DE3687656T2 - Ermaessigung stickstoffhaltiger schadstoffe durch verwendung von sauerstoffhaltiges kohlenwasserstoffloesungsmittel aufweisendem harnstoffloesungen. - Google Patents
Ermaessigung stickstoffhaltiger schadstoffe durch verwendung von sauerstoffhaltiges kohlenwasserstoffloesungsmittel aufweisendem harnstoffloesungen.Info
- Publication number
- DE3687656T2 DE3687656T2 DE8686906556T DE3687656T DE3687656T2 DE 3687656 T2 DE3687656 T2 DE 3687656T2 DE 8686906556 T DE8686906556 T DE 8686906556T DE 3687656 T DE3687656 T DE 3687656T DE 3687656 T2 DE3687656 T2 DE 3687656T2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- urea
- exhaust gas
- solution
- reduction
- oxidized hydrocarbon
- 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.)
- Revoked
Links
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 title claims abstract description 20
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 title claims abstract description 20
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 title claims abstract description 17
- 239000002904 solvent Substances 0.000 title claims description 8
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 title abstract description 9
- 210000002700 urine Anatomy 0.000 title 1
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 59
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 41
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 36
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 claims abstract description 36
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 21
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 44
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 26
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 6
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims description 3
- 150000005846 sugar alcohols Polymers 0.000 claims description 2
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 claims 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 claims 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 abstract description 8
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 abstract description 4
- BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N ammonium sulfate Chemical compound N.N.OS(O)(=O)=O BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 229910052921 ammonium sulfate Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 235000011130 ammonium sulphate Nutrition 0.000 abstract description 3
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-M hydrogensulfate Chemical compound OS([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-M 0.000 abstract description 2
- 150000003464 sulfur compounds Chemical class 0.000 abstract 1
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 description 3
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 4-(3,5-dimethylphenyl)-1,3-thiazol-2-amine Chemical compound CC1=CC(C)=CC(C=2N=C(N)SC=2)=C1 MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000001166 ammonium sulphate Substances 0.000 description 2
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N nitrogen dioxide Inorganic materials O=[N]=O JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920005862 polyol Polymers 0.000 description 2
- 150000003077 polyols Chemical class 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001908 Hydrogenated starch hydrolysate Polymers 0.000 description 1
- 108010009736 Protein Hydrolysates Proteins 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 150000001299 aldehydes Chemical class 0.000 description 1
- 150000001338 aliphatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 239000003517 fume Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- -1 oxygen radicals Chemical class 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000003260 vortexing Methods 0.000 description 1
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
- B01D53/46—Removing components of defined structure
- B01D53/54—Nitrogen compounds
- B01D53/56—Nitrogen oxides
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Treating Waste Gases (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
- Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft Verbesserungen bei der Verbrennung von kohlenstoffhaltigen Brennstoffen und ganz besonders Verbesserungen beim Beheizen großer Kessel durch verringerte Emissionen von stickstoffhaltigen Schadstoffen.
- Kohlenstoffhaltige Brennstoffe brennen vollständiger mit verringerten Emissionen von Kohlenmonoxid und unverbrannten Kohlenwasserstoffen bei Sauerstoffkonzentrationen und Verbrennungsluft/Brennstoff-Verhältnissen, die optimierte hohe Flammentemperaturen erlauben. Wenn fossile Brennstoffe zum Beheizen von großen Gebrauchskesseln verwendet werden, sind die Temperaturen über 2000ºF (1093ºC) und typisch, von etwa 2200ºF (1204ºC) bis 3000ºF (1649ºC). Leider neigen diese hohen Temperaturen und heißen Orte höherer Temperatur dazu, zur Produktion von thermischem NOx - zu führen, da die Temperaturen so hoch sind, daß freie Stickstoff- und Sauerstoffradikale erzeugt werden und sich chemisch zu Stickoxiden (NOx) verbinden.
- Die Flammentemperatur kann zur Verringerung der NOx-Erzeugung durch die Verwendung von großen Überschüssen von Luft oder Brennstoff oder ein Hybrid beider Verfahren, bekannt als Stufenverbrennung, herabgesetzt werden. Diese Methoden verursachen jedoch übermäßige, auf Kohlenstoff basierende, Schadstoffe. Es gibt keine bekannte Reihe von Bedingungen, die gleichzeitig auf Stickstoff- und Kohlenstoff basierende Schadstoffe auf annehmbare Werte verringern können, ohne starke wirtschaftliche Nachteile herbeizuführen.
- Verschiedene Verfahren zur Verringerung von Schadstoffen, die auf Stickstoff basieren, die Harnstoff oder andere stickstoffhaltige Additive verwenden, wurden aufgezeigt; einige von ihnen führen jedoch zum Freisetzen von freiem Ammoniak in dem Abgas. Wenn Brennstoffe bedeutende Schwefelgehalte enthalten, kann sich das gasförmige Ammoniak mit den Schwefelverbindungen umsetzen, wobei festes Ammoniumsulfat erzeugt wird, das schnell die Wirksamkeit der mit dem Kessel verbundenen Wärmeaustauscher herabsetzen kann.
