[发明专利]用于净化含氮氧化物的气体流的方法和设备

说明书

根据本发明的用于净化含氮氧化物气体流的方法，首先将含NO_x的气体流在第一反应器(清洗器)的底部区域中馈入，并且与清洗液体逆流地引导。接着在第二反应器中将富集了NO_x的清洗液体与富含氧气的气体接触；在此形成水性的含有硝酸的液体。接着将水性的含有硝酸的液体分成两个子流，其中一个子流被导出而第二子流被引导回第一反应器中并用于清洗气体流。所述方法使得剩余排气中氮氧化物浓度的明显降低。

本发明涉及一种用于净化含氮氧化物的气体流的方法。本发明还涉及一种对应的设备。

为了从气体流中去除氮氧化物，例如选择性非催化还原(SNCR)和选择性催化还原(SCR)的方法是已知的，其中在气体流中包含的氮氧化物(NO_x)通过送入到清洗溶液中而被吸收并且通过喷入氨水而还原成单质氮。

从EP 1 950 176 A2已知一种用于从排气流去除氮氧化物的方法，其中排气流在65℃至135℃的温度与臭氧接触。在此，氮氧化物与臭氧反应，形成N₂O₅和硝酸。随后在颗粒清洗器中去除N₂O₅和硝酸。

在US 6 231 824 B1中提出以如下方式从气体流中去除一氧化氮，首先在150℃至1000℃的温度将气体流在沸石催化剂处与氧气接触，其中一氧化氮与氧气反应生成二氧化氮。然后将含二氧化氮的气体流与臭氧接触；在此将二氧化氮至少部分转化为硝酸。借助于水性液体将硝酸从气体流中洗出。

负载有氮氧化物的排气流尤其在主要用于工业制造硝酸的Ostwald方法中出现。在这种方法中，首先将氨水和氧气在反应器中在大多数情况下由贵金属、例如铂-铑组成的网状催化器处转化为一氧化氮和水蒸气。接着将反应器产出物在冷凝器中冷却到水冷凝的温度。一氧化氮的一部分与水和氧气反应，形成水性的含有硝酸的溶液，所述溶液还包含溶解形式的氮氧化物、尤其一氧化氮。将剩余的未进入溶液中的气体混合物送入吸收塔，其中气态氮氧化物的一部分与氧气和水转化成硝酸。在此水通常与上升的气体流逆流地流过吸收塔。硝酸在吸收塔底部汇集在水性溶液中。将这种含有硝酸的溶液与已经在冷凝器中形成的含有硝酸的溶液一起抽出、泵送到吸收塔的顶部并在那里喷入，以便将仍包含在溶液中的含氮气体转化成硝酸。在很多情况下，还彼此先后连接多个吸收塔，其中气体流和抽出的硝酸逆流地流过这一系列的吸收塔。为了提高对含氮气体的吸收能力，使在所述吸收塔中的气体达到1至15bar(g)的较高压力。然而氮氧化物仍以不可忽略的程度保留在排气中。尤其在吸收柱以1至5bar(g)的相对较低压力工作的设施(所谓的低压或中压设施)中，排气中的含氮排气比例非常高，这尤其归因于通常用作吸收柱中氧气提供物的空气中较低的氧气分压。施加较高压力虽然造成排气中氮氧化物的剩余含量减小，但是也与显著更高的成本(用于压缩以及对应地设施部件的适用于高压的设计)相关。

因此本发明的目的是，降低在对含NO_x气体、尤其用于制造硝酸的工艺中的排气除氮时的方法工艺上和运行经济性上的花费。

这个目的通过具有专利权利要求1的特征的方法以及通过具有专利权利要求9的特征的设备来实现。在从属权利要求中给出了本发明的有利的构型。

根据本发明的方法，首先将含NO_x的气体流在第一反应器(清洗器)的底部区域中馈入，并且与送入此反应器的顶空的水性清洗液体逆流地引导通过反应器。在此，来自气体流的氮氧化物溶解在清洗液体中并且清洗溶液富集有氮氧化物。随后将富集了氮氧化物的清洗液体导入第二反应器的顶空中并且在第二反应器中与富含氧气的气体进行接触。这种气体在任意的位置送入第二反应器，例如但不必须在其下部区域中，并且然后与清洗液体逆流地穿过第二反应器。水性的含有硝酸的液体汇集在第二反应器的液池中。将水性的含有硝酸的液体从第二反应器的液池抽出并分离成两个子流。将第一子流引导回第一反应器中并在第一反应器中用于清洗气体流。将第二子流导出并用在另外的工艺中；例如将这个子流导入用于生成硝酸的设施的吸收塔中，以便提高其效率。通过第二子流取出的液体量通过馈入第一反应器中的相同量的新鲜的(也就是少含氮氧化物的)清洗液体(例如水)来替代。