MX2010012997A - Proceso y aparato para la reduccion, catalitica selectiva de nox que proporciona una mejora en la gasificacion de urea para formar un gas que contiene amoniaco. - Google Patents

Abstract

Se divulgan métodos y aparatos que permiten el uso eficiente de la urea para propósitos tales como la reducción catalítica selectiva (SCR) de NOX, el cual permite la alimentación de urea a una cámara diseñada para gasificar eficiente y completamente la urea para permitir la alimentación de amoniaco. Preferiblemente, la urea acuosa se alimenta a una cámara de gasificación, la cual también se alimenta con gases calientes. Un medio de inyección, capaz de distribuir la urea acuosa como gotas finas, se coloca en el centro de una placa de distribución de gas en la cámara. Un arreglo de agujeros espaciados en la placa de distribución de gas proporciona mayores velocidades de gas en la proximidad de los medios de inyección que cerca de las paredes de la cámara. Se logra la distribución uniforme de gas sin el ensuciamiento del equipo.

Description

CESO Y APARATO PARA LA REDUCCION CATALITICA SELEC x QUE PROPORCIONA UNA MEJORA EN LA GASIFICACIÓN D PARA FORMAR UN GAS QUE CONTIENE AMONIACO CAMPO DE LA INVENCIÓN La invención está relacionada de forma ge eficiente de la urea para propósitos tales como r lítica selectiva (SCR por sus siglas en Inglés) particularmente a la alimentación de urea h ra diseñada para gasificar eficiente y completame lisis y/o hidrólisis) la urea para alimentar un ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Hay un número de procesos para los c iaco es útil en una corriente de gas caliente. En control de la contaminación del aire, los ejem iarse al tamaño requerido. Sin embargo, las unid caraente requieren el uso de amoniaco como un ctor, y es un problema común la dificultad y pe cenar amoniaco, especialmente en áreas pobladas. , el uso de la urea y generadores de amoniaco ta descritos en la Patente U. S. No. 7, 090, 810 de y la Patente U. S. No. 6,077,491 de Cooper, et uentemente efectivos, pero la capacidad de etamente la urea en base a las necesidades pued lemas si no se realiza correctamente.

Cuando se introduce la urea para tal c ficación, u otros químicos similares para otras reíales, la operación efectiva sin el ensuciami po requiere de una distribución uniforme y una p hidrólisis rápida. Una velocidad apropi ribución del aire caliente antes y después ra o cerca de la boquilla, causando su ensucia lemas relacionados. Es conveniente evi ciamiento, especialmente en la boquilla.

Existe en el presente una necesidad por un ato y sistema para el uso eficiente de ur ositos tales como la reducción catalítica selecti 0X, y más particularmente para aparatos, mé emas de gasificación que permitan alimentar ur ra diseñada para gasificar eficiente y completame lisis y/o hidrólisis) la urea para alimentar un Existe una necesidad particular para tal convierta urea a amoniaco, y que mantenga la c controlar completamente la generación de amoniac ciamiento del equipo o sin el uso excesivo de re la pérdida del efectivo control de la contaminaci En un aspecto, se proporciona un proc rende: alimentar urea a una cámara de gasif entando los gases calientes en una cámara de gasi iente arriba del punto para introducir la urea o de inyección capaz de distribuir la ur iculas finas o gotas, proporcionando una p ribución de gas en la cámara en proximidad al cción, proporcionando un arreglo y espaciamient eros en la placa de distribución de gas para prop r velocidad de gas en las proximidades del cción que en las paredes de la cámara, y ajustar tivo la tasa de alimentación de la urea y l entes para gasificar la urea previo a la salida ra. Preferiblemente, la urea se emplea como una sa .

En otro aspecto, se proporciona un apa fectivo arreglo y espaciamiento de los aguje orcionar mayor velocidad de gas en la proximida os de inyección que en las paredes laterale ra, y medios de salida del gas para dirigir l entes que contienen urea gasificada desde la cáma Preferiblemente, el método y aparato son e combinación con un catalizador para la r lítica selectiva de NOx .

También se proporcionan los sistemas que em eso y aparato como se divulgan .

Otros aspectos y aspectos preferidos nción se describen más adelante.

BREVE DESCRIPCIÓN DE IAS FIGURAS Las figuras anexas, las cuales se inco tituyen una parte de la especificación, lidades preferidas actuales de la invención, y j La Fig. 2 es una vista esquemática de l rior de un sistema como se muestra en la Fig. 1.

La Fig. 3 es una vista de la planta superi ño de la distribución preferida de la placa par sistema como se muestra en la Fig. 1 DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Al describir la presente invención, rencia a las figures, en donde se ve una erida como se muestra esquemáticamente en la Fig ras y el proceso que éstas representan se des emente a continuación, sin recitación indebida d onente descritos en la Patente U.S. No. 7,090 se incorpora aquí en su totalidad.