- Im U.S Patent 3,900,554 offenbart Lyon ein nichtkatalytisches System zur Verringerung von Stickstoffmonoxid (NO) in einem Verbrennungsabgas Lyon offenbart, daß Ammoniak und bestimmte Ammoniakvorläufer oder deren wäßrige Lösungen, in das Abgas zum Mischen mit dem Stickstoffmonoxid bei einer Temperatur innerhalb eines Bereiches von 1600ºF (871ºC) bis 2000ºF (1093ºC) eingespritzt werden können. In einer Ausführungsform des offenbarten Verfahrens kann ein Reduktionsmittel mit dem Abgas gemischt werden, um die Reduktion bei niederen Temperaturen, wie 1300ºF (704ºC), eintreten zu lassen und dabei sicherzustellen, daß eine Hochtemperaturoxidation von Ammoniak zu Stickstoffmonoxid vermieden wird. Lyon offenbart, daß Wasserstoff, im Vergleich zu aromatischen, paraffinischen und olefinischen Kohlenwasserstoffen und oxidierten Kohlenwasserstoffen, bevorzugt ist, und offenbart nichts bezüglich der Kontrolle von Ammoniak in dem endgültigen Abgas.
- Im US Patent 3,961,018 offenbart Williamson die Reinigung von Gasströmen, die saures Gas enthalten, die sich bei niederen Temperaturen der Umgebung nähern. Williamson offenbart den Kontakt des Gasstroms mit einem Amindampf in einer genügenden Konzentration, so daß sein Teildruck mindestens 5% des Gesamtdrucks des Gasstroms beträgt. Dieses System erfordert somit große Mengen des zu behandelnden Gases und richtet sich nicht auf das Problem des Ammoniakgases in dem endgültigen Abgas.
- In einem etwas anderen Milieu zeigt Goldstein et al im U.S. Patent 4,061,597, daß Temperaturen innerhalb des Bereiches von 1000ºF bis 1300ºF (537ºC bis 704ºC) wirksam sind, wenn Harnstoff zur Reduktion brauner Dämpfe verwendet wird, die durch Stickstoffdioxid (NO&sub2;), aus Abgasen einer Katalysatorbehandlung, verursacht wurden. Ein Beispiel in dem Patent verwendet eine 30 Gew.-%ige wäßrige Lösung von Harnstoff. Es gibt auch hier wieder keine Offenbarung der Kontrolle von Ammoniak in dem endgültigen Abgas.
- Im U.S. Patent 4,325,924 offenbart Arand et al die nicht-katalytische Harnstoffreduktion von Stickoxiden in brennstoffreichen Verbrennungsabgasen. Sie zeigen, daß unter brennstoffreichen Bedingungen wäßrige Lösungen von Harnstoff bei Konzentrationen von größer als 10% und vorzugsweise größer als 20%, bei Temperaturen über 1900ºF (1037ºC) wirksame Stickoxid-Reduktionsmittel sind. Es ist das Abgas aus der Stufenverbrennung, das in der Produktion von hohen Werten von kohlenstoffhaltigen Schadstoffen resultiert.
- Andererseits offenbart Arand et al im U.S. Patent 4,208,386, daß für sauerstoffreiche Abgase die Temperatur für Harnstoff, der trocken oder als eine Lösung in Wasser, allein oder mit einem geeigneten Lösungsmittel, wie einem Alkanol mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen, zugegeben wird, im Bereich von 1300ºF bis 2000ºF (704ºC bis 1093ºC) liegt. Das alkanolische Lösungsmittel soll ein Reduktionsmittel sein, das, wie Wasserstoff, Kohlenmonoxid, usw. ermöglichen soll, die wirksame Betriebstemperatur unter 1600ºF (871ºC) herabzusetzen. Für das Wasser wurde kein anderer Zweck als der einer Trägersubstanz für den Harnstoff offenbart. Und es enthält, wie andere Patente, keine Erwähnung über verringerte Ammoniakwerte im Abgas oder auf ein Problem, das sie verursachen könnten, wenn ein Brennstoff mit einem bedeutenden Schwefelgehalt angewendet wird.
- Folglich besteht gegenwärtig ein Bedarf für ein Verfahren, das die Verringerung von Schadstoffen auf Stickstoffbasis ermöglicht, indem man unter wirkungsvollen sauerstoffreichen Bedingungen, die die Schadstoffe auf Kohlenstoffbasis minimieren, arbeitet, und das außerdem die Kontrolle der Ammoniakwerte in dem endgültigen Abgas erlaubt.
- Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Einhalten niedriger Ammoniakkonzentrationen unter gleichzeitiger Verringerung der Konzentration von Stickoxiden in einem sauerstoffreichen Abgas aus der Verbrennung eines kohlenstoffhaltigen Brennstoffs bereit, wobei das Verfahren folgendes umfaßt:
- Einspritzen einer wäßrigen Lösung von Harnstoff und eines oxidierten Kohlenwasserstoffs in das vorstehende Abgas bei einer Abgastemperatur von über 1600ºF (871ºC), wobei die Konzentration des Harnstoffs in der Lösung und die Tröpfchengröße in der Dispersion wirksam sind, eine Verringerung der Stickoxidwerte in dem Abgas zu bewirken, und die Konzentration des oxidierten Kohlenwasserstoffs in der Dispersion wirksam ist, die Werte an freiem Ammoniak in dem Abgas zu verringern.
- Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sorgt für das Einbringen einer verdünnten wäßrigen Lösung des Harnstoffs und des oxidierten Kohlenwasserstoffs bei einer Vielzahl von Einspritzpunkten unter Anwendung von Tröpfchen mit einem mittleren Sauter-Durchmesser innerhalb des Bereichs von etwa 50 bis etwa 10000 um, um ein gleichmäßiges Mischen des Harnstoffs und des oxidierten Kohlenwasserstoffs mit dem Abgas zu erreichen. Gemäß einem Gegenstand der Erfindung können die Abgase bei Temperaturen über 2000ºF (1093ºC) vorliegen.
- Zum Zweck der Beschreibung wurden alle hier angegebenen Temperaturen unter Verwendung eines nicht abgeschirmten K- Typ Thermoelements gemessen. Tröpfchengrößen wurden mit einem Malvern® 2200 Gerät bestimmt, das ein Fraunhofer-Beugungs-Lasersystem verwendet. Und alle Teile und Prozentgehalte sind, sofern nichts anderes angegeben ist, auf das Gewicht der Zusammensetzung bei dem bestimmten Bezugspunkt, bezogen.
- Der Harnstoff wird vorzugsweise zu dem Abgas als wäßrige Lösung eingebracht und seine Konzentration in der Lösung auf jeden Fall wirksam sein, um die NOx-Werte in dem Abgas zu verringern. Die Lösung kann von einer gesättigten bis zu einer sehr verdünnten Lösung variieren. Bei höheren Abgastemperaturen wird die Harnstoffkonzentration schwächer sein, das heißt bei 2000ºF (1093ºC) weniger als 20% betragen und bei diesen oder höheren Temperaturen von 0,5% bis 10% sein. Andererseits sind Konzentrationen von 20% bis 40% typischer für Temperaturen unter 2000ºF (1093ºC).
- Die Konzentration des Harnstoffs im Abgas sollte ausreichend sein, um eine Verringerung der Stickoxidwerte zu schaffen. Typischerweise wird der Harnstoff in einem Molverhältnis von Harnstoff zu dem Ausgangsstickoxidwert von etwa 1:4 bis etwa 5:1 angewendet, und wird, stärker bevorzugt, innerhalb des Bereiches von etwa 2:1 zu etwa 1:2 sein.
- Wenn Schwefel enthaltende Brennstoffe verbrannt werden und die Abgase mit Harnstoff zur NOx Reduktion behandelt werden, ist es wichtig, die Ammoniakwerte in dem endgültigen Abgas durch Anwenden eines oxidierten Stoffes, vorzugsweise als Teil der Harnstofflösung, zu verringern. Das freie Ammoniak würde sonst mit Schwefel enthaltenden Verbrennungsprodukten reagieren, wobei Ammoniumsulfat und/oder Bisulfat gebildet werden, die sich als Feststoff niederschlagen und schnell die Wirksamkeit der Wärmeaustauschvorrichtung, die mit dem Kessel verbunden ist, verringern können.
- Beispiele für die oxidierten Lösungsmittel sind niedermolekulare Ketone, Aldehyde und Mono-, Di- oder Polyalkohole aliphatischer Kohlenwasserstoffe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen. Ethylenglykol ist ein bevorzugter oxidierter Kohlenwasserstoff für diesen Zweck. Mischungen von Polyolen, wie die Mischungen von Polyolen mit niederem Molekulargewicht, bekannt als hydrierte Stärkehydrolysate, können auch verwendet werden.
- Die Menge des verwendeten oxidierten Kohlenwasserstofflösungsmittels sollte als Minimum eine Menge sein, die wirksam ist, um die Menge des freien Ammoniaks im Abgas zu verringern. Typischerweise wird, falls erforderlich, der oxidierte Kohlenwasserstoff in einer Menge von mindestens etwa 10 Gew.-% des Harnstoffs in der Lösung angewendet. Gewichtsverhältnisse von Ethylenglykol zu Harnstoff zum Beispiel, werden im Bereich von etwa 1:4 bis 4:1 liegen, und vorzugsweise näher zu gleichen Mengen, z. B. 1:2 bis 2:1 sein. Diese Gewichtsverhältnisse sind auch auf andere oxidierte Lösungsmittel anwendbar, die, falls gewünscht, in Kombination angewendet werden können. Die genaue Konzentration dieses Bestandteils wird jedoch von gesamtwirtschaftlichen Daten des Verfahrens abhängen und muß ferner die Wirkung, die sie auf die Tröpfchengröße besitzt, die Fähigkeit des gleichmäßigen Dispergierens der Tröpfchen und die Lebensdauer der Tröpfchen innerhalb des Abgases unter den darin vorkommenden Hochtemperaturbedingungen in Betracht ziehen.
