TW464529B - Method of using catalyst for cleaning exhausted gas - Google Patents

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經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 464529 A7 _____B7___五、發明說明（I ) 本發明是有關一種觸媒之使用，此種觸媒有經熱噴灑而 塗佈之催化活性表面，以便在載有金屬成份的廢氣中將有 害物質還原，本發明亦涉及此種用途之已施加一層重金屬 成份之觸媒之淨化方法。 已知有不同結構與成份之觸媒可將在焚燒裝置（例如火 力發電廠）、垃圾焚燒裝置或是柴油或汽油操作之燃燒型 馬達之廢氣中之有害物質予以還原。因此，使用觸媒將氮 氧化物降低所根據選擇性催化還原之方法（SCR)其係藉由 如是氨（CNH3)之還原劑，而將氮氧化物還原成氮分子與水 。另外，亦可使用觸媒 > 將如戴奧辛及呋喃類的有機有害 物質予以氧化。 典型地用於此種將有害物質還原之合成觸媒中的是一種 以氧化鈦爲主之觸煤，其另外具有氧化鎢及/或氮化釩之 混合物。製造此種觸媒•係使適當之載體浸入含催化活性 物質的懸浮液（suspension)中，然後使其乾燥並將其煅燒 。爲人所熟知的是：經由熱噴灑適當之噴灑材料而使該載 體具有催化活性表面。例如，在DE 3 8 Π 3 1 2A與DE 3 9 1 6 3 98 中之具有由熱噴灑而塗佈之催化活性表面之此種觸媒，即 已爲人所熟知。 取決於儲存的地點，每一種化合燃料係包括例如鹼金屬 元素，鹼土金屬元素與重金屬、銅、鉛、釩，砷等內蘊微 量元素之某一成份之化合態。這特別適用於天然生成的化 石燃料，像是煤、重油與石油。基於此事實，在精製此種 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用申國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 464529 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（> ) 化石燃料中所產生之精煉之殘餘物，在特殊的部份中係載 有重金屬。由家庭垃圾中亦已知：垃圾中係含有此種重金 屬成份。例如在石化發電廠或垃圾焚燒裝置中焚燒上述材 料時，此內蘊之重金屬的一部份會成爲揮發性重金屬成份 而釋出，其將與此種焚燒裝置之廢氣混合。此廢氣之揮發 性重金屬成份，使得連接於其後之裝置的各部件中存有不 易淸除之沈積物，特別是在一種直接沈積於廢氣之觸媒中 ，此種沈積會導致觸媒表面上之催化活性形成巨大的損 害。此外，不期望之副反應的轉化速率亦會因此而急劇地 提高。例如，已爲人所知的：在將觸媒上的釩及/釩氧化 物（例如V 20 5 )之沈積物還原成氮氧化物時I會使得二氧化 硫（S〇2 )至三氧化硫（S〇3 )此種不期望之轉化作用大大的提 高。由於此種方式可能形成硫酸，而會造成連接於觸媒後 方之各個裝置動件上顯著的腐蝕問題。因此，在這種焚燒 裝置中觸媒的耐用時間，通常不是由觸媒之自然老化所限 制，而是受限於觸媒表面沈積物的數量。 _ 若欲將觸媒表面作機械式的淨化而未將其破壞，通常是 不可能的。這是因爲一方面由於觸媒具高的比表面而使得 重金屬更適合在此種表面上沈澱1並且另一方面是有部份 之此重金屬成份擴散至觸媒材料中。一種具有相對應之低 比表面之高活性觸媒並不能解決此問題’因爲此種觸媒體 本身，對於不期望之副反應之轉化具有相當高的活性。 本發明的目的是提出一種觸媒’以使用於一個焚燒裝置 4- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 請 先-閲 讀 背 之 注 意 事 # I| k 頁 訂 9 2 5 4 6 4 A7B7 五、發明說明（i) 之載有重金屬成份之廢氣中，而將有害物質還原，其儘管 重金屬沈積，但仍具有長的耐用時間。此外本發明的目的 是提出一種如此使用之觸媒的淨化方法。 