專利名稱：處理燃燒廢氣的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明，最普通的一方面，是涉及一種加工或處理燃燒廢氣的方法。
特別地，本發(fā)明是涉及一種通過用氨氣(NH3)還原而處理(去除)燃燒廢氣中的氮氧化物(NOx)的方法。
更具體地，本發(fā)明是涉及一種上述的方法，而使用的氨氣是通過尿素(NH2CONH2)水解原位(in situ)產(chǎn)生的。
背景技術(shù)：
總所周知，在具有一定規(guī)模的工廠中，為了降低廢氣給環(huán)境帶來的污染程度和有害排放物，需要專門的處理或調(diào)節(jié)燃燒廢氣的方法。
大家也知道，在各種各樣的處理方法中，處理或去除廢氣中的氮氧化物(NOX此處的X是整數(shù)1或2)，是用氨氣(NH3)還原所述氧化物。
在這種方法中，為了快速得到必需的氨氣——避免運(yùn)輸和儲(chǔ)存氨氣或者它的濃縮液的風(fēng)險(xiǎn)——為了這樣的目的，現(xiàn)有技術(shù)中，提供的為了處理氮氧化物的方法中，使用的氨氣是原位產(chǎn)生的，換句話說產(chǎn)生的含有氧化物的燃燒廢氣中是在同一工廠內(nèi)。
在這種方法中，氨氣是通過尿素水溶液水解產(chǎn)生的，隨后隨著蒸汽從溶液中被分離，例如在專利EP-A-1 089 804所描述的。
這種技術(shù)雖然有其有利之處，但也有其缺點(diǎn)，主要是對(duì)于氨氣，不能快速滿足氨氣需要的多樣性，換句話說，在預(yù)先確定的時(shí)刻通過尿素水解產(chǎn)生的氨氣的量與在為了達(dá)到總的還原氮氧化物時(shí)刻需要的氨氣的量之間是不同，這是因?yàn)闀r(shí)間不同，需要調(diào)節(jié)的廢氣中氮氧化物是不定的。
而且，例如，需要被調(diào)節(jié)的氣體可以來自工廠內(nèi)的多處燃燒場(chǎng)所，并含有各種不同百分含量的、種類不同的氮氧化物，結(jié)果，對(duì)于每個(gè)場(chǎng)所產(chǎn)生的燃燒廢氣而言，其需要的還原用氨氣也不同，這就是每個(gè)場(chǎng)所這樣的廢氣都需要被處理(調(diào)節(jié))。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明以下要解決的技術(shù)問題是設(shè)計(jì)和提供一種通過氨氣處理燃燒廢氣中的氮氧化物的方法，該方法中，所述氨氣是通過原位(in situ)水解尿素水溶液產(chǎn)生的，該方法能夠完全克服以上所述的現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)。
以上問題按照本發(fā)明所提出的方法得意解決，該方法的特征是儲(chǔ)氣罐中，在壓力下，通過水解產(chǎn)生的氨是以氣態(tài)積聚(收集)的。
根據(jù)本發(fā)明所述的方法的優(yōu)點(diǎn)和特征將通過以下作為參照預(yù)示的、不限制于此的附圖和實(shí)施例的描述變得更清楚。


圖1是根據(jù)本發(fā)明所述處理方法的示意圖。
具體實(shí)施例方式
參照?qǐng)D1，描述本發(fā)明所述的處理氮氧化物的方法的實(shí)施例。
在工作條件下，濃縮的尿素溶液(L1)含有重量百分比為60％-90％之間的尿素，優(yōu)選為含有重量百分比為80％的尿素，流入到一個(gè)攪拌器(A1)，在此被稀釋后，隨后，尿素的重量百分比是10％-70％之間，優(yōu)選為40％左右，然后被運(yùn)送到一個(gè)泵(A2)中。
在所述的泵(A2)中，來自攪拌器(A1)的尿素溶液(L2)在500kPa-3000kPa壓力下，優(yōu)選為2500kPa壓力下，也就是等同于水解運(yùn)行的壓力值，其在以下將更為清楚地被描述。
來自泵(A2)的被加壓的尿素溶液(L3)將被運(yùn)送到熱交換器(A3)中被加熱至溫度為100℃-240℃，關(guān)于這方面稍后再描述。
