CN104519982A - 在高活性催化剂下用乙醛还原剂催化还原NOx - Google Patents

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理查德·L·埃克斯
理查德·F·索哈
S·博·瓦尔德鲁普
杰森·M·麦克马伦
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Abstract

提供选择性催化还原NOx的方法和系统，所述方法和系统使用包含两种催化剂的催化剂体系，用低分子量醛例如乙醛作为还原剂。提供来自燃烧操作的含有一些NO的排出物流。将所述排出物流的一部分引入第一催化剂以将NO转化成NO2。将来自第一催化剂的含NO2的排出物流和含有低分子量醛例如乙醛的还原剂流引入第二催化剂以将NO2转化成N2。所述第一催化剂可为体相Co3O4、负载于氧化铝上的Ru或Pt；所述第二催化剂可为多种沸石或负载有钾的沸石。

Description

在高活性催化剂下用乙醛还原剂催化还原NOx
技术领域
目前所公开的主题涉及如下的方法和系统，其用于从由燃烧过程例如内燃机、炉子、发电厂等形成的废气流中除去污染气体。特别地，所公开主题涉及负载有多种金属的沸石催化剂用于将氮氧化物(NOx)选择性催化还原的用途，所述氮氧化物来自石油、石油化学品或其直接产品的勘探、生产、精炼、制造、供给、运输、配制或共混中的燃烧过程直接或间接产生的废气。
背景技术
商业应用中的燃烧装置，例如石油和石油化学加工领域中的燃烧装置，是NOx排放的来源，所述石油和石油化学加工领域包括石油、石油化学品或其直接产品的勘探、生产、精炼、制造、供给、运输、配制或共混。多年来已一直在做出努力以开发从燃烧单元操作所产生的废气中除去污染气体的方法和系统。
越来越严格的环境法规已在全世界做出规定以图减少从商业操作中的众多单元操作所用的燃烧设备向大气排放污染气体。特别受关注的是氮氧化物(NOx)的产生。
例如当氮气与氧气在燃烧室内在高温和高压条件下反应时产生氮氧化物(NOx)。也可例如在流化催化转化器(FCC)和炉子中因来自FCC进料、加热油和/或燃料油的氮的燃烧而产生NOx。这样的氮氧化物可包括一氧化氮和二氧化氮中的任一种或其组合。
已经开发出多种选择性催化还原(SCR)方法以图减少NOx排放。SCR是将NOx转化成双原子氮N2和水H2O的催化技术。通常，将流体还原剂例如无水氨、氨水或尿素添加到废气流中并且吸附到催化剂上。
然而，这些已知技术可能操作昂贵和/或可能容量或效率有限。因此，仍然需要如下的改进的方法和设备，其从燃烧装置，特别是从化学加工和/或石油化学精炼操作中所见的燃烧装置的废气流中，除去NOx。
发明内容
根据所公开主题的一个方面，提供一种选择性催化还原NOx的方法。所述方法包括提供来自燃烧操作的排出物流(exhaust stream)，所述排出物流含有一些NO。在适于将排出物流中一些NO转化成NO2的操作条件下，将排出物流的至少一部分引入包含第一催化剂的第一催化反应器中。第一催化剂选自体相Co3O4、负载于金属氧化物上的Ru和负载于金属氧化物上的Pt。在适于将NO2的至少一部分还原成N2的操作条件下，将来自第一催化剂的含NO2的所述排出物流和包含低分子量醛(例如乙醛)的还原剂流引导至包括沸石的第二催化剂。在一些实施方式中，第一催化反应器包含容器或类似结构，和第二催化剂在第一催化反应器的所述结构内。在其它实施方式中，第二催化剂在位于第一个催化反应器下游的第二催化反应器中。
所述排出物流来源可为选自燃烧炉、锅炉、加热器涡轮和流化催化裂化装置的精炼组件。所述第一催化反应器可位于至少一个精炼组件的烟道附近，以将第一催化反应器保持在约200℃和400℃之间的操作温度下。可选地，可通过加热或冷却所述排出物流而将第一催化反应器保持在约200℃和400℃之间的操作温度下。
所述排出物流可包含约0.1％至约20％的氧气，例如约2％至约9％的氧气，和约1％至约10％的水，例如约5％的水。第一催化反应器的操作温度可在约200℃和约400℃之间，例如在约300℃下。在一些实施方式中，第二催化剂的操作温度可为约200℃至约300℃。所述还原剂流中的乙醛和来自所述第一催化剂的NO2的比率可为约0.5至4。
