CN111068512B - 一种降低尾气氨排放的集成式催化转化系统及其方法 - Google Patents

一种降低尾气氨排放的集成式催化转化系统及其方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111068512B
CN111068512B CN201911368387.5A CN201911368387A CN111068512B CN 111068512 B CN111068512 B CN 111068512B CN 201911368387 A CN201911368387 A CN 201911368387A CN 111068512 B CN111068512 B CN 111068512B
Authority
CN
China
Prior art keywords
ammonia
gas
tail gas
composite oxide
catalyst
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201911368387.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111068512A (zh
Inventor
李绚天
孙进
徐学骁
胡晓茜
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing Gongda Environment Technology Co ltd
Original Assignee
Nanjing Gongda Environment Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing Gongda Environment Technology Co ltd filed Critical Nanjing Gongda Environment Technology Co ltd
Priority to CN201911368387.5A priority Critical patent/CN111068512B/zh
Priority to PCT/CN2020/070190 priority patent/WO2021128446A1/zh
Publication of CN111068512A publication Critical patent/CN111068512A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111068512B publication Critical patent/CN111068512B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B01D53/8621—Removing nitrogen compounds
    • B01D53/8634—Ammonia
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B01D53/8621—Removing nitrogen compounds
    • B01D53/8625—Nitrogen oxides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/40—Nitrogen compounds
    • B01D2257/402—Dinitrogen oxide
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/10—Capture or disposal of greenhouse gases of nitrous oxide (N2O)

Abstract

本发明涉及一种降低尾气氨排放的集成式催化转化系统及其方法，该系统集氨脱除催化剂模块、氨氧化催化剂模块和选择性催化还原催化剂模块于一体，控制氨脱除、氨氧化和选择性催化还原反应的温度、空速比和气体流速，对高浓度氨废气进行处理时，效率高，尾气排放可以满足国家相应标准，同时，不涉及洗涤操作进行处理高浓度氨废气，不受气液平衡(VLE)的限制，也不会产生任何废水，无二次固废产生。

Description

一种降低尾气氨排放的集成式催化转化系统及其方法
技术领域
本发明属于尾气处理设备技术领域，具体涉及一种降低尾气氨排放的集成式催化转化系统及其方法。
背景技术
氨逃逸是多种工业过程中遇到的共性问题，例如氨气洗涤塔、氨基CO2捕获和用于半导体工业的碱式碳酸铜生成过程，其中氨作为反应物、反应产物或污染物出现。逃逸氨的浓度可以从几个ppmv到若干百分率之间不等。
鉴于NH3是一种低嗅阈值的刺激性恶臭气体，实测嗅阈值为0.03–43mg/Nm3，因此在选择和设计烟气净化系统时，必须考虑氨逃逸的环境和健康效应。