來自交換器(A3)、熱的、被加壓的尿素溶液(L4)，其尿素的重量百分比為40％左右，然后被流入到水解器(A4)，例如它的運(yùn)作是在2500kPa壓力和210℃的溫度下。
為了達(dá)到和維持這樣的溫度，水解器(A4)通過輔助的熱媒介(H)間接地?zé)峤粨Q而被加熱，例如，水蒸汽，石油以及類似的熱媒介，或者是其它的通過電加熱。
尿素溶液(L4)水解反應(yīng)發(fā)生在所述的水解器(A4)中，在此反應(yīng)中，尿素溶液中的99.8％的尿素被水解產(chǎn)生水解產(chǎn)物氨氣和二氧化碳。
所述氣態(tài)的水解產(chǎn)物隨后通過蒸發(fā)被從液體中分離開來，尤其是通過蒸發(fā)尿素水溶液，用眾所周知的方法，優(yōu)選地，如專利申請(qǐng)WO 97/15388中申請(qǐng)人自己描述的分離方法，供此處結(jié)合參照，但在該實(shí)施例中分離媒介不是被加入的，而是由尿素水溶液本身產(chǎn)生的。
按照本發(fā)明，來自水解器(A4)的、在和水解壓力相同的壓力下從水解溶液中分離出來的所述氣態(tài)水解產(chǎn)物(L5)在儲(chǔ)氣罐(A5)中在相同壓力下積聚。
從所述的儲(chǔ)氣罐(A5)，被加壓的的氨氣根據(jù)需要被導(dǎo)出，并通過通道調(diào)壓閥(A6)(減壓閥)，進(jìn)入當(dāng)前需要被調(diào)節(jié)的燃燒廢氣中。在此，氨氣還原所述廢氣中的氮氧化物，生成氮?dú)夂退?br> 在水解反應(yīng)過程中，同時(shí)產(chǎn)生的熱的水溶液(L6)(hydrolysis solution)中含有少量的不被水解的尿素，以及剩下在溶液中的少量的氨氣和二氧化碳。
有利的是，所述來自水解器(A4)熱溶液(L6)被運(yùn)送到交換器(A3)中，在此，通過熱交換，上述被加壓的尿素溶液(L3)的預(yù)加熱和所述水解溶液(L6)的冷卻是同時(shí)發(fā)生的。
更適宜的是，所述水解液用作再循環(huán)溶液(R)，其被運(yùn)送到攪拌器(A1)中，擴(kuò)張攪拌器(A1)的壓力，在此處實(shí)現(xiàn)尿素溶液(L1)的稀釋，如上所述。
本發(fā)明所述方法的主要優(yōu)點(diǎn)在于在不同的反應(yīng)時(shí)間中，能不變地原位產(chǎn)生氨氣，這是因?yàn)榘睔馐窃趦?chǔ)氣罐(A5)中被加壓積聚的，由此可滿足氨氣的最大消耗量。
實(shí)際上，通過儲(chǔ)氣罐(A5)，可以根據(jù)還原氮氧化物的實(shí)際需要的氨氣，實(shí)現(xiàn)被導(dǎo)入到需要調(diào)節(jié)的廢氣中的氨氣的時(shí)間(量)的多樣性。實(shí)際需要的氨氣可以是間斷的或在任何情況下的一段時(shí)間里是不恒定的，結(jié)合實(shí)例，在工廠的不同的運(yùn)轉(zhuǎn)階段，產(chǎn)生所述的需要調(diào)節(jié)的廢氣。
本發(fā)明所述的方法的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于能將產(chǎn)生的氨氣分配到很多并行的使用者中，例如，在產(chǎn)生需要調(diào)節(jié)的廢氣的許多場(chǎng)所，即使它們彼此獨(dú)立，需要各種不同的氨氣量，由于在儲(chǔ)氣罐(A5)中氨氣本身是被加壓積聚的，組成一種儲(chǔ)備的氨氣，能保證在實(shí)際需要中持續(xù)的可用性。
而且，應(yīng)該聲明，上面所述的優(yōu)點(diǎn)，由于氨氣是被加壓積聚的，這樣能保證氨氣在一個(gè)壓力下，例如允許克服由于通道將儲(chǔ)氣罐與將氨氣導(dǎo)入到當(dāng)前需被調(diào)節(jié)的廢氣中的導(dǎo)入點(diǎn)之間分開而導(dǎo)致的可能的壓力下降。
最后，本發(fā)明的更進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)在于，發(fā)生在熱交換器中的熱交換，通過尿素溶液的預(yù)加熱，結(jié)果，在整個(gè)方法中節(jié)約了能量的消耗。
而且，在上述預(yù)加熱的同時(shí)，可以冷卻通過水解反應(yīng)得到的水溶液，這樣有利于蒸汽形成從而避免離開交換器的回收水溶液在攪拌器中的膨脹。
當(dāng)然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員，為了滿足可能發(fā)生的和特殊的需要，可以做出許多修改，在任何情況下的修改都包含在本發(fā)明權(quán)利要求的限制范圍內(nèi)。
因此，例如，氨氣能在一個(gè)低于水解壓力的壓力下被積聚。
有利地，在水解器運(yùn)轉(zhuǎn)和將氨氣導(dǎo)入當(dāng)前需調(diào)節(jié)的廢氣中的壓力之間的壓力下、并經(jīng)過通道——位于水解器和儲(chǔ)氣罐之間的減壓閥后，氨氣被積聚。而且，在本發(fā)明所述的調(diào)節(jié)方法中，固體尿素能流入攪拌器(A1)中，在此，包括所述的回收溶液(R)中的固體尿素也能被分解，這樣有利于這種分解方法的建立。
權(quán)利要求
1.一種處理燃燒廢氣的方法，通過氨氣處理燃燒廢氣中的氮氧化物，所述的氨氣是通過尿素溶液(L4)的水解反應(yīng)原位產(chǎn)生的，其特征是，所述通過水解產(chǎn)生的氨氣是在儲(chǔ)氣罐(A5)中、在壓力下以氣體狀態(tài)積聚的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理燃燒廢氣的方法，其特征是用于所述積聚氨氣的壓力大小是在水解反應(yīng)的壓力與氨氣被引入到燃燒廢氣中的壓力之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理燃燒廢氣的方法，其特征是所述尿素溶液(L3)是在熱交換器(A3)中通過與水解反應(yīng)產(chǎn)生的熱的水解溶液(L6)熱交換而預(yù)加熱；所述水解溶液經(jīng)過熱交換被冷卻后用作再循環(huán)溶液(R)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的處理燃燒廢氣的方法，其特征是所述再循環(huán)溶液(R)流入到攪拌器(A1)中，和濃縮的尿素溶液(L1)和/或固體尿素混合形成尿素溶液(L4)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理燃燒廢氣的方法，其特征是水溶液中的至少99.8％的尿素在壓力下水解產(chǎn)生氨氣。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理燃燒廢氣的方法，其特征是經(jīng)水解反應(yīng)的尿素溶液中尿素的重量百分比是10％-70％。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理燃燒廢氣的方法，其特征是水解反應(yīng)的溫度在100℃-240℃之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理燃燒廢氣的方法，其特征是用于水解反應(yīng)的壓力在500kPa-3000kPa之間。
全文摘要
一種去除燃燒廢氣中的氮氧化物的方法，通過氨氣處理，氨氣是通過水解尿素溶液(L4)原位產(chǎn)生的，水解產(chǎn)生的氨氣(L5)在儲(chǔ)氣罐中，在壓力下以氣態(tài)的方式被積聚。
文檔編號(hào)B01D53/94GK1909951SQ200480031860
公開日2007年2月7日 申請(qǐng)日期2004年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月5日
發(fā)明者鮑羅·布魯恩格 申請(qǐng)人:Casale尿素公司