在一些实施方式中，第一催化剂包含2重量％的负载于氧化铝上的Ru、2重量％的负载于氧化铝上的Pt。在特定实施方式中，第二催化剂包括选自以下的沸石：ZSM-57、MCM-68、ZSM-5B、丝光沸石(Mordenite)、菱沸石(Chabazite)、ZSM-35、MCM-49、ZSM-11、ZSM-5C、MCM-22、USY、ZSM-48、Beta。在一种代表性实施方式中，第二催化剂包含负载有钾的Beta。在另一代表性实施方式中，第二催化剂包含负载有钾的ZSM-5C。
来自第二催化剂的排出物流可包含残余量的NOx，并且可将含残余量NOx的排出物流再循环到第一催化反应器中。
根据所公开主题的另一方面，提供一种选择性催化还原NOx的系统。所述系统包含与来自燃烧操作的排出物流的来源流体连通的管道，所述排出物流含有一些NO；与管道和还原剂流的来源流体连通的第一催化反应器，所述第一催化反应器包含选自体相Co3O4、负载于金属氧化物上的Ru和负载于金属氧化物上的Pt的第一催化剂；与第一催化反应器流体连通以从第一催化反应器引导NOx得到处理的排出物流的出口；包括沸石的第二催化剂，所述第二催化剂与第一催化剂流体连通；以及与第二催化剂流体连通以将包含低分子量醛的还原剂流引入第二催化剂的还原剂进料管线(feedline)。在一种实施方式中，所述低分子量醛是乙醛。在一些实施方式中，所述第一催化反应器包含容器或类似结构，并且第二催化剂处于第一催化反应器的所述结构内。在其它实施方式中，第二催化剂在位于第一催化反应器下游的第二催化反应器中。关于排出物流的来源、第一催化反应器的操作条件、第一和第二催化剂的各种实施方式，和上文所讨论的方法的其它参数，也适用于此处所公开的系统。
附图说明
图1是根据所公开主题的一种实施方式的NOx还原方法的流程图。
图2A是根据所公开主题的一种实施方式的NOx还原系统的示意图。
图2B是根据所公开主题的一种可选实施方式的NOx还原系统的示意图。
具体实施方式
如此处所使用的，术语“NOx”通常是指由氮和至少一个氧分子组成的化合物，特别是指一氧化氮、二氧化氮和氧化二氮或氧化亚氮中的一种或多种。如此处所使用的，术语“NOx减少的物流”包括这些一氧化氮、二氧化氮和氧化亚氮减少的液流。
如此处所使用的，术语“燃烧操作”是指其中能量存储物质被燃烧以产生能量或其它副产物的任何过程。例如，“燃烧操作”可包括在商业操作等中的单元操作，其中因燃烧反应而排放NOx。燃烧操作可包括但不限于内燃机、炉子、锅炉、加热器和涡轮的操作。燃烧操作还可包括流化催化转化器(“FCC”)再生器操作，其中NOx见于FCC再生器排出物流中。
如此处所使用的，术语“GHSV”是指术语“气体时空速”(gaseoushourly space velocity)并且是在60℉和一个大气压的标准条件下气体体积流速与催化剂体积的比率。
如此处所使用的，术语“商业操作”是指其中制造、生产或以其它方式提供商品(例如电)、化学品、石油或其它具有商业利益的制品(包括具有商业利益的制品的化学中间体)的任何操作。术语“商业操作”可包括石油、石油化学品或其直接产品的勘探、生产、精炼、制造、供给、运输、配制或共混。如此处所体现的，可以以工业规模制造、生产或以其它方式提供具有商业利益的制品。
如此处所使用的，术语“以工业规模提供”是指以下方案：其中在通常连续的基础上(除用于工厂维护或升级的必要中断以外)长时间(例如至少一周或一月或一年)生产例如汽油或其它具有商业利益的产品，期望或目标在于从具有商业利益的产品的销售或配送中产生收益，而与是否为了盈利无关。工业规模生产不同于实验室或试验工厂设置，所述实验室或试验工厂设置通常仅保持有限的实验或研究周期，并且为了研究目的而进行并且并不期望从因此生产的最终产品的销售或配送中产生收益。
如此处关于定量测量所使用的术语“约”是指被本领域普通技术人员视为等效于所引用值的值(即具有相同功能或结果)，或可例如通过典型的测量和工艺流程而出现的值。
根据所公开主题的一个方面，提供一种选择性催化还原NOx的方法。所述方法包括提供来自燃烧操作的排出物流，所述排出物流含有一些NO。在适于将排出物流中一些NO转化成NO2的操作条件下，将排出物流的至少一部分引入包含第一催化剂的第一催化反应器中。第一催化剂选自体相Co3O4、负载于金属氧化物上的Ru和负载于金属氧化物上的Pt。在适于将所述NO2的至少一部分还原成N2的操作条件下，将来自第一催化剂的含NO2的排出物流和包含低分子量醛的还原剂流引导至包括沸石的第二催化剂。