在本發明中有關於觸媒之目的，是藉由以下的方式而解 決：在焚燒裝置之載有重金屬成份的廢氣中，使用—種具 有由熱噴灑塗佈而成的催化活性表面之觸媒，將有害物質 還原* 因此，由下述認知而產生本發明，此經由熱噴灑而製成 的觸媒相對於傳統式的觸媒，係具有較長的壽命或耐用時 間°此長的耐用時間，係歸因於此種觸媒所塗佈的催化活 性表面之高的耐磨性。此高的耐磨性是在熱噴灑時表面之 各個成份彼此之間，以及與所使用載體材料之間所產生之 強烈之浸漬作用之直接結果。 由於此特性，此種觸媒表面上的重金屬沈積物可輕易地 以機械方式去除，而不會因此破壞觸媒之催化性表面，或 使此表面由載體結構擦掉。由廣泛的硏究調查已顯示：對 於一個經由熱噴灑而製成的觸媒而言，基本上可以完全去 除重金屬沈積物，而不會顯著地損害其催化活性。 若在焚化裝置的廢氣通道（其廢氣載有重金屬成份）中， 使用一個經由熱噴灑所製成的觸媒，使氮氧化物還原，則 在其催化活性降低時1或是在不期望之副反應之轉換率增 加時，此種觸媒將由於重金屬沈澱物而不能被置換，但可 以簡單的機械方式來淨化之。以此方式可使具此種配備的 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -I----- ----- 1裝 i I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂： "- 經濟部智慧財產局員x消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 “ g 4 5 2 9 A7 __B7五、發明說明（午） 焚化裝置的操作成本急劇降低。觸媒之多次淨化亦是可行 的。 因爲如此地使用的觸媒的淨化較完全’更換時將有利得 多，此觸媒的淨化可在非常短的時間間隔中重覆，此種時 間間隔較觸媒之更換時間短很多。可以在一個較早時點及 時地阻止，因觸媒表面上之重金屬沈積物而成的副反應（ 例如二氧化硫（S〇2 )轉化至三氧化硫（S〇3 )。以此種方式， 可以使得連接於觸媒後方裝置之各部份上的腐蝕損害，大 大地降低。 由於，特別是，石油或重油（但亦包括精煉殘餘物）的焚 燒所產生之廢氣中，會有高濃度的釩及/或氧化釩。此在 焚化裝置中使用此種由熱噴灑所形成之觸媒（焚化設備中 使用因此是特別有利的油或重油作爲燃料或焚燒精煉之 殘餘物）。 關於淨化方法的目的在本發明中是以下述方式解決：在 載有重金屬成份的廢氣中，於藉由熱噴灑所形成觸媒的表 面上沈積之重金屬物，是以機械式的方式來去除，及/或 借由（較佳是）鹼性溶液來淸洗而去除。 如上所述，由於此藉由熱噴灑而製成的觸媒之催化活性 表面係特別地耐磨損，所以可以沒有問題地以機械方式去 除已形成的重金屬沈積物，而不會產生對其活性表面之損 害。當觸媒表面（較佳地）以鹼性溶液淸洗或噴洗時，則對 於重金屬成份之去除特別有效。尤其是藉由所調配的鹼性 <請先閱讀背面之注意Ϋ項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公Μ ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ^ ° 4 52 9 A7 _B7___ 五、發明說明（S ) 溶液可使觸媒表面上的重金屬溶解於溶液中。觸媒之原來 的催化活性，因此幾乎可完全重新恢復。 本發明之實施例以下將根據圖式作進一步說明。 圖式之簡單說明 第〖圖是在焚燒裝置之廢氣通道中，已噴灑所成觸媒之 圖式。 第2圖是一淨化方法之槪要圖式說明，其一種經噴灑之 觸媒係用於一種載有重金屬成份之已燃燒廢氣中。 第1圖中所描述之焚燒裝置包括一焚燒室1，其係具有 一個與其連接之廢氣通道2,其通向煙囟7中。在廢氣通 道2中連接一種可由焚燒室1之廢氣3所流過之廢氣淨化 系統4，其包括一種淨化元件5與一種將廢氣3脫氮之觸 媒6。此焚燒室1 (其可以是化石燃料（煤石油，天然氣等） 發電廠之乾燃料燃燒室或是焚化室）可以被供應於圖式中 未顯示殘餘之精煉中來進行焚燒。相對應地’廢氣3具有 高成份之揮發性重金屬成份（尤其是氧化釩（V 2〇5)如下： 9 .體積％ 02 24 體積％ H20 100 mg /Nm3 S〇2 650 mg/Nm3 CO 以及 < 100 rag/Nm3 V 2Ο5 廢氣中剩餘之重金屬成份則未進一步的提及。