氨的转化可以通过三种不同途径来实现：
一是在催化剂存在条件下进行氨还原或氨分解反应(R1):
2NH3＝N2+3H2,
ΔH298＝109.0kJ/mol (R1)
该反应是强烈吸热的，需在高温下才能达到较高转化率。所用催化剂称为氨分解催化剂。
另一种途径是在温和氧化性气氛中，并有催化剂存在的条件下，进行氨脱除反应(R2):
4NH3+3O2＝2N2+6H2O,
ΔH298＝–1269.0kJ/mol (R2)
该反应是强烈放热反应，因此从热力学角度它要求的温度较低，但为了克服反应动力学限制，需要使用催化剂。用于这一反应的催化剂通称为氨脱除催化剂，其活性成分一般是过渡金属氧化物。
第三种途径是，在更强的氧化性气氛中，例如在硝酸生产过程中，氨会在催化剂存在时被进一步氧化：
4NH3+5O2＝4NO+6H2O,
ΔH298＝–907.3kJ/mol (R3)
现有氨氧化催化剂中，较常用的是铂基和钴基(活性成分为Co3O4)催化剂。
为了减少氨逃逸，最优选的反应是(R2)。但是，该反应对最希望的产物(即N2)的选择性受到反应(R3)的影响，甚至会受到更不希望出现的如下反应的影响：
4NH3+4O2＝2N2O+6H2O,
ΔH298＝–1104.9kJ/mol (R4)
在各种烟气系统中，温度和氧浓度的变化范围很广，因此上述副反应和副产物在真实应用中几乎无可避免。因此，可靠的脱氨系统和方法必须考虑这些副反应，并能有效地克服它们的不利影响。
解决从选择性催化还原(SCR)过程中的氨逃逸问题的现有技术中，通常会采用一种氨逃逸催化剂(亦称氨脱除催化剂、氨清除催化剂)。然而，这种装置不是针对高浓度(>100ppmv)氨逃逸设计的。
在单独使用时，用于脱除逃逸氨气的氨脱除催化剂通常不足以应对氨气入口浓度高于500ppmv的情况，因为副反应会生成N2O、NO和NO2等副产物。
发明内容
本发明的目的是在现有技术的基础上，提供一种降低尾气氨排放的集成式催化转化系统，本发明集氨脱除催化剂模块、氨氧化催化剂模块和选择性催化还原催化剂模块于一体，不涉及洗涤操作进行处理高浓度氨废气，不受气液平衡(VLE)的限制，也不会产生任何废水，无二次固废产生。
本发明的另一目的是提供一种上述集成式催化转化系统降低尾气氨排放的方法。
本发明的技术方案如下：
一种降低尾气氨排放的集成式催化转化系统，该系统包括：
尾气入口，该尾气入口用于导入尾气气流；
流动界面扩张段，该流动界面扩张段与尾气入口连接，在所述流动界面扩张段内设有使进入流动界面扩张段内部的气流在流动界面扩大时能均匀分配的气流分配装置；
热管理装置，该热管理装置设于所述流动界面扩张段的下游，用于控制从所述流动界面扩张段导出的尾气气流的温度；
氨脱除催化剂模块，该氨脱除催化剂模块位于所述热管理装置的下游，所述氨脱除催化剂模块用于在自由氧存在的条件下使所述尾气气流中的大部分NH3(氨气)转化为N2(氮气)和H2O(水)；
氨氧化催化剂模块，该氨氧化催化剂模块位于所述氨脱除催化剂模块的下游，所述氨氧化催化剂模块用于使所述氨脱除催化剂模块导出的尾气气流中的少量的NH3(氨气)和N2O(一氧化二氮)转化为NO(一氧化氮)和NO2(二氧化氮)；
选择性催化还原催化剂模块，该选择性催化还原催化剂模块位于所述氨氧化催化剂模块的下游，所述选择性催化还原催化剂模块用于在NH3存在的条件下使所述氨氧化催化剂模块导出的尾气气流中的NO和NO2转化为N2和H2O；以及
尾气出口，该尾气出口用于排出所述选择性催化还原催化剂模块导出的尾气气流；
或者，该系统还包括气流混合装置和气流旁通管：
所述气流混合装置位于所述氨氧化催化剂模块的下游；所述气流混合装置的入口与所述氨氧化催化剂模块的出口连通；所述气流混合装置的出口与选择性催化还原催化剂模块的入口连通；
所述气流旁通管的入口与所述流动界面扩张段连通，所述气流旁通管的出口与所述气流混合装置的入口连通，所述气流旁通管上设有控制气流旁通管中气流流量的流量控制阀。
进一步的，氨脱除催化剂模块是由一个或多个包含氨脱除催化剂的颗粒床层或蜂窝型氨脱除催化剂的切块组成；氨氧化催化剂模块是由一个或多个包含氨氧化催化剂的颗粒床层或蜂窝型氨氧化催化剂的切块组成；选择性催化还原催化剂模块是由一个或多个包含选择性催化还原催化剂的颗粒床层或蜂窝型选择性催化还原催化剂的切块组成。
本发明提及的氨脱除催化剂模块中所使用的氨脱除催化剂，其活性成分为现有技术中常见的过渡金属氧化物，例如，Cu、Mn、Co、Ti和/或Zr等金属氧化物。上述氨脱除催化剂可以但不局限于：Co-Mn复合氧化物催化剂、Cu-Mn复合氧化物催化剂、Ti-Mn复合氧化物催化剂、Zr-Mn复合氧化物催化剂、Co-Cu-Mn复合氧化物催化剂或Co-Ti-Mn复合氧化物催化剂中的一种或几种。
本发明提及的氨氧化催化剂模块中所使用的氨氧化催化剂，其活性成分为现有技术中常见的贵金属氧化物，例如Pt、Pd和/或Ag等金属氧化物。上述氨氧化催化剂可以但不局限于：Pt-Ag复合氧化物催化剂、Pt-Pd复合氧化物催化剂、Ag-Pd复合氧化物催化剂或Pt-Pd-Ag复合氧化物催化剂中的一种或几种。