根据所公开主题的另一方面，提供一种用于选择性催化还原NOx的系统。所述系统包含与来自燃烧操作的排出物流的来源流体连通的管道，所述排出物流含有一些NO；与所述管道和还原剂流的来源流体连通的第一催化反应器，所述第一催化反应器包含第一催化剂，所述第一催化剂选自体相Co3O4、负载于金属氧化物上的Ru和负载于金属氧化物上的Pt；与第一催化反应器流体连通以从第一催化反应器引导NOx得到处理的排出物流的出口；包括沸石的第二催化剂，所述第二催化剂与第一催化剂流体连通；以及与第二催化剂流体连通以将包含低分子量醛的还原剂流引入第二催化剂的还原剂进料管线。在一种实施方式中，所述低分子量醛是乙醛。在一些实施方式中，所述第二催化剂处于第一催化反应器内。在其它实施方式中，第二催化剂在位于第一个催化反应器下游的第二催化反应器中。
为了示例的目的而非限制，下文参考图1和图2描述所述方法和系统的特定实施方式。为了清楚的目的，同时并且相互结合地描述所述方法和系统。
在一种实施方式中，并且参考图1和2，从燃烧操作210提供含有NOx、特别是NO的排出物流220(步骤110)。燃烧操作210可为产生含有NOx的排出物流的任何燃烧操作。该燃烧操作可例如为涉及精炼组件的精炼操作中的燃烧操作。这种精炼组件特别是可包括燃烧炉、锅炉、加热器涡轮或流化催化裂化装置。所述燃烧操作通常具有烟道或类似出口，以使排出物流220通过烟道出口离开燃烧操作。
除NOx以外，排出物流220还可包含其它气体。例如，所述排出物流可包含一些氧气、水和燃烧操作的其它副产物。在精炼设置中，例如，排出物流也可含有痕量的烃。为了举例的目的而非限制，所述排出物流可包含约0.1％至约20％的氧气，例如约2％至约9％的氧气，和约1％至约10％的水，例如约5％的水。
将排出物流220引入(步骤120)第一催化反应器230中。例如，并且如图2中所描绘的，第一催化反应器230与自排出物流的来源延伸的管道231流体连通。可通过合适的构件将管道231连接至第一催化反应器，并且根据排出物流向第一催化反应器230中的流量的需要为所述管道231设置合适的入口转接器。例如，可用螺纹、焊接或其它方式将管道231连接至第一催化反应器230中的端口(port)。在一种实施方式中，第一催化反应器230位于所述至少一个精炼组件的精炼烟道出口的附近，以将第一催化反应器保持在约200℃和约400℃之间的操作温度下，如下文所进一步描述的。可选地，排出物流220可首先通过在第一催化反应器230之前的一个或多个阀门或处理装置270。例如，所述排出物流可通过换热器以控制排出物流的温度。另外地或可选地，可使用泵以向第一催化反应器提供期望的流速。
如先前所指出的，并且如此处所体现的，第一催化反应器230可为具有适用于预期操作条件的构造的容器或类似结构，并且包含第一催化剂240，第一催化剂240包含体相Co3O4、负载于金属氧化物上的Ru或负载于金属氧化物上的Pt。所述金属氧化物可为氧化铝。可将第一催化剂240在结构上例如布置在第一催化反应器230内的催化剂床等上。第一催化剂240可处于多种合适的结构或固体形式，例如粉末、丸粒、粒子、涂层(washcoated)或成形的整块材料(monolith)例如蜂窝结构等，以允许排出物流接触所述催化剂。可使用在本领域中已知的步骤制备第一催化剂240。例如，可通过络合剂辅助溶胶凝胶法，接着煅烧，以制备γ-氧化铝基材。可通过初湿浸渗(incipient wetness impregnationt)技术，例如使用各金属的前体溶液以浸渗氧化铝，接着在适当温度下煅烧以获得目标负载水平，从而将Ru或Pt负载于γ-氧化铝上。这是常规的标准湿式浸渗技术。例如，基于第一催化剂的总重量，可负载约2重量％的Ru或Pt。
因为含有NO的排出物流在合适操作条件下接触第一催化剂，所以排出物流中所含的NO的至少一部分被氧化为NO2。在所述操作条件下，这个相中的反应物NO和产物NO2可达到平衡。可将来自第一催化剂的含有NO2的排出物流引导至第二催化剂340，从而将NO2转化成N2，如下文所将进一步描述的。
