EA022495B1 - Технология удаления закиси азота из газового потока - Google Patents

Технология удаления закиси азота из газового потока Download PDF

Info

Publication number
EA022495B1
EA022495B1 EA201290696A EA201290696A EA022495B1 EA 022495 B1 EA022495 B1 EA 022495B1 EA 201290696 A EA201290696 A EA 201290696A EA 201290696 A EA201290696 A EA 201290696A EA 022495 B1 EA022495 B1 EA 022495B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
gas stream
nitrous oxide
heat transfer
temperature
transfer material
Prior art date
Application number
EA201290696A
Other languages
English (en)
Other versions
EA201290696A1 (ru
Inventor
Кристос Одиссея Ангелидес
Брэдли Дуглас Морелло
Original Assignee
Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В.
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 Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. filed Critical Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В.
Publication of EA201290696A1 publication Critical patent/EA201290696A1/ru
Publication of EA022495B1 publication Critical patent/EA022495B1/ru

Links

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
    • B01D53/343—Heat recovery
    • 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
    • B01D53/565—Nitrogen oxides by treating the gases with solids
    • 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
    • B01D53/869—Multiple step processes
    • 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
    • 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
    • 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
    • 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
    • B01D53/8631—Processes characterised by a specific device
    • 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
    • B01D53/8643—Removing mixtures of carbon monoxide or hydrocarbons and nitrogen oxides
    • B01D53/8656—Successive elimination of the components
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/10—Noble metals or compounds thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/10—Noble metals or compounds thereof
    • B01D2255/102—Platinum group metals
    • B01D2255/1021—Platinum
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/10—Noble metals or compounds thereof
    • B01D2255/102—Platinum group metals
    • B01D2255/1025—Rhodium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/10—Noble metals or compounds thereof
    • B01D2255/102—Platinum group metals
    • B01D2255/1026—Ruthenium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/10—Noble metals or compounds thereof
    • B01D2255/102—Platinum group metals
    • B01D2255/1028—Iridium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/10—Noble metals or compounds thereof
    • B01D2255/104—Silver
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/10—Noble metals or compounds thereof
    • B01D2255/106—Gold
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207—Transition metals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207—Transition metals
    • B01D2255/20723—Vanadium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207—Transition metals
    • B01D2255/2073—Manganese
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207—Transition metals
    • B01D2255/20738—Iron
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207—Transition metals
    • B01D2255/20746—Cobalt
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207—Transition metals
    • B01D2255/20753—Nickel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207—Transition metals
    • B01D2255/20761—Copper
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207—Transition metals
    • B01D2255/20784—Chromium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/50—Zeolites
    • 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)

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)

Abstract

Описана технология удаления закиси азота из газового потока с загрязняющими концентрациями закиси азота для получения газового потока с существенно пониженным содержанием закиси азота. Технология включает использование технологической системы, имеющей множественные реакторы разложения NO, каждый из которых содержит катализатор разложения закиси азота, и теплообменники, каждый из которых включает теплопоглощающие среды, которые функционально связаны в определенном порядке и расположении для использования в этой технологии. Газовый поток подводится к технологической системе, которая работает в течение определенного периода времени в определенном режиме, за чем следует остановка такой работы и реверсирование последовательности операций. Эти стадии могут неоднократно повторяться для обеспечения повышенной эффективности рекуперации энергии для заданной эффективности удаления разлагаемой закиси азота.