- Die Harnstofflösung wird oft, notwendigerweise, in dem Abgasstrom an einem Punkt dispergiert, wo das Abgas eine Temperatur über 2000ºF (1093ºC) besitzt. Große Industriekessel des Typs, wie sie für Nutzkraftwerke und andere große Anlagen verwendet werden, sind typischerweise mit Wasser umhüllt und haben nur an begrenzten Punkten einen Zugang. In der typischsten Situation wird das Innere des Kessels nur durch die Brennerzugangstüren und bei den Zugangstüren über der Flamme zugänglich, wo die Temperaturen bei voller Leistung typischerweise innerhalb des Bereiches von etwa 2050ºF bis etwa 2600ºF (1021 bis 1426ºC) liegen. Für Kessel, die rationell mit Gas arbeiten, wird die Temperatur an diesem Zugangspunkt typischerweise innerhalb des Bereiches von etwa 2100ºF bis etwa 2600ºF (1149ºC bis 1426ºC) sinken, und wenn mit Kohle oder Öl geheizt wird, wird sie typischerweise innerhalb des Bereiches von etwa 2050ºF (1021ºC) bis 2400ºF (1315ºC) sinken. Diese Temperaturen werden die wirksame Einbringung von festem Harnstoff oder von Harnstofflösungen, wie früher im Fachgebiet offenbart, nicht erlauben. Die Harnstofflösungen gemäß der vorliegenden Erfindung werden vorzugsweise an einer Anzahl von räumlich eingeteilten Punkten eingespritzt, wo es genügend Wirbelbildung gibt, um die Tröpfchen innerhalb des Abgases zu verteilen. Die Lösungen werden aus Düsen eingespritzt, die nutzbar sind, um die Tröpfchen aus den Lösungen innerhalb des fließenden Abgasstroms gleichmäßig zu erzeugen und zu dispergieren. Die Düsen werden an einer genügenden Anzahl von Punkten angebracht, um eine gleichmäßige Mischung zu erreichen. Vorzugsweise wird die Größe der Tröpfchen der Lösung innerhalb des Bereiches von etwa 10 bis etwa 10000 liegen, und vorzugsweise größer als etwa 50 um sein. Die Tröpfchengröße ist wichtig, um ein gleichmäßiges Mischen des Harnstoffs mit dem Abgas und genügendes Durchdringen des Harnstoffs entlang der inneren Kesselbahn zu ermöglichen, damit er seine beabsichtigte Aufgabe erzielen kann. Die Tröpfchengröße wird vorzugsweise mit zunehmender Temperatur erhöht. Bei Temperaturen unter 2000ºF (1093ºC) sind Tröpfchengrößen von weniger als 150 um vollständig wirksam, während bei höheren Temperaturen die Tröpfchen größer, vorzugsweise größer als 500 um sein sollten.
- Das folgende Beispiel beschreibt die Verringerung von Stickoxid unter Kontrolle der Ammoniakwerte im Abgas eines gewerbsmäßigen Nutzkesselsystems.
- Ein Babcock & Wilcox 110 Megawatt-Kessel wurde mit natürlichem Gas mit einer Betriebsleistung von 50 Megawatt beheizt. Die folgenden Untersuchungen wurden durchgeführt:
- (1) ein Normalbetrieb ohne Einspritzlösung;
- (2) eine Lösung mit Wasser und 35% Harnstoff, mit dem Molverhältnis von Harnstoff zum Normalwert NOx von 1,0, wurde in den Kessel mit Hilfe von 7 Düsen eingesprüht, die etwa 48 feet (14,63 m) über der oberen Reihe der Brenner, wo die Temperatur etwa 1650ºF (899ºC) betrug, angebracht waren, die Lösung wurde bei einem Druck von 30 psig (308,25 kPa) eingesprüht, wobei Tröpfchen mit dem mittleren Sauter-Durchmesser von etwa 10 bis 20 um erhalten wurden;
- (3) ein Normalbetrieb am nächsten Tag;
- (4) wie (2), jedoch unter Anwendung von Ethylenglykol in der Lösung bei einer Konzentration von 35%.
- Die Versuchsläufe und die davon erfaßten Meßwerte sind in der folgenden Tabelle angegeben. Lauf Verringerung * Auf 3,0% Sauerstoff verbessert.
- Die vorstehende Beschreibung dient dem Zweck, den Durchschnittsfachmann im Fachgebiet zu unterweisen, wie die vorliegende Erfindung auszuüben ist und es ist nicht beabsichtigt, alle naheliegenden Modifizierungen und Veränderungen davon im einzelnen auf zuführen, die dem Fachmann beim Lesen der Beschreibung offensichtlich werden. Es ist jedoch beabsichtigt, daß alle naheliegenden Modifikationen und Veränderungen in den Umfang der vorliegenden Erfindung eingeschlossen werden, was durch die folgenden Ansprüche gekennzeichnet ist.
