(57)【要約】  提示されているのは、煙道ガス処理システムの構成要素である選択的触媒還元システムの不活性化された窒素酸化物分解触媒のオフライン再生のためのプロセスである。選択的触媒還元システムは、不活性化ＳＣＲ触媒の除去および交換を可能にするために隔離されている。除去されたＳＣＲ触媒は、煙道ガス処理システムからオフラインで再生され得る。オフラインで再生されたＳＣＲ触媒は、交換用ＳＣＲ触媒として使用することができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス流に含まれる窒素酸化物の選択的触媒還元および窒素酸化物除去触媒のオフライン再生のためのプロセスであって、
窒素酸化物および硫黄化合物を含む処理された煙道ガス流を、煙道ガス処理システム内に統合されたＳＣＲシステムによって規定される接触ゾーンに導入することであって、前記接触ゾーンがＳＣＲ触媒を含む、導入することと、硫黄化合物によって不活性化される不活性化ＳＣＲ触媒を提供するのに十分な時間、前記処理された煙道ガス流を前記ＳＣＲ触媒と接触させることと、前記処理された煙道ガス流を前記ＳＣＲ触媒と接触させながら、前記ＳＣＲシステムから脱窒煙道ガス流を生成してスタックに排出することと、
前記不活性化ＳＣＲ触媒を有する前記ＳＣＲシステムを隔離することにより、前記導入ステップを止めることと、
前記不活性化ＳＣＲ触媒を前記ＳＣＲシステムから除去して、除去されたＳＣＲ触媒を提供することと、
前記不活性化ＳＣＲ触媒を予備のＳＣＲ触媒と交換し、その後、前記処理された煙道ガス流を前記接触ゾーンに再導入し、前記処理された煙道ガス流を前記予備のＳＣＲ触媒と接触させることと、
前記除去されたＳＣＲ触媒を前記煙道ガス処理システムからオフラインで再生することにより、再生されたＳＣＲ触媒を提供することと、を含む、プロセス。
【請求項２】
前記ＳＣＲシステムを前記隔離することが、前記処理された煙道ガス流をバイパス流として前記ＳＣＲシステムの周りをバイパスすることと、前記不活性化ＳＣＲ触媒を前記ＳＣＲシステムから除去する前に、前記バイパス流を前記スタックまで進ませることと、を含み、前記除去されたＳＣＲ触媒を前記予備のＳＣＲ触媒と交換した後、前記バイパスステップを止める、請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
前記予備のＳＣＲ触媒を有する前記ＳＣＲシステムを隔離することによって、前記処理された煙道ガス流を前記接触ゾーンに再導入する前記ステップを止めることと、
前記予備のＳＣＲ触媒を前記ＳＣＲシステムから除去し、前記再生されたＳＣＲ触媒と交換することと、
その後、前記処理された煙道ガス流を、前記再生されたＳＣＲ触媒を含む前記ＳＣＲシステムの前記接触ゾーンに再導入することと、をさらに含む、請求項２に記載のプロセス。
【請求項４】
前記予備のＳＣＲ触媒を有する前記ＳＣＲシステムを前記隔離することが、前記処理された煙道ガス流を第２のバイパス流として前記ＳＣＲシステムの周りにバイパスすることと、前記予備のＳＣＲ触媒を前記ＳＣＲシステムから除去する前に、前記２のバイパス流を前記スタックまで進ませることと、を含み、前記予備のＳＣＲ触媒を前記再生されたＳＣＲ触媒と交換した後、前記バイパスステップを止める、請求項３に記載のプロセス。
【請求項５】
前記再生ステップが、
再生条件下で、前記除去されたＳＣＲ触媒上で再生ガスをある流速で進ませ、ＳＯｘおよびアンモニアを含む再生排出ガスを生成することと、
前記除去されたＳＣＲ触媒上で、前記再生排出ガスの少なくとも一部をある循環速度で再循環させることと、
前記除去されたＳＣＲ触媒からの前記再生排出ガスの残りの部分を進ませることと、を含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項６】
前記再生排出ガスの前記少なくとも一部に熱エネルギーを導入して、それにより、前記再生ガスの再生温度を制御すること、をさらに含む、請求項５に記載のプロセス。
【請求項７】
前記再生ガスの前記流速を測定して測定された流速を提供し、前記測定された流速を所望の流速と比較して差分流速を提供することと、
前記差分流速に応答して前記流速を調整することと、をさらに含む、請求項６に記載のプロセス。
【請求項８】
前記再生排出ガスの少なくとも一部の前記循環速度を測定して、測定された循環速度を提供し、前記測定された循環速度を所望の循環速度と比較して、差分循環速度を提供することと、
前記再生排出ガスの少なくとも一部の前記再循環を前記所望の循環速度に維持するために、前記差分循環速度に応答して前記循環速度を調整することと、をさらに含む、請求項７に記載のプロセス。
【請求項９】
前記再生ガスが前記進むことを止めて、前記再生触媒を提供するのに十分な時間の後に、ＳＣＲ触媒を前記除去することをさらに含む、請求項８に記載のプロセス。
【請求項１０】
ガス流に含まれる窒素酸化物の選択的触媒還元および窒素酸化物除去触媒のオフライン再生のためのプロセスであって、
煙道ガス処理システム内に、窒素酸化物および硫黄化合物を含む処理された煙道ガス流を前記煙道ガス処理システムの上流処理ユニットからＳＣＲシステムに運ぶことができる入口導管、および前記煙道ガス処理システムの前記ＳＣＲシステムからの脱窒煙道ガス流を運び、スタックに排出することができる出口導管を提供することであって、
前記ＳＣＲシステムは、ＳＣＲ触媒のモジュールを含む接触ゾーンを規定し、かつ前記ＳＣＲシステムは、前記処理された煙道ガス流を受け入れるための上流入口、および前記接触ゾーンから前記脱窒煙道ガス流を排出するための下流出口を有し、ＳＣＲ触媒の前記モジュールは、前記ＳＣＲシステムから除去可能である、提供することと、
前記処理された煙道ガス流を、前記入口導管から前記上流入口を通じて前記接触ゾーンに導入し、前記処理された煙道ガス流を、硫黄化合物によって不活性化される不活性化ＳＣＲ触媒を提供するのに十分な時間、ＳＣＲ触媒の前記モジュールの前記ＳＣＲ触媒と接触させ、前記処理された煙道ガス流を前記接触ゾーンに導入している間、前記接触ゾーンから、前記脱窒煙道ガス流を前記下流出口を通じて前記出口導管に排出するために生成することと、
不活性化ＳＣＲ触媒のモジュールを含む前記ＳＣＲシステムを隔離することによって、前記処理された煙道ガス流を前記接触ゾーンに導入する前記ステップを止めることと、
前記ＳＣＲシステムを開き、前記接触ゾーンから不活性化ＳＣＲ触媒の前記モジュールを除去し、不活性化ＳＣＲ触媒の前記除去されたモジュールをＳＣＲ触媒の交換モジュールと交換し、その後、前記ＳＣＲシステムを閉じることと、
前記処理された煙道ガス流を、前記入口導管を通じて、ＳＣＲ触媒の前記交換モジュールを含む前記接触ゾーンに再導入することと、
前記煙道ガス処理システムからオフラインで再生することにより、不活性化ＳＣＲ触媒の前記モジュールの前記不活性化ＳＣＲ触媒は、再生されたＳＣＲ触媒のモジュールを提供することと、を含む、プロセス。
【請求項１１】
前記入口導管が、前記処理された煙道ガス流の流れを停止し、かつ制御するための挿入された入口ダンパー手段をさらに含み、前記出口導管が、前記脱窒煙道の流れを停止し、かつ制御するための挿入された出口ダンパー手段をさらに含み、ここで、前記ＳＣＲシステムを前記隔離することは、前記処理された煙道ガス流を前記接触ゾーンに前記進ませることを停止することと、前記接触ゾーンからの前記脱窒煙道ガス流を前記生成することを停止することと、前記処理された煙道ガス流をバイパス流として前記ＳＣＲシステムの周りをバイパスすることと、不活性化ＳＣＲ触媒の前記モジュールを前記接触ゾーンから除去する前に、前記バイパス流を前記スタックまで進ませることと、を含み、不活性化ＳＣＲ触媒の前記モジュールをＳＣＲ触媒の前記交換モジュールと交換した後、前記ＳＣＲシステムの周りで前記処理された煙道ガス流の前記バイパスを止める、請求項１０に記載のプロセス。
【請求項１２】
ＳＣＲ触媒の前記交換モジュールを有する前記ＳＣＲシステムを隔離することによって、前記処理された煙道ガス流を前記接触ゾーンに再導入する前記ステップを止めることと、
ＳＣＲ触媒の前記交換モジュールを前記ＳＣＲシステムから除去し、再生されたＳＣＲ触媒のモジュールと交換することと、
その後、前記処理された煙道ガス流を、再生されたＳＣＲ触媒の前記モジュールを含む前記ＳＣＲシステムの前記接触ゾーンに再導入することと、をさらに含む、請求項１１に記載のプロセス。
【請求項１３】
ＳＣＲ触媒の前記交換モジュールを有する前記ＳＣＲシステムを前記隔離することが、前記処理された煙道ガス流の前記接触ゾーンへ前記進むことを停止することと、前記接触ゾーンから前記脱窒煙道ガス流を前記生成することを停止することと、前記処理された煙道ガス流をバイパス流として前記ＳＣＲシステムの周りをバイパスすることと、ＳＣＲ触媒の交換モジュールの前記モジュールを前記接触ゾーンから除去する前に、前記バイパス流を前記スタックまで進ませることと、を含み、再生されたＳＣＲ触媒の前記モジュールをＳＣＲ触媒の前記交換モジュールと交換した後、前記ＳＣＲシステムの周りの前記処理された煙道ガス流が前記バイパスすることを止める、請求項１２に記載のプロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本非仮出願は、２０１８年８月２２日に出願された係属中の米国仮特許出願第６２／７２１，１９９号の利益を主張し、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、窒素酸化物および硫黄酸化物を有する高温プロセスガス流から窒素酸化物および硫黄酸化物を除去するための、およびプロセスの不活性化触媒を再生するための触媒プロセスに関する。
【背景技術】
【０００３】
炉またはボイラーでの、石炭、石油、ガス、木材、都市廃棄物、産業廃棄物、病院廃棄物、有害廃棄物、および農業廃棄物などの燃料源の燃焼は、一酸化炭素、二酸化炭素、窒素酸化物、硫黄化合物、および他の汚染物質などの燃焼生成物を含む高温煙道ガスを生成する。これらの他の汚染物質の中には粒子が含まれる。粒子は、フライアッシュ、ほこり、煙、ならびにリン、重金属、アルカリ金属、およびアルカリ土類金属を含み得る他の微粒子物質を含み得る。高温煙道ガス流に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）は、一酸化窒素（ＮＯ）および二酸化窒素（ＮＯ２）を含む。硫黄化合物は、二酸化硫黄（ＳＯ２）および三酸化硫黄（ＳＯ３）などの硫黄酸化物（ＳＯｘ）を含む。硫黄化合物は、燃焼燃料内の硫黄の存在から生じる。
【０００４】
燃焼プロセスの煙道ガス流からＮＯｘを除去するための一般的な方法は、選択的触媒還元（ＳＣＲ）プロセスである。このプロセスは、触媒床内のアンモニア（ＮＨ３）でのＮＯｘの反応による、窒素（Ｎ２）および水（Ｈ２Ｏ）へのＮＯｘの触媒還元を含む。ＳＣＲプロセスの主反応は、以下のように与えられる。
【数１】
2021534961.tif 000003
【０００５】
触媒床は通常、金属酸化物、およびチタン、タングステン、モリブデン、バナジウム、または窒素および水への窒素酸化物の変換を触媒することが知られている他の好適な化合物などの触媒活性金属成分を含み得る、本明細書でｄｅＮＯｘ触媒とも称される、窒素酸化物分解触媒などの触媒活性材料を含む。触媒活性材料の例は、五酸化バナジウム（Ｖ２Ｏ５）および三酸化タングステン（ＷＯ３）である。
【０００６】
燃焼煙道ガス流の処理でのＳＣＲプロセスのｄｅＮＯｘ触媒の使用での１つの問題は、時間の経過とともに、それらが、粒子、および高温煙道ガス流の硫黄化合物とのアンモニアの反応生成物の堆積によって汚染され、不活性化状態になることである。これらの生成物は、例えば、硫酸アンモニウムおよび重硫酸アンモニウムを含む。煙道ガス流の成分との注入されたアンモニアの反応によって形成される、塩化アンモニウムおよび硝酸アンモニウムなどの他のアンモニウム塩も、ｄｅＮＯｘ触媒上に堆積し得る。ｄｅＮＯｘ触媒が、アンモニウム塩の堆積により不活性化状態になるとき、失われたその活性の少なくとも一部を回復するために触媒を再生する必要がある。
【０００７】
米国特許第８，８８３，１０６号は、ｄｅＮＯｘ触媒の再生の１つの方法を記載している。この特許は、高温プロセスガスから窒素酸化物および硫黄酸化物を除去するための選択的触媒還元反応器システムを提示している。反応器システムは、その触媒要素を再生するためのオンラインプロセスを提供する構造的特徴を有する。このシステムは、システムの使用によって処理される高温プロセスガスの流れと並行して配置された複数の触媒床セグメントを含む。特許はさらに、触媒床セグメントを再生する方法を開示している。再生方法は、高温プロセスガスの流れから、触媒床セグメントのうちの１つを隔離することと、他の触媒床セグメントを同時に使用して、高温プロセスから窒素酸化物および硫黄酸化物を除去しながら、隔離された触媒床セグメントを通じて再生ガスを通過させることと、を含む。
【０００８】
ＥＰ２  ６８７  ２８３は、ｄｅＮＯｘ触媒の再生の別の方法を記載している。この刊行物は、ガス流に含まれる窒素酸化物の触媒還元によるガス流からの窒素酸化物除去のために使用されるガス処理システムまたは設備を示す。ガス処理システムは、ガス流の処理で触媒を有する他の反応器またはコンパートメントを使用しながら、個々の反応器またはコンパートメントの触媒の再生を可能にするように構造化された、触媒を有する複数の別個の反応器またはコンパートメントを有する、反応器システムを含む。システムは、反応器システムの上流に配置されており、かつガス流の処理を提供する、脱塩素／脱硫ユニットをさらに含む。システムはまた、ガス処理回路および再生回路を含む。ガス処理回路は、再生回路が、他の触媒モジュールを通じて再生ガスを循環させることによって反応器システムの触媒の一部の再生を提供しながら、反応器システムの触媒モジュールに、およびそれを通じてガス流を供給することによって、ガス流の脱窒素化を提供する。再生オフガスは、二塩素化／脱硫処理に供給されるガス流と組み合わされる。
【０００９】
触媒再生のオンライン方法を提供するこれらの従来技術の煙道ガス触媒脱窒素化システムでの問題のうちのいくつかは、別個の反応器またはコンパートメントで構造化された機器を有するシステムから生じる。これらの別個の反応器またはコンパートメントは、煙道ガス流の処理で残りの反応器またはコンパートメントの使用と同時に、単一の反応器またはコンパートメントの再生を可能にするように、互いに隔離されている。これらの再生方法は、別個の反応器またはコンパートメント、ならびに高価で使用および制御が困難なバルブ調節およびスイッチングシステムを含む、複雑な構造的特徴を必要とする。
【００１０】
多くの従来技術のシステムよりも、使用が容易で、必要なコストが少ない、改善された触媒ガス処理システムを提供することが継続して望まれている。
【発明の概要】
【００１１】
したがって、本発明のプロセスは、ガス流に含まれる窒素酸化物の選択的触媒還元、および本プロセスで使用される窒素酸化物除去触媒のオフライン再生を提供する。このプロセスには、窒素酸化物および硫黄化合物を含む処理された煙道ガス流を、煙道ガス処理システム内に統合されたＳＣＲシステムによって規定される接触ゾーンに導入することが含まれる。接触ゾーンには、ＳＣＲ触媒が含まれている。処理された煙道ガス流は、硫黄化合物によって不活性化される、不活性化ＳＣＲ触媒を提供するのに十分な時間、ＳＣＲ触媒と接触させる。処理された煙道ガス流がＳＣＲ触媒と接触している間、脱窒煙道ガス流がＳＣＲシステムから生成されてスタックに排出される。次に、不活性化ＳＣＲ触媒を有するＳＣＲシステムを隔離することによって、導入ステップが止められる。次に、不活性化ＳＣＲ触媒がＳＣＲシステムから除去されて、予備のＳＣＲ触媒と交換される除去されたＳＣＲ触媒が提供される。その後、処理された煙道ガス流は、接触ゾーンに再導入され、予備のＳＣＲ触媒と接触される。除去されたＳＣＲ触媒は、煙道ガス処理システムからオフラインで再生され、再利用のための再生されたＳＣＲ触媒を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明のプロセスの一実施形態を示す概略フロー図である。
【図２】プロセスの煙道ガス処理システムの選択的触媒還元システムを取り巻く追加の詳細を示す、図１のフロー図の拡大部分の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明は、外気に排出するために燃焼煙道ガスを煙道ガススタックまで進ませる前に、炉またはボイラーでの燃料源の燃焼によって生成された燃焼煙道ガスを処理するためのプロセスを提供する。炉またはボイラーによって生成される典型的な煙道ガス流は、煙道ガス流を大気へ放出する前に還元される必要がある、窒素酸化物、硫黄酸化物、および粒子を含む。
【００１４】
煙道ガス処理システムは、煙道ガス流に含まれる異なる汚染物質を除去するために使用されるいくつかの異なるタイプの処理ユニットの統合システムを含むことができる。これらの中には、煙道ガス流から硫黄酸化物（ＳＯ２およびＳＯ３）およびＨＣｌなどの酸性ガスを除去して脱硫煙道ガス流を提供するための酸性ガス除去ユニット、ならびに煙道ガス流から粒子を除去して処理された煙道ガス流を提供するための粒子除去ユニットが含まれ得る。
【００１５】
処理された煙道ガス流は、炉またはボイラー内での燃料源の燃焼によって形成された窒素酸化物を含み、燃焼煙道ガス流とともに放出される。したがって、処理された煙道ガス流は、Ｎ２Ｏ、ＮＯ、ＮＯ２、およびそれらの任意の組み合わせなどの窒素酸化物、ならびに除去されていない硫黄酸化物および粒子を含む。処理された煙道ガス流は、選択的触媒還元（ＳＣＲ）システムに通し得る。このシステムでは、ｄｅＮＯｘ触媒床内で、注入されたアンモニアまたは尿素とＮＯｘを反応させることによって、ＮＯｘをＮ２および水に触媒還元することにより、窒素酸化物を除去するための手段が提供されている。
【００１６】
煙道ガス処理システムはまた、窒素酸化物の選択的非触媒還元により燃焼煙道ガスを処理することを含み得る。これは、ＳＣＲシステムの上流で行われ、高温煙道ガスの温度が７６０℃（１４００ｏＦ）から１０９０℃（１９９４ｏＦ）の範囲にある場所で、アンモニアまたは尿素のいずれかをボイラーに導入することを含む。これらの温度で、尿素は、アンモニアに分解し、窒素酸化物は、アンモニアおよび酸素と反応して分子状窒素および水を形成する。選択的非触媒還元の効率は典型的には低く、高温煙道ガスに含まれる窒素酸化物の５％〜５０％の範囲の変換であり得る。
【００１７】
ボイラーから排出される高温煙道ガス流が選択的非触媒還元によって処理されるか、選択的非触媒還元によって処理されないかにかかわらず、高温煙道ガス流は、窒素酸化物、硫黄化合物、および他の汚染物質を含む、ある濃度の燃焼生成物を含む。高温煙道ガス流での窒素酸化物の濃度は、５０ｐｐｍｗ〜５，０００ｐｐｍｗの範囲であり得る。しかしながら、より典型的には、高温煙道ガス流中の窒素酸化物濃度は、７５ｐｐｍｗ〜５００ｐｐｍｗの範囲にある。高温煙道ガス流は、１０ｐｐｍｗ〜２，０００ｐｐｍｗの範囲、またはより典型的には３５ｐｐｍｗ〜３５０ｐｐｍｗの範囲の硫黄化合物の濃度を有し得る。高温煙道ガス流に含まれる粒子状物質の量は一般に、煙道ガス流の０ｍｇ／ｍ３〜３０，０００ｍｇ／ｍ３の範囲にあるが、より典型的には、標準的な圧力および温度条件で、５，０００ｍｇ／ｍ３〜２０，０００ｍｇ／ｍ３の範囲にある。
【００１８】
二酸化硫黄および三酸化硫黄（ＳＯ２およびＳＯ３）などの少なくとも１つの酸性ガス成分を含む高温煙道ガス流は、炉またはボイラーから、煙道ガス流を処理するための酸性ガス除去ユニットまたはシステムに進んで、その酸性ガス成分の少なくとも一部を除去する。したがって、プロセスの酸性ガス除去ユニットは、煙道ガス流から、煙道ガス流に含まれる酸性ガス成分の少なくとも一部を除去するための手段または方法を提供する。
【００１９】
当業者に知られている任意の好適な酸性ガス除去ユニットは、煙道ガス流からの酸性ガス成分の除去を達成するために使用され得る。酸性ガス、特に、二酸化硫黄および三酸化硫黄、ならびに塩化水素のような他の酸性ガス成分を煙道ガス流から除去するための一般的な方法は、湿式スクラビングおよび乾式または半乾式プロセスによるものである。これらのプロセスは、乾式アルカリ性吸着剤、またはアルカリ性吸着剤の溶液もしくは固体アルカリ性吸着剤のスラリーを使用して、煙道ガス流から二酸化硫黄、三酸化物、および他の酸性ガス成分を除去する。処理スラリーまたは溶液の好適なアルカリ性吸着剤は、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３、石灰石）、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２、消石灰）、水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）２）、および苛性ソーダ（ＮａＯＨ）からなるアルカリ性吸着剤の群から選択され得る。
【００２０】
酸性ガスを除去するための湿式スクラビングおよび半乾式処理方法では、煙道ガス流は、煙道ガス流から硫黄を除去するための好適な条件下で、アルカリ性吸着剤のスラリーまたは溶液と接触する。典型的には、本方法は、吸着剤スラリーまたは溶液は、接触ゾーンを規定する容器を使用し、その中で、容器の接触ゾーンに導入される煙道ガス流の流れと同時に、逆流で、または横切る流れで噴霧される。煙道ガス流内の硫黄は、煙道ガス流内の硫黄含有量の少なくとも一部を除去して、脱硫煙道ガス流を生成する、アルカリ性吸着剤と反応する。
【００２１】
煙道ガス流から酸性ガスを除去するための別の好適な方法は、いわゆる乾式法を含む。本発明の好適な乾式処理方法では、粉末形態での重炭酸ナトリウム（ＮａＨＣＯ３）などのアルカリ性物質は、容器または任意の他の好適な接触手段によって規定される接触ゾーン内で煙道ガス流と接触させられる。煙道ガス流の酸性ガスは、容器の接触ゾーン内でアルカリ性物質と反応して、接触ゾーンから除去される固体塩を形成する。
【００２２】
酸性ガス除去ユニットによって除去される煙道ガス流に含まれるＳＯ２の量は、煙道ガス流に含まれるＳＯ２の８５％以上、もしくは９５％まで、またはさらには９５％もしくは９９％を超えるまでの範囲にあり得る。典型的には、煙道ガス流から除去されるＳＯ２の量は、１０％〜８０％の範囲にあり得、より典型的には、ＳＯ２除去は、３０〜７５％の範囲にある。
【００２３】
湿式酸性ガス除去システムは、上流に粒子除去システムを必要とし、一方、半乾式および乾式システムでは、粒子除去システムは、上流には必要としないが、酸性ガス除去ユニットの下流に設置される。いずれの場合も、煙道ガス流は、煙道ガス流に含まれる粒子状物質の少なくとも一部を除去するために、粒子除去ユニットまたはシステムに進む。粒子除去ユニットは、煙道ガス流から粒子を除去して、ＳＣＲシステムに進む処理された煙道ガス流を生成するための手段および方法を提供する、濾過デバイスである。ＳＣＲシステムは、粒子除去ユニットおよび酸性ガス除去ユニットの両方の下流に設置される。
【００２４】
当業者に知られている任意の好適な粒子除去システムは、煙道ガス流からの粒子状物質の除去を達成するために使用される。したがって、粒子状物質は、任意の好適な粒子除去手段または方法によって除去される。しかしながら、典型的なシステムは、電気集塵器およびバグハウスフィルタシステムを含む。電気集塵器は、静電気力を加えて煙道ガス流に含まれる粒子を分離することによって、煙道ガス流から粒子を除去する。バグハウスフィルタシステムは、フィルタ媒体として織布またはフェルト生地材料を使用して粒子を除去する。
【００２５】
煙道ガス流に含まれる粒子は、主に、７０重量％を超える粒子で、０．５ミクロン（μｍ）〜３００ミクロン（μｍ）のサイズ範囲にあり、より詳細には、７０〜９８重量％で、０．５μｍ〜３００μｍの範囲内の粒子サイズを有する。バグハウスフィルタシステムは、煙道ガス流に含まれる粒子の９９％を超えるもしくは以上を除去して、煙道ガス処理プロセスの処理された煙道ガス流を提供し得る。典型的には、煙道ガス流から除去される粒子のパーセンテージは、粒子の８０％〜９９．９％の範囲にあって、選択的触媒還元（ＳＣＲ）システムによる処理の準備ができた、処理された煙道ガス流を提供する。
【００２６】
本発明のプロセスは、ＳＣＲシステムの使用による処理された煙道ガス流に含まれる窒素酸化物の選択的触媒還元を含むのみでなく、煙道ガス処理プロセスのＳＣＲシステムの不活性化ｄｅＮＯｘ触媒、すなわちＳＣＲ触媒を再生する新規方法をさらに含む。ＳＣＲシステムは、大気中に放出される前に煙道ガス流を処理するための、酸性ガス除去ユニットおよび粒子状物質除去ユニットなどの処理ユニットの統合システムの構成要素である。
【００２７】
ＳＣＲシステムは、接触ゾーンを規定する構造を含む。ＳＣＲシステムの接触ゾーンは、本明細書ではｄｅＮＯｘ触媒とも呼ばれるＳＣＲ触媒を含む。ＳＣＲ触媒は、ハニカム構造、セラミック金属もしくは発泡体構造などの任意の好適な構造形態もしくは形状であり得るか、または、押出物、ピル、またはボールなどの凝集物であり得る。好ましくは、ＳＣＲ触媒は、ＳＣＲシステムの接触ゾーン内に置くまたは積み重ねることができるモジュラーユニットまたはモジュール内に含まれる。ＳＣＲ触媒は、ＳＣＲ触媒を含むモジュール内に充填されるかまたは詰められる。ＳＣＲ触媒のこれらのモジュールは、処理された煙道ガス流などのガスがＳＣＲ触媒上を流れ、ｄｅＮＯｘ反応条件下でガスをＳＣＲ触媒と接触させることを可能にする任意の構造配置であり得る。したがって、ＳＣＲ触媒構造は、ＳＣＲ触媒のモジュール内で配向されて、任意の所望の方法で、ＳＣＲ触媒構造上またはＳＣＲ触媒構造を通るガス流の流れを方向付けることができる。例えば、ＳＣＲ触媒構造は、ＳＣＲ触媒のモジュール内で配向されて、ＳＣＲ触媒を横切ってまたはＳＣＲ触媒を通るガスの横方向の流れを提供し得る。
【００２８】
ＳＣＲシステムは、煙道ガス処理システムに統合されている。煙道ガス処理システムは、処理された煙道ガス流をＳＣＲシステムの接触ゾーンに導入することを提供する。煙道ガス処理システムは、酸性ガス除去ユニットまたは粒子除去ユニットのいずれかもしくはその両方の上流処理ユニットからＳＣＲシステムまで、処理された煙道ガス流を運ぶことができる入口導管を有することによってこの導入が行われる。ＳＣＲシステムは、入口導管によって運ばれる処理された煙道ガス流を受け取るための手段を提供する上流入口を備えている。煙道ガス処理システムの入口導管およびＳＣＲシステムの上流入口は、煙道ガス処理システムの上流処理ユニットとＳＣＲシステムの接触ゾーンとの間の流体流連絡を提供するように動作可能に接続されている。したがって、上流入口は、入口導管から処理された煙道ガス流を受け取るための手段、および処理された煙道ガス流を接触ゾーンに方向付けるための手段を提供する。
【００２９】
ＳＣＲシステムは、出口導管に排出される処理されたまたは脱窒煙道ガス流を接触ゾーンから生成するための手段を提供する下流出口をさらに備えている。出口導管は、排出するために、脱窒煙道ガス流をＳＣＲシステムからスタックに運ぶことができる。ＳＣＲシステムは、出口導管と動作可能に接続されている下流出口でこのことを実施し、ＳＣＲシステムの接触ゾーン、出口導管、およびスタックの間の流体連絡を提供する。
【００３０】
ＳＣＲ触媒のモジュールは、ＳＣＲシステムの接触ゾーンから除去可能である。これらのモジュールは、任意の好適な手段または方法によって、接触ゾーンに置かれ得るかまたは接触ゾーンから除去され得る。置くかまたは除去する方法の一例は、ＳＣＲシステムを入口導管もしくは出口導管のいずれかまたはその両方から切り離して、ＳＣＲ触媒のモジュールを置くかまたは除去することができるように開口部を提供することである。モジュールが接触ゾーン内に置かれると、ＳＣＲシステムは、入口導管および出口導管に再度接続される。その後、処理された煙道ガス流は、接触ゾーンに再導入される。
【００３１】
触媒モジュールを置くことおよび除去することを提供する別の方法は、ＳＣＲシステムが、触媒モジュールの接触ゾーンへ入るおよび接触ゾーンから出るための手段を提供する出入口を動作上備えることである。出入口は、開いて、接触ゾーンへ触媒モジュールを置くことまたは接触ゾーンから触媒モジュールを除去することができるようになる。
【００３２】
ＳＣＲシステムのＳＣＲ触媒は、アンモニアとの窒素酸化物化合物の反応による、煙道ガス流に含まれる窒素酸化物化合物の、分子状窒素および水への還元を触媒する、当業者に知られている任意のｄｅＮＯｘ触媒または触媒システムであり得る。ＳＣＲシステムは、任意の好適な構造形態または形状を有する様々なｄｅＮＯｘ触媒組成物から選択されるＳＣＲ触媒を含む。
【００３３】
ＳＣＲ触媒またはｄｅＮＯｘ触媒は、典型的には、担体として酸化チタンまたは酸化バナジウムを含む、卑金属触媒を含み得る。担体は、別の金属酸化物をさらに含み得る。担体はまた、ハニカム構造、もしくはセラミック金属もしくは発泡体構造などの任意の好適な形状または構造を有し得るか、または、それは、押出物、球、およびボールなどの凝集物である。ｄｅＮＯｘ触媒は、バナジウム、タングステン、およびモリブデンで構成された金属のグループから選択される、１つ以上の活性金属成分をさらに含み得る。他のｄｅＮＯｘ触媒組成物は、典型的には、高温用途で使用されるゼオライトベースであり得、ｄｅＮＯｘ触媒組成物は、低温用途で使用するために貴金属触媒であり得る。
