[发明专利]催化剂活化方法及使用该方法选择性去除氮氧化物的方法

说明书

本发明涉及一种催化剂活化方法及使用该方法选择性去除氮氧化物的方法，该催化剂活化方法能够在低温下短时间内使催化剂的活性最大化，从而以低能量表现出高催化反应效率，并且能够使催化剂具有优异的耐久性。

技术领域

本发明涉及一种催化剂活化方法及使用该方法选择性去除氮氧化物的方法。更详细涉及能够在低温下短时间内使催化剂的活性最大化，从而以低能量表现出高催化反应效率，并且能够使催化剂具有优异的耐久性的催化剂活化方法及使用该方法选择性去除氮氧化物的方法。

背景技术

发电用锅炉或燃气轮机、工业用锅炉、焚烧炉、柴油发动机、柴油汽车、船舶发动机等会排出大量的氮氧化物(NO_x)，成为引起公害的主要原因。

作为抑制或减少氮氧化物生成的方法，使用的有低NO_x烧嘴、选择性非催化还原法(SNCR：Selective Non Catalytic Reduction)、选择性催化还原法(SCR：SelectiveCatalytic Reduction)等。

其中，选择性催化还原法是在脱氮催化剂前端喷射氨或尿素，并通过如下化学反应，使废气中的氮氧化物与氨一同流经催化剂，从而转化为无公害的水和氮气的方法。

4NO+4NH₃+O₂→4N₂+6H₂O

所述反应被称为标准选择性催化还原法(SCR)，并在约300℃～400℃的反应温度下表现出最高的反应效率。

因此，在将煤炭或油类用作燃料的火力发电厂中，以在锅炉后端的300～400℃温度区间安装催化剂从而达到最佳的脱氮效率的方式运转，以便去除从锅炉产生的NO_x。当废气温度低于这些温度时，使用烧嘴等来提高废气温度。尤其是，当启动锅炉时，废气温度低于催化剂活化温度，需要运行诸如烧嘴的辅助加热设备，以调节温度，因此，会消耗大量的能量。

在焚烧炉或液化天然气(LNG)用锅炉中，废气降低至230℃以下的情况较多，因此，难以使SCR进行最佳的运转。尤其是，在使用LNG的复合火力发电厂中，当初期启动燃气轮机时，无法去除废气温度为200℃以下时所排出的NO。

当废气的温度低时，除了使用上述的烧嘴进行加热的方法以外，还有在增加催化剂的量以增加SCR中的脱氮效率的方法，但随着温度的降低，脱氮效率会急剧地降低，必要的催化剂的量大幅增加，因此，存在技术上的限制。另外，脱氮催化剂量的增加会增加燃气轮机或锅炉的压力损失，因此，存在燃烧效率急剧减小的缺点。

在轻油汽车或船舶用脱氮设备中，也会在运转初期，因废气温度低而难以有效地去除NO_x等。为了解决这些问题，正在尝试在多个设备中使用诸如烧嘴的辅助加热设备以将所排出的废气加热至催化剂活化温度的方法。

尤其是，在船舶用脱氮催化剂中，当使用低硫燃料时，适温为250℃以上，但废气温度为230℃左右，因此，也会设置烧嘴作为辅助加热设备，以达到催化剂的适温。

与此类似地，在钢厂的烧结炉的脱氮设备中，由于用作燃料的副产气体中的SO_x，催化剂运行温度应达到250℃以上，但是废气温度为230℃左右，当为了达到催化剂的适温而设置并运转烧嘴等辅助加热设备时，会消耗大量的额外的燃料。

除了上述的辅助烧嘴加热方式以外，韩国专利第1541743号提出了使用自发热催化剂，在轻油汽车初期启动时，将低温的废气催化加热至催化剂的活性温度的方式。

这种催化剂作为当废气温度低时进行电加热的催化剂(Electrically heatedcatalysts，EHC)，是一种通过向金属催化剂通电，利用热能将废气加热至适温的方式。EHC由作为电阻因素的经烧结的金属或金属箔形成，电阻材料为由铁与铬、铝以及稀土金属制成的合金。