Description

Изобретение относится к технологии удаления закиси азота (Ν2Ο), которая содержится в загрязняющих концентрациях в газовом потоке.
Уровень техники
Закись азота (Ν2Ο), общеизвестная как веселящий газ, может быть продуктом горения углеродсодержащих веществ, таких как углеводороды, и азотсодержащих соединений, таких как аммиак (ΝΗ3). Другие продукты горения включают оксиды азота ΝΟ и ΝΟ2, которые вместе могут обозначаться как ΝΟΧ. Считается, что закись азота вносит больший вклад в парниковый эффект и глобальное потепление, чем некоторые другие парниковые газы, такие как углекислый газ (ΟΟ2), и было бы желательно иметь технологию, которая способна экономично удалять загрязняющие концентрации закиси азота, содержащиеся в газообразных продуктах сгорания, которые выбрасываются в атмосферу.
Известный уровень техники, как правило, сфокусирован больше на восстановлении оксидов азота, содержащихся в газообразных продуктах сгорания, чем на удалении закиси азота. Одной из технологий, использующихся для удаления ΝΟΧ из газовых потоков, является технология избирательного каталитического восстановления (§СК). Один из вариантов этой технологии раскрывается в патенте США 7294321. В технологии избирательного каталитического восстановления горючий газ, содержащий ΝΟΧ и аммиак (ΝΗ3), который обычно добавляют к продуктам горения в качестве реагента, контактирует с катализатором, способствующим реакции восстановления, в которой ΝΟΧ реагируют с аммиаком и кислородом для получения азота и воды.
В патенте США 7459135 описан катализатор для каталитического восстановления ΝΟΧ. Этот катализатор состоит из палладийсодержащего цеолита, где цеолит содержит также скандий или иттрий, или лантаноиды или их сочетания. Сведения патента США 7459135, однако, не имеют отношения к каталитическому разложению закиси азота. С другой стороны технология, которая действительно включает каталитическое разложение закиси азота, содержащейся в газе, раскрывается в патенте США 6143262. По этой технологии газ, содержащий закись азота, контактирует с катализатором, который включает, главным образом, оксид олова, но может также включать кобальт в качестве совместно действующего катализатора.
Другая технология каталитического разложения закиси азота раскрыта в патенте США 2008/044334. Эта публикация описывает катализатор, который используется для каталитического разложения закиси азота (Ν2Ο) для получения азота (Ν2) и кислорода (О2). Катализатор, широко раскрываемый в патенте США 2008/044334, состоит из цеолита, который был наполнен первым благородным металлом и вторым переходным металлом. Первый металл отобран из группы, состоящей из рутения (Ки), родия (Кй), осмия (Οδ) и иридиума (1г), а второй металл отобран из группы, состоящей из железа (Ре), кобальта (Со) и никеля (Νί).
Поскольку закись азота, будучи парниковым газом, имеет значительно более высокий потенциал для глобального потепления, чем некоторые другие парниковые газы, желательно иметь технологию удаления закиси азота из газовых потоков, имеющих высокие концентрации закиси азота и выбрасываемых в атмосферу. Также желательно, чтобы такая технология добивалась удаления закиси азота экономически рентабельным и теплоэффективным способом.
Сущность изобретения
Предлагается технология удаления закиси азота (Ν2Ο) из газового потока, содержащего загрязняющие концентрации закиси азота, где упомянутая технология включает прохождение упомянутого газового потока через зону теплопередачи, содержащую теплопередающий материал высокой теплоемкости, при помощи которого тепло передается от упомянутого теплопередающего материала к упомянутому газовому потоку, чтобы таким образом обеспечить нагретый газовый поток; прохождение упомянутого нагретого газового потока в реакционную зону, содержащую катализатор разложения Ν2Ο, что обеспечивает разложение закиси азота и выходящий оттуда газовый поток с пониженными концентрациями закиси азота; поступление упомянутого газового потока, имеющего упомянутые пониженные концентрации закиси азота, ко второй реакционной зоне, содержащей второй катализатор разложения Ν2Ο, где закись азота разлагается для получения газового потока с еще более низкими содержаниями закиси азота; и прохождение упомянутого газового потока, имеющего упомянутые еще более низкие содержания закиси азота, ко второй зоне теплопередачи, содержащей второй теплопередающий материал со второй высокой теплоемкостью, посредством чего тепло передается от упомянутого газового потока с упомянутыми еще более низкими концентрациями закиси азота к упомянутому второму теплопередающему материалу, чтобы, тем самым, обеспечить охлажденный газовый поток.
Краткое описание чертежей
Чертеж является схематическим изображением последовательности технологических операций и компоновки системы в технологии изобретения для удаления закиси азота из газового потока, содержащего загрязняющие концентрации закиси азота.
Подробное описание
Технология изобретения является исключительно энергоэффективным способом удаления закиси азота из газового потока, содержащего загрязняющие или высокие концентрации закиси азота. Закись
- 1 022495 азота является парниковым газом, который имеет исключительно высокий потенциал глобального потепления и вносит вклад в истощение озонового слоя земной атмосферы. Технология изобретения предусматривает низкие необходимые затраты энергии для заданного количества парникового газа, т.е. закиси азота, удаляемой из газового потока, содержащего закись азота; технология предусматривает высокий процент суммарного удаления парниковых газов, включая удаление как закиси азота, так и углекислого газа.
Закись азота может образовываться при сжигании различных типов углеродистых веществ и азотсодержащих соединений с помощью различных устройств сжигания, таких как инсинераторы, печи, котлы, огневые нагреватели, двигатели внутреннего сгорания и другие установки сжигания. Углеродистые и азотсодержащие материалы, которые могут сжигаться, могут включать, например, древесину и другие целлюлозные материалы, уголь, нефтяное топливо и другое горючее нефтяного или минерального происхождения, горючий газ и другие газы, другие углеродистые материалы и азотсодержащие материалы, такие как аммиак и азотная кислота. Предполагается, что наиболее распространенным продуктом сгорания в технологии изобретения будет аммиак, который может образовываться из таких источников как производство, использование или разложение азотной кислоты, адипиновой кислоты, глиоксаля и глиоксиловой кислоты. Как правило, аммиак сжигается в печи, которая предусматривает смешивание воздуха с газом для образования горючей смеси, которая при сжигании дает газообразные продукты горения. Эти газообразные продукты горения часто содержат нежелательные продукты сгорания, такие как угарный газ, окись и закись азота.
Сжигание углеродистого материала обусловливает газовый поток, который может включать загрязняющие концентрации закиси азота. Газовый поток, который будет очищен в технологии изобретения для удаления закиси азота, как правило, будет иметь загрязняющие концентрации закиси азота, которые, в большинстве случаев, находятся в диапазоне приблизительно от 100 объемных частей на миллион (рршу) до 600000 рршу (60 об.%). Однако чаще концентрации закиси азота в газовом потоке будут находиться в диапазоне от 100 рршу до 10000 рршу (1 об.%), и наиболее часто - в диапазоне от 100 рршу до 5000 рршу.