El término "urea" pretende incluir los r son equivalentes a urea en el sentido de qu iaco y HNCO cuando se calientan, ya sea que ÍO; cianato de amonio; sales de amonio de gánicos, incluyendo ácido sulfúrico y ácido fo S de amonio de ácidos orgánicos, incluyendo ácido acético; biuret; triuret, ácido cianúrico, iánico; formaldehido de urea; melamina; tricia las de cualquier número de éstos. Sin embar tivos reductores de N0X que no forman HNC onibles, pero se descomponen a una mezcla uyendo hidrocarburos. Dentro de este grupo está as y sus sales (especialmente sus carbonatos), in idina, carbonato de guanidina, carbonato de meti nato de etil amina, carbonato de dimetil metilamina; carbonato de hexametilamina; y dés roductos que contienen urea de procesos químicos earse aminas con alquilos mayores hasta el punt componentes de hidrocarburos liberados no interfi ximadamente 5 hasta aproximadamente 70 ximadamente 30 hasta aproximadamente 60% siendo eos. La urea puede utilizarse como un sólido f dido o como una masa fundida. Cuando ciertos tivos son gasificados, el gas reactivo también c el cual puede reaccionar con agua para conver iaco y dióxido de carbono. Es una ventaja de la i esto se puede lograr fácilmente sin prehidról tivo reductor de NOx lo cual tiene el consiguient apar las boquillas y otros equipos. Por el ificación" nos referimos que sustancialmente toda convierte en un gas, sin dejar sólidos o eltos o libres significantes que entren en cont atalizador de la SCR.

Con referencia a - la Fig. 1, se muestra un asificación 10, que tiene una entrada para gas ra 10 incluye una pared superior 102, una pared y una pared lateral 106.

Se muestra en la Fig. 3 el detalle de una m a placa de distribución. En la figura, se il ero central 160, y ocho arreglos circulares de pequeños, 162 y 164. El agujero central 160 e ño suficiente para permitir que un inyector in a través de él y juntándose con los gases cali ámara 10 a una velocidad que prevenga la recir gas. Preferiblemente, el inyector está juxtapuest a. La apertura del inyector puede estar arriba, isma elevación que la placa dependiendo del dise illa y las tasas de flujo. Preferiblemente, la rá espaciada de la placa para permitir un flujo agujero 160 y entre el inyector 18 y a placa tra una conjunto preferido de dimensiones en la El inyector de urea 18 introduce partículas ente dispersas. El patrón del aerosol eriblemente diseñado para ser cónico o de otro m orcionar una distribución uniforme. Puede e quier inyector o boquilla apropiada, por ejempl izarse asistido por aire, sin aire y por atom nicos. Son deseables tamaños de partícula o gota 500 mieras pero típicamente menores de eriblemente por debajo de 50 micrones, para damente el agua y descomponer la urea. Tam ideración del tamaño del recipiente, pueden enientes las gotas pequeñas y lentas generadas por ejemplo, inyectores ultrasónicos, que las g des y rápidas. Si se desea, puede utilizarse un fluido de atomización. La línea de aliment 20 puede proporcionar un canal central para la u 204.44°C (400°F), preferiblemente mayor de °F) , y más preferiblemente desde aproximadamente °F) hasta aproximadamente 704.44°C (1300°F), por aproximadamente 371.11°C (700°F) hasta aproxim 89°C (1200°F). La temperatura de los gases y el t anencia previo a la salida de la cámara 10 será lograr la gasificación completa. La tempera da también debe ser suficientemente alta para temperatura de salida de al menos aproxim 67°C (350°F) y preferiblemente al menos 232.22°C resencia de humedad de los gases entrantes o ción de urea facilitarán la hidrólisis, lo able pero no esencial. La invención proporci ra del diseño de la cámara de descomposición d és de la configuración de velocidad del gas utili ño de placa perforada con tamaños varios de a atalizador para hidrolizar HNCO o urea o subpro iaco .

Una velocidad apropiada de distribución ente antes y después de la introducción de ica para la operación de la cámara de descomposic ogra por la presente invención. La invención pro nyección de urea en un patrón de flujo de gas eniente para lograr la distribución de uea ficación efectiva sin causar el ensuciamient illa y problemas relacionados. Una efectiva confi elocidad del gas se logra utilizando la placa p diseñada especialmente, y el posicionamiento apro alida del inyector 18, para crear un perfil de v as que casi coincida el gas con la velocidad de p ta de urea cerca del inyector y proporcione una v as reducida cerca de la pared 106. Puede log lo, no es deseable debido a que puede causar S se depositen en el cuerpo del inyector. Una ve depositado, el reactivo se solidifica y se ac r el tiempo. Esta masa sólida tiende a crecer Ctor de aerosol y eventualmente interfiere con e aerosol causando partículas o gotas grandes qu ctar sobre las paredes de la cámara. El impacto s des genera depósitos de sólidos en la pared. S zona de recirculación y sus efectos adversos p asi coincidir la velocidad del gas a la veloc sol .