Claims (13)
1. Verfahren zum Einhalten niedriger
Ammoniakkonzentrationen unter gleichzeitiger Verringerung der Konzentration
von Stickoxiden in einem sauerstoffreichen Abgas aus der
Verbrennung eines kohlenstoffhaltigen Brennstoffs, bei
dem eine wäßrige Lösung von Harnstoff und ein oxidierter
Kohlenwasserstoff in das Abgas bei einer Temperatur von
über 1600ºF (871ºC) eingespritzt werden, wobei die
Konzentration des Harnstoffs in der Lösung und die
Tröpfchengröße in der Dispersion eine Verringerung der
Stickoxidwerte in dem Abgas bewirken, und die
Konzentration des oxidierten Kohlenwasserstoffs in der Dispersion
eine Verringerung des Gehalts an freiem Ammoniak in dem
Abgas bewirkt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Lösung in einer
solchen Menge in das Abgas eingespritzt wird, daß ein
molares Verhältnis von Harnstoff zu Stickoxiden von 1:4
bis 5:1 entsteht.
3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem das Verhältnis von
Harnstoff zu Stickoxiden von 1:2 bis 2:1 beträgt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Brennstoff ein
Schwefel enthaltender Kohlenwasserstoff ist und die
Lösung mindestens 10 Gew.-%, bezogen auf den Harnstoff,
eines oxidierten Kohlenwasserstoffs enthält.
5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem das
Gewichtsverhältnis von oxidiertem Kohlenwasserstoff zu Harnstoff im
Bereich von 1:4 bis 4:1 liegt.
6. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der oxidierte
Kohlenwasserstoff einen aliphatischen, ein-, zwei- oder
mehrwertigen Alkohol mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen enthält.
7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem der oxidierte
Kohlenwasserstoff Ethylenglykol enthält.
8. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Tröpfchen in der
Dispersion einen Durchmesser von ca. 10 bis ca.
10 000 um in gleichmäßiger Verteilung haben.
9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die Tröpfchen größer
als ca. 50 um sind.
10. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Dispersion bei
einer Temperatur von über 2000ºF (1093ºC) in das Abgas
eingespritzt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem die Lösung
mindestens 80 % Lösungsmittel, bezogen auf das Gewicht der
Lösung, enthält.
12. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem die Lösung
mindestens 90 % Lösungsmittel, bezogen auf das Gewicht der
Lösung, enthält.
13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem die Lösung ca. 2 %
bis ca. 10 % Harnstoff, bezogen auf das Gewicht der
Lösung, enthält.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US06/784,828 US4719092A (en) | 1985-10-04 | 1985-10-04 | Reduction of nitrogen-based pollutants through the use of urea solutions containing oxygenated hydrocarbon solvents |
PCT/US1986/002098 WO1987002024A1 (en) | 1985-10-04 | 1986-10-03 | Reduction of nitrogen-based pollutants through the use of urea solutions containing oxygenated hydrocarbon solvents |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3687656D1 DE3687656D1 (de) | 1993-03-11 |
DE3687656T2 true DE3687656T2 (de) | 1993-05-19 |
Family
ID=25133654
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE8686906556T Revoked DE3687656T2 (de) | 1985-10-04 | 1986-10-03 | Ermaessigung stickstoffhaltiger schadstoffe durch verwendung von sauerstoffhaltiges kohlenwasserstoffloesungsmittel aufweisendem harnstoffloesungen. |
DE198686906556T Pending DE242394T1 (de) | 1985-10-04 | 1986-10-03 | Ermaessigung stickstoffhaltiger schadstoffe durch verwendung von sauerstoffhaltiges kohlenwasserstoffloesungsmittel aufweisendem harnstoffloesungen. |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE198686906556T Pending DE242394T1 (de) | 1985-10-04 | 1986-10-03 | Ermaessigung stickstoffhaltiger schadstoffe durch verwendung von sauerstoffhaltiges kohlenwasserstoffloesungsmittel aufweisendem harnstoffloesungen. |
Country Status (9)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4719092A (de) |
EP (1) | EP0242394B1 (de) |
JP (1) | JPH07100131B2 (de) |
AT (1) | ATE85032T1 (de) |
AU (1) | AU592386B2 (de) |
CA (1) | CA1255475A (de) |
DD (1) | DD275620A5 (de) |
DE (2) | DE3687656T2 (de) |
WO (1) | WO1987002024A1 (de) |
Families Citing this family (54)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
ATE91672T1 (de) * | 1985-10-04 | 1993-08-15 | Fuel Tech Inc | Verminderung der stickstoff- und kohlenstoffhaltigen schadstoffe mittels harnstoffloesungen. |
US4927612A (en) * | 1985-10-04 | 1990-05-22 | Fuel Tech, Inc. | Reduction of nitrogen- and carbon-based pollutants |
US4844878A (en) * | 1985-10-04 | 1989-07-04 | Fuel Tech, Inc. | Process for the reduction of nitrogen oxides in an effluent |
US4830839A (en) * | 1987-02-13 | 1989-05-16 | Fuel Tech, Inc. | Ammonia scrubbing |
US4851201A (en) * | 1987-04-16 | 1989-07-25 | Energy And Environmental Research Corporation | Methods of removing NOx and SOx emissions from combustion systems using nitrogenous compounds |
US5192338A (en) * | 1987-09-03 | 1993-03-09 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation | Coal ash modification and reduction |
ZA886518B (en) * | 1987-09-03 | 1989-05-30 | Commw Scient Ind Res Org | Coal ash modification and reduction |
WO1989007004A1 (en) * | 1988-02-02 | 1989-08-10 | Dale Gordon Jones | Process and apparatus using two-stage boiler injection for reduction of oxides of nitrogen |
JPH02503764A (ja) * | 1988-02-26 | 1990-11-08 | フユーエル テク,インコーポレイテツド | 排ガス中の汚染物質濃度の減少のための方法と注入装置 |
AT390208B (de) * | 1988-05-09 | 1990-04-10 | Waagner Biro Ag | Verfahren zur entfernung von stickoxiden |
US4985218A (en) * | 1989-03-03 | 1991-01-15 | Fuel Tech, Inc. | Process and injector for reducing the concentration of pollutants in an effluent |
US5240689A (en) * | 1989-06-19 | 1993-08-31 | Noell, Inc. | Process using two-stage boiler injection for reduction of nitrogen |
WO1991000134A1 (en) * | 1989-07-04 | 1991-01-10 | Fuel Tech Europe Limited | Lance-type injection apparatus for introducing chemical agents into flue gases |
US5262138A (en) * | 1989-08-31 | 1993-11-16 | Union Oil Company Of California | Process for NOx abatement |
US4978514A (en) * | 1989-09-12 | 1990-12-18 | Fuel Tech, Inc. | Combined catalytic/non-catalytic process for nitrogen oxides reduction |
US4997631A (en) * | 1990-03-07 | 1991-03-05 | Fuel Tech, Inc. | Process for reducing nitrogen oxides without generating nitrous oxide |
US5543123A (en) * | 1990-08-01 | 1996-08-06 | Nalco Fuel Tech | Low pressure formation of a urea hydrolysate for nitrogen oxides reduction |
US5342599A (en) * | 1990-09-14 | 1994-08-30 | Cummins Power Generation, Inc. | Surface stabilized sources of isocyanic acid |
US5087431A (en) * | 1990-09-20 | 1992-02-11 | Molecular Technology Corporation | Catalytic decomposition of cyanuric acid and use of product to reduce nitrogen oxide emissions |
US5171558A (en) * | 1990-09-20 | 1992-12-15 | Molecular Technology Corporation | Catalytic decomposition of cyanuric acid and use of product to reduce nitrogen oxide emissions |
US5234671A (en) * | 1990-09-20 | 1993-08-10 | Molecular Technology Corporation | Reduction of nitrogen oxide in effluent gases using formaldehyde and/or formaldehyde-derived free radicals |
US5171554A (en) * | 1990-09-20 | 1992-12-15 | Molecular Technology Corporation | Conversion of formaldehyde and nitrogen to a gaseous product and use of gaseous product in reduction of nitrogen oxide in effluent gases |
US5078982A (en) * | 1990-09-20 | 1992-01-07 | Molecular Technology Corporation | Reduction of nitrogen oxide in effluent gases using formaldehyde |
US5234670A (en) * | 1990-09-20 | 1993-08-10 | Molecular Technology Corporation | Reduction of nitrogen oxide in effluent gases using NCO radicals |
US5192515A (en) * | 1990-09-20 | 1993-03-09 | Molecular Technology Corporation | Reduction of nitrogen oxide and carbon monoxide in effluent gases |
US5048432B1 (en) * | 1990-12-27 | 1996-07-02 | Nalco Fuel Tech | Process and apparatus for the thermal decomposition of nitrous oxide |
US5229090A (en) * | 1991-07-03 | 1993-07-20 | Nalco Fuel Tech | Process for nitrogen oxides reduction to lowest achievable level |
US5457223A (en) * | 1992-10-09 | 1995-10-10 | The Standard Oil Company | Process for elimination of waste material during manufacture of acrylonitrile |
US5489419A (en) * | 1992-10-13 | 1996-02-06 | Nalco Fuel Tech | Process for pollution control |
US5536482A (en) * | 1992-10-13 | 1996-07-16 | Nalco Fuel Tech | Process for pollution control |
US5478542A (en) * | 1992-11-23 | 1995-12-26 | Nalco Fuel Tech | Process for minimizing pollutant concentrations in combustion gases |
EP0712377B1 (de) * | 1993-05-07 | 1999-01-20 | Nalco Fuel Tech | VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR VERBESSERUNG DER VERTEILUNG VON NOx-REDUZIERENDEN CHEMIKALIEN IN EINEM MEDIUM MIT HOHEM FESTSTOFFGEHALT |
US5404841A (en) * | 1993-08-30 | 1995-04-11 | Valentine; James M. | Reduction of nitrogen oxides emissions from diesel engines |
US5462718A (en) * | 1994-06-13 | 1995-10-31 | Foster Wheeler Energy Corporation | System for decreasing NOx emissions from a fluidized bed reactor |
US5658547A (en) * | 1994-06-30 | 1997-08-19 | Nalco Fuel Tech | Simplified efficient process for reducing NOx, SOx, and particulates |
CA2141734C (en) * | 1995-01-25 | 2000-06-06 | Raj Narain Pandey | Selective catalytic reduction of nitrogen oxides |
US6258336B1 (en) | 1995-06-09 | 2001-07-10 | Gas Research Institute | Method and apparatus for NOx reduction in flue gases |
US5728357A (en) * | 1996-04-10 | 1998-03-17 | Nalco Fuel Tech | Reduction of NOx emissions from rotary cement kilns by selective noncatalytic reduction |
US5681536A (en) * | 1996-05-07 | 1997-10-28 | Nebraska Public Power District | Injection lance for uniformly injecting anhydrous ammonia and air into a boiler cavity |
US5985222A (en) * | 1996-11-01 | 1999-11-16 | Noxtech, Inc. | Apparatus and method for reducing NOx from exhaust gases produced by industrial processes |
US6001152A (en) * | 1997-05-29 | 1999-12-14 | Sinha; Rabindra K. | Flue gas conditioning for the removal of particulates, hazardous substances, NOx, and SOx |
DE10021517C1 (de) * | 2000-05-03 | 2002-01-10 | Kuelps Heinz Juergen | Zurückdrängung und Verminderung der Hochtemperatur-Halogen-Korrosion in Verbrennungsanlagen durch den Einsatz von Wirkstoffen sowie Wirkstoff-Mischungen |
US6280695B1 (en) | 2000-07-10 | 2001-08-28 | Ge Energy & Environmental Research Corp. | Method of reducing NOx in a combustion flue gas |
US6436359B1 (en) | 2000-10-25 | 2002-08-20 | Ec&C Technologies, Inc. | Method for controlling the production of ammonia from urea for NOx scrubbing |
ATE391546T1 (de) * | 2001-11-09 | 2008-04-15 | Clean Diesel Tech Inc | Stufenlos einstellbare steuerung von umweltverschmutzung verringernden chemikalien für verbrennungsquellen |
US9939395B2 (en) * | 2007-05-18 | 2018-04-10 | Environmental Energy Services, Inc. | Method for measuring ash/slag deposition in a utility boiler |
US20090148370A1 (en) * | 2007-12-06 | 2009-06-11 | Spencer Iii Herbert W | Process to produce ammonia from urea |
EP2138766B1 (de) * | 2008-06-23 | 2016-03-30 | Hitachi Zosen Inova AG | Verfahren zum Eindüsen eines Stoffes in einem Kessel einer Müllverbrennungsanlage |
FR2941869B1 (fr) * | 2009-02-10 | 2013-03-29 | Novergie | Procede de reduction des oxydes d'azote issus de la combustion des combustibles solides |
JP5812630B2 (ja) * | 2011-03-02 | 2015-11-17 | 三菱重工環境・化学エンジニアリング株式会社 | 廃棄物焼却プラント |
CN102721797B (zh) * | 2011-09-22 | 2014-11-05 | 辽宁省电力有限公司 | 无烟煤在热解中生成HCN/NH3与在锅炉中燃烧生成NOx的关联性的分析方法 |
US9586831B2 (en) | 2014-06-09 | 2017-03-07 | Wahlco, Inc. | Urea to ammonia process |
KR102104050B1 (ko) * | 2019-05-21 | 2020-04-24 | 오미혜 | 질소산화물 저감용 조성물 및 질소산화물을 저감시키는 방법 |
US11027237B2 (en) | 2019-07-19 | 2021-06-08 | American Electric Power Company, Inc. | Direct injection of aqueous urea |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3900554A (en) * | 1973-03-16 | 1975-08-19 | Exxon Research Engineering Co | Method for the reduction of the concentration of no in combustion effluents using ammonia |
JPS514588A (ja) * | 1974-07-01 | 1976-01-14 | Hitachi Ltd | Dohakanjitsusohoho |
US4208386A (en) * | 1976-03-03 | 1980-06-17 | Electric Power Research Institute, Inc. | Urea reduction of NOx in combustion effluents |
US4325924A (en) * | 1977-10-25 | 1982-04-20 | Electric Power Research Institute, Inc. | Urea reduction of NOx in fuel rich combustion effluents |
US4624840A (en) * | 1983-11-10 | 1986-11-25 | Exxon Research & Engineering Company | Non-catalytic method for reducing the concentration of NO in combustion effluents by injection of ammonia at temperatures greater than about 1300° K. |
US4507269A (en) * | 1983-11-10 | 1985-03-26 | Exxon Research & Engineering Co. | Non-catalytic method for reducing the concentration of NO in combustion effluents by injection of ammonia at temperatures greater than about 1300 degree K |
WO1987002023A1 (en) * | 1985-10-04 | 1987-04-09 | Fuel Tech, Inc. | Reduction of nitrogen- and carbon-based pollutants |
-
1985
- 1985-10-04 US US06/784,828 patent/US4719092A/en not_active Expired - Lifetime
-
1986
- 1986-10-03 AT AT86906556T patent/ATE85032T1/de not_active IP Right Cessation
- 1986-10-03 AU AU65249/86A patent/AU592386B2/en not_active Ceased
- 1986-10-03 DE DE8686906556T patent/DE3687656T2/de not_active Revoked
- 1986-10-03 DE DE198686906556T patent/DE242394T1/de active Pending
- 1986-10-03 EP EP86906556A patent/EP0242394B1/de not_active Revoked
- 1986-10-03 WO PCT/US1986/002098 patent/WO1987002024A1/en not_active Application Discontinuation
- 1986-10-03 JP JP61505543A patent/JPH07100131B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1986-10-06 CA CA000519895A patent/CA1255475A/en not_active Expired
-
1988
- 1988-10-14 DD DD88320784A patent/DD275620A5/de not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH07100131B2 (ja) | 1995-11-01 |
DE3687656D1 (de) | 1993-03-11 |
AU592386B2 (en) | 1990-01-11 |
EP0242394A1 (de) | 1987-10-28 |
DD275620A5 (de) | 1990-01-31 |
DE242394T1 (de) | 1988-02-25 |
WO1987002024A1 (en) | 1987-04-09 |
US4719092A (en) | 1988-01-12 |
ATE85032T1 (de) | 1993-02-15 |
JPS63502087A (ja) | 1988-08-18 |
AU6524986A (en) | 1987-04-24 |
EP0242394B1 (de) | 1993-01-27 |
CA1255475A (en) | 1989-06-13 |
EP0242394A4 (de) | 1988-10-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3687656T2 (de) | Ermaessigung stickstoffhaltiger schadstoffe durch verwendung von sauerstoffhaltiges kohlenwasserstoffloesungsmittel aufweisendem harnstoffloesungen. | |
DE3688741T2 (de) | Verminderung der stickstoff- und kohlenstoffhaltigen schadstoffe mittels harnstofflösungen. | |
DE3852801T2 (de) | Mehrstufenverfahren zur verminderung der konzentration von schadstoffen in abgasen. | |
DE2411672C3 (de) | Verfahren zum Entfernen von Stickstoffmonoxid aus sauerstoffhaltigen Verbrennungsabgasen durch selektive Reduktion | |
DE69821505T2 (de) | Verfahren zur herstellung von ammonium aus harnstoff und anwendung dieses verfahrens | |
DE2754932C2 (de) | Verfahren zum Entfernen von Stickstoffoxiden aus einem Gas | |
DE69110670T2 (de) | Verfahren zur reduktion von stickstoffoxiden ohne erzeugung von distickstoffmonoxid. | |
EP0426978B1 (de) | Verfahren zur selektiven nicht-katalytischen Reduktion der Emission von Schadstoffen aus ölbefeuerten Kesselanlagen | |
DE2630202A1 (de) | Verfahren zum reduzieren von stickoxiden in verbrennungsabgasen | |
EP0423417A1 (de) | Verfahren zur selektiven nichtkatalytischen Reduktion der Emission von Schadstoffen aus ölbefeuerten Kesselanlagen | |
DE3878958T2 (de) | Methode zur vermeidung der bildung von ammoniumbisulfat, schwefelsaeure und aehnlichen stoffen in verbrennungsprodukten. | |
DE3872105T2 (de) | Verfahren zur reduktion von stickstoffoxiden in abgasen mittels zucker. | |
DE68924594T2 (de) | Mehrstufenverfahren zur minderung der konzentration an schadstoffen in einem abgas unter verwendung von ammoniumsalzen. | |
DE3855382T2 (de) | Auswaschen von ammoniak | |
DE2844274A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur adsorption von verunreinigungen | |
DE2410411C2 (de) | Verfahren zur Beseitigung von Ammoniak, insbesondere von Kokereiammoniak | |
DE2852336C2 (de) | Verfahren zur Abscheidung von NO↓x↓ und SO↓x↓ aus Feuerungsabgasen | |
DE2447221B2 (de) | Verfahren zur Vernichtung von Cyanwasserstoff gas | |
DE3730141A1 (de) | Verfahren zum entfernen von stickoxiden aus verbrennungsgasen in einem weiten temperaturbereich | |
DE3735203C2 (de) | ||
DE4417874C2 (de) | Verfahren zur Verminderung von Kesselbelägen im Zusammenhang mit NO¶x¶-reduzierenden Maßnahmen | |
DE19951909C2 (de) | Verfahren zur Verbrennung von Sauerwasserstrippergas | |
DE3823223A1 (de) | Verfahren zum reinigen von schwefeloxide und stickoxide enthaltenden rauchgasen | |
DE69015633T2 (de) | Verfahren zur Kontrolle von Säuregasenemissionen in Kraftwerkabgasen. | |
DE3618514A1 (de) | Verfahren zum betreiben einer katalytischen stickoxidreduktionsstufe |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8363 | Opposition against the patent | ||
8331 | Complete revocation |