如先前所指出的，还将还原剂流365与排出物流250一起引入(步骤130)第二催化反应器340中。还原剂流365包含有效量的低分子量醛例如乙醛，以氧化来自第一催化剂的排出物流250中所含的NO2。在一个例示性实施方式中，还原剂流365中乙醛的量可为如下的量，其足以使乙醛与排出物流250中的NO2的摩尔比为约1:1至2:1。例如，如果排出物流250中NO2的量为250ppm，那么还原剂流365中乙醛的量可在约250-500ppm之间。
如图2A中所描绘的，第二催化剂340在第二催化剂反应器330中。然而，可将第二催化反应器设置在与图2A中虚线所示的第一催化反应器相同的结构内。可选地，如图2B中所描绘的，第一催化剂和第二催化剂可位于同一催化反应器，也就是第一催化反应器中。如此处所使用的，催化反应器是包含一种或多种催化剂的结构元件。因此，催化反应器可包含含有期望催化剂的具有合适构造的容器或类似结构。如图2A中所示例的，第二催化反应器330可位于第一催化反应器230的下游，例如，在第一催化反应器230的下游的一定距离处，以使第二催化反应器330的操作温度可冷于第一催化反应器的操作温度。另外地或可选地，含NO2的排出物流250可流经换热器以在第二催化反应器330处实现期望的温度。
如果第一催化剂和第二催化剂都在第一催化反应器中，如图2B中所示例的，那么可布置所述两种催化剂使得第二催化剂在相对下游位置。可将第一催化剂和第二催化剂相互直接堆叠，或其间有间隙。在这个构造中，可将含有乙醛的还原剂流引入第二催化剂的上游。
取决于第一催化剂和第二催化剂的构造，所述操作温度可变化。例如，当第一催化剂和第二催化剂都在第一催化反应器中时，如图2B中所示例的，第一催化反应器230的操作温度可在约200℃和约300℃之间。可选地，如果第一催化剂在第一催化反应器中并且第二催化剂在第二催化反应器中，那么每一催化反应器的操作温度可相同或不同。
可通过还原剂流来源360，例如用于存储乙醛的存储容器，来提供还原剂流365。例如，乙醛可作为液体存放，并且可在引入第一催化反应器之前首先气化。第二催化反应器330可具有与还原剂流的来源360流体连通以接收还原剂流365的端口334。端口334可包括阀门或多个阀门以调节还原剂流的流速。
如上文所指出的，第二催化剂340可包括如下的多种沸石，其包括ZSM-57、MCM-68、ZSM-5B、丝光沸石、菱沸石、ZSM-35、MCM-49、ZSM-11、ZSM-5C、MCM-22、USY、ZSM-48、Beta。在一种代表性实施方式中，第二催化剂包含负载有钾的Beta。在另一代表性实施方式中，第二催化剂包含负载有钾的ZSM-5C。可将第二催化剂340在结构上布置在例如催化剂床等上，并且第二催化剂340可呈粉末、丸粒、粒子、涂层或成形的整块材料例如蜂窝结构等形式。
类似于第一催化剂的制备，可通过将一些含钾盐溶液渗透到沸石中而制备负载有钾的第二催化剂。然后在空气中锻烧钾改性的沸石以获得在0.2％和2％之间的钾重量负载量。
可通过多种方式获得第一催化反应器(若存在第二催化反应器，则和/或第二催化反应器)的期望的操作温度。例如在精炼设备中的燃烧操作经常产生在高于500℃的温度范围内的烟道气。因此，并且在一种实施方式中，可通过如下方式将第一催化反应器230的操作温度保持在期望的范围或值下：将第一催化反应器230定位于燃烧操作210下游的如下位置处，其中预期排出物流220具有这样的温度范围或值。例如，这种位置可在燃烧操作210的下游，其中排出物流220离开燃烧操作210并且经管道231在排出物流已经损失特定量的热能之后流至第一催化反应器230。可选地，可使用换热器270等以保持期望的操作温度。换热器270可位于烟道来源(即燃烧操作210的烟道)的下游和第一催化反应器230的上游。已知调整烟道气温度的多种机制和装置。例如，可在所述物流中设置空气加热器或节约装置。在一些实施方式中，换热器使用来自精炼的副产物热或热能以增大效率。其它合适的装置和技术也可适于保持操作温度。
可将排出物流220通过第一催化反应器230(若存在第二催化反应器，则和/或第二催化反应器)的流速控制或保持在通过第一催化反应器230的期望水平，以利用或最大化第一(和/或第二)催化反应器的容量。例如，可设置与此处所公开的系统流体连通的流量调节器和/或泵等，例如抽风机，以保持通过第一催化反应器230的期望流速。关于所公开的系统和方法，基于以粉末形式提供的催化剂，GHSV例如可在约30K cc/小时和约120K cc/小时之间。同样地，例如当在涂层或体相的整块材料上提供所述催化剂时，GHSV可为至少5000cc/小时。
