与选择性催化还原(SCR)的结合。在这种方法中，SCR催化剂材料各自被布置在再生式热交换器材料上，从而当在再生器入口添加还原剂时实现了具有高热效率的彻底催化脱氮。然而，这种方法不允许同时纯化有机组分，因为催化剂上方的温度不足以热氧化有机污染物。

从EP472605B1中已知一种根据权利要求1的前序部分的废气纯化方法，其中再生器被竖直分为三个部分(图4)。首先，废气流过再生器的下部低温区段，然后通过中心的SCR催化剂，其中氨从废气中被吸收。随后，废气在再生器的上部高温区段被加热到800℃，有机物质在相邻的燃烧室中被热燃烧。按这种方式预纯化的废气然后流过第二个高温再生器，并将热量输送到其蓄热体。随后，在大约430至230℃的温度下，氮氧化物(NO_X)与被吸收的氨在催化剂层上被还原。

该方法的一个缺点是，其导致在流动方向上，SCR催化剂上方的温度分布高度波动，正如在热交换器中那样，其也仍随循环时间而变化。出于工艺相关的原因，不可能在SCR催化剂的最佳温度下遍及其全部体积对其进行操作。此外，温度的永久性变化意味着对SCR催化剂的高机械应力。

进一步的缺点是，如果NO_X被还原成氮(N₂)则放热。在高NO_X浓度的情况下，单释放的热量就限制了最大NO_X入口浓度，因为不然的话SCR催化剂将经受由过热引起的快速热老化。在同样必须考虑SCR催化剂长度上的温度分布及其波动的情况下，最大NO_X入口浓度大幅度降低。

进一步的主要缺点是，在具有三个再生器的已知工艺中，如果要使用由相对柔软的材料制成的均匀挤出的材料或波纹状SCR催化剂代替明显更昂贵的涂有SCR-催化活性涂层(washcoat)的陶瓷蜂窝热交换器，则出于结构上的原因，每个再生器有至少三个栅板是必要的。

此外，每个再生器中必须提供足够数量的催化剂，因此与单个SCR系统相比，在系统具有两个再生器的情况下，催化剂的数量要加倍，并且在系统具有三个再生器的情况下，催化剂的数量要三倍。

发明内容

因此在一方面，本发明的目的是在再生式热工艺中利用来自有机组分以及一氧化碳(CO)的热氧化或后燃烧和/或一氧化二氮(N₂O)热还原成氮(N₂)的全部能量含量–如果可能的话，不需要任何的外部能量供给–方式是通过提高反应所产生的温度，并且还使用后者借助于选择性催化还原进行脱氮，并且在另一方面，在不需要单独供给能量的情况下提供在SCR催化剂的最佳工作温度下遍及其全部体积对其进行操作的可能性。

根据本发明，这是通过以权利要求1为特征的方法实现的。在权利要求2至9中描述根据本发明的方法的优选实施方案。涉及用于实施根据本发明方法的优选装置的权利要求10由权利要求11至14的措施进一步展开。权利要求15涉及根据本发明的装置的优选用途。

根据本发明，在热后燃烧系统中纯化含有可用大气氧氧化的可热纯化的化合物以及氮氧化物和/或在热纯化期间形成氮氧化物的化合物的废气。可氧化的可热纯化的化合物(特别)是挥发性有机化合物(VOC)、一氧化碳、氨和一氧化二氮，其中氨(NH₃)被还原成氮(N₂)、NO_X和水，并且其中一氧化二氮(N₂O)被还原成N₂和O₂以及被氧化成NO_X。除了一氧化二氮外，在热纯化期间，在高于1100℃的温度下(如像在燃烧器火焰中)或者借助于例如胺、腈或氰化物的含氮有机化合物(特别地)可热形成氮氧化物，因此不需要使用催化剂。

后燃烧系统具有至少两个填充有蓄热体并连接到共同的燃烧室的再生器。要纯化的废气被交替地供给到其蓄热体已被预热的原料气体入口再生器，并且从燃烧室出来的热纯化废气到清洁气体出口再生器，用于其蓄热体的加热以及氮氧化物与氮借助于还原剂的SCR反应。

不论原料气体温度如何，为了达到SCR反应所需的温度，都不需要消耗额外的能量。