本发明提及的选择性催化还原催化剂模块中所使用的选择性催化还原催化剂，其活性成分为金属V、W和/或Ti等金属氧化物。上述选择性催化还原催化剂可以但不局限于：V-W复合氧化物催化剂、V-Ti复合氧化物催化剂、W-Ti复合氧化物催化剂或V-W-Ti复合氧化物催化剂中的一种或几种。
进一步的，氨脱除催化剂模块的入口处设有温度传感器和氧传感器；选择性催化还原催化剂模块的下游设有氨检测器。
进一步的，选择性催化还原催化剂模块与尾气出口之间设有流动截面缩减段。
进一步的，系统还包括控制器，该控制器与热管理装置电性连接，用于控制氨脱除催化剂模块的入口处的气流温度；控制器与流量控制阀电性连接，用于控制气流旁通管中气流流量。
控制器可以针对氨检测器检测到的逃逸氨气浓度、含氨气的待处理尾气温度、氧含量进行分析，并反馈至气流旁通管中气流流量的流量控制阀和热管理装置，实现对整个系统的控制。
热管理装置根据控制器反馈的信息，从而控制燃料流量和送风流量之间的比例，实现对氨脱除催化剂模块的入口处的气流温度的有效控制。
进一步的，本系统还包括外壳，外壳的内侧壁与氨脱除催化剂模块、氨氧化催化剂模块和选择性催化还原催化剂模块之间包含密封垫，防止待处理尾气从氨脱除催化剂模块、氨氧化催化剂模块和选择性催化还原催化剂模块与壳体的缝隙之间泄漏。
进一步的，热管理装置为外置式燃烧器、内置式燃烧器、电加热器、换热器或其组合。本发明采用的热管理装置为外置式燃烧器时，所使用的燃料为现有技术中易得的燃料，例如但不限于天然气、液化石油气(LPG)、柴油，并以空气为氧化剂。当烟气中自由氧浓度较高时，热管理装置可以是一台内置式燃烧器，以全部或部分烟气作为氧化剂。
本发明还包括上述集成式催化转化系统降低尾气氨排放的方法，该方法包括：
由尾气入口导入的含氨气的待处理尾气中，体积比为70～100％的含氨气的待处理尾气经过温度调节后进入氨脱除催化剂模块进行氨脱除反应，再进入氨氧化催化剂模块进行氨氧化反应，然后导入选择性催化还原催化剂模块进行选择性还原反应；或者，先导入气流混合装置中，与剩余的由气流旁通管中导入的含氨气的待处理尾气(体积比为0～30％)进行混合后，然后导入选择性催化还原催化剂模块进行选择性还原反应；其中，所述待处理尾气中氨气的时均浓度超过500ppmv和/或所述待处理尾气中氨气的入口瞬时浓度峰值超过5000ppmv。
氨脱除催化剂模块入口处的气流温度为250℃～500℃，优选为350℃～450℃。
进一步的，氨脱除反应的条件包括：氧体积浓度8-21％(V/V)；反应温度为250℃～500℃，优选为350℃～450℃；空速比为5000-20000h-1，优选为8000-12000h-1；气体流速为2-15m·s-1，优选为5-10m·s-1；氨脱除催化剂为过渡金属氧化物；优选为Co-Mn复合氧化物催化剂、Cu-Mn复合氧化物催化剂、Ti-Mn复合氧化物催化剂、Zr-Mn复合氧化物催化剂、Co-Cu-Mn复合氧化物催化剂或Co-Ti-Mn复合氧化物催化剂中的一种或几种。
氨氧化反应的条件包括：反应温度为250℃～500℃，优选为350℃～450℃；空速比为12000-50000h-1，优选为20000-30000h-1；气体流速为2-15m·s-1，优选为5-10m·s-1；氨氧化催化剂为贵金属氧化物；优选为Pt-Ag复合氧化物催化剂、Pt-Pd复合氧化物催化剂、Ag-Pd复合氧化物催化剂或Pt-Pd-Ag复合氧化物催化剂中的一种或几种。
选择性催化还原反应的条件包括：反应温度为200℃～450℃，优选为300℃～400℃；空速比为2000-10000h-1，优选为4000-6000h-1；气体流速为2-15m·s-1，优选为5-10m·s-1；选择性催化还原催化剂为V-W复合氧化物催化剂、V-Ti复合氧化物催化剂、W-Ti复合氧化物催化剂或V-W-Ti复合氧化物催化剂中的一种或几种。
采用本发明的技术方案，优势如下:
本发明提供一种降低尾气氨排放的集成式催化转化系统，集氨脱除催化剂模块、氨氧化催化剂模块和选择性催化还原催化剂模块于一体，不涉及洗涤操作进行处理高浓度氨废气，不受气液平衡(VLE)的限制，也不会产生任何废水，无二次固废产生。采用本发明的方法处理高浓度氨废气，效率高，尾气排放可以满足国家相应标准，可确保低于氨气的嗅阈值。
附图说明
图1是本发明的一种结构示意图；
其中，100是尾气入口；120是流动界面扩张段；130是气流分配装置；150是热管理装置；160是气流旁通管；170是温度传感器；180是流量控制阀；190是氧传感器；200是氨脱除催化剂模块；300是氨氧化催化剂模块；350是气流混合装置；400是选择性催化还原催化剂模块；420是流动截面缩减段；450是氨检测器；500是尾气出口；600是控制器；
图2是本发明中的一种催化剂的结构示意图；