Другие компоненты потока горючих газов могут включать азот, источники которого могут содержаться в азотсодержащих соединениях, таких как аммиак и азотная кислота, и, до некоторой степени, в воздухе, используемом при сжигании углеродистого материала; углекислый газ и водяной пар. Количество углекислого газа в потоке горючих газов, как правило, может находиться в диапазоне приблизительно от 5 до 20 об.%; и количество водяного пара в потоке горючих газов, как правило, может находиться в диапазоне приблизительно от 5 до 20 об.%. Содержание молекулярного азота в потоке горючих газов может составлять от 50 до 80 об.%. Если при сжигании углеродистого материала используется избыточное количество кислорода, тогда молекулярный кислород также может присутствовать в потоке горючих газов. Обычно нежелательно использовать избыточные количества кислорода при сжигании углеродистого материала, но когда избыточный кислород используется при сжигании, как правило, кислород может присутствовать в потоке горючих газов в концентрациях до 4 об.% или выше, например, в пределах от 0,1 до 3,5 об.%.
Другие компоненты потока горючих газов могут включать ΝΟΧ, СО и §ΟΧ. ΝΟΧ могут присутствовать в потоке горючих газов в диапазоне концентраций от приблизительно 1 рршу до 10000 рршу (1 об.%). Угарный газ может присутствовать в диапазоне концентраций от 1 рршу до 2000 рршу или более. Технология может также включать катализатор, полезный для восстановления ΝΟΧ, СО, УОС (летучих органических соединений), диоксинов и других нежелательных компонентов в потоке горючих газов.
Технология изобретения предусматривает высокую рекуперацию тепла за счет использования множественных или нескольких зон теплопередачи и множественных или нескольких реакционных зон. Эти зоны теплопередачи и реакционные зоны функционально связаны в определенном порядке, чтобы обеспечить высокую рекуперацию тепла по всей технологической системе, которая может функционировать определенным образом и в неравновесных условиях. Технология и система также предусматривают высокую эффективность удаления разлагаемой закиси азота наряду с высокой эффективностью рекуперации тепла.
Каждая из реакционных зон технологической системы определяется структурой, и внутри каждой из таких реакционных зон содержится катализатор разложения Ν2Ο. Катализатор разложения Ν2Ο обусловливает каталитическое разложение или превращение закиси азота для получения азота и кислорода. Любой подходящий катализатор, который можно использовать в условиях данной технологии и который катализирует реакцию разложения закиси азота, может быть использован в реакционных зонах технологической системы.
Катализаторы, особенно полезные в технологии изобретения, включают описанные в опубликованном патенте США № 2008/0044334, которые включены в настоящий документ посредством ссылки. Такие подходящие катализаторы включают детально описанные в патенте США 2008/0044334, и, как правило, содержат цеолит, наполненный благородным металлом, отобранным из группы, состоящей из рутения, родия, серебра, рения, осмия, иридиума, платины и золота, а также наполненный переходным металлом, отобранным из группы, состоящей из ванадия, хрома, марганца, железа, кобальта, никеля и меди.
- 2 022495
Каждая из зон теплопередачи технологической системы определена структурой, и внутри каждой из таких зон теплопередачи содержится теплопередающий материал или среда. Теплопередающий материал содержит теплопоглощающую среду, которая обусловливает перенос термальной энергии (тепла) к газовому потоку и от него. Когда температура газового потока больше, чем температура теплопередающего материала, тогда тепло распространяется от газового потока к теплопередающему материалу, чтобы тем самым охладить газовый поток и обеспечить охлажденный поток газа. Когда температура теплопередающего материала больше, чем температура газового потока, тогда тепло передается от теплопередающего материала к газовому потоку, чтобы тем самым нагреть газовый поток и обеспечить нагретый поток газа.
Теплопоглощающая среда теплопередающего материала может быть отобрана из большого числа материалов, которые имеют необходимую теплопроводность, теплоемкость и другие свойства, необходимые для хорошей теплопоглощающей среды, а также для использования в технологии изобретения. Особенно желательно, чтобы теплопередающий материал имел относительно высокую теплопроводность и теплоемкость. Теплоемкость теплопередающего материала находится обычно в диапазоне приблизительно от 750 до 1300 кДж/ (гК), и, более точно, в диапазоне от 850 до 1200 кДж/(гК). Теплопроводность теплопередающего материала, как правило, находится в диапазоне приблизительно от 1 до 3 Вт/(мК), и, более точно, в диапазоне от 1,5 до 2,6 Вт/(мК).
Керамические материалы особенно хороши для применения в теплопоглотителях. Эти керамические материалы могут включать такие соединения, как оксид алюминия, диоксид кремния, диоксид титана и диоксид циркония, оксид бериллия, нитрид алюминия и другие подходящие материалы, включая смеси вышеупомянутых соединений.
Керамическая теплопоглощающая среда может также включать другие соединения, обычно в следовых концентрациях, такие как оксид железа (Ре2О3), оксид кальция (СаО), оксид магния (МдО), оксид натрия (Ыа2О), оксид калия (К2О) и их сочетания.
Особенно желательно в технологии изобретения использовать в качестве теплопоглощающей среды керамические материалы, отобранные из группы, состоящей из оксида алюминия, диоксида кремния и их сочетаний. Что касается этих особенно желательных теплопоглощающих сред, когда теплопоглощающая среда состоит преимущественно из оксида алюминия, оксид алюминия присутствует в количественном диапазоне от 10 до 99 вес.% или более. Когда теплопоглощающая среда состоит преимущественно из диоксида кремния, диоксид кремния присутствует в количественном диапазоне от 10 до 99 вес.% или более. Когда теплопоглощающая среда включает сочетание как оксида алюминия, так и диоксида кремния, оксид алюминия содержится в теплопоглощающей среде в количественном диапазоне от 1 до 99 вес.%, а диоксид кремния содержится в количественном диапазоне от 1 до 99 вес.%. Все эти весовые проценты рассчитываются на основе суммарного веса теплопоглощающей среды.
Теплопоглощающая среда является предпочтительно оструктуренным или синтетическим, или фигурным материалом особой конструкции, которая может обусловливать определенные особенности или преимущества, такие как, например, пониженный или уменьшенный перепад давлений вдоль основания теплопоглощающей среды, или снижение загрязнения или закупоривания основания теплопоглощающей среды, или улучшенная механическая целостность теплопоглощающей среды, или другие преимущества. Образцы форм или структур теплопоглощающих сред могут включать такие формы как шары, цилиндры, седла, трубы, полые цилиндры, колеса и целый ряд других форм, которые обычно используются для таких сред. Имеющиеся на рынке образцы керамических теплопередающих сред, годных для использования в качестве теплопередающего материала в технологии изобретения, включают образцы, предлагаемые на продажу компанией 8;нп1-СоЬ;йп ΝοτΡτο и имеющие товарные обозначения Седла Νοτίοη™, Теплопередающие среды Ту-Рак®, Теплопередающие среды 8гю\уПаке™. Среды ЛР38™, Теплопередающие среды НехРак™ и другие.
Как было отмечено, технология изобретения предусматривает удаление закиси азота из газового потока, который содержит загрязняющие концентрации закиси азота. Как правило, газовый поток в технологии является потоком горючих топочных газов, который включает газообразные продукты сгорания и также включает закись азота, а также может дополнительно включать смесь NОx. Однако удаление смеси NОx из газового потока не является самостоятельной целью технологии изобретения, даже если такое удаление может произойти.
