(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 107774122 A(43)申请公布日 2018.03.09
(21)申请号 201610710301.2(22)申请日 2016.08.24
(71)申请人 江苏新天鸿集团有限公司
地址 225200 江苏省扬州市江都区城北工
业园双汇路4号(72)发明人 王敏 戴家旗 徐时红
(74)专利代理机构 北京连和连知识产权代理有
限公司 11278
代理人 奚衡宝(51)Int.Cl.
B01D 53/88(2006.01)B01D 53/90(2006.01)B01D 53/56(2006.01)
权利要求书1页 说明书4页 附图1页
(54)发明名称
新型低温烟气脱硝工艺(57)摘要
本发明涉及一种新型低温烟气脱硝工艺。反应温度范围为120～200℃，由陶瓷支架、金属支架或C和活性成分组成。本发明催化剂的布置方式可以充分利用催化剂层；2）本发明采用合理的工艺，经过实际使用检测，取得了很好的技术效果。
CN 107774122 ACN 107774122 A
权 利 要 求 书
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1.新型低温烟气脱硝工艺，其特征在于，1）催化剂型式：
反应温度范围为120～200℃，由陶瓷支架、金属支架或C和活性成分组成，反应器竖向布置，设置2+1层催化剂，即初装2层催化剂，同时提供一个备用的催化床层，当催化剂活性降低时，在备用层中安装催化剂；催化剂持续失活后更换催化剂，一次只换一层；
2）低温炭基SCR催化剂技术特点：炭基催化剂：采用活性炭负载金属化合物做为催化剂，活性炭的表面以含氧官能团的形式，分别存在着酸性官能团、中性官能团及碱性官能团，酸性官能团主要有酚羟基、羧基；中性官能团主要有羰基、醌基；碳表面不仅有含氧官能团，还有含硫、氢、氯的官能团；
对活性炭进行表面改性，赋予其一些表面化学性质，从而改变其吸附或催化性能；
炭基材，纤维加固以增加寿命；添加V2O5、WO3、Ce活性成分；低温系统组成及反应器布置：在选择催化还原工艺中，NOx与NH3在催化剂的作用下产生还原，催化剂安放在一个固定的反应器内，烟气穿过反应器平行流经催化剂表面，催化剂单元通常垂直布置，烟气自上向下流动；
催化剂入口气流条件：
催化反应器的设计在平均温度值的±15℃范围内进行，气流的入口装置使烟气均匀流入低温SCR单元的所有部位。
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CN 107774122 A
说 明 书新型低温烟气脱硝工艺
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技术领域[0001]本发明涉及一种新型低温烟气脱硝工艺，处于烟气处理技术领域。
背景技术[0002]目前世界上流行的SCR工艺主要分为氨法SCR和尿素法SCR两种。此两种方法都是利用氨对NOX的还原功能，在催化剂的作用下将NOX(主要是NO)还原为对大气没有多少影响的N2和水。还原剂为NH3，其不同点则是在尿素法SCR中，先利用一种设备将尿素转化为氨之后输送至SCR触媒反应器，它转换的方法为将尿素注入一分解室中，此分解室提供尿素分解所需之混合时间，驻留时间及温度，由此室分解出来之氨基产物即成为SCR的还原剂通过触媒实施化学反应后生成氨及水。尿素分解室中分解成氨的方法有热解法和水解法，主要化学反应方程式为：
NH2CONH2+H2O→2NH3+CO2在整个工艺的设计中，通常是先使氨蒸发，然后和稀释空气或烟气混合，最后通过分配格栅喷入SCR反应器上游的烟气中。[0003]在SCR反应器内，NO通过以下反应被还原：
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O6NO+4NH3→5N2+6H2O当烟气中有氧气时，反应第一式优先进行，因此，氨消耗量与NO还原量有一对一的关系。[0004]在锅炉的烟气中，NO2一般约占总的NOX浓度的5%，NO2参与的反应如下：
2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O6NO2+8NH3→7N2+12H2O
上面两个反应表明还原NO2比还原NO需要更多的氨。[0005]在绝大多数锅炉烟气中，NO2仅占NOX总量的一小部分，因此NO2的影响并不显著。[0006]SCR系统NOX脱除效率通常很高，喷入到烟气中的氨几乎完全和NOX反应。有一小部分氨不反应而是作为氨逃逸离开了反应器。一般来说，对于新的催化剂，氨逃逸量很低。但是，随着催化剂失活或者表面被飞灰覆盖或堵塞，氨逃逸量就会增加，为了维持需要的NOX脱除率，就必须增加反应器中NH3/NOX摩尔比。发明内容[0007]本发明针对上述缺陷，目的在于提供一种具备良好脱硝效率的新型低温烟气脱硝工艺。[0008]为此本发明采用的技术方案是：1）催化剂型式：
反应温度范围为120～200℃，由陶瓷支架、金属支架或C和活性成分组成，反应器竖向布置，设置2+1层催化剂，即初装2层催化剂，同时提供一个备用的催化床层，当催化剂活性降低时，在备用层中安装催化剂；催化剂持续失活后更换催化剂，一次只换一层；
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说 明 书
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2）低温炭基SCR催化剂技术特点：炭基催化剂：采用活性炭负载金属化合物做为催化剂，活性炭的表面以含氧官能团的形式，分别存在着酸性官能团、中性官能团及碱性官能团，酸性官能团主要有酚羟基、羧基；中性官能团主要有羰基、醌基；碳表面不仅有含氧官能团，还有含硫、氢、氯的官能团；
