ES2597581T3 - Sistema y método para protección de catalizador SCR y control de emisiones múltiples - Google Patents

Sistema y método para protección de catalizador SCR y control de emisiones múltiples Download PDF

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Abstract

Método para aumentar la vida activa de un catalizador SCR, comprendiendo el método las etapas de: proporcionar al menos un compuesto de arcilla que porta caolín a una zona de combustión o corriente de gases de escape de un horno, o caldera antes de la entrada de los gases de escape en un SCR; permitir que el al menos un compuesto de arcilla que contiene caolín reaccione con cualquier compuesto gaseoso de potasio y/o sodio, o compuesto que contenga potasio y/o sodio presente en la zona de combustión o los gases de escape antes de la entrada de los gases de escape en el SCR; proporcionar al menos un compuesto que porta hierro a la zona de combustión o la corriente de gases de escape de un horno, o caldera, antes de la entrada de los gases de escape en el SCR; y permitir que el al menos un compuesto que porta hierro reaccione con cualquier compuesto gaseoso de fósforo, o compuesto que contenga fósforo, presente en la zona de combustión o los gases de escape antes de la entrada de los gases de escape en el SCR.

Description

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compuestos que portan fósforo liberan fósforo en fase gaseosa mediante la siguiente reacción:
P2O5 (compuestos en fase sólida) + 3 C(s) → 2 PO(g) + 3 CO(g)
Este fósforo en fase gaseosa se une a los sitios activos del catalizador causando la desactivación de los sitios para la reducción de NOx. Como consecuencia de la desactivación, el catalizador SCR no puede llevar a cabo el proceso de reducción de NOx con el mismo nivel de rendimiento que un catalizador no usado.
En otra realización, se sospecha que el potasio, el sodio, los compuestos que contienen potasio, y/o los compuestos que contienen sodio en el carbón PRB y/o la biomasa causan una rápida desactivación en combustión gradual u otras unidades. Aunque sin el deseo de quedar unidos a teoría alguna, se sospecha que esta desactivación está causada por potasio y/o sodio en fase gaseosa liberados mediante el proceso de combustión debido a la presencia de diversos compuestos de potasio y/o sodio en el carbón y/o la biomasa. En esta situación, la liberación de iones y/o átomos de metales alcalinos se produce debido a las temperaturas utilizadas para llevar a cabo la combustión del carbón y/o la biomasa y la posterior vaporización y/o disociación de los compuestos de potasio y/o sodio mencionados anteriormente.
Estos iones y/o átomos de potasio y/o sodio en fase gaseosa se unen a los sitios activos del catalizador causando la desactivación de tales sitios para la reducción de NOx. Como consecuencia de esta desactivación, el catalizador SCR no puede llevar a cabo el proceso de reducción de NOx con el mismo nivel de rendimiento que un catalizador no usado y/o "reciente".
En una realización, la presente divulgación se refiere a un sistema y un método para impedir o prevenir la formación de especies de potasio, sodio y/o fósforo en fase gaseosa en el entorno de combustión reduciendo, mitigando y/o eliminando de ese modo la tasa de desactivación de SCR. En una realización, los presentes enfoques consiguen el objetivo mencionado anteriormente mediante la adición de al menos un compuesto que porta caolín, al menos un compuesto que porta hierro, o cualquier combinación adecuada de los mismos, al carbón PRB antes de la combustión.
En una realización, el compuesto o compuestos que portan caolín de las presentes enseñanzas son cualquier compuesto que porte caolín (por ejemplo, caolinita, que es un mineral que está contenido en las arcillas de caolín y que tiene una composición química de AI2Si2O5(OH)4). Por lo tanto, como se usa en el presente documento, "caolín" se define para que signifique, e incluya, cualquier arcilla que contenga una cantidad suficiente de caolín en la misma (por ejemplo, cualquier arcilla que tenga al menos un 25 por ciento en peso de caolín), o cualquier arcilla u otro compuesto que contenga una cantidad suficiente del mineral caolinita (AI2Si2O5(OH)4) (por ejemplo, cualquier arcilla, u otro compuesto, que tenga al menos un 25 por ciento en peso de caolinita). En otra realización, la cantidad de caolín en el compuesto que porta caolín es al menos aproximadamente un 30 por ciento en peso, al menos aproximadamente un 40 por ciento en peso, al menos aproximadamente un 50 por ciento en peso, al menos aproximadamente un 60 por ciento en peso, al menos aproximadamente un 70 por ciento en peso, al menos aproximadamente un 75 por ciento en peso, al menos aproximadamente un 80 por ciento en peso, al menos aproximadamente un 90 por ciento en peso, o incluso al menos aproximadamente un 95 por ciento en peso. En otra realización más, se puede utilizar cualquier compuesto que contenga caolín independientemente del contenido de caolín junto con las presentes enseñanzas siempre que el contenido de caolín del mismo sea al menos aproximadamente un 10 por ciento en peso. Aquí, como en cualquier otro lugar en la memoria descriptiva y las reivindicaciones, los valores de los intervalos individuales se pueden combinar para formar intervalos adicionales y/o no desvelados. Aunque sin el deseo de quedar unidos a teoría alguna, se cree que la parte de aluminosilicato del caolín reacciona con los iones de potasio y/o sodio "libres" que se generan debido a la combustión de carbón y/o biomasa que contienen diversos compuestos de potasio, sodio y/o fósforo para generar compuestos de aluminosilicato potásico y/o sódico (por ejemplo, NaAISi3O8 y KAISi3O8). A su vez, esto permite el secuestro de los iones y/o átomos de potasio y/o sodio que de otro modo estarían "libres" para envenenar el catalizador SCR.
En lo que respecta a cualquier compuesto de fósforo que esté contenido en los gases de combustión, tales compuestos se secuestran mediante la inclusión de uno o más compuestos que portan hierro en combinación con un compuesto que porta caolín como se ha definido anteriormente. De ese modo, en una realización, las presentes enseñanzas permiten el secuestro de múltiples especies seleccionadas entre potasio, sodio, fósforo y cualquier combinación de las mismas.
En una realización, el compuesto o compuestos que portan hierro de las presentes disposiciones son cualquier compuesto de hierro (por ejemplo, un compuesto de óxido de hierro) que sea capaz de experimentar reducción en entornos de combustión comunes a calderas, hornos, centrales eléctricas, etc. En una realización particular, el compuesto que porta hierro es óxido hierro (III) (Fe2O3), también conocido como óxido de hierro rojo o hematita. En la realización en la que se utiliza óxido de hierro (III), las reacciones de interés que se producen en la parte de combustión de una caldera u horno son las que siguen a continuación:
3 Fe2O3(s) + CO(g) → 2 Fe3O4(s) + CO2(g) (1) Fe3O4(s) + CO(g) → 3 FeO(s) + CO2(g) (2)
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