В традиционной технологии избирательного каталитического восстановления, используемой для удаления NОx из потоков горючих топочных газов, присутствие реагента или такого восстановителя, как безводный аммиак, водный раствор аммиака или мочевина, необходимо, наряду с контактированием газового потока с восстановительным катализатором для преобразования NОx. С другой стороны, в технологии изобретения не требуется присутствия восстановителя в содержащем закись азота газовом потоке, контактирующем с катализатором разложения ^О, с помощью которого происходит разложение закиси азота. Даже предпочтительно для газового потока не иметь существенных концентраций аммиака или мочевины, или того и другого; и, таким образом, газовый поток в технологии изобретения должен иметь концентрацию аммиака или мочевины, или обоих веществ, приблизительно менее чем 10000 рршу,
- 3 022495 предпочтительно менее 1000 ррту, и лучше всего менее 10 ррту.
Низкие содержания углеводородных соединений в газовом потоке также являются желательным аспектом технологии изобретения. Таким образом, желательно, чтобы концентрации углеводородов газового потока в технологии изобретения составляли менее 200 ррту, предпочтительно менее, чем 50 ррту, и лучше всего, менее 20 ррту от суммарного газового потока. Углеводороды будут, как правило, представлены теми, которые находятся обычно в газообразном состоянии при стандартных условиях температуры и давления, и могут включать метан, этан, пропан и бутан.
В технологии изобретения газовый поток, содержащий загрязняющие концентрации закиси азота, подается и вводится в зону теплопередачи. Внутри зоны теплопередачи содержится теплопередающий материал. Свойства и состав теплопередающего материала описаны в иных местах настоящего документа. Газовый поток вводится в зону теплопередачи, где он проходит через или контактирует с теплопередающим материалом, который содержится в зоне теплопередачи, и посредством этого термальная или тепловая энергия обменивается между теплопередающим материалом и газовым потоком. До начальной стадии технологического процесса теплопередающий материал будет нагреваться либо в процессе запуска для повышения его температуры до желаемой начальной температуры, либо путем прохождения нагретого газового потока через зону теплопередачи и теплопередающий материал.
На начальной стадии технологического процесса, теплопередающий материал зоны теплопередачи имеет более высокую начальную температуру, чем температура газового потока, содержащего загрязняющие концентрации закиси азота, и, по мере того как газовый поток проходит через зону теплопередачи, тепловая энергия передается от теплопередающего материала к газовому потоку. Нагретый поток газа затем выводится из зоны теплопередачи. Как правило, на этой стадии, теплопередающий материал начнет работать при температуре в диапазоне приблизительно от 400 до 700°С; а температура газового потока, введенного в зону теплопередачи, находится в диапазоне приблизительно от 10 до 400°С. Через некоторый период времени температура теплопередающего материала будет спадать по мере того, как его тепловая энергия передается к газовому потоку, проходящему через зону теплопередачи.
Нагретый поток газа, выходящий из зоны теплопередачи, передается к зоне реакции и вводится в нее. Внутри зоны реакции содержится катализатор разложения Ν2Ο. Этот катализатор разложения Ν2Ο имеет состав, который описан в иных местах настоящего документа. Нагретый поток газа имеет температуру, которая позволяет протекать реакции разложения закиси азота, когда он контактирует с катализатором разложения Ν2Ο реакционной зоны. Температура нагретого газового потока, таким образом, должна в большинстве случаев находиться в диапазоне от 400 до 700°С.
В реакционной зоне условия реакции таковы, чтобы надлежащим образом обеспечить разложение, по крайней мере части закиси азота, содержащейся в нагретом газовом потоке, до азота и кислорода; затем газовый поток с пониженным содержанием закиси азота выводится из реакционной зоны. Как правило, на этой стадии, в связи с экзотермическим характером реакции разложения закиси азота, газовый поток с пониженным содержанием закиси азота будет иметь до некоторой степени повышенную температуру, превышающую температуру нагретого газового потока, поступающего в реакционную зону. Количество выделившегося тепла, которое определяется разницей температур между температурой нагретого газового потока, проходящего из зоны теплопередачи и введенного в реакционную зону, и температурой газового потока с пониженными концентрациями закиси азота, вышедшего из реакционной зоны, может быть в диапазоне от минимального повышения температуры до повышения на 200°С. Однако более часто количество выделившегося тепла находится в диапазоне от 5 до 200°С и чаще всего - в диапазоне от 10 до 45°С.
Газовый поток с пониженным содержанием закиси азота затем поступает из первой реакционной зоны во вторую. Внутри второй реакционной зоны содержится второй катализатор разложения Ν2Ο. Второй катализатор разложения Ν2Ο имеет состав и свойства, аналогичные описанным ранее в настоящем документе. Газовый поток с пониженными содержаниями закиси азота вводится во вторую реакционную зону, где он контактирует со вторым катализатором разложения Ν2Ο в условиях, подходящих для протекания реакции разложения закиси азота.
Газовый поток с пониженными содержаниями закиси азота, который вводится во вторую реакционную зону, может иметь температуру, близкую к температуре на выходе из реакционной зоны, или, в некоторых случаях, его температура может быть дальше повышена посредством введения в него дополнительной тепловой энергии до поступления газового потока с пониженными содержаниями закиси азота во вторую реакционную зону. Температура газового потока с пониженным содержанием закиси азота, который вводится во вторую реакционную зону, таким образом, будет находиться в диапазоне приблизительно от 400 до 700°С. Чаще температура может быть в диапазоне от 450 до 550°С.
В пределах второй реакционной зоны газовый поток с пониженным содержанием закиси азота проходит через нее и контактирует со вторым катализатором разложения Ν2Ο. Условия реакции внутри второй реакционной зоны таковы, что они обеспечивают разложение, по меньшей мере, части закиси азота, содержащейся в газовом потоке с пониженными содержаниями закиси азота, до азота и кислорода. Газовый поток, имеющий еще более низкие концентрации закиси азота, выводится затем из второй реакционной зоны.
- 4 022495
Так же как и на стадии поступления нагретого газового потока в реакционную зону на этой стадии реакция разложения закиси азота является экзотермической и в результате может обеспечивать повышение температуры в пределах второй реакционной зоны; при этом температура выходящего газового потока, имеющего еще более низкие содержания закиси азота, превышает температуру введенного газового потока с пониженными содержаниями закиси азота. Это повышение температуры может быть в пределах от минимального повышения температур до 200°С или выше. Чаще повышение температур находится в диапазоне от 2°С до 100°С или от 5 до 40°С.
Г азовый поток с еще более низкими содержаниями закиси азота затем переходит из второй реакционной зоны ко второй зоне теплопередачи, которая содержит второй теплопередающий материал, имеющий вторую теплоемкость. Температура второго теплопередающего материала меньше, чем температура газового потока, имеющего еще более низкие содержания закиси азота, и, в результате, тепловая энергия передается от газового потока с еще более низкими содержаниями закиси азота ко второму теплопередающему материалу по мере того, как он проходит через вторую зону теплопередачи. Охлажденный газовый поток затем выводится из второй зоны теплопередачи. Как правило, на этой стадии, второй теплопередающий материал начнет работать при температурах в диапазоне приблизительно от 400 до 700°С. Через некоторое время температура второго теплопередающего материала будет спадать по мере того, как его тепловая энергия будет передаваться газовому потоку, имеющему еще более низкие содержания закиси азота, по мере его прохождения через вторую зону теплопередачи. Охлажденный газовый поток, выходящий из второй зоны теплопередачи, будет иметь температуру, приближающуюся к температуре газового потока, который вводится в зону теплопередачи технологической системы.