对活性炭进行表面改性，赋予其一些表面化学性质，从而改变其吸附或催化性能；
炭基材，纤维加固以增加寿命；添加V2O5、WO3、Ce活性成分；低温系统组成及反应器布置：在选择催化还原工艺中，NOx与NH3在催化剂的作用下产生还原，催化剂安放在一个固定的反应器内，烟气穿过反应器平行流经催化剂表面，催化剂单元通常垂直布置，烟气自上向下流动；
催化剂入口气流条件：
催化反应器的设计在平均温度值的±15℃范围内进行，气流的入口装置使烟气均匀流入低温SCR单元的所有部位。[0009]本发明的优点是：1）本发明催化剂的布置方式可以充分利用催化剂层；2）本发明采用合理的工艺，经过实际使用检测，取得了很好的技术效果。附图说明[0010]图1为NOX浓度和低温脱硝率对所需催化剂体积的影响图。具体实施方式
[0011]
1）催化剂型式
新型低温催化剂反应温度范围为120～200℃，由陶瓷支架、金属支架或C和活性成分组成，现在使用的催化剂形状主要为柱状，采用挤出成型工艺。采用板形时在支撑材料外涂刷催化剂。根据本工程的具体特点，反应器竖向布置，初步考虑设置2+1层催化剂，即初装2层催化剂，同时提供一个备用的催化床层。当催化剂活性降低时，在备用层中安装催化剂。催化剂持续失活后更换催化剂，一次只换一层，这种方法可以充分利用催化剂。[0012]2）低温炭基SCR催化剂技术特点：
炭基催化剂：活性炭作为非极性吸附剂，吸附容量大，抗酸耐碱化学稳定性好，热稳定性好，经过多次吸附和解吸仍保持原有的吸附性能等特点，使活性炭作为催化剂或催化载体时具有良好的性能，采用活性炭负载金属化合物做为催化剂，不仅可利用活性炭高的比表面积，其良好的吸附作用使金属组分更好地分散在其表面，提高催化组分的表面活性，而且还可发挥活性炭本身的还原作用（或活性载体作用），进一步提高催化活性。[0013]炭材料的主要成分是碳，其本身没有极性，可以认为其表面呈疏水性。活性炭的表
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说 明 书
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面以含氧官能团的形式(如式)，分别存在着酸性官能团、中性官能团及碱性官能团。酸性官能团主要有酚羟基、羧基；中性官能团主要有羰基、醌基；碳表面不仅有含氧官能团，还有含硫、氢、氯的官能团。
[0014]
无论是作为吸附剂还是催化剂或催化剂载体使用，活性炭的表面性质都具有极其重要的作用。当作为催化剂或催化剂载体使用时，它在很大程度上决定了催化活性组分的相互作用以及活性组分的分散程度，并最终决定催化剂的催化性能。有目的地对活性炭进行表面改性，赋予其一些特殊的表面化学性质，从而改变其吸附或催化性能。[0016]炭基材，纤维加固以增加寿命；
添加V2O5、WO3、Ce活性成分；多孔性介质：重量轻、抗中毒；根据烟气参数调整V2O5的含量，使活性最优。[0017]3）催化剂体积
低温SCR系统的性能主要由催化剂的质量和反应条件所决定。在低温SCR反应器中催化剂体积越大，NOx的脱除率越高同时氨的逸出量也越少，然而低温SCR投资费用也会显著增加，因此，在低温SCR系统的优化设计中，催化剂体积是一个很重要的参数。催化剂的体积也取决于催化剂的可靠寿命，因为催化剂的寿命受很多不利因素的影响，如中毒和固体物的沉积等。[0018]在选择催化还原工艺中，NOx与NH3在催化剂的作用下产生还原。催化剂安放在一个固定的反应器内，烟气穿过反应器平行流经催化剂表面。催化剂单元通常垂直布置，烟气自上向下流动。SCR系统一般由氨的储存系统、氨与空气混合系统、氨气喷入系统、反应器系统、烟气系统、检测控制系统等组成。[0019]就现场设备而言，SCR系统一般要遵循以下布置原则：
a.在规划基本的现场布置方案时，建筑和设备的位置应该按照需要的功能来布置，并考虑进出方便、建造难易、操作、维护、和安全性。[0020]b.为SCR反应器留有适当的空间，用来设置过道，便于催化剂模块的安装和操作。[0021]c.为催化剂模块的抬升预留足够的空间。[0022]d.通道应该尽可能连续，所有的主要通道能允许叉式升降机或铲车)通行，并考虑其转动半径。[0023]2.3.3.4 催化剂入口气流条件
对低温 SCR系统进行优化设计则需考虑在催化反应器的入口处合理分布烟气和氨。研究表明：导流板、混合器、氨的喷射器和烟道等对低温SCR系统产生影响。在最初的催化剂的设计中应考虑适当放大催化剂的量，同时还需要考虑反应器中有效区域的变化。[0024]研究发现反应器中有些部位的温度常偏离设计温度从而导致 NOx脱除率的改变，因此，催化反应器的设计通常在平均温度值的±15℃范围内进行，气流的入口装置应设计
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[0015]
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成可使烟气均匀流入低温SCR单元的所有部位，使烟气的停留时间和低温脱硝率尽可能在催化反应器各断面上相等。催化反应器的设计还要考虑气流的不均衡的扩散速度。[0025]对一个给定的 NOx脱除率来说，NH3／NOx化学计量比不应超过理论值的±5％以上。过大的偏离可能会降低低温脱硝反应，导致逸出氨的浓度增大，并需要更大的催化剂体积。
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说 明 书 附 图
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图1