可将NOx减少的排出物流350(在图2A中，或在图2B中为250)通过出口管道332(在图2A中，或在图2B中为232)引离第二催化剂。进一步还原的NOx减少的排出物流然后可例如通过烟囱(stack)而释放到大气中。
实施例
借助于下文呈现的实施例进一步描述本申请。对这些实施例的使用仅仅是示例性的而决不限制本发明或任何示例术语的范围和含义。同样地，本申请不限于此处所述的任何具体的优选实施方式。实际上，本领域普通技术人员在阅读本说明书后将明了本发明的许多修改和变体。将通过所附权利要求书的条款以及权利要求书要求保护的等效体的完整范围而理解本发明。
在第一个实施例中，用如上所述的第一催化剂处理由约250ppm的NO、约2％的O2和约5％的H2O组成的气体混合物。总流速使得GHSV在30K至120Kcc/小时的范围内。操作温度为约300℃。
表1
在第二个实施例中，用如上所述的第二催化剂，通过含有约250ppm的乙醛的还原剂流，处理由约250ppm的NO2、约2％的O2和约5％的H2O组成的气体混合物，以将NO2还原成N2。总流速使得GHSV在30K至120K cc/小时的范围内。操作温度为约250℃。第二催化剂可在位于含有第一催化剂的第一催化反应器下游的第二催化反应器中，或者可将第二催化剂连续地堆叠在第一催化剂所在的同一催化反应器中，第一催化剂相对位于第二催化剂的上游。将不同催化剂的NO2还原结果示于下文表2中。
表2
可通过向上述H形式沸石添加钾以提高NO2还原率。在表3中在两种不同水平的乙醛浓度下示出该结果。
表3
* * *
目前所公开主题的范围不限于此处所述的具体实施方式。实际上，据前文描述以及附图，除此处所述的以外，本发明的多种修改也将变得对本领域普通技术人显而易见。这样的修改旨在落入所附权利要求书的范围内。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种用于选择性催化还原来自燃烧操作的排出物流中的NOx的方法，所述排出物流含有NO，所述方法包括：
将所述排出物流的至少一部分引入第一催化剂以将所述排出物流中的NO转化成NO2，所述第一催化剂选自体相Co3O4、负载于金属氧化物上的Ru或负载于金属氧化物上的Pt；
将来自所述第一催化剂的含NO2的所述排出物流和包含低分子量醛的还原剂流引导至第二催化剂以将所述NO2的至少一部分还原成N2，所述第二催化剂包含负载有钾的沸石。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一催化反应器包含容器，和所述第二催化剂在所述第一催化反应器的所述容器内。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二催化剂在位于所述第一催化反应器的下游的第二催化反应器中。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述低分子醛是乙醛。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述排出物流包含在约0.1％和20％之间的氧气和1-10％的水。
6.根据权利要求4所述的方法，其中所述第一催化反应器的操作温度在150℃和450℃之间。
7.根据权利要求4所述的方法，其中所述第一催化反应器的操作温度为约300℃。
8.根据权利要求4所述的方法，其中所述第二催化剂的所述操作温度为150℃至400℃。
9.根据权利要求4所述的方法，其中所述还原剂流中的乙醛和来自所述第一催化剂的NO2的比率为0.5至4。
10.根据权利要求4所述的方法，其中所述第一催化剂包含2重量％的负载于氧化铝上的Ru。
11.根据权利要求4所述的方法，其中所述第一催化剂包含2重量％的负载于氧化铝上的Pt。
12.根据权利要求4所述的方法，其中所述第二催化剂包括选自ZSM-57、MCM-68、ZSM-5B、丝光沸石、菱沸石、ZSM-35、MCM-49、ZSM-11、ZSM-5C、MCM-22、USY、ZSM-48、Beta的沸石。