Охлажденный газовый поток может затем выйти из второй зоны теплопередачи и поступить в вытяжную трубу или на выход для дальнейшей обработки. Содержания закиси азота оказываются существенно более низкими, чем загрязняющие концентрации закиси азота в газовом потоке, первоначально подводящемся к зоне теплопередачи технологической системы.
Количество закиси азота, разложенной с применением технологии изобретения, может быть выражено общим процентом эффективности удаления разлагаемой закиси азота по технологии изобретения. Это значение подсчитывается по разности в закиси азота, содержащейся в газовом потоке с загрязняющими концентрациями закиси азота, который подводится к технологической системе, и содержаниями закиси азота в охлажденном газовом потоке, которая делится на величину загрязняющих концентраций закиси азота в газовом потоке, и полученное отношение умножается на 100. Эффективность удаления разлагаемой закиси азота (ОеП) в технологической системе может тогда быть представлена формулой (С1-С0)/С1)х 100, где С1 является концентрацией закиси азота газового потока, имеющего загрязняющие концентрации закиси азота, а С0 является концентрацией закиси азота охлажденного газового потока.
Эффективность удаления разлагаемой закиси азота в технологической системе является значительной и может превышать 75%. Предпочтительно, чтобы эффективность удаления разлагаемой закиси азота была больше 85%, еще более предпочтительно, если она больше 95%. В самом предпочтительном варианте осуществления технологии изобретения эффективность удаления разлагаемой закиси азота может быть больше 97,5%, и даже больше 99,9%. Желательно, чтобы содержания закиси азота в охлажденном газовом потоке были менее 100 ррщу, и, предпочтительно, менее чем 75 ррщу. Более предпочтительно, если содержания закиси азота в охлажденном газовом потоке составляют менее 50 ррщу.
Для того, чтобы технология изобретения обеспечивала высокую эффективность рекуперации тепла, важно, чтобы технология и система работали за пределами равновесных или стационарных условий. Чтобы удержать технологический процесс от достижения равновесного состояния, нужно, чтобы газовый поток, который первоначально поступает и вводится в зону теплопередачи технологической системы, спустя некоторый период времени перестал вводиться в зону теплопередачи и сменил направление своего течения в технологической системе на противоположное.
После того, как течение газового потока к зоне теплопередачи остановлено, он затем передается ко второй зоне теплопередачи. На этой стадии второй теплопередающий материал из второй зоны теплопередачи в результате предыдущего прохождения газового потока с еще более низкими содержаниями закиси азота через второй теплопередающий материал, имеет более высокую температуру, чем температура газового потока, содержащего загрязняющие концентрации закиси азота. По мере того, как газовый поток проходит через второй теплопередающий материал и через вторую зону теплопередачи, тепло передается от второго теплопередающего материала к газовому потоку. Второй нагретый газовый поток затем выводится из второй зоны теплопередачи с температурой, которая, обычно находится в диапазоне от приблизительно 400 до 700°С. Через некоторый период времени, температура второго теплопередающего материала будет спадать по мере того, как его тепловая энергия передается к газовому потоку, проходящему через вторую зону теплопередачи.
Второй нагретый газовый поток, который выходит из второй зоны теплопередачи, передается и внедряется во вторую реакционную зону, где по меньшей мере часть закиси азота, содержащейся во втором нагретом газовом потоке, разлагается до азота и кислорода. Второй газовый поток, имеющий вторую пониженную концентрацию закиси азота, выходит из второй реакционной зоны. Второй газовый поток, имеющий вторую пониженную концентрацию закиси азота, передается далее к реакционной зоне, где по
- 5 022495 меньшей мере часть содержащейся в нем закиси азота разлагается до азота и кислорода. Температура второго газового потока, имеющего вторую пониженную концентрацию закиси азота, может при необходимости быть увеличена путем введения в него тепловой энергии до его поступления в реакционную зону.
Второй газовый поток со второй еще более низкой концентрацией закиси азота, выходящий из реакционной зоны, передается к зоне теплопередачи. В результате предыдущего прохождения газового потока через зону теплопередачи теплопередающий материал в ней будет иметь температуру, которая ниже, чем температура второго газового потока со второй, еще более низкой концентрацией закиси азота. В результате тепловая энергия передается от второго газового потока, имеющего вторую, еще более низкую концентрацию закиси азота, к теплопередающему материалу, тем самым создавая второй охлажденный газовый поток, который выводится из зоны теплопередачи.
Концентрация закиси азота во втором охлажденном газовом потоке является достаточно низкой, чтобы обеспечить по всей технологической системе эффективность удаления разлагаемой закиси азота выше 75%. Но предпочтительная эффективность удаления разлагаемой закиси азота должна быть выше 85%, а более предпочтительная выше 95%. В самом предпочтительном варианте осуществления технологии изобретения эффективность удаления разлагаемой закиси азота может быть выше 97,5% и даже выше 99%. Желательно, чтобы содержания закиси азота во втором охлажденном газовом потоке были менее 100 ррту и предпочтительно менее 75 ррщу. Более предпочтительно, если содержания закиси азота во втором охлажденном газовом потоке составляют менее 50 ррту.
Спустя некоторый период времени, течение газового потока, впервые введенного во вторую зону теплопередачи технологической системы, может быть остановлено и изменено опять на противоположное, и газовый поток опять будет заново вводится в зону теплопередачи. Обращение течения газового потока в технологической системе может быть и, предпочтительно, является, постоянным аспектом технологии; поскольку оно является важной особенностью технологии изобретения и технологической системы, позволяющей получить наибольшую эффективность рекуперации энергии и работать за пределами равновесных или стационарных условий.
Ниже следует ссылка на чертеж, которая является схематическим представлением технологической системы 10 и технологических потоков в технологии изобретения для удаления закиси азота из газового потока, имеющего загрязняющие концентрации закиси азота.
Технологическая система 10 включает теплообменник 12, который ограничивает зону теплопередачи 14. Имеется ввиду, что теплообменник 12 может включать одно или более, или множество устройств, при этом каждое из таких устройств ограничивает отдельную зону теплопередачи. Внутри зоны теплопередачи 14 содержится теплопередающий материал 16, имеющий высокую теплоемкость.
Газовый поток, имеющий загрязняющие концентрации закиси азота, проходит через канал 18 и вводится в зону теплопередачи 14 теплообменника 12. На начальной стадии эксплуатации технологической системы 10 температура теплопередающего материала 16 выше, чем температура газового потока, введенного в зону теплопередачи 14.
Теплообменник 12 функционально связан и находится в непрерывном обмене флюидами с реакционной зоной 26 через канал 24. Имеется ввиду, что реактор разложения Ν2Ο 22 может включать один или более, или множество реакторов, каждый из которых ограничивает отдельную реакционную зону разложения Ν2Ο. Реактор разложения Ν2Ο 22 ограничивает реакционную зону 26, в которой содержится катализатор разложения Ν2Ο 28.
