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KIPRIS KIPRIS 해외특허 자동번역 전문 해외특허 자동번역 전문 해외특허 자동번역 전문 해외특허 자동번역 전문((((US) US) US) US)

서지사항

Title of Invention Combined catalytic/non-catalytic process for nitrogen oxides reduction

Document Type A

Pantent No (Date) 04978514 ( 1990.12.18 ) Application No (Date) 07/408122 ( 1989.09.12 )

Int.Cl. C01B02100

Sub Int.Cl. B01J00800

U.S. Cl. 423/235, 423/2391

Inventor and Address John E. Hofmann ( Stamford, CT, US ) | William H. Sun ( Wallingford, CT, US ) | Bryan K. Luftglass ( South Salem, NY, US )

Applicant Address Stamford, CT, US

Abstract

A process for reducing nitrogen oxides in a combustion effluent is presented. The process involves introducing a nitrogenous treatment agent into the effluent under conditions effective to create a treated effluent having reduced nitrogen oxides concentration such that ammonia is present in the treated effluent; and then contacting the treated effluent under conditions effective to reduce the nitrogen oxides in the effluent with a nitrogen oxides reducing catalyst.

요약

연소 폐기물에서 니트로겐 옥사이드류를 감소시키기 위한 과 정은 기술된다. 과정은 암모니아가 처리 폐수에서 존재하도록 질소 옥사이드 농도를 감소시키는 처리 폐수를 생성하기 위해 효과적 조건 하에 폐수에 질소를 함유하는 처리 에이전트를 주 입하는 것을 포함한다; 그리고 촉매를 감소시키는 니트로겐 옥 사이드류와 함께 니트로겐 옥사이드류를 감소시키기 위해 효 과적 조건 하에 그리고 처리 폐수와 접촉하는 것.

Description 명세서

TECHNICAL FIELD 기술 분야

The present invention relates to a process for reducing nitrogen oxides (NO.sub.x) in the effluent from the combustion of carbonaceous fuels and other organic matter. The process utilizes a combination of catalytic and non-catalytic processes to achieve reductions in nitrogen oxides in an efficient, economical and safe manner not before seen.

본 발명은 니트로겐 옥사이드류 (NO.sub.x)를 단축하기 위한 과정과 관련된다. 과정이 효율적으로 만드는 것에서 니트로겐 옥사이드류에 있는 리덕션을 달성하기 위해 촉매 및 비 촉매 과정의 조합을 이용하고, 경제적 및 안전한 방법 보이기 전은 아니지만.

Carbonaceous fuels can be made to burn more completely, and with reduced emissions of carbon monoxide (CO) and unburned hydrocarbons, when the oxygen concentrations and air/fuel ratios employed are those which permit high flame temperatures. When fossil fuels are used in suspension fired boilers such as large utility boilers, temperatures above about 2000 F. and typically about 2200 F. to about 3000 F. are generated. Unfortunately, such high temperatures, as well as hot spots of higher temperatures, tend to cause the production of thermal NO.

sub.x, the temperatures being so high that free radicals of oxygen and nitrogen are formed and chemically combine as nitrogen oxides. NO.sub.x can also be formed as the result of oxidation of nitrogen containing species in the fuel, such as those found in heavy fuel oil, municipal solid waste and coal. NO.sub.x can form even in circulating fluidized bed boilers which operate at temperatures which typically range from 1300. degree. F. to 1700 F.

탄소질 연료는, 그리고 일산화탄소 (코밭트)과 미연 탄화수소 의 감소된 방사량으로, 사용된 산소 농도와 공기/연료 비율이 높은 플레임 온도를 허용한 그것들일 때 더 완전히 버닝되로 묘사될 수 있다. 화석 연료계가 큰 동력용 보일러, 약 2000 위 의 온도와 같은 현탁 발화된 보일러에서 사용될 때? F. 그리고 일반적으로 약 2200? F. 약 3000에? F. 생성된다. 불행하게 도, 그러한 고온 및 높은 온도의 고온부가 열 번호 sub.x의 생 산을 초래하는데 도움이 되고, 온도가 산소와 질소의 자유 라 디칼이 형성되고, 화학적으로 니트로겐 옥사이드류로서 결합 한 정도로 높다. NO.sub.x는 중질 연료유, 도시 고형 폐기물 및 석탄에서 발견된 그것들과 같은, 연료에서 니트로겐-함유 불순물의 산화의 결과에 따라 또한 형성될 수 있다. NO.sub.x 는 일반적으로 1300. 각도 F.에서 1700까지 달한 온도에 작 동한 유동층 보일러를 순환함에 있어 심지어 형성될 수 있다?

F.

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Nitrogen oxides are troublesome pollutants which are found in the combustion effluent streams of boilers and other combustion units when fired as described above, and comprise a major irritant in smog. It is further believed that nitrogen oxides contribute to tropospheric ozone, a known threat to health, and can undergo a process known as photochemical smog formation, through a series of reactions in the presence of sunlight and hydrocarbons.

Moreover, nitrogen oxides comprise a significant contributor to acid rain, and have been implicated as contributing to the undesirable warming of the atmosphere, commonly referred to as the "greenhouse effect."

니트로겐 옥사이드류는 상술한 바와 같이 파이어링될 때 보일 러와 다른 연소 장치의 연소 폐기물 스트림에서 발견된 성가신 오염 물질이고, 스모그에서 대부분의 자극성을 포함한다. 니트 로겐 옥사이드류가 tropospheric 오존, 건강 상태에 대한 알려 진 위협에 기여하고, 태양광과 탄화수소의 존재의 반응을 통하 여, 광화학 스모그 형성으로서 알려진 과정을 겪을 수 있는 것 은 더 여겨진다. 더욱이, 니트로겐 옥사이드류는 산성비에 대 한 중요한 기여자를 포함하고, 공기의 바람직하지 않은 워밍에 기여하여 포함되고 ˝ 온실 효과. ˝로서 일반적으로 언급된다

Recently, many processes for the reduction of NO.sub.x in combustion effluents have been developed. They can generally be segregated into two basic categories: selective and non-selective. Among the selective processes, which are believed in the art to be the more desirable, there is a further division between selective catalytic reduction (SCR) and selective non-catalytic reduction (SNCR) processes.

최근에, 연소 폐기물에 있는 NO.sub.x의 리덕션을 위한 여러 가지 공정은 개발된다. 그들이 2 기초적인 카테고리 안으로 일 반적으로 분리될 수 있다 : 선택적이고 비선택성인 것. 바람직 한 더 많은 것 이기 위해 해당 기술분야에서 여겨진 선택적인 프로세스 중에, 선택적 촉매 환원 (SCR)와 선택적 비촉매 환 원법 (SNCR) 과정 사이의 추가적인 디비전이 있다.

SCR processes generally involve passing the nitrogen oxides- laden effluent across a catalyst bed in the

presence of ammonia, to achieve NO. sub.x reductions as high as 50% or even as high as 95% or higher. SNCR processes involve the introduction of NO.sub.x -reducing treatment agents into the effluent to achieve reductions of up to 50% or greater.

