[发明专利]从气流中去除一氧化二氮的工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种去除以污染的浓度包含在气流中的一氧化二氮(N₂O)的方法。

背景技术

一氧化二氮(N₂O)，俗称笑气，可以是含碳材料(如碳氢化合物)和含氮化合物(如氨(NH₃))的燃烧产物。其他燃烧产物包括NO和NO₂的氮氧化物，两者一起可简称为NO_x。比起某些其他温室气体如二氧化碳(CO₂)，一氧化二氮被认为是对温室效应和全球变暖作用更大者，且需要一种能够经济地去除在释放到大气的燃烧气体中包含的污染浓度的一氧化二氮的方法。

现有技术一般更集中于还原包含在燃烧气体中的氮氧化物而不是去除一氧化二氮。用于从气流中去除NO_x的一种方法是选择性催化还原(SCR)工艺。这种方法的一种形式记载在US 7,294,321中。在这种选择性催化还原工艺中，含一定浓度的NO_x和氨(NH₃)(其通常作为反应物添加到燃烧气体中)的燃烧气体与促进还原反应的催化剂接触，其中NO_x与氨和氧反应以生成氮和水。

记载在US7,459,135中的是用于催化还原NO_x的催化剂。这种催化剂包括含钯的沸石，其中该沸石还含有钪或钇或镧或其组合。然而US 7,459,135的教导没有涉及一氧化二氮的催化分解。另一方面，一种涉及催化分解气体中所含一氧化二氮的一种方法是记载在US 6,143,262中的工艺。在此工艺中，含一氧化二氮的气体与主要包含氧化锡的催化剂接触，但该催化剂也可含有钴作为助催化剂。

另一种催化分解一氧化二氮的方法记载在US 2008/044334中。该公开教导了一种用于催化分解一氧化二氮(N₂O)以生成氮气(N₂)和氧气(O₂)的催化剂。US 2008/044334概括地公开的催化剂包含载有第一贵金属和第二过渡金属的沸石。第一金属选自钌(Ru)、铑(RH)、锇(OS)和铱(IR)以及第二金属选自铁(Fe)、钴(Co)和镍(Ni)。

由于一氧化二氮是具有比某些其他温室气体显著更高的全球变暖潜力的温室气体，因此希望的是有一种从含有高浓度一氧化二氮且释放到大气中的气流中去除一氧化二氮的方法。更希望以经济的、热高效的方式实现一氧化二氮的清除的方法。

发明概述

因此，本发明提供一种从含有污染浓度的一氧化二氮的气流中去除一氧化二氮(N₂O)的方法，其中，所述方法包括：使所述气流通过含有高热容传热材料的传热区，由此使热量从所述传热材料传递给所述气流以从而提供加热的气流；将所述加热的气流传送到含有使一氧化二氮分解并由此得到具有降低的一氧化二氮浓度的气流的N₂O分解催化剂的反应区；将所述具有降低的一氧化二氮浓度的气流传送到含有第二N₂O分解催化剂的第二反应区，其中一氧化二氮分解以得到具有进一步降低的一氧化二氮浓度的气流；以及将所述具有进一步降低的N₂O浓度的气流传送到含有具有第二高热容的第二传热材料的第二传热区，由此使热量从所述具有进一步降低的N₂O浓度的气流传递给所述第二传热材料以从而提供冷却的气流。

附图说明

图1是显示用于从含有污染浓度的一氧化二氮的气流中去除一氧化二氮的本发明方法的工艺流程和系统设置的示意图。

发明详述

本发明方法是从含有污染的浓度或高浓度的一氧化二氮的气流中去除一氧化二氮的高能量效率的方法。一氧化二氮是具有极高的全球变暖潜力且造成地球大气层的臭氧层消耗的温室气体。本发明方法使得对于从包含一氧化二氮的气流中去除的给定量的温室气体(即一氧化二氮)需要提供低的能量输入，而且本方法提供高的总温室气体清除百分比，包括一氧化二氮和二氧化碳两者的去除。