[发明专利]用催化剂对活性化合物进行活化

说明书

技术领域

本发明涉及过氧化氢和其他活性化合物的催化活化，更具体来说涉及将过氧化氢催化活化用来对固定源的燃烧烟道气流中的污染物进行处理。

发明背景

过氧化氢(H₂O₂)是一种人们公知的化合物，其具有很强的氧化性，通常以水溶液的形式销售。过氧化氢水溶液可以以不同的浓度购得，具有很广泛的商业用途，例如消毒剂、杀菌防腐剂、漂白剂、氧化剂(包括用于化学反应)和推进剂(例如用于火箭)。过氧化氢的一个重要的特性在于其分解副产物是无害的。

过氧化氢可以在蒸气相或者冷凝相(例如在水溶液中)分解，形成分解产物氧气和水。总体分解反应如下式所示：

H₂O₂→H₂O+1/2O₂↑    (1)

人们正在开发将过氧化氢用于治理空气污染的用途，用来对固定源(例如使用化石燃料的发电厂)产生的烟道气流进行处理，除去其中的污染物。

煤、焦炭、天然气或石油之类的燃料的燃烧通常会造成在燃烧烟道气流中有污染物，这些污染物由燃烧过程产生或来源于燃料源内包含的杂质。燃煤的电力公用发电厂是这种燃烧工艺造成空气污染的一个重要来源，但诸如工业锅炉、垃圾焚化炉和制造厂之类的其它固定的燃烧燃料的装置也是污染源。

这些固定高温燃烧源产生的空气污染物主要是硫的氧化物(例如SO₂和SO₃)，也被称作SO_X气体；以及氮的氧化物，也被称作NO_X气体，这两种物质都是酸性气体。这些燃烧烟道气中其它受关注的燃烧污染物包括其它的酸性气体，例如HCl和HF，Hg(汞)，CO₂和微粒。另外，用来在选择性催化还原(SCR)和选择性非催化还原(SNCR)系统中对烟道气NO_X进行处理的残余未反应的氨气(NH₃)是燃烧烟道气流中包含的另一种存在危害的污染物。在过去数十年间，对这些固定燃烧源产生的各个污染物组分的规章限制的要求越来越严格，而将来排放标准可能会进一步变严。

人们提出了将过氧化氢水溶液用于各种用途，用来对燃烧烟道气流进行处理，以除去污染物。但是，人们仍然需要能够以高效的方式利用过氧化氢的空气污染控制处理工艺。

本发明提供了一种空气污染控制方法，该方法使用活化的过氧化氢，将其作为氧化性反应物引入烟道气流中，用来有效地控制烟道气流中的污染物，特别是用来处理NO_X、Hg和残余的氨气(包含在SCR处理或者SNCR处理的燃烧烟道气流中)。在用来从燃烧烟道气流中除去SO_X和NO_X和其它的气体污染物的现有技术的处理中，没有揭示或提出本发明的新颖的过氧化氢活化系统。

Azuhata等在美国专利第4,213,944号(日立公司(Hitachi))中揭示了一种用来从包含氮的氧化物的热气流中除去氮的氧化物的方法，该方法在400-1200℃的升高的温度下将还原剂，优选氨和过氧化氢加入热气流中，从而将氮的氧化物分解为氮气和水。根据该文献的描述，通过将过氧化氢和氨同时加入，特别是在400-800℃的温度下加入，使得氨分解，使其与具有与NOx反应的活性，从而提高氨的活性。将足量的过氧化氢与氨一起加入，使得过量的未反应的氨也发生分解。

Jones在美国专利第5,120,508号和第4,783,325号(Noell)中揭示了通过将包含过氧基引发剂和氧气的气体注入含NO的烟道气流中，将烟道气流中的NO转化为NO₂的方法。所述过氧基引发剂优选是丙烷，但是还可以是其它的烃类或者过氧化氢或氢气。然后制得的含NO₂的气流在吸收区域进行处理，用天然小苏打或者天然碱之类的干吸着剂除去NO_X和SO_X，所述干吸收剂装在袋滤室(baghouse)内，然后将处理过的气流排放到大气中。