13.根据权利要求4所述的方法，其中所述第二催化剂包含负载有钾的Beta。
14.根据权利要求4所述的方法，其中所述第二催化剂包含负载有钾的ZSM-5C。
15.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述来自所述第二催化剂的排出物流包含残余量的NOx，所述方法还包括将含所述残余量NOx的排出物流再循环到所述第一催化反应器。
16.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中通过将钾盐溶液渗透到沸石中来制备负载有钾的沸石的第二催化剂。
17.根据权利要求16所述的方法，其中在空气中锻烧含有渗透的钾盐溶液的沸石。
18.根据前述权利要求书的任一项所述的方法，其中所述负载有钾的沸石的第二催化剂具有0.2％至2％的钾重量负载量。
19.一种用于选择性催化还原NOx的系统，所述系统包含：
与来自燃烧操作的排出物流的来源流体连通的管道，所述排出物流含有NO；
与所述管道流体连通的第一催化反应器，所述第一催化反应器包含选自体相Co3O4、负载于金属氧化物上的Ru和负载于金属氧化物上的Pt的第一催化剂；
与所述第一催化反应器流体连通以从所述第一催化反应器将所述NOx得到处理的排出物流引导至第二催化反应器的出口，所述第二催化反应器含有包含负载有钾的沸石的催化剂；和
与所述第二催化反应器流体连通以将包含低分子量醛的还原剂流引入第二催化剂的还原剂进料管线。
20.根据权利要求19所述的系统，其中所述第一催化反应器包含容器，和所述第二催化剂在所述第一催化反应器的所述容器内。
21.根据权利要求19所述的系统，其中所述第二催化剂在位于所述第一催化反应器的下游的第二催化反应器中。
22.根据权利要求19至21中的任一项所述的系统，其中所述低分子醛是乙醛。
23.根据权利要求19至21中的任一项所述的系统，其中所述第一催化剂包含2重量％的负载于氧化铝上的Ru。
24.根据权利要求19至21中的任一项所述的系统，其中所述第一催化剂包含2重量％的负载于氧化铝上的Pt。
25.根据权利要求19至21中的任一项所述的系统，其中所述第二催化剂包括选自以下的沸石：ZSM-57、MCM-68、ZSM-5B、丝光沸石、菱沸石、ZSM-35、MCM-49、ZSM-11、ZSM-5C、MCM-22、USY、ZSM-48、Beta。
26.根据权利要求25所述的系统，其中所述第二催化剂包含负载有钾的Beta。
27.根据权利要求25所述的系统，其中所述第二催化剂包含负载有钾的ZSM-5C。
28.根据权利要求19至27中的任一项所述的系统，其中所述排出物流的来源是选自燃烧炉、锅炉、加热器涡轮和流化催化裂化装置的精炼组件。

Claims (30)

1.一种用于选择性催化还原NOx的方法，所述方法包括：
提供来自燃烧操作的排出物流，所述排出物流含有一些NO；
在适于将所述排出物流中的一些NO转化成NO2的操作条件下将所述排出物流的至少一部分引入包含第一催化剂的第一催化反应器，其中所述第一催化剂选自体相Co3O4、负载于金属氧化物上的Ru和负载于金属氧化物上的Pt；
在适于将所述NO2的至少一部分还原成N2的操作条件下将来自所述第一催化剂的含NO2的所述排出物流和包含低分子量醛的还原剂流引导至包含沸石的第二催化剂。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一催化反应器包含容器，和所述第二催化剂在所述第一催化反应器的所述容器内。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二催化剂在位于所述第一催化反应器的下游的第二催化反应器中。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述低分子醛是乙醛。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述排出物流包含在约0.1％和约20％之间的氧气和约1-10％的水。
6.根据权利要求4所述的方法，其中所述第一催化反应器的操作温度在约150℃和约450℃之间。