此廢氣係 -經由廢氣淨化系統4來輸送以便被脫氮，並且經由煙囟7 -----------ί 1裝------- 訂·！ ----知 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（6 ) 排出。此用於氮氧化物之催化分解所設之觸煤6，是一種 所謂的DeNOx觸媒，其係配置於由多個由鉻鋁鋼平行板所 構成之元件箱中。在每一個此種板之兩側，係設有由熱噴 灑所塗佈之催化活性表面，此表面之層厚度大約是508 / m2 。此種催化活性表面包含8Gew% M0O3，〇 . 5Gew% V 2〇5， 6 5Gew% T i 〇2以及剩餘的Gew%之A 12〇3。在淨化元件5中 ，此廢氣3係設有例如氨的還原劑，並且與此還原劑均勻 的混合。爲此，此還原劑噴入器可設有一種連接於其後之 靜態混合器。 當此焚燒裝置運作時，此包括在廢氣3中的氧化釩V 205 沈積於觸媒6之表面上。隨著運作其間的增長此種沈積物 在氮氧化物轉化時會使觸煤6之催化活性降低|並且在二 氧化硫S〇2轉化至三氧化硫S03時會使催化活性提高。然 而，由於在連接於其後之裝置之各部件中可能形成硫酸， 會此高的S02 / S03化率導致顯著可觀的腐鈾問題。 當觸煤6在轉化氮氧化物時的催化活性降低至某一界限 値以下，或其在_ S02轉化成S03時之催化活性上升至某一 指定之上限値之上時，則須適當地進行觸煤6之淨化，因 此|此等界限値的確定是依據特定之裝置來進行。此在觸 媒表面上的V 205沈積物可以借助於適當的感測器，來測定 觸煤6之後之廢氣3中之氮氧化物、還原劑或三氧化硫之 濃度。 爲了從觸煤6之表面去除V 2〇5沈積物而根據第2圖使用 ϊιιι — lll — X I Ϊ - — — — —III 1111[11 ^ " (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 4 6 4 5 2 9 A7 B7 五、發明說明（巧） (請先閲讀背面之注i項再填寫本頁) PH値從7 . 5至8 . 5之氨鹼來調配之水溶液8 °對此’此種 在儲存容器1 〇中的鹼性溶液8係藉由泵9來壓縮’並藉 噴嘴1 1來噴灑在觸煤6之上。觸煤6中之板是平行於驗 性溶液8之噴灑方向而對準於高的PH値之溶液8 ’則觸煤 6之表面上的V 2〇5因而被溶解，並且因此從此表面去除。 最後，溶液8與被溶解的釩一起收集於收集容器1 2中並 且丟棄。 圖式代號說明 1 燃燒室 2 廢氣通道 3 廢氣 4 廢氣淨化系統 5 處理元件 6 觸煤 7 煙囟 8 鹼性溶液 9 泵 10 儲存容器 11 噴嘴 12 收集容器 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

1. 4 b 4 52 9 B8 C8 六、申請專利範圍 經濟部智葱財.4局1,'工消費合作社印製 第86 1 1 3438號「淨化廢氣觸媒之使用方法」專利案 (89年12月 修正) 六、申請專利範圍： 1 .—種淨化廢氣觸媒（6 )之使用方法，其中廢氣係包括 +—種由燃燒裝置所排出的重金屬有害物質之混合物 ，其特徵在於：該觸媒係具有在低於Τι 02熔點之溫度 下，經熱噴灑塗佈而成之活性表面，該活性表面係由 MoCh、V 2〇5、Ti〇2 及 Α12〇3 所組成。 2 .如申請專利範圍第1項之淨化廢氣觸媒之使用方法， 其中廢氣內之重金屬包括V及/或V2〇5。 3 . —種用以減少含於廢氣內Nox的觸媒之使用方法，其 中廢氣係包括一種由燃燒裝置所排出的重金屬有害 物質之混合物，其特徵在於：該觸媒係具有在低於 T i 〇2熔點之溫度下，經熱噴灑塗佈而成之活性表面， 該活性表面係由Mo〇2、V 205、Ti02及Al2〇3所組成。 4 .如申請專利範圍第1項之淨化廢氣觸媒之使用方法， 其中因重金屬而中毒之觸媒，係以機械來移除重金屬 及/或藉由鹼性溶液來洗滌將重金屬去除，而使觸媒 再活化。， , . —I n n [ I ϋ ^ I II 線 (請先閱讀背而之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS Μ4说格{ 210Χ297公釐）