По мере того как газовый поток проходит через зону теплопередачи 14 и контактирует с теплопередающим материалом 16, термальная или тепловая энергия передается от теплопередающего материала 16 к газовому потоку. Нагретый газовый поток выводится и переходит из зоны теплопередачи 14 через канал 24, и вводится в реакционную зону 26.
Внутри реакционной зоны 26 газовый поток контактирует с катализатором разложения Ν2Ο 28 при таких условиях реакции разложения Ν2Ο, которые подходят для активации разложения, по меньшей мере, части закиси азота, содержащейся в газовом потоке, до азота и кислорода. Реактор разложения Ν2Ο 22 функционально связан и находится в непрерывном обмене флюидами со вторым реактором разложения Ν2Ο 32 посредством канала 40. Второй реактор разложения Ν2Ο 32 ограничивает вторую реакционную зону 34, которая содержит второй катализатор разложения Ν2Ο 36. Имеется ввиду, что второй реактор разложения Ν2Ο 32 может включать один или более, или множество реакторов, каждый из которых ограничивает отдельную реакционную зону разложения Ν2Ο.
Газовый поток, имеющий пониженные содержания закиси азота, выводится из реакционной зоны 26 и проходит через канал 40, чтобы войти во вторую реакционную зону 34. Газовый поток, имеющий пониженные концентрации закиси азота, проходит через и контактирует со вторым катализатором разложения Ν2Ο 36 внутри второй реакционной зоны 34, который работает при таких условиях реакции, которые подходят для активации разложения по меньшей мере части закиси азота, содержащейся в газовом потоке.
В дополнительном варианте осуществления изобретения нагревательный элемент 42 помещается в канал 40. Нагревательный элемент 42 обусловливает введение тепловой энергии в газовый поток, имею- 6 022495 щий пониженные содержания закиси азота, в тех ситуациях, когда нужно добавить дополнительную тепловую энергию к газовому потоку до его введения во второй реактор разложения Ν2Ο 32.
Газовый поток, имеющий еще более низкие содержания закиси азота, выводится и проходит из второй реакционной зоны 34 по каналу 44 для входа во вторую зону теплопередачи 48. Вторая зона теплопередачи 48 ограничена вторым теплообменником 50 и содержит внутри него второй теплопередающий материал 52, имеющий вторую теплоемкость. Второй теплообменник 50 функционально связан и находится в непрерывном обмене флюидами со вторым реактором разложения Ν2Ο 32 посредством канала 44. Имеется ввиду, что второй теплообменник 50 может включать один или более, или множество теплообменников, каждый из которых ограничивает отдельную зону теплопередачи.
Температура второго теплопередающего материала 52 во втором теплообменнике 50 оказывается меньше температуры газового потока, имеющего еще более низкие концентрации закиси азота, и, таким образом, по мере того, как газовый поток проходит через вторую зону теплопередачи 48, тепловая энергия передается от газового потока ко второму теплопередающему материалу 52, приводя к охлаждению газового потока. Охлажденный газовый поток выводится и проходит к выходу из второй зоны теплопередачи 48 через канал 54.
Охлажденный газовый поток будет иметь концентрации закиси азота существенно более низкие, чем загрязняющие концентрации закиси азота в газовом потоке, поступающем в зону теплопередачи 14 по каналу 18.
После того как технологическая система 10 проработала некоторый период времени в режиме, при котором неочищенный газовый поток, имеющий загрязняющие концентрации закиси азота, вводится в теплообменник 12, это введение останавливается, и направление течения неочищенного газа в технологической системе 10 меняется на противоположное. Это обращение течения газа осуществляется путем введения газового потока через канал 54 во вторую зону теплопередачи 48. На этой стадии температура второго теплопередающего материала 52 выше, чем температура газового потока, введенного во вторую зону теплопередачи 48. По мере того, как газовый поток проходит через вторую зону теплопередачи 48, тепловая энергия передается от второго теплопередающего материала 52 к газовому потоку, создавая второй нагретый газовый поток.
Второй нагретый газовый поток выводится из второй зоны теплопередачи 48 и проходит через канал 56 ко второй реакционной зоне 34. Канал 56 функционально связан и обеспечивает непрерывное движение флюидов между второй зоной теплопередачи 48 и второй реакционной зоной 34. Имеется ввиду, что канал 56 не обязательно является, но может быть отдельным или независимым от канала 44 каналом, или оба канала 44 и 56 могут быть одним и тем же каналом.
Второй нагретый газовый поток вводится во вторую реакционную зону 34, где он проходит через и контактирует со вторым катализатором разложения Ν2Ο 36. Вторая реакционная зона 34 работает при таких условиях реакции разложения Ν2Ο, которые подходят для разложения, по меньшей мере, части закиси азота, содержащейся во втором нагретом газовом потоке, чтобы таким образом обеспечить второй газовый поток, имеющий вторую пониженную концентрацию закиси азота. Этот газовый поток выводится из второй реакционной зоны 34 через канал 58.
Канал 58 функционально связывает второй реактор разложения Ν2Ο 32 с реактором разложения Ν2Ο 22, и обусловливает непрерывное движение флюидов между второй реакционной зоной 34 и реакционной зоной 26. Имеется ввиду, что канал 58 не обязательно является, но может быть отдельным или независимым от канала 40 каналом, или оба канала 40 и 58 могут быть одним и тем же каналом.
В дополнительном варианте осуществления изобретения нагревательный элемент 42 предусмотрен и встроен в канал 58 или канал 40, или в оба канала для введения тепловой энергии во второй газовый поток, имеющий пониженные содержания закиси азота, в тех ситуациях, когда нужно добавить дополнительную тепловую энергию к газовому потоку до его введения в реактор разложения Ν2Ο 22.
Второй газовый поток, имеющий вторую пониженную концентрацию закиси азота, передается и вводится в реакционную зону 26, где он проходит через и контактирует с катализатором разложения Ν2Ο 28. Реакционная зона 26 работает при таких условиях разложения Ν2Ο, которые подходят для разложения, по меньшей мере, части закиси азота, содержащейся во втором газовом потоке, имеющем вторую пониженную концентрацию закиси азота, и посредством этого обеспечивает второй газовый поток, имеющий вторую, еще более низкую, концентрацию закиси азота. Этот газовый поток выводится из реакционной зоны 26 и проходит через канал 60.
Канал 60 функционально связан с реактором разложения Ν2Ο 22 и теплообменником 12, и обусловливает непрерывное движение флюидов между реакционной зоной 26 и зоной теплопередачи 14. Второй газовый поток, имеющий вторую, еще более низкую концентрацию закиси азота, проходит через канал 60 и вводится в зону теплопередачи 14, где он проходит через и контактирует с теплопередающим материалом 16. Температура теплопередающего материала 16 меньше, чем температура второго газового потока, имеющего вторую, еще более низкую концентрацию закиси азота, и, в результате, термальная или тепловая энергия передается от второго газового потока, имеющего вторую, еще более низкую концентрацию закиси азота, к теплопередающему материалу 16, таким образом, обусловливая второй охлажденный газовый поток.
- 7 022495
Второй охлажденный газовый поток выводится и переходит к выходу из зоны теплопередачи 14 через канал 64. Второй охлажденный газовый поток будет иметь концентрации закиси азота существенно более низкие, чем загрязняющие концентрации закиси азота в газовом потоке, поступающем по каналу 54 в зону теплопередачи 48.
Через некоторый период времени направление течения газового потока может быть снова изменено на противоположное путем прекращения поступления и введения газового потока во вторую зону теплопередачи 48 и далее первоначального введения его в зону теплопередачи 14, а также повторения других стадий.