7.根据权利要求4所述的方法，其中所述第一催化反应器的操作温度为约300℃。
8.根据权利要求4所述的方法，其中所述第二催化剂的所述操作温度为约150℃至约400℃。
9.根据权利要求4所述的方法，其中所述还原剂流中的乙醛和来自所述第一催化剂的NO2的比率为约0.5至4。
10.根据权利要求4所述的方法，其中所述第一催化剂包含2重量％的负载于氧化铝上的Ru。
11.根据权利要求4所述的方法，其中所述第一催化剂包含2重量％的负载于氧化铝上的Pt。
12.根据权利要求4所述的方法，其中所述第二催化剂包括选自以下的沸石：ZSM-57、MCM-68、ZSM-5B、丝光沸石、菱沸石、ZSM-35、MCM-49、ZSM-11、ZSM-5C、MCM-22、USY、ZSM-48、Beta。
13.根据权利要求4所述的方法，其中所述第二催化剂包含负载有钾的Beta。
14.根据权利要求4所述的方法，其中所述第二催化剂包含负载有钾的ZSM-5C。
15.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述来自所述第二催化剂的排出物流包含残余量的NOx，所述方法还包括将含所述残余量NOx的排出物流再循环到所述第一催化反应器。
16.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述第一催化反应器相对于至少一个精炼组件的精炼烟道而定位，以将所述第一催化反应器保持在200℃和400℃之间。
17.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中通过加热或冷却所述排出物流，将所述第一催化反应器的操作温度保持在200℃和400℃之间。
18.根据前述权利要求书的任一项所述的方法，其中从至少一个选自燃烧炉、锅炉、加热器涡轮和流化催化裂化装置的精炼组件提供所述排出物流。
19.一种用于选择性催化还原NOx的系统，所述系统包含：
与来自燃烧操作的排出物流的来源流体连通的管道，所述排出物流含有一些NO；
与所述管道和还原剂流的来源流体连通的第一催化反应器，所述第一催化反应器包含选自体相Co3O4、负载于金属氧化物上的Ru和负载于金属氧化物上的Pt的第一催化剂；
与所述第一催化反应器流体连通以从所述第一催化反应器引导所述NOx得到处理的排出物流的出口；
包含沸石的第二催化剂，所述第二催化剂与所述第一催化剂流体连通；和
与所述第二催化剂流体连通以将包含低分子量醛的还原剂流引入所述第二催化剂的还原剂进料管线。
20.根据权利要求19所述的系统，其中所述第一催化反应器包含容器，和所述第二催化剂在所述第一催化反应器的所述容器内。
21.根据权利要求19所述的系统，其中所述第二催化剂在位于所述第一催化反应器的下游的第二催化反应器中。
22.根据权利要求19至21中的任一项所述的系统，其中所述低分子醛是乙醛。
23.根据权利要求19至21中的任一项所述的系统，其中所述第一催化剂包含2重量％的负载于氧化铝上的Ru。
24.根据权利要求19至21中的任一项所述的系统，其中所述第一催化剂包含2重量％的负载于氧化铝上的Pt。
25.根据权利要求19至21中的任一项所述的系统，其中所述第二催化剂包括选自以下的沸石：ZSM-57、MCM-68、ZSM-5B、丝光沸石、菱沸石、ZSM-35、MCM-49、ZSM-11、ZSM-5C、MCM-22、USY、ZSM-48、Beta。
26.根据权利要求25所述的系统，其中所述第二催化剂包含负载有钾的Beta。
27.根据权利要求25所述的系统，其中所述第二催化剂包含负载有钾的ZSM-5C。
28.根据权利要求19至27中的任一项所述的系统，其中所述排出物流的来源是选自燃烧炉、锅炉、加热器涡轮和流化催化裂化装置的精炼组件。
29.根据权利要求28所述的系统，其中所述第一催化反应器位于至少一个精炼组件的烟道的下游，以将所述第一催化反应器保持在约200℃和约400℃之间。
30.根据权利要求19至29中的任一项所述的系统，所述系统还包含可操作地耦接的换热器以加热所述排出物流，以将所述第一催化反应器保持在约200℃和约400℃之间的温度下。
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