JP2011521783A - 蓄熱式選択触媒還元による、燃焼排気からの物質を除去するためのシステムおよび方法 - Google Patents
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Abstract
Description
2NO2+4NH3+O2−−−−>3N2+6H2O
SCRに関する技術のために、SCRプロセスを実行するための装置を物理的にどこに配置するかの決定には、多少の柔軟性がある。言い換えると、SCRプロセスの化学反応は、全体の燃焼システム内の特定の段階または部位で行われる必要はない。2つの最も一般的な配置部位とは、全体のシステムの中央内(つまり、「高温側」)、または全体のシステムのいわゆる「末尾」(つまり、「低温側」)である。
本願は、それぞれ、本明細書中で参照することによりその全体が組み込まれる、2004年9月30日出願の、米国出願第10/957,499号、現在では米国特許番号第7,294,321号の継続出願である、2007年11月12日出願の米国出願第11/938,665号、現在では米国特許番号第7,494,625号の一部継続出願である、2008年5月27日出願の米国仮出願第61/056,310号の優先権の利益を主張する、2009年1月16日出願の米国特許出願第12/355,231号の、優先権の利益を主張するものである。
2NO2+4NH3+O2−−−−>3N2+6H2O
以下のような特定の副反応が、さらに、触媒反応プロセス中に生じる可能性がある。
4NH3+5O2−−−−>4NO+6H2O
触媒領域40の数は様々であってもよいが、本発明の現在好適な実施形態に従うと、また、図1〜3に示されるように、第1のチャンバ20Aが第1の触媒領域40Aを含み、第2のチャンバ20Bが第2の触媒領域40Bを含み、第3のチャンバ20Cが第3の触媒領域40Cを含むように、各チャンバ20は、1つの触媒領域40を含む。
図1に示すように、また、本発明のRSCRプロセスの第1のサイクルに従い、NOx含有の混合された気体および反応物質を、導管または他の同様の輸送媒体70Aを介して、装置10の第1のチャンバ20Aに導入する。該混合された気体および反応物質は、第1のダンパ/弁80Aを通過後、第1のチャンバ20Aに流入する。
2NO2+4NH3+O2−−−−>3N2+6H2O
触媒反応中において、以下のような特定の副反応がさらに生じる可能性がある。
4NH3+5O2−−−−>4NO+6H2O
第1の触媒領域40Aから流出する際に、処理された気体は、第1のヘッドスペース領域50Aに入り、第2のヘッドスペース領域50Bに流入し、次に、第2のチャンバ20Bに流入する。第2のチャンバ20B内に入ると、該気体は、第1のチャンバ20Aの流れ方向と反対方向に流れる。本発明の第1のサイクルの現在好適な実施形態に従い、第1のチャンバ20Aの流れ方向は上向きであり、第2のチャンバ20Bの流れ方向は下向きである。しかし、該気体は、本発明の第1のサイクル中に、第1のチャンバ20Aおよび第2のチャンバ20Bの任意の方向に流れることができることに留意されたい。
RSCRプロセスの第1のサイクルの完了後、第2のサイクルが開始され、これにより、処理のために、さらなるNOx含有気体がRSCR装置10に流入する。第1のサイクルの完了後に第2のサイクル開始の時間フレームは設定されていないが、第1のサイクルの完了後、約3分以内に第2のサイクルを開始することが現在好適である。これは、第1のサイクル完了および第2のサイクル開始の間に一時的な近接性がある場合、本プロセスが、第1のサイクルの完了後に、第2の熱伝導領域30Bに残留する余熱の利点を利用することができるためである。
2NO2+4NH3+O2−−−−>3N2+6H2O
触媒反応中において、以下のような特定の副反応がさらに生じる可能性がある。
4NH3+5O2−−−−>4NO+6H2O
第2の触媒領域40Bから流出する際に、処理された気体は、第2のヘッドスペース領域50Bに流入し、第3のヘッドスペース領域50Cに流れ、次に、第3のチャンバ20Cに流入する。第3のチャンバ20C内に入ると、該気体は、第1のチャンバ20Bの流れ方向と反対方向に流れる。本発明の第2のサイクルの現在好適な実施形態に従い、第2のチャンバ20Bの流れ方向は上向きであり、第3のチャンバ20Cの流れ方向は下向きである。しかし、該気体は、第2のサイクル中に、第2のチャンバ20Bおよび第3のチャンバ20Cの任意の方向に流れることができることに留意されたい。