图3是图2的俯视图。
具体实施方式
通过以下实施例并结合附图对本发明的降低尾气氨排放的集成式催化转化系统作进一步的说明，但这些实施例不对本发明构成任何限制。
如图1所示，本发明提供的降低尾气氨排放的集成式催化转化系统，该系统包括：
尾气入口100，该尾气入口100用于导入尾气气流；
流动界面扩张段120，该流动界面扩张段120与尾气入口100连接，在所述流动界面扩张段120内设有使进入流动界面扩张段120内部的气流在流动界面扩大时能均匀分配的气流分配装置130；
热管理装置150，该热管理装置150设于所述流动界面扩张段120的下游，用于控制从所述流动界面扩张段120导出的尾气气流的温度；
氨脱除催化剂模块200，该氨脱除催化剂模块200位于所述热管理装置150的下游，所述氨脱除催化剂模块200用于在自由氧存在的条件下使所述尾气气流中的大部分NH3(氨气)转化为N2(氮气)和H2O(水)；
氨氧化催化剂模块300，该氨氧化催化剂模块300位于所述氨脱除催化剂模块200的下游，所述氨氧化催化剂模块300用于使所述氨脱除催化剂模块200导出的尾气气流中的少量的NH3(氨气)和N2O(一氧化二氮)转化为NO(一氧化氮)和NO2(二氧化氮)；
气流混合装置350，该气流混合装置350位于所述氨氧化催化剂模块300的下游；所述气流混合装置350的入口与所述氨氧化催化剂模块200的出口连通；
气流旁通管160，该气流旁通管160的入口与所述流动界面扩张段120连通，所述气流旁通管160的出口与所述气流混合装置350的入口连通，所述气流旁通管160上设有控制气流旁通管中气流流量的流量控制阀180；
选择性催化还原催化剂模块400，该选择性催化还原催化剂模块400位于所述气流混合装置350的下游，所述选择性催化还原催化剂模块400用于在氨气存在的条件下使所述气流混合装置350导出的尾气气流中的NO(一氧化氮)和NO2(二氧化氮)转化为N2(氮气)和H2O(水)；
尾气出口500，该尾气出口500用于排出所述选择性催化还原催化剂模块400导出的尾气气流。
该系统还包括：
在氨脱除催化剂模块200的入口处设有温度传感器170和氧传感器190.
在选择性催化还原催化剂模块400的下游设有氨检测器450。
在选择性催化还原催化剂模块400与尾气出口500之间设有流动截面缩减段420。
本系统还包括控制器600，该控制器600与热管理装置150电性连接，用于控制氨脱除催化剂模块200的入口处的气流温度；控制器600与流量控制阀180电性连接，用于控制气流旁通管160中气流流量。
控制器600可以针对氨检测器450检测到的逃逸氨气浓度、含氨气的待处理尾气温度、氧含量进行分析，并反馈至气流旁通管160中气流流量的流量控制阀180和热管理装置150，实现对整个系统的控制。
热管理装置150根据控制器600反馈的信息，从而控制燃料流量和送风流量之间的比例，实现对氨脱除催化剂模块200的入口处的气流温度的有效控制。
进一步的，本系统还包括外壳，外壳的内侧壁与氨脱除催化剂模块200、氨氧化催化剂模块300和选择性催化还原催化剂模块400之间包含密封垫210，防止待处理尾气从氨脱除催化剂模块200、氨氧化催化剂模块300和选择性催化还原催化剂模块400与壳体的缝隙之间泄漏。
进一步的，热管理装置150为外置式燃烧器、内置式燃烧器、电加热器、换热器或其组合。本发明采用的热管理装置150为外置式燃烧器时，所使用的燃料为现有技术中易得的燃料，例如但不限于天然气、液化石油气(LPG)、柴油，并以空气为氧化剂。当烟气中自由氧浓度较高时，热管理装置150可以是一台内置式燃烧器，以全部或部分烟气作为氧化剂。
如图1、2和图3所示，氨脱除催化剂模块200是由一个或多个包含氨脱除催化剂的颗粒床层或蜂窝型氨脱除催化剂的切块组成；氨氧化催化剂模块300是由一个或多个包含氨氧化催化剂的颗粒床层或蜂窝型氨氧化催化剂的切块组成；选择性催化还原催化剂模块400是由一个或多个包含选择性催化还原催化剂的颗粒床层或蜂窝型选择性催化还原催化剂的切块组成。
本发明还包括上述集成式催化转化系统降低尾气氨排放的方法，该方法包括：
由尾气入口100导入的含氨气的待处理尾气中，体积比为70～100％的含氨气的待处理尾气经过温度调节后进入氨脱除催化剂模块200进行氨脱除反应，再进入氨氧化催化剂模块300进行氨氧化反应，然后导入选择性催化还原催化剂模块400进行选择性还原反应；或者，先导入气流混合装置350中，与剩余的由气流旁通管160中导入的含氨气的待处理尾气(体积比为0～30％)进行混合后，然后导入选择性催化还原催化剂模块400进行选择性还原反应；其中，所述待处理尾气中氨气的时均浓度超过500ppmv和/或所述待处理尾气中氨气的入口瞬时浓度峰值超过5000ppmv。
氨脱除催化剂模块200入口处的气流温度为250℃～500℃，优选为350℃～450℃。