Es otra ventaja de la invención iguración de la velocidad reduce la magnitud de lujo del gas a través de la cámara 10. Una orme velocidad del gas puede reducir la recir a del inyector; sin embargo, esto requiere de Otra ventaja de la invención es iguración de velocidad estabiliza el patrón ro de la cámara 10. Si el gas fuera alimentado só inyector, la zona de recirculación cerca del pareceria pero el patrón de flujo corriente eria inestable. En lugar de un núcleo estable cidad en el centro, se moverla más cerca de un ntando la probabilidad de impacto (choque) de ure Otra ventaja adicional de la invención e iguración de la velocidad permite una gran ión transversal para la inyección. Un método alt estabilizar el flujo seria configurar la for ra como un embudo invertido para forzar al núcl i centro. Sin embargo, esto reduciría substan área para la inyección química y así increm abilidad de impacto de las gotas en la pa Los sistemas que emplean el proceso y inan las características divulgadas e incorporan orme sea necesario para una amplia vari caciones industriales.

La descripción anterior es con el prop ñar a una persona con conocimientos ordinario ea cómo realizar la invención. No se intenta s aquellas modificaciones y variaciones obvi es serán aparentes para el técnico con conocimi écnica una vez que lea la descripción. Se pret rgo, que todas aquellas modificaciones y var as sean incluidas dentro del alcance de la inve se define por las siguientes reivindicació indicaciones pretenden cubrir los co indicados y los pasos en cualquier secuencia lo tivo para cumplir con los objetivos que se pre

Claims (1)

1. NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiendo descrito el presente invento se consid dad y por lo tanto se reclama como propiedad lo c as siguientes: REIVINDICACIONES 1. Un proceso para gasificar urea para re entración de óxidos de nitrógeno en gases de co comprende : a. alimentar urea a una cámara de gasificación, b. alimentar gases calientes a la cámara de gasi iente arriba del punto para introducir la urea po nyección capaz de distribuir la urea como part s finas, c. proporcionar una placa de distribución de g 2. Un proceso de conformidad con la reivin aracterizado porque el arreglo y espaciamiento ros se determina por dinámica de fluidos por utacionales o por modelado de flujo frió. 3. Un proceso de conformidad con la reivin caracterizado porque la urea se introduce c ción acuosa. 4. Un proceso de conformidad con la reivin aracterizado porque la solución acuosa se introdu entración desde aproximadamente 5 hasta aproxi 5. Un proceso de conformidad con la reivin aracterizado porque la urea se introduce como u ente dividido. 6. Un proceso de conformidad con la reivin aracterizado porque la temperatura de los gases c 8. Un proceso de conformidad con la reivin aracterizado porque incluye además pasar los g ienen la urea gasificada a través de un eleme una pantalla, una serie de deflectores o paletas imilares, que está diseñado para atrapar so idos, de cualquier fuente. 9. Un proceso de conformidad con la reivin aracterizado porque el elemento contiene un cat convertir HNCO o urea o subproducto en amoniaco. 10. Un proceso de conformidad con la reivin aracterizado porque incluye el paso de pasar l e la cámara de gasificación a través de un cat tivo para la reducción catalítica selectiva de N0 11. Un aparato, caracterizado porque compre a. una cámara de gasificación que tiene rior, inferior y laterales, tivo arreglo y espaciamiento de los agujer orcíonar mayor velocidad de gas en la proximida os de inyección que cerca de las paredes lateral ra, y e. medios de salida del gas para dirigir l entes que contienen urea gasificada desde la cáma 12. Sistemas que emplean el proceso y apar ivulgan . 13. Un proceso para gasificar urea, carac ue comprende : a. alimentar urea a una cámara de gasificación, b. alimentar gases calientes a al menos 204.44°C cámara de gasificación corriente arriba del pu oducir la urea por medios de inyección c ribuir la urea como partículas o gotas finas, c. proporcionar una placa de distribución de g 1 . Un proceso de conformidad con la reivin caracterizado porque el arreglo y espaciamiento ros se determina por dinámica de fluidos por tacionales o modelado de flujo frío. 15. Un proceso de conformidad con la reivin caracterizado porque la urea se introduce c ión acuosa. 16. Un proceso de conformidad con la reivin caracterizado porque la solución acuosa se int concentración desde aproximadamente 5 imadamente 70%. 17. Un proceso de conformidad con la reivin caracterizado porque la urea se introduce como u ente dividido.