Claims (5)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Способ удаления закиси азота (Ν2Ο) из газового потока, содержащего загрязняющие концентрации закиси азота, где упомянутый способ включает стадии на которых:
    (a) упомянутый газовый поток пропускают через зону теплопередачи, содержащую теплопередающий материал с теплоемкостью в диапазоне приблизительно от 750 до 1300 кДж/(гК) при начальной температуре, которая выше температуры газового потока, содержащего загрязняющие концентрации закиси азота, чтобы обеспечить нагретый газовый поток;
    (b) упомянутый нагретый газовый поток подают в реакционную зону, содержащую катализатор разложения Ν2Ο, содержащий цеолит, наполненный благородным металлом, отобранным из группы, состоящей из рутения, родия, серебра, рения, осмия, иридия, платины и золота, а также наполненный переходным металлом, отобранным из группы, состоящей из ванадия, хрома, марганца, железа, кобальта, никеля и меди, для получения газового потока, имеющего пониженные концентрации закиси азота;
    (c) упомянутый газовый поток, имеющий упомянутые пониженные концентрации закиси азота, подают ко второй реакционной зоне, содержащей второй катализатор разложения Ν2Ο, содержащий цеолит, наполненный благородным металлом, отобранным из группы, состоящей из рутения, родия, серебра, рения, осмия, иридия, платины и золота, а также наполненный переходным металлом, отобранным из группы, состоящей из ванадия, хрома, марганца, железа, кобальта, никеля и меди, для получения газового потока, имеющего еще более низкие концентрации закиси азота; и (ά) упомянутый газовый поток, имеющий упомянутые еще более низкие концентрации закиси азота, подают ко второй зоне теплопередачи, содержащей второй теплопередающий материал при температуре, которая ниже температуры газового потока, имеющего еще более низкие концентрации закиси азота, чтобы обеспечить охлажденный газовый поток.
  2. 2. Способ по п.1, далее включающий, стадии на которых:
    (е) через некоторый период времени изменяют течение упомянутого газового потока в обратную сторону посредством прекращения упомянутых стадий прохождения (а), (Ь), (с) и (ά);
    (ί) упомянутый газовый поток подают к упомянутой второй зоне теплопередачи, содержащей упомянутый второй теплопередающий материал, который теперь имеет температуру более высокую, чем температура газового потока, содержащего загрязняющие концентрации закиси азота, чтобы обеспечить второй нагретый газовый поток;
    (д) упомянутый второй нагретый газовый поток подают к упомянутой второй реакционной зоне для получения второго газового потока, имеющего вторую пониженную концентрацию закиси азота;
    (й) упомянутый второй газовый поток, имеющий упомянутую вторую пониженную концентрацию закиси азота, подают к упомянутой реакционной зоне для получения второго газового потока, имеющего вторую, еще более низкую концентрацию закиси азота; и (ί) второй газовый поток, имеющий упомянутую вторую, еще более низкую концентрацию закиси азота, подают к упомянутой зоне теплопередачи, содержащей теплопередающий материал, температура которого теперь ниже, чем температура второго газового потока, чтобы обеспечить второй охлажденный газовый поток.
  3. 3. Способ по п.2, далее включающий стадии, на которых:
    (ί) через некоторый промежуток времени изменяют течение упомянутого газового потока в обратную сторону посредством прекращения упомянутых стадий прохождения (ί), (д), (й) и (ί) и (к) повторяют упомянутые стадии прохождения (а), (Ь), (с) и (ά).
  4. 4. Способ по любому из пп.1, 2 и 3, где упомянутые загрязняющие концентрации закиси азота находятся в диапазоне от приблизительно 100 до 600000 ррщу и где эффективность удаления разлагаемой закиси азота (Иел) для упомянутой технологии превышает 75%.
  5. 5. Способ по любому из пп.1, 2 и 3, где упомянутый теплопередающий материал включает керамический материал, отобранный из группы, состоящей из оксида алюминия, диоксида кремния, диоксида титана, диоксида циркония, оксида бериллия, нитрида алюминия и смеси двух или более из вышеперечисленных веществ, и где упомянутый второй теплопередающий материал включает керамический материал, отобранный из группы, состоящей из оксида алюминия, диоксида кремния, диоксида титана, диоксида циркония, оксида бериллия, нитрида алюминия и смеси двух или более из вышеперечисленных веществ.
EA201290696A 2010-01-26 2011-01-24 Технология удаления закиси азота из газового потока EA022495B1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US29828010P 2010-01-26 2010-01-26
PCT/US2011/022252 WO2011094159A1 (en) 2010-01-26 2011-01-24 A process for removing nitrous oxide from a gas stream

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201290696A1 EA201290696A1 (ru) 2012-12-28
EA022495B1 true EA022495B1 (ru) 2016-01-29

Family

ID=44319706

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201290696A EA022495B1 (ru) 2010-01-26 2011-01-24 Технология удаления закиси азота из газового потока

Country Status (7)

Country Link
US (2) US20130209341A1 (ru)
KR (1) KR101827019B1 (ru)
CN (1) CN102802768A (ru)
CO (1) CO6571888A2 (ru)
EA (1) EA022495B1 (ru)
MX (1) MX2012008227A (ru)
WO (1) WO2011094159A1 (ru)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102688687A (zh) * 2012-05-24 2012-09-26 柳州化工股份有限公司 一种催化分解硝酸尾气n2o的新工艺
CN109499357A (zh) * 2018-12-12 2019-03-22 四川泸天化股份有限公司 一种治理工业装置中氧化亚氮排放的方法
CN109529916A (zh) * 2018-12-26 2019-03-29 桂林理工大学 一种用于nh3-scr烟气脱硝的分子筛催化剂的制备方法
CN110538570B (zh) * 2019-09-30 2024-03-22 河南神马尼龙化工有限责任公司 一种己内酰胺生产废气中n2o和voc协同处理的系统及方法
SE2251053A1 (en) * 2022-09-12 2024-03-13 Medclair AB An apparatus for catalytic decomposition of nitrous oxide

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5941697A (en) * 1996-12-10 1999-08-24 La Corporation De L'ecole Polytechnique Gaz Metropolitain Process and apparatus for gas phase exothermic reactions
US20020056451A1 (en) * 1998-04-23 2002-05-16 Frankie Brian M. Nitrous oxide based oxygen supply system
US20060167331A1 (en) * 1999-10-20 2006-07-27 Mason J B Single stage denitration
WO2007122678A1 (ja) * 2006-04-13 2007-11-01 Sumitomo Metal Mining Engineering Co., Ltd. 亜酸化窒素を含むガスの処理方法及び装置
US20070292334A1 (en) * 2004-11-30 2007-12-20 Showa Denko K.K. Treatment Method And Treatment Apparatus For Gas Containing Nitrous Oxide
US20080044334A1 (en) * 2004-05-17 2008-02-21 Stichting Energieonderzoek Centrum Nederland Method for the Decomposition of N2O, Catalyst Therefor and Preparation of This Catalyst

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3816595A (en) * 1971-11-15 1974-06-11 Aqua Chem Inc Method and apparatus for removing nitrogen oxides from a gas stream
AU2001292906B2 (en) * 2000-09-19 2007-08-16 Novartis Vaccines And Diagnostics, Inc. Characterization of the GSK-3beta protein and methods of use thereof
US20060194019A1 (en) * 2002-02-28 2006-08-31 Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. Ceramic packing element with enlarged fluid flow passages
AT8647U1 (de) * 2005-08-08 2006-10-15 Binder Co Ag Verfahren zur detektion und sortierung von glas

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5941697A (en) * 1996-12-10 1999-08-24 La Corporation De L'ecole Polytechnique Gaz Metropolitain Process and apparatus for gas phase exothermic reactions
US20020056451A1 (en) * 1998-04-23 2002-05-16 Frankie Brian M. Nitrous oxide based oxygen supply system
US20060167331A1 (en) * 1999-10-20 2006-07-27 Mason J B Single stage denitration
US20080044334A1 (en) * 2004-05-17 2008-02-21 Stichting Energieonderzoek Centrum Nederland Method for the Decomposition of N2O, Catalyst Therefor and Preparation of This Catalyst
US20070292334A1 (en) * 2004-11-30 2007-12-20 Showa Denko K.K. Treatment Method And Treatment Apparatus For Gas Containing Nitrous Oxide
WO2007122678A1 (ja) * 2006-04-13 2007-11-01 Sumitomo Metal Mining Engineering Co., Ltd. 亜酸化窒素を含むガスの処理方法及び装置
US20100322834A1 (en) * 2006-04-13 2010-12-23 Takehiko Ito Method of and Apparatus for Treating Gas Containing Nitrous Oxide

Also Published As

Publication number Publication date
KR101827019B1 (ko) 2018-02-07
CN102802768A (zh) 2012-11-28
EA201290696A1 (ru) 2012-12-28
CO6571888A2 (es) 2012-11-30
US20170246589A1 (en) 2017-08-31
MX2012008227A (es) 2012-08-03
US20130209341A1 (en) 2013-08-15
KR20120123669A (ko) 2012-11-09
WO2011094159A1 (en) 2011-08-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20170246589A1 (en) Process for removing nitrous oxide from a gas stream
KR101933227B1 (ko) 가스 스트림에서 아산화질소의 제거 방법
US8192708B2 (en) Method of removing N2O from waste gas
CA2755811C (en) Combined waste gas treatment of waste gas flows containing ammonia and nitrogen oxides in industrial plants
CA2728257C (en) Reduction of co and nox in full burn regenerator flue gas
US20170246590A1 (en) Process for removing nitrous oxide from a gas stream
Zagoruiko The reverse-flow operation of catalytic reactors: history and prospects
US6328941B1 (en) Thermal decomposition of N2O
Lasek Investigations of the reduction of NO to N 2 by reaction with Fe under fuel-rich and oxidative atmosphere
Wiesmann et al. Techniques to remove traces of oxygen by catalytic conversion from gas mixtures
CN101193690A (zh) 燃料气体的处理
JPH05503662A (ja) シアヌル酸の触媒分解法およびその生成物を窒素酸化物の放散を減少させるために使用する方法
US7678344B2 (en) Process and device intended for regeneration of used absorbents from thermal generator fumes treatment
US20040076567A1 (en) Method for abatement of waste oxide gas emissions
RU2626971C2 (ru) Использование продувочного газа синтеза мочевины в способе синтеза аммиака и мочевины на одной установке и установка для осуществления этого способа
RU2403081C1 (ru) Способ некаталитической очистки дымовых газов от оксидов азота
Budzianowski et al. Effect of energy release and detailed surface mechanisms on multicomponent catalytic combustion
Kulish et al. Two-Stage Selective Non-Catalytic Process for Nitrogen Oxide Removal from Thermal Generating Unit Flue Gases
RU2366860C1 (ru) Способ сжигания газа, снижающий концентрацию вредных выбросов оксидов nox и монооксида углерода co до минимального значения, и устройство для его реализации
RU2232129C1 (ru) Способ дожигания отходящих газов
Chang et al. Partial oxidation of methanol over Au/Fe2O3-Al 2O3 catalysts prepared by deposition-precipitation

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM