[发明专利]用于处理废气的催化剂、排放系统和方法

说明书

用于在含氮还原剂的存在下处理包含SO₂、NOx和单质汞的废气的催化剂包含含有以下者的氧化物的组合物：(i)钼(Mo)和任选的钨(W)；和(ii)钒(V)；和(iii)钛(Ti)；和(iv)磷(P)，其中，相对于所述组合物中的总金属原子计，所述组合物包含：(i)小于2原子％的量的Mo，和任选的至多9原子％的W；(ii)2.5至12原子％的V；(iii)85至96原子％的Ti，和其中所述组合物包含(iv)与Mo、W和V的原子总和的原子比为1:2至3:2的P。表述的值必须总计100％。

本发明涉及一种用于处理废气的催化剂。具体而言，本发明涉及一种催化剂，其维持相对高水平的使煤燃烧废气和类似物中所含单质汞(Hg)氧化的活性，以及相对高水平的在诸如氨的含氮还原剂的存在下使该气体中所含氮氧化物还原的活性，并且使该气体中所含SO₂氧化为SO₃降到最低。即，该催化剂被设计为相比于氧化SO₂选择性氧化单质汞。本发明还涉及一种使用该催化剂的废气处理方法，以及一种用于进行该方法的排气系统。

发电厂通常利用诸如煤、石油或天然气的化石燃料作为能源，并且这些燃料的燃烧产生必须受处理以去除包括NO(一氧化氮)、NO₂(二氧化氮)和N₂O(一氧化二氮)的氮氧化物(NO_x)的废气。发电厂中产生的废气通常具有氧化性，并且NO_x需要用催化剂和通常为氨或短链烃的还原剂选择性还原。被称为选择性催化还原(SCR)的过程在20世纪70年代被广泛研究以用于从发电厂废气和类似物中去除NO_x。

煤和石油含有不同量的硫。使用SCR处理来自这些工厂的废气要求维持相对高的NO_x还原效率而使SO₂氧化降到最低。在氨的存在下，多种SCR催化剂有效地将NO_x转化为氮气和水。然而，不期望的副反应、SO₂氧化为SO₃通常与NO_x还原一起发生。需要控制是酸雨组分的三氧化硫(SO₃)的形成。

因此，高度期望使NO_x还原速率(kNO_x)最大化而使SO₂氧化速率(kSO_x)最小化的催化剂。因此，近年来，尤其已出现对产生相对低量SO₂氧化的NOx去除催化剂的需求。大体而言，这种NO_x去除催化剂含有少量的钒，钒是催化剂的活性组分。

已知从发电厂、各种类型的工厂和汽车排放的烟道气中所含的Hg、Pb、F和其他痕量组分导致健康问题。这是除了这种烟道气中所含的NO_x和SO_x以外的问题。

因此，期望提供一种催化剂，其能够选择性氧化从燃煤锅炉排放、主要呈单质汞的形式、具有相对高蒸气压的汞，同时还原废气中的NO_x并同时使SO_x的氧化降到最低。在常规发电厂SCR催化剂中，Hg氧化活性主要由活性组分氧化钒提供，并因此氧化单质汞(Hg)的活性可通过升高钒含量(V含量)来提高。然而，因为氧化钒不仅具有相对高的Hg氧化活性而且具有SO₂氧化活性，所以V含量升高促进了SO₂氧化，并且所得SO₃可促成烟气污染和酸雨的形成。

高挥发性汞(单质汞，Hg)通常被V氧化成汞化合物(例如氯化汞)。随后，借助提供于废气处理系统下游的湿式洗涤器、电动除尘器或脱硫设备，如此氧化的汞化合物与燃烧灰分或石膏一起被去除。在这类已知系统中，含有氧化钛和金属(例如钒)的氧化物的催化剂充当活性组分。