[发明专利]氰尿酸的催化分解及用其分解产物减少氮的氧化物的排放

说明书

本发明涉及氰尿酸的催化分解及用其分解产物来减少氮的氧化物的排放从而减少对大气的污染。更具体地说，本发明涉及用氰尿酸分解生成气体非催化地，选择性地减少氮的氧化物。

近年来，已有相当多的研究工作致力于解决各种生态与环境问题，诸如空气污染，酸雨等等。各种来源的燃烧废气和废物当向大气排放时就形成一种主要的空气污染源。除非对废物加以处理，除去有害成分，否则环境的破坏将会继续。酸雨、森林和植被的减少，臭氧层的变化、有害的和刺激性的烟雾等等都是大气污染结果的实例。

常见的污染源包括内燃机、工业装置、电站锅炉、燃气轮机和商业设施诸如加油站、干洗机等等。据估计，NO_X年排放量的约1/3应由发电站负责，而约40%-约50%应由移动式污染源诸如小汽车和卡车负责。这些设施产生的大气污染类型包括微粒污染物诸如煤灰、硫的化合物诸如SO₂和SO₃、一氧化碳、臭氧和氮的氧化物，通常统称为“NO_X”。

在被污染的空气中常见的一个组分是已知极毒的物质二氧化氮（NO₂）、把NO₂引入大气的污染源有种种，诸如制造硝酸的工业装置，但NO₂的主要来源是上述各类燃烧过程中形成的NO。在下列燃烧过程中生成NO：（1）在火焰的高温部分氮气与大气氧反应（热固定）;（2）燃料中的有机氮化合物在燃烧时的氧化。燃烧生成的NO在大气中与空气接触即转化成NO₂。

业已提出各种各样的方法来除去废气中氮的氧化物，为的是气体可以向大气排放而不致危害环境。通过改进发动机或锅炉的设计使之更加高效或能在较低温度下运转的方法业已使锅炉、燃气轮机和内燃机的NO_X排放量减少。其它减少NO_X排放量的提议包括使用各种化学试剂使NO_X转化成无害气体来减少废气中的NO_X的含量。但是这种化学过程一般需要极高的温度诸如约1600-约2000°F。其中某些减少NO_X含量的化学反应的温度通过使用某些有效促使NO_X减少的催化剂而得以降低。但使用催化剂有着某些缺点，诸如催化剂的代价、催化剂的寿命、使燃烧废气与催化剂接触的代价和困难等等。因此，业已继续强调那种不包含直接使用催化剂的减少NO_X排放量的方法。各种各样的减少由各种燃烧过程排放NO_X的技术在题目是“减少NO_X排放物”的论文（Power Sep，1988，ppS-1-S-13）中作了描述。

在曾经提出用来减少燃烧废气的NO_X含量的化学试剂中有诸如氨、尿素、氰尿酸之类的含氢化合物。例如，美国专利US 3，900，554;4，335，084;4，743，436;4，849，192;和4，851，201中描述了使用氨气来减少氧化氮排放物。

使用带或者不带催化剂的氨气是论文题目为“控制NO_X排放物的后燃烧方法”（“Post-combustion Methods for Control of NO_XEmission”）（H.S.Rosenberg，L.M.Curran，A.V.Slack，J.Ando，and J.H.Oxley，Prog.Energy Combust.Sci.Vol.6，pp.287-302）的一个主题。US4，208，386;4，325，924;4，719，092和4，851，201中描述了尿素的使用。US4，731，231;4，800，068和4，861，567和R.A.Perry和D.L.Siebers，Nature Vol324，18/25，pp.657，658中描述了使用氰尿酸，更具体地说，使用氰尿酸的分解产物异氰酸来减少燃烧废气中的NO_X含量。Perry提出，当氰尿酸热至约330℃以上时，它分解生成异氰酸（HNCO）。当异氰酸与废气流在400℃或更高温度下混合时，提出有一系列的反应引起HCNO和NO的减少。