[发明专利]催化剂/吸附剂的再生

说明书

发明领域

本发明涉及在催化剂／吸附剂长期暴露于发动机的燃烧气的污染物中后，再生该失活的催化剂／吸附剂的方法。

相关信息

涡轮动力装置正成为发电的标准装置，因为与其它任何发电形式相比它更有效率。涡轮动力装置燃烧甲烷，以便为城市中居民和生产设备发电，同时也产生一氧化碳和氧化氮污染物。人们非常希望降低甚至消除这些污染物，以使空气不再由于发电而受到污染。

多年来，随着技术的进步，允许污染的水平已经降低。最初，由动力装置产生的污染的允许水平对于包括一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO₂)在内的氮氧化物(NO_x)来说为小于百万分之100份(ppm)，对于一氧化碳(CO)的允许水平为小于100ppm。后来的要求更加严格，要求氮氧化物(NO_x)必须降低到小于25ppm，但是在今天，仍允许CO保持在小于100ppm以内的任何数值。利用当今的技术，从下面描述的选择性催化还原(SCR)技术，可使NO_x的排放水平加上滑动(slippage)降低到5至9ppm范围内。

可用来达到5-9ppm NO_x水平的唯一现有技术被称为选择性催化还原，其中将氨气与烟道气混合，然后经过催化剂，该催化剂选择性地使氮氧化物与氨结合以除去大部分的NO_x。选择性催化还原带来的一个实际问题是，它只能把NO_x降低到5至9ppm的范围内。另一个问题，称作滑动，是注入到系统以使其与NO_x反应的氨气在滑经催化剂时没有转化，并以其本来的形式从系统中排出，而氨气自身是对环境有害的。

已经开发了其它的降低污染物的技术，例如在燃烧室内上部浇水，而且这些技术也具有降低NO_x污染物的潜力，但是它们都不能把NO_x降低到小于5至9ppm的水平。

在全文作为本发明引入的普通转让的美国专利5，650，127中描述了减少污染物的方法和设备，其中来自涡轮发电机气流的污染物包括气流中的NO和CO首先被氧化成NO₂和CO₂，然后将NO₂吸附在吸附床上。

在全文作为本发明引入的普通转让的美国专利No．5，451，558中，描述了一种催化剂／吸附剂，它是由有氧化铝洗涤涂层(washcoat)分布在其上的载体，分布在洗涤涂层上的铂催化剂，并将碱金属或碱土金属的碳酸盐或碳酸氢盐涂覆在其上所组成，所述碳酸盐涂层是锂、钠、钾或钙的碳酸盐。该申请也公开了处理废气流的方法，其中将该气流与催化剂／吸附剂接触将氮氧化物氧化成NO₂，将CO氧化成CO₂，并将SO₂氧化成SO₃。该氧化过程在温度范围为150至大约750°F，更优选175～400°F，最优选200～365°F内进行。废气的空速(GHSV)可以在5000～50000小时^-1的范围内。该同一催化剂／吸附剂具有在相同温度下吸附氧化的污染物的第二功能，以使所得到的废气流基本上不含有有害的污染物。

当催化剂／吸附剂不再有效时，并且特别是当与催化剂／吸附剂接触后从设备中排放的污染物的水平增加到超过可接受的水平时，可以替换该吸附剂，然后，应该将使用过的吸附剂再活化到有效的状态。再生催化剂的一种方法是去除催化剂／吸附剂上的废(饱和或部分饱和的)碳酸盐，用新鲜的未反应的碳酸盐替换该废碳酸盐，例如，从吸附剂／催化剂上溶解吸附剂，通常是碳酸钾或碳酸钠，以从催化剂上去除该吸附剂，然后，用新鲜的吸附剂替换催化剂上的吸附剂。然后在溶解的吸附剂中将硝酸盐和亚硝酸盐与未反应的碳酸盐分离以使未反应的碳酸盐可以再利用。但是，该方法很可能需要从排放系统中移动催化剂／吸附剂并产生大量要处置的液体废物物流。

美国专利5，599，758公开了将惰性载体气流中的氢气和CO通过失活的已经吸附或吸收了发动机排放的硝酸盐和亚硝酸盐的催化剂／碳酸盐或碳酸氢盐吸附剂以修复所述碳酸盐形式并再生再利用该催化剂／吸附剂的方法。

发明概述