CN1909951B - 处理燃烧废气的方法 - Google Patents

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Abstract

一种去除燃烧废气中的氮氧化物的方法，通过氨气处理，氨气是通过水解尿素溶液(L4)原位产生的，水解产生的氨气(L5)在储气罐中，在压力下以气态的方式被积聚。

Description

处理燃烧废气的方法
技术领域
本发明，最普通的一方面，是涉及一种加工或处理燃烧废气的方法。
特别地，本发明是涉及一种通过用氨气(NH3)还原而处理(去除)燃烧废气中的氮氧化物(NOx)的方法。
更具体地，本发明是涉及一种上述的方法，而使用的氨气是通过尿素(NH2CONH2)水解原位(in situ)产生的。
背景技术
总所周知，在具有一定规模的工厂中，为了降低废气给环境带来的污染程度和有害排放物，需要专门的处理或调节燃烧废气的方法。
大家也知道，在各种各样的处理方法中，处理或去除废气中的氮氧化物(NOX此处的X是整数1或2)，是用氨气(NH3)还原所述氧化物。
在这种方法中，为了快速得到必需的氨气——避免运输和储存氨气或者它的浓缩液的风险——为了这样的目的，现有技术中，提供的为了处理氮氧化物的方法中，使用的氨气是原位产生的，换句话说产生的含有氧化物的燃烧废气中是在同一工厂内。
在这种方法中，氨气是通过尿素水溶液水解产生的，随后随着蒸汽从溶液中被分离，例如在专利EP-A-1 089 804所描述的。
这种技术虽然有其有利之处，但也有其缺点，主要是对于氨气，不能快速满足氨气需要的多样性，换句话说，在预先确定的时刻通过尿素水解产生的氨气的量与在为了达到总的还原氮氧化物时刻需要的氨气的量之间是不同，这是因为时间不同，需要调节的废气中氮氧化物是不定的。
而且，例如，需要被调节的气体可以来自工厂内的多处燃烧场所，并含有各种不同百分含量的、种类不同的氮氧化物，结果，对于每个场所产生的燃烧废气而言，其需要的还原用氨气也不同，这就是每个场所这样的废气都需要被处理(调节)。
发明内容
本发明以下要解决的技术问题是设计和提供一种通过氨气处理燃烧废气中的氮氧化物的方法，该方法中，所述氨气是通过原位(in situ)水解尿素水溶液产生的，该方法能够完全克服以上所述的现有技术中的缺点。
以上问题按照本发明所提出的方法得意解决，该方法的特征是储气罐中，在压力下，通过水解产生的氨是以气态积聚(收集)的。
根据本发明所述的方法的优点和特征将通过以下作为参照预示的、不限制于此的附图和实施例的描述变得更清楚。
附图说明
图1是根据本发明所述处理方法的示意图。
具体实施方式
参照图1，描述本发明所述的处理氮氧化物的方法的实施例。
在工作条件下，浓缩的尿素溶液(L1)含有重量百分比为60％-90％之间的尿素，优选为含有重量百分比为80％的尿素，流入到一个搅拌器(A1)，在此被稀释后，随后，尿素的重量百分比是10％-70％之间，优选为40％左右，然后被运送到一个泵(A2)中。
在所述的泵(A2)中，来自搅拌器(A1)的尿素溶液(L2)在500kPa-3000kPa压力下，优选为2500kPa压力下，也就是等同于水解运行的压力值，其在以下将更为清楚地被描述。
来自泵(A2)的被加压的尿素溶液(L3)将被运送到热交换器(A3)中被加热至温度为100℃-240℃，关于这方面稍后再描述。
来自交换器(A3)、热的、被加压的尿素溶液(L4)，其尿素的重量百分比为40％左右，然后被流入到水解器(A4)，例如它的运作是在2500kPa压力和210℃的温度下。
为了达到和维持这样的温度，水解器(A4)通过辅助的热媒介(H)间接地热交换而被加热，例如，水蒸汽，石油以及类似的热媒介，或者是其它的通过电加热。
尿素溶液(L4)水解反应发生在所述的水解器(A4)中，在此反应中，尿素溶液中的99.8％的尿素被水解产生水解产物氨气和二氧化碳。
所述气态的水解产物随后通过蒸发被从液体中分离开来，尤其是通过蒸发尿素水溶液，用众所周知的方法，优选地，如专利申请WO 97/15388中申请人自己描述的分离方法，供此处结合参照，但在该实施例中分离媒介不是被加入的，而是由尿素水溶液本身产生的。
按照本发明，来自水解器(A4)的、在和水解压力相同的压力下从水解溶液中分离出来的所述气态水解产物(L5)在储气罐(A5)中在相同压力下积聚。
从所述的储气罐(A5)，被加压的的氨气根据需要被导出，并通过通道调压阀(A6)(减压阀)，进入当前需要被调节的燃烧废气中。在此，氨气还原所述废气中的氮氧化物，生成氮气和水。
在水解反应过程中，同时产生的热的水溶液(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气和二氧化碳。
有利的是，所述来自水解器(A4)热溶液(L6)被运送到交换器(A3)中，在此，通过热交换，上述被加压的尿素溶液(L3)的预加热和所述水解溶液(L6)的冷却是同时发生的。
更适宜的是，所述水解液用作再循环溶液(R)，其被运送到搅拌器(A1)中，扩张搅拌器(A1)的压力，在此处实现尿素溶液(L1)的稀释，如上所述。
本发明所述方法的主要优点在于在不同的反应时间中，能不变地原位产生氨气，这是因为氨气是在储气罐(A5)中被加压积聚的，由此可满足氨气的最大消耗量。
实际上，通过储气罐(A5)，可以根据还原氮氧化物的实际需要的氨气，实现被导入到需要调节的废气中的氨气的时间(量)的多样性。实际需要的氨气可以是间断的或在任何情况下的一段时间里是不恒定的，结合实例，在工厂的不同的运转阶段，产生所述的需要调节的废气。
本发明所述的方法的另一个优点在于能将产生的氨气分配到很多并行的使用者中，例如，在产生需要调节的废气的许多场所，即使它们彼此独立，需要各种不同的氨气量，由于在储气罐(A5)中氨气本身是被加压积聚的，组成一种储备的氨气，能保证在实际需要中持续的可用性。
而且，应该声明，上面所述的优点，由于氨气是被加压积聚的，这样能保证氨气在一个压力下，例如允许克服由于通道将储气罐与将氨气导入到当前需被调节的废气中的导入点之间分开而导致的可能的压力下降。
最后，本发明的更进一步的优点在于，发生在热交换器中的热交换，通过尿素溶液的预加热，结果，在整个方法中节约了能量的消耗。
而且，在上述预加热的同时，可以冷却通过水解反应得到的水溶液，这样有利于蒸汽形成从而避免离开交换器的回收水溶液在搅拌器中的膨胀。
当然，本领域的技术人员，为了满足可能发生的和特殊的需要，可以做出许多修改，在任何情况下的修改都包含在本发明权利要求的限制范围内。
因此，例如，氨气能在一个低于水解压力的压力下被积聚。
有利地，在水解器运转和将氨气导入当前需调节的废气中的压力之间的压力下、并经过通道——位于水解器和储气罐之间的减压阀后，氨气被积聚。而且，在本发明所述的调节方法中，固体尿素能流入搅拌器(A1)中，在此，包括所述的回收溶液(R)中的固体尿素也能被分解，这样有利于这种分解方法的建立。