进一步的，氨脱除反应的条件包括：氧体积浓度8-21％(V/V)；反应温度为250℃～500℃，优选为350℃～450℃；空速比为5000-20000h-1，优选为8000-12000h-1；气体流速为2-15m·s-1，优选为5-10m·s-1；氨脱除催化剂为过渡金属氧化物；优选为Co-Mn复合氧化物催化剂、Cu-Mn复合氧化物催化剂、Ti-Mn复合氧化物催化剂、Zr-Mn复合氧化物催化剂、Co-Cu-Mn复合氧化物催化剂或Co-Ti-Mn复合氧化物催化剂中的一种或几种。
氨氧化反应的条件包括：反应温度为250℃～500℃，优选为350℃～450℃；空速比为12000-50000h-1，优选为20000-30000h-1；气体流速为2-15m·s-1，优选为5-10m·s-1；氨氧化催化剂为贵金属氧化物；优选为Pt-Ag复合氧化物催化剂、Pt-Pd复合氧化物催化剂、Ag-Pd复合氧化物催化剂或Pt-Pd-Ag复合氧化物催化剂中的一种或几种。
氨氧化反应的条件包括：反应温度为200℃～450℃，优选为300℃～400℃；空速比为2000-10000h-1，优选为4000-6000h-1；气体流速为2-15m·s-1，优选为5-10m·s-1；选择性催化还原催化剂为V-W复合氧化物催化剂、V-Ti复合氧化物催化剂、W-Ti复合氧化物催化剂或V-W-Ti复合氧化物催化剂中的一种或几种。
本系统对含氨尾气的处理效率为：NH3去除率≥99.9％或尾气NH3浓度≤10mg/Nm3，N2选择性≥99％或尾气NOx浓度≤100mg/Nm3(以最优为准)。
实施例1
由尾气入口100导入2000ppmv含氨气的待处理尾气进入流动界面扩张段120中，其中，100％(V/V)含氨气的待处理尾气在气流分配装置130的作用下，使进入流动界面扩张段120内部的气流在流动界面扩大时均匀分配，再进入热管理装置150(外置式燃烧器)进行调节温度，待温度调节后进入氨脱除催化剂模块200进行氨脱除反应，控制温度为250℃、空速比为5000h-1，气体流速2m·s-1，催化剂为Co-Mn复合氧化物催化剂，使含氨气的待处理尾气气流中的大部分NH3(氨气)转化为N2(氮气)和H2O(水)。氨脱除反应完成后的尾气气流再进入氨氧化催化剂模块300进行氨氧化反应，控制温度为200℃、空速比为12000h-1，气体流速2m·s-1，催化剂为Pt-Ag复合氧化物催化剂，使NH3(氨气)和N2O(一氧化二氮)转化为NO(一氧化氮)和NO2(二氧化氮)。氨氧化反应完成后的尾气气流再导入选择性催化还原催化剂模块400进行选择性还原反应，控制温度为200℃、空速比为2000h-1，气体流速2m·s-1，催化剂为V-W复合氧化物催化剂。选择性还原反应完成后导出的尾气气流经过流动截面缩减段420，再由尾气出口500排出。
控制器600针对氨检测器450检测的逃逸氨气浓度、温度传感器170检测的含氨气的待处理尾气温度以及氧传感器190检测的氧含量进行分析，实现对整个系统的控制。
处理结果：NH3去除率99.9％，尾气NH3浓度1.52mg/Nm3，N2选择性99％，尾气NOx浓度44.1mg/Nm3。
实施例2
由尾气入口100导入5000ppmv含氨气的待处理尾气进入流动界面扩张段120中，其中，85％(V/V)含氨气的待处理尾气在气流分配装置130的作用下，使进入流动界面扩张段120内部的气流在流动界面扩大时均匀分配，再进入热管理装置150(外置式燃烧器)进行调节温度，待温度调节后进入氨脱除催化剂模块200进行氨脱除反应，控制温度为400℃、空速比为10000h-1，气体流速8m·s-1，催化剂为Cu-Mn复合氧化物催化剂，使含氨气的待处理尾气气流中的大部分NH3(氨气)转化为N2(氮气)和H2O(水)。氨脱除反应完成后的尾气气流再进入氨氧化催化剂模块300进行氨氧化反应，控制温度为400℃、空速比为25000h-1，气体流速8m·s-1，催化剂为Pt-Pd复合氧化物催化剂，使NH3(氨气)和N2O(一氧化二氮)转化为NO(一氧化氮)和NO2(二氧化氮)。氨氧化反应完成后的尾气气流再导入气流混合装置350中，与由气流旁通管160导入的15％(V/V)的含氨气的待处理尾气混合后，再导入选择性催化还原催化剂模块400进行选择性还原反应，控制温度为350℃、空速比为5000h-1，气体流速8m·s-1，催化剂为V-W-Ti复合氧化物催化剂。选择性还原反应完成后导出的尾气气流经过流动截面缩减段420，再由尾气出口500排出。
控制器600针对氨检测器450检测的逃逸氨气浓度、温度传感器170检测的含氨气的待处理尾气温度以及氧传感器190检测的氧含量进行分析，并反馈至气流旁通管160中气流流量的流量控制阀180和热管理装置150，实现对整个系统的控制。
处理结果：NH3去除率99.95％，尾气NH3浓度1.90mg/Nm3，N2选择性99.5％，尾气NOx浓度51.3mg/Nm3。
实施例3
由尾气入口100导入10000ppmv含氨气的待处理尾气进入流动界面扩张段120中，其中，70％(V/V)含氨气的待处理尾气在气流分配装置130的作用下，使进入流动界面扩张段120内部的气流在流动界面扩大时均匀分配，再进入热管理装置150(外置式燃烧器)进行调节温度，待温度调节后进入氨脱除催化剂模块200进行氨脱除反应，控制温度为500℃、空速比为20000h-1，气体流速15m·s-1，催化剂为Co-Cu-Mn复合氧化物催化剂，使含氨气的待处理尾气气流中的大部分NH3(氨气)转化为N2(氮气)和H2O(水)。氨脱除反应完成后的尾气气流再进入氨氧化催化剂模块300进行氨氧化反应，控制温度为500℃、空速比为50000h-1，气体流速15m·s-1，催化剂为Pt-Pd-Ag复合氧化物催化剂，使NH3(氨气)和N2O(一氧化二氮)转化为NO(一氧化氮)和NO2(二氧化氮)。氨氧化反应完成后的尾气气流再导入气流混合装置350中，与由气流旁通管160导入的30％(V/V)的含氨气的待处理尾气混合后，再导入选择性催化还原催化剂模块400进行选择性还原反应,控制温度为450℃、空速比为10000h-1，气体流速15m·s-1，催化剂为V-W-Ti复合氧化物催化剂。选择性还原反应完成后导出的尾气气流经过流动截面缩减段420，再由尾气出口500排出。
控制器600针对氨检测器450检测的逃逸氨气浓度、温度传感器170检测的含氨气的待处理尾气温度以及氧传感器190检测的氧含量进行分析，并反馈至气流旁通管160中气流流量的流量控制阀180和热管理装置150，实现对整个系统的控制。
处理结果：NH3去除率99.95％，尾气NH3浓度3.79mg/Nm3，N2选择性99.8％，尾气NOx浓度41.1mg/Nm3。
表1不同实施例下处理效率情况
项目 实施例1 实施例2 实施例3
含氨尾气瞬时浓度(ppmv) 2000 5000 10000
氨脱除反应温度(℃) 250 400 500
氨脱除空速比(h<sup>-1</sup>) 5000 10000 20000
氨氧化反应温度(℃) 200 400 500
氨氧化空速比(h<sup>-1</sup>) 12000 25000 50000
选择性还原反应温度(℃) 200 350 450
选择性还原空速比(h<sup>-1</sup>) 2000 5000 10000
配气比例(％) 0 15 30
尾气流速(m·s<sup>-1</sup>) 2 8 15
NH<sub>3</sub>去除率(％) 99.9 99.95 99.95
尾气NH<sub>3</sub>浓度(mg/Nm<sup>3</sup>) 1.52 1.90 3.79
N<sub>2</sub>选择性(％) 99 99.5 99.8
尾气NOx浓度(mg/Nm<sup>3</sup>) 41.1 51.3 41.1
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可能对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (4)

1.一种降低尾气氨排放的方法，该方法包括：
由尾气入口（100）导入含氨气的待处理尾气进入流动界面扩张段（120）中，体积比为70~100%的含氨气的待处理尾气在气流分配装置（130）的作用下，使进入流动界面扩张段（120）内部的气流在流动界面扩大时均匀分配，再进入热管理装置（150）中进行调节温度，待温度调节后进入氨脱除催化剂模块（200）进行氨脱除反应；氨脱除反应完成后的尾气气流再进入氨氧化催化剂模块（300）进行氨氧化反应；氨氧化反应完成后的尾气气流再导入气流混合装置（350）中，与剩余的由气流旁通管（160）导入的含氨气的待处理尾气混合后，再导入选择性催化还原催化剂模块（400）进行选择性还原反应；选择性还原反应完成后导出的尾气气流经过流动截面缩减段（420），再由尾气出口（500）排出；其中，控制器（600）针对氨检测器（450）检测的逃逸氨气浓度、温度传感器（170）检测的含氨气的待处理尾气温度以及氧传感器（190）检测的氧含量进行分析，并反馈至气流旁通管（160）中气流流量的流量控制阀（180）和热管理装置（150），实现对整个尾气处理过程的控制；
所述待处理尾气中氨气的时均浓度超过500 ppmv和/或所述待处理尾气中氨气的入口瞬时浓度峰值超过5000 ppmv；
所述氨脱除反应的条件包括：反应温度为250℃~500℃；氧体积浓度8-21%；空速比为5000-20000 h-1；气体流速为2-15 m·s-1；氨脱除催化剂为Co-Mn复合氧化物催化剂、Cu-Mn复合氧化物催化剂、Ti-Mn复合氧化物催化剂、Zr-Mn复合氧化物催化剂、Co-Cu-Mn复合氧化物催化剂或Co-Ti-Mn复合氧化物催化剂中的一种或几种；
所述氨氧化反应的条件包括：反应温度为250℃~500℃；空速比为12000-50000 h-1；气体流速为2-15 m·s-1；氨氧化催化剂为Pt-Ag复合氧化物催化剂、Pt-Pd复合氧化物催化剂、Ag-Pd复合氧化物催化剂或Pt-Pd-Ag复合氧化物催化剂中的一种或几种；