SCR가 일반적으로 가공처리하고 50% 또는 심지어 95% 또는 높은만큼 높은 번호 sub.x 리덕션을 달성하기 위해, 암모니아 의 존재하에서도 촉매 베드를 가로질러 산화 질소를 짐을 실은 폐수로 인정하는 것을 포함한다. SNCR 과정은 최대 50% 또 는 큰의 리덕션을 달성하기 위한 폐수 안으로 -감소한 처리 에 이전트 NO.sub.x의 도입을 포함한다.

Unfortunately, both SCR and SNCR processes have been found to have certain drawbacks. With respect to SCR, the expense of installing and operating the catalyst system causes such processes to be of limited economic sense, even considering the high nitrogen oxides reductions achieved. With respect to SNCR, the most significant NO.sub.x reductions, which fall below those of SCR processes, are achieved by introduction of a nitrogenous treatment agent and/or a hydrocarbon treatment agent, which can lead to the generation and emission of ammonia (NH.sub.3) and/or carbon monoxide, which are pollutants in and of themselves.

불행하게도, 양쪽 SCR와 SNCR 과정은 일정한 단점을 가지는 것을 발견한다. SCR에 대하여, 촉매 시스템을 설치하고 작동 시키는 지출은 그러한 과정이 심지어 달성된 높은 니트로겐 옥 사이드류 리덕션을 고려하면, 제한된 경제 상식을 가지고 있도 록 한다. SNCR에 대하여, SCR 과정의 그것들아래로 떨어진 최대 유효 NO.sub.x 리덕션은 질소를 함유하는 처리 에이전트 그리고/또는 탄화수소 처리 에이전트의 도입에 의해 달성되며, 그것이 암모니아 (NH.sub.3) 그리고/또는 일산화탄소의 발생 과 방사로 이어질 수 있으며, 그것이 그들 자신에서 오염 물질 이다.

BACKGROUND ART 종래 기술

As noted, processes and compositions for the reduction of nitrogen oxides in effluents from the combustion of

carbonaceous fuels have been developed extensively over recent years. With the increased attention to the health risks and environmental damage caused by agents such as smog and acid rain, it is expected that NO.sub.x reduction research will continue to be pursued.

주의되는 것처럼, 탄소질 연료의 연소로부터의 폐수에 있는 니 트로겐 옥사이드류의 리덕션을 위한 과정과 조성물은 최근래 에 광범위하게 개발된다. 스모그와 산성비와 같은 에이전트로 인한 것인 건전 상태 위험 부담과 환경적인 파손에 대한 증가 된 주의로, NO.sub.x 리덕션 리서치가 추구되기를 계속할 것 라는 것은 예상된다.

In the past, most SNCR processes for reducing nitrogen oxides levels have concentrated on achieving maximum NO.sub.x reductions without addressing the problems raised by the production of other pollutants, such as ammonia and carbon monoxide. More recently, in a unique application of nitrogen oxides reducing principles, Epperly, Peter-Hoblyn, Shulof, Jr., and Sullivan, in U.S. Pat. No. 4,777,024,

지난 것에서, 가장 니트로겐 옥사이드류 레벨을 감소시키기 위 한 SNCR 과정은 암모니아와 일산화탄소와 같은, 다른 오염 물질의 생산에 의해 상승한 문제를 어드레싱하는 것 없이 최대 NO.sub.x 리덕션을 달성하는 것을 집중했다. 더 최근에 원칙 을 감소시키는 니트로겐 옥사이드류의 유일 응용에서,, 미국 특허 번호 4,777,024에서, Epperly, Peter-Hoblyn, Shulof, 주니어와 Sullivan이 다중 스테이지 처리 에이전트 인젝션 프

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disclose a method of achieving substantial nitrogen oxides reductions without the production of a major amount of other pollutants through a multiple stage treatment agent injection process. Although minimizing the production of other pollutants, this process, like any process which involves the high temperature introduction of nitrogenated compounds such as urea or ammonia, will still generate some other pollutants.

로세스를 통하여 다른 오염 물질의 대부분의 어마운트의 생산 없이 실질적 니트로겐 옥사이드류 리덕션을 달성하는 방법을 기술한다. 우레아 또는 암모니아와 같은 질화 화합물의 고온 도입을 포함하고 여전히 몇몇 다른 오염 물질을 생성할 임의의 과정과 같이 다른 오염 물질의 생산, 이 과정을 최소로 할지라 도.

This is also the case with the method of U.S. Pat. No.

4,780, 289, issued to Epperly, O'Leary and Sullivan, which discloses another method for maximizing NO.sub.x "

reductions while minimizing other pollutants. Although minimized, such other pollutants are still present.

이것이 또한 Epperly, O'Leary와 Sullivan에 공개되는 미국 특 허 번호 4,780, 289의 본 방법을 가진 경우이며, 그것이 NO.sub.x를 극대화하기 위한 또 다른 방법을 기술하고 ˝ 리덕 션 다른 오염 물질을 최소로 하는 동안. 최소가 될지라도, 그러 한 다른 오염 물질은 여전히 존재하다.

In U.S. Pat. No. 4,302,431, Atsukawa et al. disclose a process for nitrogen oxides reduction involving introducing ammonia into an exhaust gas at 700 C. (1292 F.) to 1300 C. (2372. degree. F.), and then passing the exhaust gas over a catalyst at a temperature between 300 C. (572 F.) and 500 C. (932 F. ) (preferably with the introduction of additional ammonia) to decompose remaining NO.sub.x and ammonia. This process, though, involves the introduction of ammonia into the exhaust gas with the concommitant toxicity and handling problems of ammonia.

미국 특허 번호 4,302,431에서, Atsukawa 등등은 700에 있 는 배기 가스 안으로 소개하는 암모니아를 포함하는 니트로겐 옥사이드류 리덕션을 위한 과정을 기술한다? C. ( 1292? F. ) 1300에? C. ( 2372. 각도 F. ) 및 그리고 생성 가스로 온도에 있는 촉매를 문지르는 것 300 사이에? C. ( 572? F. ) 그리고 500? C. ( 932? F. ) ( 적절하게는 추가적 암모니아의 도입으 로 ) 남아있는 NO.sub.x와 암모니아를 분해한다. 이 과정 비 록 암모니아의 concommitant 독성과 취급상 문제를 가진 배기 가스 안으로 암모니아의 도입을 포함한다.

What is desired, therefore, is a process for nitrogen oxides reduction which can achieve substantial reductions in NO.sub.x while avoiding the emission of other pollutants and without the necessity for storage and handling of ammonia.

것이 다른 오염 물질의 그리고 암모니아의 스토리지와 핸들링 을 위한 필요성 없이 방사를 회피하는 동안 NO.sub.x에 있는 상당한 감소를 달성할 수 있는 니트로겐 옥사이드류 리덕션을 위한 과정이 것이 그러므로, 바람직하다.