Claims (7)

1.一种处理燃烧废气的方法，通过氨气处理燃烧废气中的氮氧化物，所述的氨气是通过尿素水溶液(L4)的水解反应原位产生的，且该氨气是在储气罐(A5)中、在压力下以气体状态积聚的，其特征是，在水解器(A4)与所述储气罐(A5)之间设置减压阀，使得用于所述积聚氨气的压力大小处在水解反应的压力与氨气被引入到燃烧废气中的压力之间。
2.根据权利要求1所述的处理燃烧废气的方法，其特征是所述尿素水溶液是在热交换器(A3)中通过与水解反应产生的热的水解溶液(L6)热交换而预加热；所述水解溶液经过热交换被冷却后用作再循环溶液(R)。
3.根据权利要求2所述的处理燃烧废气的方法，其特征是所述再循环溶液(R)流入到搅拌器(A1)中，和浓缩的尿素溶液(L1)和/或固体尿素混合形成尿素水溶液(L4)。
4.根据权利要求1所述的处理燃烧废气的方法，其特征是水溶液中的至少99.8％的尿素在压力下水解产生氨气。
5.根据权利要求1所述的处理燃烧废气的方法，其特征是经水解反应的尿素溶液中尿素的重量百分比是10％-70％。
6.根据权利要求1所述的处理燃烧废气的方法，其特征是水解反应的温度在100℃-240℃之间。
7.根据权利要求1所述的处理燃烧废气的方法，其特征是用于水解反应的压力在500kPa-3000kPa之间。
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