【００３４】
米国特許第６，４１９，８８９号は、本発明のプロセスのＳＣＲ触媒として有用である好適なｄｅＮＯｘ触媒組成物を開示している。この特許は、参照により本明細書に組み込まれる。それは、本発明のＳＣＲ触媒として好適に使用され得る、バナジウム、モリブデン、およびタングステンなどの１つ以上の活性ｄｅＮＯｘ金属で含浸されたチタニア押出物粒子を記載している。
【００３５】
本発明のプロセスのＳＣＲ触媒として有用である好適なセラミックまたは金属発泡体ｄｅＮＯｘ触媒の例は、ＷＯ２０１７／１１２６１５に記載されたものを含む。この刊行物は、参照により本明細書に組み込まれる。セラミック発泡体は、発泡ポリマーの細孔をセラミック材料の水性スラリーで満たし、ポリマーが気化するかまたは燃やされるように、湿式発泡体を乾燥および焼成することによって作製される。金属発泡体は、ニッケルまたは鉄の発泡体を高温合金に変える粉末冶金プロセスによって作製される。セラミックまたは金属発泡体に組み込まれるのは、本明細書に記載されるような好適な活性ｄｅＮＯｘ金属である。
【００３６】
米国特許第８，７５８，７１１号は、好適なハニカム構造およびｄｅＮＯｘ触媒組成物の例を与えている。この特許は、参照により本明細書に組み込まれる。これらの触媒は、反応流路を提供する複数の貫通孔を有するハニカム構造を有する担体を含む。担体は、Ｓｉ、Ｂ、Ｐ、Ｚｒ、およびＷで構成されたグループから選択される１つ以上の元素の酸化物化合物をさらに含み得る。ハニカム構造の担体に組み込まれるのは、Ｖ２Ｏ５、ＷＯ３、およびＭｏＯ３で構成されたグループから選択される活性ｄｅＮＯｘ金属である。
【００３７】
ＳＣＲシステムは、煙道ガス処理システムに統合され得、本明細書に記載されるように機能することができる。ＳＣＲシステムは、粒子除去ユニットから進む、窒素酸化物および硫黄化合物を含む、処理された煙道ガス流を受け入れる。ＳＣＲシステムは、処理された煙道ガス流から窒素酸化物を除去して、好ましくはスタックに排出される脱窒煙道ガス流を生成するための手段および方法を提供する。アンモニアまたは尿素は、ＳＣＲシステムの接触ゾーンに進み、そこに導入される処理された煙道ガス流に導入および混合され、それは、窒素酸化物還元、すなわちｄｅＮＯｘ、窒素および水への、処理された煙道ガス流の窒素酸化物の触媒還元を提供する反応条件下で、ＳＣＲ触媒と接触する。
【００３８】
好適なｄｅＮＯｘ反応条件は、−１０ｋＰａ（ゲージ）〜２０００ｋＰａ（ゲージ）の範囲での反応圧力と、１３０℃〜４５０℃の範囲の反応温度または接触温度と、を含む。処理された煙道ガス流に含まれるＮＯｘを除去するかまたは還元するためのＳＣＲシステムの通常の操作では、空間速度は３，０００時間−１〜１００，０００時間−１の範囲、より典型的には、３，０００時間−１〜５０，０００時間−１、最も典型的には、５，０００時間−１〜２０，０００時間−１の範囲内である。
【００３９】
ＳＣＲシステムは、処理された煙道ガス流をＳＣＲシステムに通し、上流入口を通じてＳＣＲシステムの接触ゾーンにそのガス流を導入することを含む、本発明のプロセスの一部として操作される。処理された煙道ガス流と比較して低減された窒素酸化物濃度を有する脱窒煙道ガス流は、ＳＣＲシステムからＳＣＲシステムの下流出口を通じて生成され、スタックおよび大気に排出される。処理された煙道ガス流は、不活性化ＳＣＲ触媒を提供するのに十分な時間にわたってＳＣＲ触媒と接触する。ＳＣＲ触媒は、上述のメカニズムを通じて硫黄化合物によって不活性化状態になる。処理された煙道ガス流を接触ゾーンに導入し、それをＳＣＲ触媒と接触させる間に、脱窒煙道ガス流は、接触ゾーンから下流出口を通じて進み、出口導管を経由してスタックに排出される。
【００４０】
ＳＣＲ触媒の不活性化に対する典型的な接触時間は、１〜１６，０００時間の範囲にあり、より典型的には、接触時間は、２００〜８，０００時間の範囲にある。これらの不活性化時間は、処理された煙道ガス流の処理に必要とされる典型的な空間速度に対するものである。
【００４１】
一旦、ＳＣＲ触媒が、処理された煙道ガス流から許容可能または望ましいレベルまで窒素酸化物をもはや除去しないレベルまで不活性化状態になると、好ましくは不活性化ＳＣＲ触媒のモジュール内にある不活性化ＳＣＲ触媒を含むＳＣＲシステムを隔離することによって、処理された煙道ガス流のＳＣＲシステムの接触ゾーンへ進ませることを停止するかまたは止められる。
【００４２】
ＳＣＲシステムは、当業者に知られている任意の好適な手段または方法によって隔離されている。好ましくは、これは、ＳＣＲシステムの上流入口と煙道ガス処理システムの他の処理ユニットとの間のガス連絡を提供する入口導管内のガス流を遮断することによって、およびＳＣＲシステムの下流出口と煙道ガス処理システムのスタックとの間のガス連絡を提供する出口導管内のガス流を遮断することによって行われる。上流ダンパーまたはバルブ手段は、ＳＣＲシステムへの処理された煙道ガス流の流れを遮断または停止させることを提供し、下流ダンパーまたはバルブ手段は、ＳＣＲシステムからスタックまたは大気への脱窒ガス流の流れを遮断または停止させることを提供する。
【００４３】
本発明のプロセスの一実施形態は、処理された煙道ガス流をバイパス流としてＳＣＲシステムの周りをバイパスすることによってＳＣＲシステムを隔離すること、およびバイパス流を煙道ガス処理システムのスタックまで進ませることを含む。本発明のプロセスのこの実施形態の利点は、炉またはボイラーの操作および煙道ガス処理システムの他の要素を停止する必要なく、オフライン再生のための不活性化ＳＣＲ触媒のモジュールの除去を可能にすることである。除去された不活性化ＳＣＲ触媒は、典型的には、モジュールに含まれ、その後、処理された煙道ガス流が同時にスタックまで進む間にオフライン再生を受け得る。
【００４４】
処理された煙道ガスの接触ゾーンへの導入を止めることによってＳＣＲシステムが煙道ガス処理システムの残りの部分から隔離されると、不活性化ＳＣＲ触媒または不活性化ＳＣＲ触媒のモジュールがＳＣＲシステムから除去される。ＳＣＲシステムは、除去される不活性化ＳＣＲ触媒のモジュールへのアクセスを提供するために開かれている。除去された不活性化ＳＣＲ触媒は、ＳＣＲ触媒の予備モジュールまたは交換モジュールと交換され、次いで、ＳＣＲシステムが閉じられ、処理された煙道ガス流を再導入するために準備される。
【００４５】
ＳＣＲ触媒の予備モジュールまたは交換モジュールがＳＣＲシステムの接触ゾーンに設置された後、処理された煙道ガスは接触ゾーンに再導入され、ＳＣＲ触媒と接触する。ＳＣＲシステムを通じて処理された煙道ガスの流れを再導入することは、入口導管の上流入口ダンパーおよび出口導管の下流出口ダンパーを開いて、これにより、煙道ガス処理システムの上流ユニットからＳＣＲシステムを通じて下流のスタックへの流体流連絡を提供することによって達成され得る。
【００４６】
除去された不活性化ＳＣＲ触媒は、オフラインで、煙道ガス処理システムとは別個に再生され得、再生ＳＣＲ触媒または再生ＳＣＲ触媒のモジュールを提供することができる。不活性化ＳＣＲ触媒は、任意の好適な手段または方法によってオフラインで再生される。再生することは、一般に、不活性化ＳＣＲ触媒の再生を提供する好適な再生条件下で、または不活性化ＳＣＲ触媒、粒子状物質の汚染堆積物およびアンモニアと硫黄化合物との反応生成物の累積物を追い出すために不活性化ＳＣＲ触媒上に再生ガスを進ませることによって行われる。空気および煙道ガス処理システムから生成される脱窒煙道ガスなど、任意の好適な再生ガスを使用することができる。
【００４７】
再生ガスの再生温度は、２２０℃より高いものとするが、しかし、典型的には、２２０℃〜５００℃の範囲内である。再生は煙道ガス処理システムからオフラインで実施されるため、不活性化ＳＣＲ触媒の再生に要する時間は重要ではない。再生ガスは、１０時間〜１，０００時間の範囲の期間、不活性化ＳＣＲ触媒上を循環させ得る。
【００４８】
本発明のプロセスの好ましい実施形態では、不活性化ＳＣＲ触媒を再生するために、再生ガスは、再生条件下で不活性化ＳＣＲ触媒上をある流速で進ませ、不活性化ＳＣＲ触媒から駆動された再生生成物であるＳＯｘおよびアンモニアを含む再生排出ガスを生成する。再生排出ガスの少なくとも一部は、不活性化ＳＣＲ触媒上で再生利用されるかまたは再循環され、再生排出ガスの残りの部分は、不活性化ＳＣＲ触媒から進む。
【００４９】
循環する再生排出ガスからの再生生成物の蓄積物は、再生中の不活性化ＳＣＲ触媒から再生利用されない再生排出ガスの一部を進ませることによって、再循環流出ガスから除去される。
【００５０】
不活性化ＳＣＲ触媒のオフライン再生の１つの利点は、それが他の多くの再生方法よりも少ないエネルギー使用量を必要とするエネルギー効率の良い再生方法を提供することである。投入再生ガスの温度を必要な再生温度まで上昇させる必要があるが、再生ガスの一部には、再循環されたかまたは再生利用された再生排出物が含まれているため、その温度はすでに、最小限の増分熱入力を必要とする再生温度にあり、このため、循環ガスの再生温度を維持する。必要な増分熱入力により、新たに導入された再生ガスの温度を必要な再生温度まで上昇させるため、および熱損失を補償するために必要なものに近づける。
【００５１】
不活性化ＳＣＲ触媒上を進む再生ガス流の流れを流れ制御により制御すること、および循環している再生排出ガスも流れ制御により制御することが好ましい。再生排出物の残りの部分の流速は、再生利用から再生生成物を継続的に除去し、再生利用における再生生成物の蓄積を防ぐのに十分でなければならない。しかしながら、任意の好適な手段または方法を使用して、不活性化ＳＣＲ触媒上の再生ガスの流速、および再生排出ガスの再循環速度または再生利用速度を制御することができる。
【００５２】
循環再生排出ガスの再生温度は、２２０℃以上、好ましくは２２０℃〜５００℃の範囲、最も好ましくは２７５℃〜４００℃に維持する必要がある。熱エネルギーは、熱源との直接的または間接的な熱交換によって、再生ガスまたは再生排出ガスに導入されて、再生温度を維持または制御する。
【００５３】
本発明のプロセスは、例えば、貫流再生方法と比較して、触媒活性を回復するために不活性化ＳＣＲ触媒上を通されて、少ない量での新鮮な再生ガスを提供する。本発明の再生プロセスの空間速度を増加させ、再生効率を改善するために、再生ガスの一部またはすべては、貫流または単一通過再生ガスとして新しい再生ガスの使用を適用する代わりに、不活性化ＳＣＲ触媒を通じて再循環される。不活性化ＳＣＲ触媒上を進ませることが必要とされる新鮮な再生ガスの体積流量を減少させることと、再生ガスを再循環させることとを組み合わせることにより、貫流再生または単一通過再生と比較して、必要とされるエネルギーが減少する。
【００５４】
循環再生排出ガスの再生空間速度は、３，０００ｈｒ−１未満であるべきであり、好ましくは２，５００ｈｒ−１未満、さらには２，０００ｈｒ−１未満である。したがって、再生空間速度は、典型的には、１０ｈｒ１〜３，０００ｈｒ−１、または１０ｈｒ−１〜２，５００ｈｒ−１もしくは２，０００ｈｒ−１の範囲にある。クローズドシステム内の再生圧力は、−１０ｋＰａ〜２，０００ｋＰａの範囲にあり得る。
【００５５】
再生ガスは、その低減された活性の少なくとも一部を回復することによって不活性化ＳＣＲ触媒を再生するのに十分な循環時間の間、不活性化触媒上を循環される。循環時間は、１０時間〜２４０時間の範囲にあり得る。より典型的には、循環時間は、２０時間〜１００時間の範囲にある。
【００５６】
一旦不活性化ＳＣＲ触媒に十分な量の活性が回復すると、再生ガスが進むのを止め、再生排出ガスを再生利用することによって再生を停止させる。
【００５７】
再生されたＳＣＲ触媒または再生されたＳＣＲ触媒のモジュールは、プロセスの煙道ガス処理システムのＳＣＲシステム内で再利用できる。再生されたＳＣＲ触媒または再生されたＳＣＲ触媒のモジュールをＳＣＲシステムの接触ゾーンに交換する方法は、予備の触媒またはＳＣＲ触媒の交換モジュールをＳＣＲシステムの接触ゾーンに設置するために使用される方法と同じまたは同様の方法である。再生された触媒のモジュールの再生された触媒を設置するために、処理された煙道ガス流の接触ゾーンへの再導入は、ＳＣＲ触媒の予備のＳＣＲ触媒モジュールを含むＳＣＲシステムを隔離することによって止められる。ＳＣＲシステムの隔離は、不活性化ＳＣＲ触媒に関して上記したのと同じまたは同様の方法で行われる。
【００５８】
一旦処理された煙道ガスの接触ゾーンへの導入を止めることによってＳＣＲシステムが煙道ガス処理システムの残りの部分から隔離されると、予備のＳＣＲ触媒またはＳＣＲ触媒の交換モジュールがＳＣＲシステムから除去される。ＳＣＲシステムは、除去されるＳＣＲ触媒のモジュールへのアクセスを提供するために開かれている。除去されたＳＣＲ触媒は、再生されたＳＣＲ触媒または再生されたＳＣＲ触媒のモジュールと交換され、次いで、ＳＣＲシステムが閉じられ、処理された煙道ガス流を再導入するために準備される。
【００５９】
再生されたＳＣＲ触媒または再生されたＳＣＲ触媒のモジュールがＳＣＲシステムの接触ゾーンに設置された後、処理された煙道ガス流が接触ゾーンに再導入され、再生されたＳＣＲ触媒と接触される。ＳＣＲシステムを通じて処理された煙道ガスの流れを再導入することは、入口導管の上流入口ダンパーおよび出口導管の下流出口ダンパーを開いて、これにより、煙道ガス処理システムの上流ユニットからＳＣＲシステムを通じて下流のスタックへの流体流連絡を提供することによって達成され得る。
【００６０】
図１は、炉またはボイラー１２によって生成された燃焼煙道ガスの処理を提供する本発明のプロセスシステム１０の実施形態を示すプロセスフロー図を提示する。炉１２は、燃焼ゾーン１４および熱伝達ゾーン１６を規定し、燃料源を燃やすかまたは燃焼するための手段を提供する。燃料源は、ライン１８を通じて燃焼ゾーン１４に導入され、燃焼空気は、ライン２０を通じて導入される。燃焼は、炉１２からライン２４を通じて排出されて進む、高温の煙道ガス流を生成する。煙道ガス流は、窒素酸化物と、硫黄酸化物と、粒子と、を含む。
【００６１】
燃焼煙道ガスは、炉１２内で選択的非触媒還元反応を適用することによって、窒素酸化物の除去のために炉１２で処理され得る。これを達成するために、アンモニアまたは尿素は、高温煙道ガスの温度が７６０〜１，０００℃の範囲にある場所で、ライン２６を通じて燃焼ゾーン１４または熱伝達ゾーン１６のいずれかに導入される。
【００６２】
ライン２４を進む煙道ガス流は、酸性ガス除去ユニット３０に導入される。本発明のプロセスの本実施形態では、酸性ガス除去ユニット３０は、最初に高温煙道ガスを処理して脱硫煙道ガス流を生成し、その後さらに処理して脱硫煙道ガス流から粒子を除去する。本発明のプロセスの代替的な実施形態では、煙道ガス処理の順序は逆にされ、高温煙道ガスは、最初に粒子除去ユニットによって処理されて粒子を除去し、酸性ガス除去ユニットによって処理される、浄化されたガス流を提供して、脱硫煙道ガス流または処理された煙道ガス流を提供する。本実施形態では、酸性ガス除去ユニット３０は、乾式または半乾式酸性ガス除去システムとして本技術分野で知られているタイプのものであり、乾式吸着剤注入を使用し得る。このタイプの処理システムの適用は、アルカリ性吸着剤からの蒸発によって導入され得るものを除いて、煙道ガスに水分が追加されていない脱硫ガス流を生成する。代替的な実施形態では、酸性ガス除去ユニットのタイプは、酸性ガス除去ユニットから進む飽和脱硫煙道ガス流をその露点で生成する湿式スクラバーである。
【００６３】
酸性ガス除去ユニット３０は、煙道ガス流がアルカリ性吸着剤のスラリーまたは乾式粉末と接触する酸性ガス除去ゾーン３２を規定する。酸性ガス除去ユニット３０は、ライン３６を経由して酸性ガス除去ゾーン３２に導入されるアルカリ性吸着剤のスラリーまたは乾燥粉末を、酸性ガスを含むライン２４の煙道ガス流と接触させるための手段を提供する。酸性ガスとのアルカリ性吸着剤の反応生成物は、さらなる処理または廃棄のために、酸性ガス除去ユニット３０からライン３８を通じて進む。酸性ガス除去ユニット３０によって回収されない反応生成物の一部は、脱硫ガス流とともに粒子除去ユニット４４に進み得る。
【００６４】
酸性ガス除去ユニット３０による煙道ガス流の処理は、ライン４０を経由して酸性ガス除去ユニット３０から進み、粒子除去ユニット４４によって規定される粒子除去ゾーン４２に導入される、脱硫煙道ガス流を生成する。粒子除去ユニット４４は、酸性ガス除去ユニット３０からの反応生成物を含む粒子を脱硫煙道ガス流から除去して、低減された粒子濃度を有する処理された煙道ガス流を生成するための手段を提供する。酸性ガス除去ユニット３０からの除去された粒子反応生成物は、ライン４８を経由して粒子除去ユニット４４から進む。
【００６５】
処理された煙道ガス流は、粒子除去ユニット４４から導管５０を通じて進む。そこには、アンモニアがライン５２を経由して導入されて、混合物をＳＣＲシステム５４に通す前に、処理された煙道ガス流と混合される。ＳＣＲシステム５４は、分子状窒素および水への、処理された煙道ガス流に含まれる窒素酸化物の触媒還元のための手段を提供する。
【００６６】
ＳＣＲシステム５４は、ｄｅＮＯｘ触媒５８を含む接触ゾーン５６を規定する構造を含む。ｄｅＮＯｘ触媒５８は、ＳＣＲシステム５４の他の構造的要素と組み合わせて、ｄｅＮＯｘ触媒５８を横切る処理された煙道ガス流の流れを指示または提供するモジュール内に含まれ得、ｄｅＮＯｘ触媒５８との処理された煙道ガス流の接触を提供する。
【００６７】
ＳＣＲシステム５４は、窒素酸化物化合物を含む処理された煙道ガス流などの供給ガスを受け入れるための上流入口６０と、ＳＣＲシステム５４から、取り扱われて処理された煙道ガス流または脱窒煙道ガス流などの処理されたプロセス流を排出および生成するための下流出口６２と、を有する。
【００６８】
このプロセスでは、処理された煙道ガス流は、接触ゾーン５６に導入され、ここで、好適なｄｅＮＯｘ反応条件下でｄｅＮＯｘ触媒５８と接触して、脱窒煙道ガス流を生成する。脱窒煙道ガス流は、接触ゾーン５６から導管６６を通じてスタック６８に進む。
【００６９】
処理された煙道ガスは、硫黄化合物によって不活性化される不活性化ＳＣＲ触媒５８を提供するのに十分な接触時間の間、ｄｅＮＯｘ触媒５８と接触する。この接触期間中に、脱窒煙道ガス流が接触ゾーン５６から生成され、下流出口６２を通じて進み、導管６６を通じてスタック６８に進む。一旦、ｄｅＮＯｘ触媒５８が十分に不活性化されると、ＳＣＲシステム５４への処理された煙道ガス流の充填は停止され、ＳＣＲシステム５４は、隔離されたシステム６９またはクローズドシステム６９を提供するために隔離されている。
【００７０】
ＳＣＲシステム５４を隔離するために、上流ダンパーまたはバルブ手段７０は、粒子除去ユニット４４の出口とＳＣＲシステム５４の上流入口６０との間の場所で導管５０に挿入され、下流ダンパーまたはバルブ手段７４は、ＳＣＲシステム５４の下流出口６２とスタック６８との間の場所で導管６６に挿入される。上流ダンパー７０および下流ダンパー７４の両方は、ＳＣＲシステム５４へおよびＳＣＲシステム５４からのガス流連絡を遮断するために閉じられる。
【００７１】
プロセスの一実施形態では、バイパスライン８０は、粒子除去ユニット４４を進んでバイパスＳＣＲシステム５４をバイパスするように、処理された煙道ガス流の流れを提供する。バイパスライン８０は、粒子除去ユニット４４の出口と上流ダンパー７０の入口との間の場所での導管５０から、下流ダンパー７４の出口とスタック６８との間の場所での導管６６へのガス流連絡を提供する。ＳＣＲシステム５４が、上流ダンパー７０および下流ダンパー７４の両方を閉じることによって隔離されるとき、処理された煙道ガス流は、粒子除去ユニット４４からライン８０を経由してＳＣＲシステム５４をバイパスして導管６６およびスタック６８まで進む。
【００７２】
プロセスの代替的実施形態では、ボイラー１２を遮断することによってシステム全体が遮断される。これにより、導管５０を通る処理された煙道ガス流の流れが停止され、ＳＣＲシステム５４の周りの処理された煙道ガス流の流れをバイパスすることなく、不活性化ＳＣＲ触媒または不活性化ＳＣＲ触媒５８のモジュールをＳＣＲシステム５４から除去することが可能になる。
【００７３】
ここで図２を参照すると、ＳＣＲシステム５４を隔離するステップと、不活性化ＳＣＲ触媒５８をＳＣＲシステム５４から除去するステップと、不活性化ＳＣＲ触媒５８を予備のＳＣＲ触媒またはＳＣＲ触媒９０の交換モジュールと交換するステップと、不活性化ＳＣＲ触媒５８を再生するステップと、をよりよく説明するために、図１で識別され、より詳細に図２に描写したシステム８２の拡大図が提示されている。
【００７４】
ＳＣＲシステム５４の通常の動作中、矢印８４によって示される処理された煙道ガス流の流れは、ＳＣＲシステム５４の入口導管５０および上流入口６０を進んで、接触ゾーン５６に導入される。入口導管５０は、接触ゾーン５６に導入するために、プロセスシステム１０の上流ユニットから、窒素酸化物および硫黄化合物を含む処理された煙道ガス流８４を運ぶことができる。上流処理ユニットは、例えば、粒子除去ユニット４４を含む。上流入口６０は、入口導管５０に動作可能に接続されており、プロセス煙道ガス流を接触ゾーン５６に受け入れるための手段を提供する。入口導管５０には、処理された煙道ガス流８４の流れを停止するおよび制御するための手段を提供する上流ダンパー７０が挿入されている。
【００７５】
処理された煙道ガス流８４は、アンモニアまたは尿素とともに接触ゾーン５６に導入するために、入口導管５０および上流入口６０を通じて進む。接触ゾーン５６は、本明細書の他の場所で詳細に論じられるように、ＮＯｘ還元反応を促進する反応条件下で動作する。ＳＣＲシステム５４はまた、出口導管６６に動作可能に接続されている下流出口６２を備えている。下流出口６２は、脱窒煙道ガス流を接触ゾーン５６から出口導管６６に排出するための手段を提供する。出口導管６６は、脱窒煙道ガス流をＳＣＲシステム５４からスタック６８に運ぶことを提供する。矢印８６は、脱窒煙道ガス流の流れを示している。出口導管６６に挿入されているのはダンパー７４であり、これは、ＳＣＲシステム５４からの脱窒煙道ガス流の流れを停止し、かつ制御するための手段を提供する。
【００７６】
ＳＣＲ触媒５８は、処理された煙道ガス流を接触ゾーン５６に通し、処理された煙道ガス流を、緩んでいるかモジュール内に含まれるかのいずれかによりＳＣＲ触媒５８と接触させることによって、時間とともに不活性化させる。この接触ステップは、ＳＣＲ触媒５８が堆積物および汚染物質、例えば硫黄化合物および粒子状物質などによって不活性化されるまでの期間継続する。不活性化ＳＣＲ触媒５８を交換するために、処理された煙道ガス流の接触ゾーン５６への導入は、最初に、ＳＣＲシステム５４を隔離することによって止められる。ＳＣＲシステム５４は、ＳＣＲシステム５４への処理された煙道ガス流の流れを遮断するための上流ダンパー７０と、スタック６８への脱窒煙道ガス流の流れを遮断するための下流ダンパー７４との両方を閉じることによって隔離される。
【００７７】
隔離されたＳＣＲシステム５４は、不活性化ＳＣＲ触媒または不活性化ＳＣＲ触媒５８のモジュールを除去するために接触ゾーン５６へのアクセスが可能になる方法で開かれる。矢印８８は、不活性化ＳＣＲ触媒５８を除去すること、およびそれを不活性化され除去されたＳＣＲ触媒９０として煙道ガス処理システムからオフラインに置くことを表す。矢印９２は、不活性化され、除去されたＳＣＲ触媒５８の交換用ＳＣＲ触媒９４の予備またはモジュールとの交換を表す。交換用ＳＣＲ触媒またはモジュール９４が接触ゾーン５６内に置かれた後、隔離されたＳＣＲシステム５４が閉じられ、処理された煙道ガス流を再導入するために準備される。次に、上流ダンパー７０および下流ダンパー７４が再び開かれて、入口導管５０、ＳＣＲシステム５４、および出口導管６６を介して、スタック６８への流体流連絡が再確立される。
【００７８】
除去されたかまたは不活性化されたＳＣＲ触媒９０は、オフライン再生に利用可能である。オフライン再生には、煙道ガス処理プロセスシステム１０とは別に、不活性化されたかまたは除去されたＳＣＲ触媒９０を再生することを含む。不活性化され、除去されたＳＣＲ触媒９０のオフライン再生は、導管１００を通じて、再生条件下で除去されたＳＣＲ触媒９０上に再生ガスを進めて、不活性化ＳＣＲ触媒９０を再生することによって行われる。
【００７９】
再生ガスは、不活性化ＳＣＲ触媒について本明細書に記載されるように再生を提供することができる任意の好適なガスから選択される。空気は１つの好適な再生ガスであるが、本発明の好ましい実施形態では、ＳＣＲシステム５４から導管６６を通じて進むか、さもなければ除去されたＳＣＲ触媒９０が得られる煙道ガス処理プロセスシステム１０によって提供される脱窒煙道ガスを使用する。実際、これは、煙道ガス処理プロセスシステム１０の操作と同時に、除去されたＳＣＲ触媒９０のオフライン再生を提供し、このシステムから生成された脱窒煙道ガスの使用を提供するという本発明のプロセスの１つの利点である。本発明のプロセスは、本明細書の他の場所に記載されているように、不活性化ＳＣＲ触媒を再生するために必要な総エネルギーの大幅な削減をさらに提供する。
【００８０】
ライン１００内に挿入されているのは、再生ガスが除去されたＳＣＲ触媒９０を進む速度を制御するための手段を提供する、制御バルブ１０２である。再生ガスの流速は、流量センサおよび送信機手段１０４によって測定される。フロー送信機手段１０４は、ライン１００を通じて進む再生ガスの流速を表す信号１０６をフローコントローラ１０８に提供する。フローコントローラ１０８は、この測定された流速を所望の流速と比較して、それによって差分流速を提供する。フローコントローラ１０８は、差分流速に応答して制御バルブ１０２を調整して、ライン１００を通じて進み、除去されたＳＣＲ触媒９０上を進む再生ガスの流速を所望の流速に維持する。
【００８１】
再生ガスは、除去されたＳＣＲ触媒９０の再生を提供し、かつＳＯｘおよびアンモニアを含む再生排出ガスを生成するために、ある流速で導管１００を通じて除去されたＳＣＲ触媒９０に進む。再生排出ガスは、除去されたＳＣＲ触媒９０から導管１１２を通じて進む。
【００８２】
好ましい実施形態では、再生排出ガスの少なくとも一部は、導管１１４を通じて再生利用されるかまたは再循環され、導管１００を通じて進む新鮮な再生ガスと組み合わされ、組み合わされた流れは、除去されたＳＣＲ触媒９０に進む。再生排出ガスの一部をこのように再生利用することにより、本明細書の他の場所で説明されているように、エネルギー節約の利益を提供する。再生排出ガスを再生利用することにより、不活性化触媒の貫流再生を適用するために必要な量よりも必要な新鮮な再生ガスの量が減少する。再生利用されない再生排出ガスの残りの部分は、好ましくは、スタック６８などへ排出するために下流を進む。
【００８３】
再生利用導管１１４を通じて進む再生利用されたかまたは再循環された再生排出ガスの循環速度は、制御バルブ１１６によって制御され得る。再生利用導管１１４内に挿入されているのは、再生利用された再生排出ガスの循環速度を制御するための手段を提供する制御バルブ１１６である。フローセンサおよび送信機手段１１８は、導管１１４を通じて進む再生排出ガスの再循環速度を測定し、再生利用された再生排出ガスの循環速度を表す信号１２０をフローコントローラ１２２に提供する。フローコントローラ１２２は、この測定された再循環速度を所望の再循環速度と比較して、それによって差分流速を提供する。フローコントローラ１２２は、差分流速に応答して制御バルブ１１６を調整して、再生利用導管１１４を通じて進む再循環再生排出ガスの流速を所望の循環速度に維持する。
【００８４】
循環する再生排出ガスから再生生成物を継続的に除去し、再生生成物の過剰な蓄積を防ぐために、再生排出ガスの残りの部分は、導管１１２を経由して除去されたＳＣＲ触媒９０から下流に進む。再生ガスは、導管１００を介してＳＣＲ触媒９０上を連続的に進み、再生排出ガスのブリード流は、同時に導管１１２を通じて下流に進む。
【００８５】
本発明の一実施形態では、オフライン再生システムの圧力は、再生利用導管１１４からの下流の導管１１２に挿入されている圧力制御バルブ１３０により制御される。圧力センサおよび送信機手段１３２は、オフライン再生システムの圧力を測定し、オフライン再生システムの実際の圧力を表す信号１３４を圧力コントローラ手段１３６に提供する。圧力コントローラ手段１３６は、測定された圧力を所望のシステム圧力と比較して、差圧を提供する。圧力コントローラ手段１３６は、差圧に応答して圧力制御バルブ１３０を調整して、オフライン再生システムの圧力を所望の圧力に維持する。
【００８６】
不活性化され、除去されたＳＣＲ触媒９０に十分な量の活性が回復すると、除去されたＳＣＲ触媒９０上のライン１００を通じて再生ガスが進むのを止め、導管１１４を通じる再生排出ガスの再生利用を止めることによって再生が停止される。再生されたＳＣＲ触媒は、ＳＣＲシステム５４で再利用する準備ができている。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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