所述选择性催化还原反应的条件包括：反应温度为200℃~450℃；空速比为2000-10000h-1；气体流速为2-15 m·s-1；选择性催化还原催化剂为V-W复合氧化物催化剂、V- Ti复合氧化物催化剂、W-Ti复合氧化物催化剂或V-W-Ti复合氧化物催化剂中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的降低尾气氨排放的方法，其特征在于，所述氨脱除反应时，反应温度为350℃~450℃；空速比为8000-12000 h-1；气体流速为5-10 m·s-1。
3.根据权利要求1所述的降低尾气氨排放的方法，其特征在于，所述氨氧化反应时，反应温度为350℃~450℃；空速比为20000-30000 h-1；气体流速为5-10 m·s-1。
4.根据权利要求1所述的降低尾气氨排放的方法，其特征在于，所述选择性催化还原反应时，反应温度为300℃~400℃；空速比为4000-6000 h-1；气体流速为5-10 m·s-1。
CN201911368387.5A 2019-12-26 2019-12-26 一种降低尾气氨排放的集成式催化转化系统及其方法 Active CN111068512B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911368387.5A CN111068512B (zh) 2019-12-26 2019-12-26 一种降低尾气氨排放的集成式催化转化系统及其方法
PCT/CN2020/070190 WO2021128446A1 (zh) 2019-12-26 2020-01-03 一种降低尾气氨排放的集成式催化转化系统及其方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911368387.5A CN111068512B (zh) 2019-12-26 2019-12-26 一种降低尾气氨排放的集成式催化转化系统及其方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111068512A CN111068512A (zh) 2020-04-28
CN111068512B true CN111068512B (zh) 2021-06-18

Family

ID=70318394

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911368387.5A Active CN111068512B (zh) 2019-12-26 2019-12-26 一种降低尾气氨排放的集成式催化转化系统及其方法

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN111068512B (zh)
WO (1) WO2021128446A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114575978A (zh) * 2021-02-18 2022-06-03 长城汽车股份有限公司 一种处理含氮氧化物气体的系统及方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4571329A (en) * 1984-08-13 1986-02-18 Babcock-Hitachi Kabushiki Kaisha Ammonia reduction-denitration process and apparatus therefor
US20030202927A1 (en) * 2002-04-24 2003-10-30 Minkara Rafic Y. Reduction of ammonia in flue gas and fly ash
CN100434144C (zh) * 2007-02-07 2008-11-19 南开大学 防止氨逃逸的锅炉低温烟气scr联合吸附脱附催化床
EP2200734A4 (en) * 2007-10-19 2012-04-18 Ecocat Oy REMOVAL OF AMMONIA FROM FLUIDS
CN101554587B (zh) * 2008-04-11 2011-11-30 中国科学院生态环境研究中心 低温氨选择性催化氧化催化剂
CN102284294A (zh) * 2010-06-18 2011-12-21 上海牛翼新能源科技有限公司 低温吸收和催化分解去除氨
US8101146B2 (en) * 2011-04-08 2012-01-24 Johnson Matthey Public Limited Company Catalysts for the reduction of ammonia emission from rich-burn exhaust
CN102671528A (zh) * 2011-05-24 2012-09-19 北京皓天百能环保工程有限公司 氨法脱硫降低尾气氨逃逸的装置
EP2541011A1 (en) * 2011-06-30 2013-01-02 Ford Global Technologies, LLC A method for minimizing ammonia slip from SCR catalysts
CN103816780B (zh) * 2014-03-11 2015-10-14 中冶焦耐工程技术有限公司 一种低温烟气脱硫脱硝除氨一体化工艺
CN105080275B (zh) * 2014-05-09 2017-07-14 北京蓝图工程设计有限公司 一种降低合成氨尾气氨含量的方法及装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2021128446A1 (zh) 2021-07-01
CN111068512A (zh) 2020-04-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4512238B2 (ja) 廃ガス流から窒素酸化物を除去する方法
US8691170B2 (en) System and method for selective catalytic reduction of nitrogen oxides in combustion exhaust gases
CN205361063U (zh) 一种低温scr反应器并联脱硝系统
AU2013265687A1 (en) Process for reducing the nitrogen oxide off-gas concentration in a nitric acid plant during shut-down and/or start-up, and nitric acid plant suitable therefor
JP2017006813A (ja) 脱硝装置および窒素酸化物の処理方法
CN107281915A (zh) 一种氧化铝焙烧烟气的sncr和scr组合脱硝系统及脱硝方法
CN111068512B (zh) 一种降低尾气氨排放的集成式催化转化系统及其方法
CN113750783A (zh) 适用于宽温区脱硝的两段式scr反应装置的方法
US20180354794A1 (en) Reduction of the nox waste gas concentration in the production of nitric acid during a shutdown and/or start-up process of the production device
CN218608768U (zh) 一种VOCs废气处理装置
CN115090091B (zh) 一种利用柠檬酸脱除垃圾焚烧烟气中逃逸氨的装置及方法
CN211753781U (zh) 一种烟气多污染物协同净化装置
CN114159969A (zh) 一种用于高浓度笑气循环催化分解的系统及其方法
CN113648808A (zh) 一种基于臭氧氨气协同作用的活性焦脱硫脱硝工艺
CN111744330A (zh) 一种脱硫脱氮协同吸收的一体化设备和方法
KR200204735Y1 (ko) 배기가스의 질소산화물 저감장치
CN110038411B (zh) 基于o3脱硝的烧结烟气中二噁英梯级降解系统及方法
KR102434015B1 (ko) 배기가스 처리장치를 이용한 배기가스 처리방법
CN212680645U (zh) 一种烟气处理设备
EP4353346A1 (en) Method for reducing nox in a nitric acid plant during transitory events
CN211753933U (zh) 一种一氧化碳氮氧化物协同处理系统
JP2006183628A (ja) 排ガス処理方法及び尿素ｓｃｒ型自動車排ガス処理装置
NL2022304B1 (en) Method and system for flue gas treatment
CN113663471A (zh) 烧结球团烟气的活性炭脱硫及scr脱硝耦合系统及方法
US20190111387A1 (en) Method for reducing the waste gas concentration of nox in a plant for producing nitric acid as said plant is started up and/or shut down

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant