[发明专利]选择性氧化进一步包含二氧化硫的尾气中的一氧化碳与挥发性有机化合物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及含有二氧化硫的尾气的催化净化。特别是，本发明是一种在由钯和氧化钒组成的负载型催化剂的存在下催化选择性氧化进一步包含二氧化硫的尾气中的一氧化碳和挥发性有机化合物而不会将二氧化硫大量氧化为三氧化硫的方法。

背景技术

尾气，包括烟道气，通常含有一定水平的SO₂和SO₃。在冷却该气体以回收热量时，SO₃在湿气的存在下在冷表面上形成H₂SO₄冷凝物，并在热回收系统中造成腐蚀问题。

还可以在热回收系统中安装附加催化剂以便通过氧化成CO₂和水来减少CO和挥发性烃类。这些催化剂通常是氧化催化剂，该催化剂除了去除目标污染物之外还将SO₂氧化为SO₃，并由此增加了与H₂SO₄冷凝相关的问题。

在处理来自燃烧过程中的含有氮氧化物(NO_x)的烟道气的装置中，通常采用SCR(选择性催化还原)以降低释放到大气中的气体中的NO_x水平。通过氧化钒或沸石基催化剂催化的SCR过程通常用于通过与氨的反应将烟道气中的NO_x还原为氮气。在SCR反应器下游，SO₃可以与来自SCR段的逃逸氨一起形成硫酸氢铵(ABS)，这会在下游设备上造成腐蚀与结垢。

在来自联合循环燃气涡轮发电厂的热回收蒸汽发生(HRSG)系统的设计中，可以从烟道气中通过热交换器提取热的温度水平具有上限和下限。温度上限通常由用于构成该交换器的材料来决定。温度下限主要由可能发生的酸气体冷凝来决定。酸气体在热交换器的金属表面上的冷凝是高度不希望的。事实上腐蚀可以相当快速和不可逆地损坏热交换器，造成用以更换昂贵的设备的长操作停机时间。但是，非常有兴趣的是将温度上限与下限相隔尽可能远。事实上，温度范围越宽，从烟道气中提取的热越多，HRSG设计就越有效。

即使对天然气运行时，SO₂也总是存在于来自燃气涡轮机的烟道气中。取决于天然气品质，在涡轮机的尾气中可以找到最高5ppm的SO₂。在该气体燃烧过程中还会产生NO_x和CO。在世界许多地方(如今，尤其是美国和欧洲)从燃气涡轮机排放NO_x和CO已经越来越受到管制。这一事实已经提高了设计有用于减排这两种有害气体的空气污染控制系统的HRSG的数量。这些系统仅仅基于催化转化器。在NO_x的情况下，这通过在氧化钒-或沸石-基催化剂上的NH₃法通过公知的SCR来还原。在CO的情况下，这通过使用贵金属催化剂——通常为Pt基催化剂来氧化为无害的CO₂。这些催化剂在所有情况下均为单块形式，这确保了低压降。在去除有毒气体的同时，这些催化剂能够将该烟道气中存在的一部分SO₂氧化为SO₃。这种副反应是高度不希望的。SO₃，在水湿气的存在下形成硫酸(H₂SO₄)。如果还存在氨的话，还将形成硫酸氢铵(ABS)。H₂SO₄与ABS(取决于它们的浓度)可以在相对高的温度(在可能设置有HRSG的冷端的温度范围内)下冷凝。构成该冷端的盘管随后将暴露于腐蚀和结垢。

很明显，在HRSG设计中存在CO氧化催化剂和SCR催化剂具有提高酸气体生成的副作用，取决于所用催化剂的SO₂氧化活性。这一事实迫使HRSG设计提高该HRSG冷端的最低温度，由此降低该设备的效率。一部分热事实上由烟囱离开设备而没有被回收。

效率的损失与CO和SCR催化剂的SO₂氧化活性直接成正比。作为催化反应，其速率主要取决于催化剂的性质和操作温度。