RSCRプロセスの第2のサイクルの完了後、第3のサイクルが開始され、これにより、処理のために、さらなるNOx含有気体がRSCR装置10に流入する。第2のサイクルの完了後に第3のサイクル開始の時間フレームは設定されていないが、第2のサイクルの完了後、約3分以内に第3のサイクルを開始することが現在好適である。これは、第2のサイクル完了および第3のサイクル開始の間に一時的な近接性がある場合、本プロセスが、第2のサイクルの完了後に、第3の熱伝導領域30Cに残留する余熱の利点を利用することができるためである。
2NO2+4NH3+O2−−−−>3N2+6H2O
触媒反応中において、以下のような特定の副反応がさらに生じる可能性がある。
4NH3+5O2−−−−>4NO+6H2O
第3の触媒領域40Cから流出する際に、処理された気体は、第3のヘッドスペース領域50Cに流入し、第2のヘッドスペース領域50Bに流入し、次に、第1のヘッドスペース領域50Aに流入し、および第1のチャンバ20Aに流入する。第1のチャンバ20A内に入ると、該気体は、第3のチャンバ20Cの流れ方向と反対方向に流れる。本発明の第3のサイクルの現在好適な実施形態に従い、第3のチャンバ20Cの流れ方向は上向きであり、第1のチャンバ20Aの流れ方向は下向きである。しかし、該気体は、第3のサイクル中に、第3のチャンバ20Cおよび第1のチャンバ20Aの任意の方向に流れることができることに留意されたい。
RSCRプロセスの以降のサイクルが存在する場合、これは、第1、第2および第3のサイクルの後でパターン化される。第3のサイクルの完了後に第1の熱伝導領域30A内に余熱が存在するため、第4のサイクル(これが行われる場合)は、第1のサイクルの開始の前に第1のチャンバが予熱されることを除き、第1のサイクルへ同様に進むが、一方で、第4のサイクルの開始前に余熱を処理する。
選択的に、しかし本発明の現在好適な実施形態に従い、図1〜3のRSCRプロセスは、定期的なパージを行い、こうして、装置10から、残留反応物質(例えば、NH3)が除去される。こうしたパージを実行する理由は、排出領域100を通って大気へ排出される反応物質の量を防ぐ、または少なくとも最小限にすることである。
Claims (20)
- 蓄熱式選択触媒プロセスであって、
(a)既定の濃度の少なくとも1つの反応物質を既定の量の汚染物質含有気体と混合させて、混合された気体を形成するステップと、
(b)前記混合された気体を処理装置に導入するステップと、
(c)前記混合された気体中の前記汚染物質の濃度を低減するために、前記処理装置内の前記混合された気体を処理するステップであって、前記処理装置が複数の熱伝導領域および複数の触媒領域を含み、かかる処理には、
(i)前記混合された気体に、前記複数の熱伝導領域のうちの少なくとも第1の熱伝導領域からの熱を受容させ、かつ、前記複数の熱伝導領域のうちの少なくとも第2の熱伝導領域へ熱を提供させるステップと、
(ii)前記混合された気体を、少なくとも前記複数の触媒領域のうちの第1の触媒領域および前記複数の触媒領域のうちの第2の触媒領域と接触させるステップであって、前記混合された気体が、少なくとも前記複数の触媒領域のうちの前記第1の触媒領域および前記複数の触媒領域のうちの前記第2の触媒領域のそれぞれにおいて、触媒還元を実行するステップと、
(iii)前記混合された気体を、前記混合された気体中のCOを還元するための手段に接触させるステップと、
(iv)前記混合された気体を、かかる処理の間、前記装置内の少なくとも第1の方向および第2の方向に流入させるステップであって、前記第1の方向が前記第2の方向とは異なるステップと、を伴うステップと、
(d)前記装置の前記複数の熱伝導領域のうちの少なくとも1つと連通する第1の気体移動に作用するデバイスを作動させることにより、前記装置から前記混合された気体を排出するステップと、
(e)処理ステップ(c)の間、前記装置から反応物質をパージするステップとを含む、蓄熱式選択触媒プロセス。 - 前記混合された気体が、前記複数の熱伝導領域のうちの前記第1の熱伝導領域から前記複数の触媒領域のうちの前記第1の触媒領域への前記第1の方向に、および、前記複数の熱伝導領域のうちの前記第2の熱伝導領域から前記複数の触媒領域のうちの前記第2の触媒領域への前記第2の方向に流入する、請求項1に記載のプロセス。
- 前記装置が複数のチャンバを含み、前記複数の熱伝導領域のうちの前記第1の熱伝導領域および前記複数の触媒領域のうちの前記第1の触媒領域の両方が、前記複数のチャンバのうちの第1のチャンバに配置され、前記複数の熱伝導領域のうちの前記第2の熱伝導領域および前記複数の触媒領域のうちの前記第2の触媒領域が、前記複数のチャンバのうちの第2のチャンバに配置される、請求項1に記載のプロセス。
- 前記複数の熱伝導領域のうちの前記第1の熱伝導領域が前記混合された気体へ熱を提供し、前記複数の熱伝導領域のうちの前記第2の熱伝導領域が前記混合された気体からの熱を受容する、請求項1に記載のプロセス。
- ステップ(b)の前に、前記複数の熱伝導領域のうちの前記第1の熱伝導領域を既定の温度に予熱するステップをさらに含む、請求項1に記載のプロセス。
- 前記既定の温度が約600°F〜約800°Fの範囲である、請求項5に記載のプロセス。
- 前記第1および第2の気体移動に作用するデバイスがそれぞれファンである、請求項1に記載のプロセス。
- 前記第1の気体移動に作用するデバイスが、導管を介して前記少なくとも1つのチャンバと連通する、請求項1に記載のプロセス。
- 前記導管がダンパを含み、前記ダンパは前記気体移動に作用するデバイスが作動すると開く、請求項8に記載のプロセス。
- 前記処理装置が少なくとも1つの熱発生デバイスを含む、請求項1に記載のプロセス。
- 前記少なくとも1つの熱発生デバイスが、前記混合された気体が前記複数の触媒領域のうちの1つと接触する前に、前記混合された気体へ熱を提供することができる既定の位置を有する、請求項10に記載のプロセス。
- 前記少なくとも1つの熱発生デバイスが燃焼器である、請求項10に記載のプロセス。
- 前記少なくとも1つの熱発生デバイスの温度が、前記混合された気体による接触の際に約900°F〜約1600°Fの範囲である、請求項10に記載のプロセス。
- 前記少なくとも1つの反応物質がアンモニアである、請求項1に記載のプロセス。
- 前記混合された気体の温度が、ステップ(a)の後で約200°F〜約400°Fの範囲である、請求項1に記載のプロセス。
- 前記混合された気体の温度が、ステップ(a)の後で約300°F〜約350°Fの範囲である、請求項15に記載のプロセス。
- 前記混合された気体の温度が、ステップ(a)の後で約325°Fである、請求項16に記載のプロセス。
- 前記汚染物質含有気体が窒素酸化物NOxを含有する、請求項1に記載のプロセス。
- 前記装置から反応物質をパージする前記ステップには、前記処理ステップ(c)で使用されていない前記装置の前記複数の熱伝導領域のうちの少なくとも第3の熱伝導領域と連通する第2の気体移動に作用するデバイスを作動させることにより、前記装置から前記反応物質をパージするステップを含む、請求項1に記載のプロセス。
- 蓄熱式選択触媒プロセスであって、
(a)既定の濃度の少なくとも1つの反応物質を既定の量の汚染物質含有気体と混合させて、混合された気体を形成するステップと、
(b)前記混合された気体を処理装置に導入するステップと、
(c)前記混合された気体中の前記汚染物質の濃度を低減するために、前記処理装置内の前記混合された気体を処理するステップであって、前記処理装置が第1および第2の熱伝導領域および第1および第2の触媒領域を含み、かかる処理には、
(i)前記混合された気体に、前記第1の熱伝導領域からの熱を受容させ、かつ、前記第2の熱伝導領域へ熱を提供させるステップと、
(ii)前記混合された気体を、前記第1の触媒領域および前記第2の触媒領域と接触させるステップであって、前記混合された気体が前記触媒領域のそれぞれにおいて触媒還元を実行するステップと、
(iv)前記混合された気体を、かかる処理の間、前記装置内の少なくとも第1の方向および第2の方向に流入させるステップであって、前記第1の方向が前記第2の方向とは異なるステップと、を伴うステップと、
(d)前記装置の前記熱伝導領域のうちの少なくとも1つと連通する、気体移動に作用するデバイスを作動させることにより、前記装置から前記混合された気体を排出するステップとを含む、蓄熱式選択触媒プロセス。
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