DISCLOSURE OF INVENTION 발명의 명세

The first aspect of the claimed process comprises introducing into the effluent from the combustion of a carbonaceous fuel at least one treatment agent which comprises a nitrogenous composition under conditions effective to reduce the nitrogen oxides concentration in the effluent. The treatment agent is introduced such that the treated effluent (i.e., after treatment with the treatment agent) contains ammonia. The second part of the process involves passing the effluent over a catalyst bed wherein the effluent ammonia is available to be consumed in the catalyzed reduction of NO.sub.x.

본 발명의 프로세스의 제1 양상은 폐수에서 니트로겐 옥사이 드류 농도를 감소시키기 위해 효과적 조건 하에 질소 함유 조 성물을 포함한 최소한 하나의 처리 에이전트를 탄소질 연료의 연소로부터의 폐수에 주입하는 것을 포함한다. 처리 에이전트 는 ( 즉,, 처리 에이전트를 가진 처치 이후 ) 처리 폐수가 암모 니아를 포함하도록 도입한다. 과정의 제 2 부분이 유출하는 암 모니아가 있는 촉매층을 폐수로 문지르는 것을 포함하고 NO.sub.x의 촉매 리덕션에서 소모된다.

As noted, in the process of the present invention a treatment agent is introduced into the effluent from the combustion of a carbonaceous fuel. This treatment agent comprises a nitrogenous composition, by which is meant a composition having at least one component containing as an element thereof nitrogen. The reduction of nitrogen oxides by such treatment agents comprises a selective, free radical-mediated process, often referred to as selective non-catalytic reduction (SNCR). Suitable nitrogeneous compositions for use as the treatment agent include ammonia such as disclosed by Lyon in U.S. Pat. No.

3,900,554 and urea such as disclosed by Arand et al. in either of U. S. Pat. Nos. 4,208,386 and 4, 325,924 the

주의되는 것처럼, 본 발명의 과정에 치료 제제는 탄소질 연료 의 연소로부터의 폐수 안으로 도입한다. 이 치료 제제가 질소 함유 조성물을 포함하고, 그것에 의해 그것의 요소로서 포함하 는 최소한 하나의 성분을 가지는 조성물을 의미된다 질소. 그 와 같은 처리 에이전트에 의한 니트로겐 옥사이드류의 리덕션 은 선택적 비촉매 환원법 (SNCR)로서 종종 언급되는 선별적, 자유로운 라디칼-중개 과정을 포함한다. 처리 에이전트로 사 용하기 위해 적절한 니트로제네어스 조성물은 그것의 각각의 공개가 참고에 의해 여기에서 구체화된 U. S. 특허 번호 4,208,386과 4, 325,924의 어느 쪽에서 Arand 등등에 의해 기술된 것과 같이 미국 특허 번호 3,900,554와 우레아에서 Lyon에 의해 기술된 것과 같이 암모니아를 포함한다. 주의되 는 것처럼, 암모니아의 독성과 불안정성은 수송, 스토리지 및

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disclosures of each of which are incorporated herein by reference. As noted, the toxicity and instability of ammonia leads to extreme difficulties in transportation, storage and handling. Because of this, urea is much preferred as the nitrogenous treatment agent of this invention.

핸들링에 있는 최대 곤란성으로 이어진다. 이것 때문에, 우레 아는 이 발명의 질소를 함유하는 치료 제제로서 매우 택한다.

Additional appropriate treatment agents and methods known as being effective for the reduction of nitrogen oxides include those disclosed by International Patent Application entitled "Reduction of Nitrogen- and Carbon-Based Pollutants Through the Use of Urea Solutions, " having Publication No. WO 87/02025, filed in the name of Bowers on Oct. 3, 19B6: U.S. Pat. No. 4,751,065 in the name of Bowers: U.S. Pat. No. 4, 719,092, also to Bowers: International Patent Application entitled "Process for the Reduction of Nitrogen Oxides in an Effluent Using a Heterocyclic Hydrocarbon," having Publication No. WO 88/07497, filed in the names of Epperly and Sullivan on Mar. 11, 1988; International Patent Application entitled

"Process for the Reduction of Nitrogen Oxides in an Effluent Using Sugar," having Publication No. WO 88/07024 filed in the names of Epperly and Sullivan on Mar. 11, 1988; U.S. Pat. No. 4,803,059 to Sullivan and Epperly; U.S. Pat. No. 4,863,705 to Epperly, Sullivan and Sprague; U.S. Pat. No. 4,844,878 to Epperly, Sullivan and Sprague; U. S. Pat. No. 4,770,863 to Epperly and Sullivan; International Patent Application entitled

"Composition for Introduction into a High Temperature Environment," having Application No. PCT/US89/01711, filed in the names of Epperly, Sprague and von Harpe on Apr. 28, 1989; copending and commonly assigned U.S.

Patent Application entitled " Process for Nitrogen Oxides Reduction With Minimization of the Production of Other Pollutants", having Ser. No. 07/207,382, filed in the names of Epperly, O'Leary, Sullivan and Sprague on June 15, 1988; U. S. Pat. No. 4,863,704 to Epperly, Peter- Hoblyn, Shulof, Jr., Sullivan and Sprague; copending and commonly assigned U.S. Patent Application entitled "Low Temperature Process for the Reduction of Nitrogen Oxides in an Effluent," having Ser. No. 07/308,255, filed in the names of Epperly, Sullivan and Sprague on Feb. 8, 1989;

and copending and commonly assigned U.S. Patent Application entitled "Hybrid Process for Nitrogen Oxides Reduction," having Ser. No. 07/395,810, filed in the names of Epperly and Sprague on Aug. 18, 1989, the disclosures of each of which are incorporated herein by reference.

니트로겐 옥사이드류의 리덕션을 위해 효과적이어 알려진 추 가적 적절한 처리 에이전트와 방법이 요소액의 Use를 통하여 질소기반 및 탄소-계 오염 물질의 ˝ 리덕션라고 칭해진 국제 특허 출원에 의해 기술된 그것들을 포함하고, ˝ 10월 3일, 19B6 위의 Bowers의 이름에서 출원되는 공개 번호 wo 87/02025를 가진다 : Bowers의 이름에 있는 미국 특허 번호 4,751,065 : 또한 나무 그늘에, 미국 특허 번호 4,

719,092 : 공개 번호 wo 88/07497을 가짐으로써, ˝ 폐수 Using에 있는 니트로겐 옥사이드류의 Reduction을 위한 과정 헤테로사이클릭탄화수소라고 ˝ 칭해지고 1988년 3월 11일 위의 Epperly와 Sullivan의 이름으로 출원된 국제적 특허 출원;

1988년 3월 11일 위의 Epperly와 Sullivan의 이름으로 출원 된 공개 번호 wo 88/07024를 가짐으로써, ˝ 유출하는 사용되 는 당질에 있는 니트로겐 옥사이드류의 Reduction을 위한 과 정라고 ˝ 칭해진 국제적 특허 출원; 설리반과 Epperly에 대한 미국 특허 4,803,059 번; Epperly, 설리반 및 스프래규에 대 한 미국 특허 4,863,705 번; Epperly, 설리반 및 스프래규에 대한 미국 특허 4,844,878 번; Epperly와 설리반에 대한 U.

S. Pat. 4,770,863 번; 적용 번호 PCT/US89/01711을 가짐 으로써, ˝ 높은 온도 분위기로의 도입을 위한 조성물라고 ˝ 칭 해지고 1989년 4월 28일 위의 Epperly, 스프래규와 본 하르 페의 이름으로 출원된 국제적 특허 출원; 코펜딩하고 그리고 일반적으로 시리얼 번호 07/207,382를 가짐으로써, ˝ Other 오염 물질의 Production의 질소 Oxides 리덕션 With 최소화를 위한 과정라고 ˝ 칭해진 미국 특허 적용을 할당받고 1988년 6 월 15일 위의 Epperly, O'Leary, Sullivan과 Sprague의 이름 으로 출원된다; Epperly, Peter-Hoblyn, Shulof, 주니어, 설리 반 및 스프래규에 대한 U. S. Pat. 4,863,704 번; 코펜딩하고 그리고 일반적으로 시리얼 번호 07/308,255를 가짐으로써, ˝ Effluent에 있는 니트로겐 옥사이드류의 Reduction을 위한 낮 은 온도 프로세스라고 ˝ 칭해진 미국 특허 적용을 할당받고 1989년 2월 8일 위의 Epperly, 설리반과 Sprague의 이름으로 출원된다; 그리고 코펜딩하고 그리고 일반적으로 시리얼 번호 07/395,810을 가짐으로써, ˝ 질소 Oxides 리덕션을 위한 혼 성 프로세스라고 ˝ 칭해진 미국 특허 적용을 할당받고 그것의 각각의 공개가 참고에 의해 여기에서 구체화된 1989년 8월 18일 위의 Epperly와 Sprague의 이름으로 출원된다.

These patents and applications contemplate the use of treatment agents which comprise urea or ammonia, optionally enhanced by other compositions such as

hexamethylenetetramine (HMTA), oxygenated hydrocarbons such as ethylene glycol, ammonium salts of organic acids such as ammonium acetate and ammonium benzoate, heterocyclic hydrocarbons having at least one cyclic oxygen such as furfural, sugar, molasses, 5- or 6- membered heterocyclic hydrocarbons having at least one cyclic nitrogen such as pyridine and pyrolidine, hydroxy amino hydrocarbons such as milk or skimmed milk, amino acids, proteins and monoethanolamine and various other compounds which are disclosed as being effective at the reduction of nitrogen oxides in an effluent. Most preferred

이러한 특허와 적용은 hexamethylenetetramine (HMTA)와 같 은 타구성, 에칠렌 글리콜과 같은 산소 첨가된 탄화수소, 암모 늄 아세테이트와 벤조산 암모늄과 같은 유기산제의 암모늄 염 류, 푸르푸랄, 당질, 당밀, 5- 또는 6-부재이 헤테로고리 탄화 수소와 같은 고리형 산소를 피리딘과 피로리딘과 같은 고리형 질소를 가지도록 하는 헤테로사이클릭탄화수소, 우유 또는 스 킴드 밀크, 아미노산류, 프로테인과 모노에탄올아민과 같은 수 산기 아미노 탄화수소 그리고 폐수에서 니트로겐 옥사이드류 의 리덕션에 효과적이어 개시된 다양한 다른 화합물에 의해 선 택적으로 개선되는 우레아 또는 암모니아를 포함한 처리 에이 전트의 사용을 예상한다. 가장 바람직한 고리형 산소를 가지는 산소 첨가된 탄화수소, 헤테로사이클릭탄화수소와 같은 산소 화물이 이러한 인핸서 중에 이다 당질과 당밀. 사실에서, 몇몇 인핸서, 특히 산소화물과 확신한 그 암모늄 염류가 우레아 또

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among these enhancers are the oxygenates, such as the oxygenated hydrocarbons, heterocyclic hydrocarbons having at least one cyclic oxygen, sugar and molasses. In fact, several of the enhancers, especially the oxygenates and certain of the ammonium salts, can function as NO.sub.x -reducing treatment agents in an independent introduction without urea or ammonia. Of course, it will be recognized that a non-nitrogenous treatment agent will not lead to the presence of ammonia in the effluent as desired, explained in more detail below. Accordingly, such a treatment agent should be introduced as an adjunct to a nitrogenous treatment agent.

는 암모니아 없이 독립적 도입에서 -감소한 처리 에이전트 NO.sub.x로 작용할 수 있다. 코스의, 비질소 처리 에이전트가 요구되고 아래 더욱 상세히 설명된 것처럼 폐수에서 암모니아 의 존재로 이어지지 않을 것라는 것은 인지될 것이다. 따라서, 그런 처리 에이전트는 질소를 함유하는 처리 에이전트에 보조 기로서 도입하게 한다.

As noted, these treatment agents can be introduced

according to processes which maximize the nitrogen oxides reductions achieved while minimizing the production of other pollutants. Such processes are described in, for instance, U.S. Pat. No. 4,777,024 to Epperly, Peter- Hoblyn, Shulof, Jr. and Sullivan and U.S. Pat. No.

4,780,289 to Epperly, O'Leary and Sullivan as well as International Patent Application entitled "Multi-Stage

Process for Reducing the Concentration of Pollutants in an Effluent," having Publication No. WO 89/02780, filed in the names of Epperly, Peter-Hoblyn, Shulof, Jr. and Sullivan on Aug. 12, 1988; and International Patent Application entitled "Process for Nitrogen Oxides Reduction and Minimization of the Production of Other Pollutants,"

having Publication No. WO 89/02781, filed in the names of Epperly, Sullivan, Sprague and O'Leary on Aug. 12, 1988, the disclosures of each of which are incorporated herein by reference.

주의되는 것처럼, 이러한 치료 제제는 다른 오염 물질의 생산 을 최소로 하는 동안 달성된 니트로겐 옥사이드류 리덕션을 극 대화한 과정에 따라서 도입할 수 있다. 1988년 8월 12일 위 의 Epperly, Peter-Hoblyn, Shulof, 주니어와 설리반의 이름으 로 출원되는 공개 번호 wo 89/02780을 가짐으로써, 그러한 과정은, 예를 들면, Epperly, Peter- Hoblyn, Shulof, 주니어와 설리반에 대한 미국 특허 번호 4,777,024 그리고 ˝ Reducing 을 위한 다단 과정 Effluent에 있는 Pollutants의 Concentration 라고 ˝ 칭해진 국제 특허 출원뿐만 아니라 미국 특허 번호 Epperly, O'Leary에게 4,780,289와 Sullivan에서 기술된다;

그리고 공개 번호 wo 89/02781을 가짐으로써, ˝ Other 오염 물질의 Production의 질소 Oxides 리덕션과 Minimization을 위한 과정라고 ˝ 칭해지고 그것의 각각의 공개가 참고에 의해 여기에서 구체화된 1988년 8월 12일 위의 Epperly, 설리반, Sprague와 O'Leary의 이름으로 출원된 국제적 특허 출원.

When the treatment agent comprises urea, ammonia or another nitrogeneous treatment agent, without a non- nitrogeneous hydrocarbon component, it is preferably introduced at an effluent temperature of about 1600 F. to about 2100 F., more preferably about 1700 F. to about 2100 F. When the treatment agent also comprises one of the enhancers discussed above, it is preferably introduced at an effluent temperature of about 1200 F. to about 1750 F., more preferably about 1350 F. to about 1750. degree. F. or higher. These effluent temperatures at the point of introduction can be varied depending on the particular components of the treatment agent and other effluent conditions, such as the effluent oxygen level, as discussed in the referenced disclosures. When an enhancer is introduced alone, the temperature of introduction can vary from about 900 F. or about 1100 F. up to about 1450. degree. F. or higher.

처리 에이전트가 우레아, 암모니아 또는 또 다른 니트로제네어 스 처리 에이전트를 포함할 때, non-nitrogeneous 탄화수소 성분 없이, 그것은 약 1600의 유출하는 온도에 적절하게는 도 입한다? F. 약 2100에? F., 더욱 적절하게는 약 1700? F. 약 2100에? F. 처리 에이전트가 또한 상기에 논의된 인핸서의 하 나를 포함할 때, 그것은 약 1200의 유출하는 온도에 적절하게 는 도입한다? F. 약 1750에? F., 더욱 적절하게는 약 1350?

F. 약 1750. 각도 F. 또는 높은에. 도입의 포인트에 있는 이러 한 유출하는 온도는 언급된 공개에서 논의된 것처럼 유출하는 산소 수준과 같은 처리 에이전트와 다른 폐수 조건의 특별한 성분에 의존하여 가변될 수 있다. 인핸서가 홀로 도입할 때, 도 입의 온도는 약 900에서 벗어날 수 있다? F. 또는 약 1100?

F. 약 1450. 각도 F. 또는 높은에 달하는.

The treatment agent is introduced into the effluent at a molar ratio of the nitrogen in the treatment agent to the baseline nitrogen oxides level in the effluent of about 1:10 to about 10:1. More preferably, the molar ratio of treatment agent nitrogen to baseline NO. sub.x level is about 1:5 to about 5:1 (in the situation where enhancers are introduced without a nitrogenous component, they are introduced at a weight ratio of about 1:10 to about 10:1, preferably about 1:5 to about 5:1). By "baseline nitrogen oxides level" is meant the level (measured or calculated) of nitrogen oxides in the effluent prior to introduction of the treatment agent.

처리 에이전트는 베이스라인 니트로겐 옥사이드류에 대한 안 에 처리 에이전트가 약 1:10에서 약 10:1의 폐수에서 레벨링 시키는 질소의 몰 비에 있는 폐수 안으로 도입한다. 더욱 적절 하게는, 베이스라인 번호 sub.x 레벨에 대한 치료 제제 질소의 몰 비는 약 1:5에서 약 5:1 ( 인핸서가 질소를 함유하는 요소 없이 도입한 상황에서, 그들이 약 1:10에서 약 10:1의 중량비 에 도입한다, 적절하게는 약 1:5에서 약 5:1 ) 이다. ˝ 베이스 라인 니트로겐 옥사이드류 레벨 ˝에 의해 처리 에이전트의 도 입전의 폐수에 있는 니트로겐 옥사이드류의 레벨이 ( 측정되거 나 계산된 ) 의도된다. 그런 베이스라인 NO.sub.x 레벨은 처 리 뒤에 폐수에서 니트로겐 옥사이드류의 레벨을 측정하고 베

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Such a baseline NO.sub.x level can also be used in calculating the percentage of nitrogen oxides reduced by measuring the level of nitrogen oxides in the effluent after treatment, dividing that number by the baseline nitrogen oxides level, subtracting from unity and multiplying by 100 to give the NO.sub.x reduction expressed as percentage of baseline.

이스라인 니트로겐 옥사이드류 레벨에 의해 그 갯수를 나누 그 리고, 유니티에서 공제하고 베이스라인의 퍼센트로서 나타내 진 NO.sub.x 리덕션을 부여하기 위한 100에 의해 배가된 줄 어든 니트로겐 옥사이드류의 퍼센트를 계산함에 있어 또한 사 용될 수 있다.

As will be discussed in more detail below, it is important that after introduction of the treatment agent, the effluent

contains ammonia in the molar ratio of ammonia to NO.sub.x which remains in the effluent of about 1:10 to about 10:1, more preferably about 1:2 to about 2:1. In this way, sufficient ammonia will be present in the effluent to react with the remaining effluent NO.sub.x in the reaction catalyzed by the catalyst, such that both ammonia and nitrogen oxides are decomposed and rendered safe for discharge into the atmosphere.

보다 상세하게 아래에 논의되는 바와 같이, 처리 에이전트의 도입 뒤에, 폐수가 약 1:10에서 약 10:1, 더욱 적절하게는 약 1:2에서 약 2:1의 폐수에 남아 있는 NO.sub.x에 암모니아의 몰 비에 암모니아를 수용한 것은 중요하다. 이런 방식으로, 충 분한 암모니아는 양쪽 암모니아와 니트로겐 옥사이드류가 공 기 안으로 방전을 위해 안전하여 분해되고 제공되도록, 촉매에 의해 촉매 작용이 된 반응에 있는 남아있는 폐수 NO.sub.x와 반응하기 위한 폐수에서 존재할 것이다.

This can be ensured by varying the effluent temperature (by, for instance, adjusting the location at which the introduction occurs), specific composition and introduction ratio of the treatment agent. These parameters should be adjusted to provide the desired molar ratio of ammonia to nitrogen oxides in the effluent. This can be accomplished using the process and techniques described in U.S. Pat.

No. 4,780,289 and/or U.S. Pat. No. 4,830,839 (the disclosure of which is incorporated herein by reference), which utilizes the nitrogen oxides reduction versus effluent temperature curve of a treatment agent to control the presence of secondary pollutants such as ammonia while reducing NO.sub.x.

이것은 유출하는 온도 (, 예를 들면, 위치를 조절하는 것에 의 해 도입이 발생한다 ), 처리 에이전트의 특정한 조성물과 투입 비율을 가변함으로써 보증될 수 있다. 이러한 파라미터는 폐수 에서 암모니아의 바람직한 몰 비를 제공하기 위해 조절되게 한 다. 이것이 미국 특허 번호 4,780,289 그리고/또는 미국 특허 번호에서 기술된 과정과 기술을 사용하여 성취될 수 있고 암모 니아와 같은 2 차 오염 물질의 존재를 제어하기 위해 처리 에 이전트의 유출하는 온도 곡선의 예에서 니트로겐 옥사이드류 리덕션을 이용한 4,830,839 ( 그것의 공개가 참고에 의해 여 기에서 구체화된 ) NO.sub.x를 감소시키는 동안.

The introduction temperature of a treatment agent,

especially a nitrogeneous treatment agent, has predictable effects on both nitrogen oxides reductions achieved and on the amount of ammonia remaining in the effluent after introduction of the treatment agent. With knowledge of this information, the nature (i.e., composition) and introduction of the treatment agent can be carefully coordinated to produce the desired amount of ammonia in the effluent even where the choice of introduction temperatures cannot be altered (in many boilers, retrofitting or providing access for different injection levels is not always possible or economically feasible). Typically, this involves introducing a treatment agent such that it is acting on the "left" side of the plateau of its nitrogen oxides reduction versus effluent temperature curve at the effluent temperature at the point of introduction, in order to generate sufficient ammonia for the catalytic aspect of the process.

처리 에이전트, 특히 니트로제네어스 처리 에이전트의 도입 온 도는 달성된 양쪽 니트로겐 옥사이드류 리덕션에 그리고 처리 에이전트의 도입 뒤에 폐수에 남아 있는 암모니아의 양에 예측 할 수 있는 효과를 가진다. 이 정보의 지식으로, 성질 ( 즉,, 조 성물 )와 처리 에이전트의 도입은 심지어 도입 온도의 선택이 ( 다른 인젝션 레벨이 항상 가능하지는 않거나 경제적으로 실 행 가능하기 때문에 액세스를 개선하거나 제공한 많은 보일러 에서 ) 변경될 폐수에서 암모니아의 필요한 양을 생산하기 위 해 주의깊게 코디네이션할 수 있다. 일반적으로, 이것은 그것 이 과정의 촉매 양상을 위한 충분한 암모니아를 생성하기 위하 여, 도입의 포인트에 있는 유출하는 온도에 있는 유출하는 온 도 곡선의 예에서 그것의 니트로겐 옥사이드류 리덕션의 플래 토의 ˝ 좌측 ˝ 측면에 작용하고 있도록 처리 에이전트를 도입 하는 것을 포함한다.

The introduction rate or other equivalent parameters such as the normalized stoichiometric ratio can also be adjusted to provide the desired ammonia levels (by normalized

stoichiometric ratio is meant the ratio of the concentration of theoretically available reducingradicals such as NH.sub.2 or NCO radicals to the concentration of nitrogen oxides in the effluent; alternatively, the molar ratio of the treatment agent to the NO.sub.x concentration can be used in place of NSR when the chemistry of reduction is not well defined;

the term NSR as used herein will also be understood to

정상화된 화학 양론 비와 같은 도입률 또는 다른 동등한 매개 변수가 바람직한 암모니아 레벨을 제공하기 위해 또한 조절될 수 있다 ( 정상화된 화학 양론 비에 의해 폐수에 있는 니트로겐 옥사이드류의 농도에 대한 라디칼이 NH.sub.2 또는 NCO와 같은 이론상으로 이용 가능한 reducingradicals의 농도의 비율 을 의미된다; 선택적으로, NO.sub.x 농도에 대한 처리 에이전 트의 몰 비는 리덕션의 화학이 잘 규정되지 않을 때 NSR대신 에 사용될 수 있다; 여기에서 사용된 것처럼 용어 NSR가 적절 할 때 몰 비를 포함하기 위해 또한 이해할 것이다 ).

(7)

encompass molar ratio when appropriate).

Unfortunately, tailoring the non-catalytic aspect of the process such that a certain desired amount of ammonia remains present in the effluent may result in carbon monoxide also being present in the effluent. Although carbon monoxide can be minimized by the processes described above, the presence of carbon monoxide parallels the presence of ammonia especially when the treatment agent comprises an oxygenate enhancer

previously mentioned. That is, when ammonia is present in the effluent as the result of the introduction of a treatment agent for NO. sub.x reduction carbon monoxide may also be present; therefore, tailoring the process of this invention such that ammonia remains in the effluent in certain

amounts, may lead to the presence of carbon monoxide.

As will be discussed in more detail below, the catalytic portion of this process can be tailored to also decompose carbon monoxide, which is likewise considered to be an undesirable pollutant.

불행하게도, 암모니아 리메인의 일정한 필요한 양이 용출액을 도록 과정의 비 촉매 양상을 맞춤화하는 것은 용출액에서 존재 하여 또한 일산화탄소에서 결과로서 생길 수 있다. 일산화탄소 가 상기에 기술된 과정에 의해 최소가 될 수 있을지라도, 일산 화탄소의 존재는 특히 처리 에이전트가 이전에 언급된 산소화 물 인핸서를 포함할 때 암모니아의 존재에 평행시킨다. 암모니 아가 번호 sub.x 환원 탄소 모녹사이드가 또한 존재하기 때문 에 처리 에이전트의 도입의 결과에 따른 폐수에서 존재할 때, 그것이다; 그러므로, 암모니아가 일정한 양에서 폐수에 남아 있고 일산화탄소의 존재로 이어질 수 있도록 이 발명의 과정을 맞춤화하는 것. 보다 상세하게 아래에 논의되는 바와 같이, 이 과정의 촉매 부분이 또한 일산화탄소를 분해하기 위해 맞춤화 될 수 있으며, 그것이 마찬가지로 바람직하지 않은 오염 물질 인다고 생각한다.

After introduction of the treatment agent, the treated effluent, which now contains ammonia, is passed over a catalyst. The catalyst used is one known to the skilled artisan, for instance vanadium oxide, tungsten oxide, titanium oxide, iron oxide, copper oxide, manganese oxide, chromium oxide, noble metals such as platinum group metals like platinum, palladium, rhodium and iridium, or mixtures of these, on a support such as a ceramic or a zeolite. By passing the effluent, typically at a temperature of about 400 F. to about 1000 F., over this catalyst in the presence of ammonia, nitrogen oxides are further reduced in the effluent. By having tailored the non-catalytic portion of the process to provide sufficient ammonia for the catalytic step, the need for injection of ammonia for the catalyst reaction is eliminated, thusly eliminating the need for storage and handling of ammonia and the ammonia injection grid.

처리 에이전트의 도입 뒤에, 지금 암모니아를 포함한 처리 폐 수는 촉매을 넘어간다. 사용된 촉매는 사례 산화 바나듐, 텅스 텐 산화물, 티타늄 산화물, 철산화물, 구리 산화물, 산화 망간, 산화 크롬, 플래티늄과 같은 백금 그룹 금속, 팔라듐, 로듐과 이리듐과 같은 고급 금속, 또는 세라믹 또는 제올라이트와 같 은 지지체에, 이것들의 혼합물을 위해, 당업자에 알려진 1이 다. 일반적으로 약 400의 온도에, 폐수를 통과한다? F. 약 1000에? F., 암모니아의 존재의 이 촉매 위에서, 니트로겐 옥 사이드류가 폐수에서 더 감소된다. 촉매 단계에게 충분한 암모 니아를 제공하기 위해 과정의 비 촉매 부분을 맞춤화했음으로 써, 그러므로 암모니아와 암모니아 분사 격자의 스토리지와 핸 들링을 위한 필요를 제거함으로써, 촉매 반응을 위한 암모니아 의 사출을 위한 필요는 제거된다.

When carbon monoxide is also present in the effluent, it can be decomposed by the use of a carbon monoxide catalyst as part of the catalyst bed. Such a catalyst is known in the art and can comprise oxides of metals such as cobalt, molybdenum, chromium, manganese, copper, silver, iron, nickel and vanadium; noble metals such as platinum group metals, like platinum, palladium, rhodium and iridium; or mixtures of these, on a support such as the oxides of aluminum or silicon, a ceramic or a zeolite. Such a CO catalyst can be utilized as an individual unit either upstream or downstream from the NO.sub.x -reducing catalyst installation, or in alternating beds with the NO.sub.x -reducing catalyst installation. In fact, the carbon monoxide catalyst can also be combined with the NO.sub.x catalyst into a single unit.

일산화탄소가 폐수에서 또한 존재할 때, 그것은 촉매 베드의 일환으로 일산화탄소 촉매를 이용하여 분해될 수 있다. 그런 촉매는 업계에 알려져 있고, 코발트, 몰리브덴, 크롬, 망간, 동, 은, 철, 니켈과 바나듐과 같은 금속의 옥사이드를 포함할 수 있 다; 플래티늄, 팔라듐, 로듐 그리고 이리듐과 같이, 백금 그룹 금속과 같은 고급 금속; 또는 알루미늄 또는 실리콘의 옥사이 드, 세라믹 또는 제올라이트와 같이 지지체에, 이것들의 혼합 물. 그런 코밭트 촉매가 개별 유닛으로서 이용될 수 있다 각각 의 상류인 것 또는 하류로 NO.sub.x -리듀싱 촉매 설치로부 터, 또는 NO.sub.x -리듀싱 촉매 설치를 가진 교대상에서. 사 실에서, 일산화탄소 촉매는 단일 유닛으로의 NO.sub.x 촉매로 또한 결합될 수 있다.

The particular components chosen depends on the temperature at which the CO catalyst is expected to operate. For instance, a particular metal oxide or

combination of metal oxides which is effective at ammonia- facilitated NO.sub.x reduction at 400 F. to 1000 F., may also be effective at CO reduction at lower

선택된 특별한 소자가 온도에 의존하고 코밭트 촉매가 작동할 것으로 기대된다. 400에 있는 용이한 NO.sub.x 리덕션 암모 니아에 효과적인 사례, 특별한 금속 산화물 또는 산화 금속류 의 조합을 위해? F. 1000에? F.가 또한 하부 온도에 있는 CO 리덕션에 효과적일지도 모른다. 마찬가지로, 400에 있는 CO 리덕션에 효과적인 산화 금속류의 특별한 금속 산화물 또는 조

(8)

temperatures. Likewise, a particular metal oxide or combination of metal oxides which is effective at CO reduction at 400 F. to 1000 F. will not be effective for NO.sub.x reduction at those temperatures. The catalyst chosen for carbon monoxide reduction will depend on whether it is desired that the CO catalyst be interspersed or combined with the NO.sub. x - reducing catalyst, in which case it is likely the catalyst components will be ineffective at NO.sub.x reduction, or upor downstream from the NO.

sub.x - reducing catalyst, in which case it is possible the catalyst components will be similar to those of the NO.sub.x -reducing catalyst.

합? F. 1000에? F. 그 온도에 있는 NO.sub.x 리덕션을 위해 효과적이지 않을 것이다. 일산화탄소 리덕션이 코밭트 촉매가 NO.sub. x - 환원 촉매로 흩뜨려지거나 결합된 것은 바람직하 고, 그런 경우에 그것이 아마 촉매 성분인지 의존할 것이기 때 문에 선택된 촉매는 번호 sub.x - 환원 촉매로부터 NO.sub.x 리덕션에 효과없거나 upor 다운스트림, 그런 경우에 그것은 촉 매 성분이 NO.sub.x -리듀싱 촉매의 그것들에게 비슷할 것이 가능하다.

The use of the process of this invention to achieve target levels of nitrogen oxides reductions creates a lessened need for catalyst as compared to an SCR process when used alone. For example, if a 90% reduction in NO.sub.x is desired, the initial portion of the process can reduce about 50% to 60% of the nitrogen oxides, which thereby lessens the burden on the catalytic portion from 90% to less than about 80%. This 10% change represents an increase in the space velocity (the ratio of flue gas flow to catalyst

volume) by a factor of up to 2, or, in other words, leads up to a 50% reduction in catalyst volume needed for a given flue gas flow. Such a reduction substantially increases the practicality and economy of the process since the catalyst is by far the most expensive part.

니트로겐 옥사이드류 리덕션의 타겟 레벨을 달성하기 위한 이 발명의 과정의 사용은 홀로 사용될 때 SCR 과정과 비교하여 촉매를 위한 줄어드는 필요를 생성한다. 실시예 때문에, NO.sub.x에 있는 90% 리덕션이 요구되으면, 과정의 초기부는 니트로겐 옥사이드류의 약 50%에서 60%를 감소시킬 수 있으 며, 그것이 90%이하의 약 80%로부터 따라서 촉매 부분 위의 부담을 소감된다. 이 10% 번의 변화는 최대 2의 요인에 의해 스페이스 벨로시티에서 ( 촉매 부피에 대한 배기가스 흐름의 비율 ) 증가를 대표하거나, 주어진 배기가스 흐름을 위해 요구 된 촉매 부피에서, 다시 말하면, 50% 리덕션을 이끈다. 그런 리덕션이 촉매가 멀리 의한 것이기 때문에 거의 과정의 실용성 과 이코노미를 증가시킨다 가장 고가 부품.

Moreover, the use of less catalyst reduces the amount of spent catalyst which must be disposed of. As is well known in the art, the disposal of spent catalyst is difficult due to the environmental concerns engendered thereby. Since typical SCR catalysts are oxides of heavy metals as noted above, disposal is costly and tightly regulated. By the reduction of catalyst volume by 50% or greater, these concerns are significantly reduced.

더욱이, 작은 촉매의 사용은 처리될 폐 촉매의 양을 감소시킨 다. 잘 업계에 알려져 있는 것처럼, 폐 촉매의 처리는 따라서 생긴 환경적 관심 때문에 어렵다. 통상의 SCR 촉매가 상기에 기재된 바와 같이 중금속류의 옥사이드이기 때문에, 처리는 비 싸 그리고 엄격하게 조절한다. 50% 또는 큰에 의한 촉매 부피 의 리덕션에 의해, 이러한 관심은 현저하게 감소된다.

The process of the present invention can lead to

substantially improved efficiency and economy of NO.sub.x reduction, especially where significant reductions are desired. For instance, if the boiler in question is a coal fired boiler of the type used by various industries and electric utilities to generate power, steam and process heat, exemplary units of which are based on pulverized coal, stoker-fired and circulating fluidized bed designs among others, the effluent from the unit could theoretically contain a level of nitrogen oxides amounting to 0.9 pounds of NO.sub.x per million British Thermal Units (MMBTU) heat input or even higher. Based on various local regulations, or for other reasons, it may be necessary to reduce the amount of NO.sub.x by 90%, to 0.09 pounds

NO.sub.x /MMBTU. If this were to be accomplished using SCR technology alone, for instance a catalyst consisting of vanadium oxide, iron oxide, copper oxide, manganese oxide, chromium oxide, noble metals such as platinum group metals like platinum, palladium rhodium and iridium, on a support such as zeolites or other commercial

developmental and theoretical materials on which it can be shown that NO.sub.x is reduced, it can be calculated using cost figures as of the filing date of this application that the required NO.sub.x reduction would cost a total of about

본 발명의 과정은 NO.sub.x 리덕션의 거의 개선된 효율과 이 코노미로 이어질 수 있으며, 특히 거기서 중요한 리덕션이 바 람직하다. 사례를 위해, 면 질문에 있는 보일러가 파워, 스팀 및 프로세스 열을 생성하기 위해 다양한 산업과 전기 사업에 의해 사용된 타입의 석탄 보일러이며, 그것의 예시적 장치가 미분탄, 다른 것 중의 스토카 연소 및 순환 유동층 디자인에 기 초로 한, 단위로부터의 폐수가 이론상으로 백만 BTU

(MMBTU) 히트 인풋 당 NO.sub.x의 0.9 파운드에 이르는 니 트로겐 옥사이드류의 레벨을 포함할 수 있고거나 더 높아서 편 평해진다. 다양한 지역 조절에, 또는 다른 이유를 위해 기초가 되어 0.09 파운드 NO.sub.x /MMBTU에, 90%에 의해

NO.sub.x의 양을 감소시키는 것이 필요할지도 모른다. 이것이 산화 바나듐, 철산화물, 구리 산화물, 산화 망간, 산화 크롬, 플 래티늄과 같은 백금 그룹 금속과 같은 고급 금속, 팔라듐 로듐 과 이리듐의 구성하여 단지 SCR 기술, 예를 들면 촉매를 사용 하여 성취되는 것이었으면, 그것에 그것이 NO.sub.x가 감소된 다는 것을 보여질 수 있는 제올라이트 또는 다른 상업적 계발 적 및 이론적 물질과 같은 지지체에, 그것은 필요한 NO.sub.x 리덕션이 500 개의 메가와트급 (mw) 석탄 발화된 단위를 위 한 연간 약 39,700,000달러를 비용이 들 것인 이 적용의 출 원일로 비용 도를 사용하여 계산될 수 있으며, 그것이 제거된 니트로겐 옥사이드류의 톤 당 약 2,300달러로 계산한다.

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$39,700,000 per year for a 500 megawatt (mw) coal fired unit, which calculates as about $2,300 per ton of nitrogen oxides removed.

Using the process of the present invention, though, can substantially reduce this cost. For instance, the level of nitrogen oxides can be reduced by about 50% to 0.45 pounds per MMBTU by introduction of a first treatment agent and a catalyst can then be used to reduce this level by about 80% to the desired level of 0.09 pounds/MMBTU.

On a 500 mw coal fired system, it can be shown that the inventive process results the need for about 50% of the catalyst needed if SCR alone were used and in annual costs of about $23,300,000, or almost one half the cost when SCR is sued alone. The NO.sub.x reduction cost drops to about $1,355 per ton of NO. sub.x removed, a savings of about 40%. The calculations behind these savings are based upon Example I and are illustrated in Table 1.

본 발명의 과정을 사용하고 비록 거의 이 비용을 감소시킬 수 있다. 사례를 위해, 니트로겐 옥사이드류의 레벨은 제 1 처리 에이전트의 도입에 의해 MMBTU 당 약 50%에서 0.45 파운드 에 의해 감소될 수 있고 촉매는 약에게 0.09 파운드/MMBTU 의 바람직한 레벨 이 레벨을 감소시키기 위해 그리고 사용될 수 있다. 500 mw 석탄 발화된 시스템에, 그것이 발명의 프로 세스가 결과로서 생기라는 것을 보여질 수 있다 단지 SCR가 사용되면 요구된 촉매의 약 50%를 위한 그리고 약

23,300,000달러의 연간비용, 또는 거의 2분의 1에서 필요 SCR가 홀로 청구되을 때 비용. NO.sub.x 절감비는 제거된 번 호 sub.x, 약 40%의 절약의 톤 당 약 1,355달러까지 떨어진 다. 이러한 절약 뒤에 있는 계산은 실시예 i에 기초가 되고, 테 이블 1에서 도해된다.

TABLE 1 테이블 1

______________________________________ ______________________________________

EXAMPLE UTILITY BOILER 실시예 동력용 보일러

______________________________________ ______________________________________

Fuel Coal 연료 석탄

Rating 500 MW 레이팅 500 MW

Baseline NO.sub.x 0.9 lb/MMBTU 베이스라인 NO.sub.x 0.9 libra/MMBTU

Desired NO.sub.x 0.09 lb/MMBTU 바람직한 NO.sub.x 0.09 libra/MMBTU

______________________________________ ______________________________________

SCR Inventive 독창적 SCR

PROCESS Alone Process 과정 홀로 과정

______________________________________ ______________________________________

Investment, $MM 69.0 44.0 Investment, MM달러 69.0 44.0

Annualized Investment, $MM/Year 1년에 걸친 투자, MM/Year달러

12.1 7.7 12.1 7.7

Operating Costs, $MM/year 운전비, MM/year달러

1.0 2.2 1.0 2.2

Chemical 화학 물질

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Material, Utilities, Labor 소재, 유틸리티, 노동

26.6* 13.4* 26.6* 13.4*

& Overhead & 오버헤드

Total Annual Cost, $MM/Year 전부의 연간비용, MM/Year달러

39.7 23.3 39.7 23.3

$/Ton of NO.sub.x Removed 제거된 NO.sub.x의 /Ton달러

2310 1355 2310 1355

______________________________________ ______________________________________

*Includes catalyst replacement. *Includes 촉매 치환계.

To take another example, it can be seen in a natural gas fired boiler widely used by industries and utilities to produce power, steam or process heat, cost savings can accrue using the process of the present invention versus SCR alone. In one case where initial nitrogen oxide effluent levels of 0.14 pounds/MMBTU need to be reduced by 80%

to 0.028 pounds/MMBTU, SCR systems (based on conventional, non-conventional or developmental catalysts, e.g., of the types noted above) result in

application costs for a 100 MMBTU/hour boiler which could total $180,000 annually or $3,660 per ton of NO.sub.x removed. Instead, by utilizing the process of the present invention, 50% reduction of nitrogen oxides (from 0.14 to 0.07 pounds/MMBTU) by introduction of a nitrogenous treatment agent is achieved with 60% reduction from that level to 0.028 pounds/MMBTU using the catalyst. It can be shown that a catalyst volume of 60% is all that is required and that total costs may be about $120, 000 per year or about $2,460 per ton of NO.sub.x removed, a cost savings of about 33% (see Example II and Table 2).

또 다른 실시예를 획득하기 위해, 그것은 파워, 스팀 또는 프로 세스 열을 생산하기 위해 산업과 유틸리티에 의해 넓게 사용된 천연 가스 발화된 보일러에서 나타날 수 있고, 비용절감은 단 지 SCR의 예에서 본 발명의 과정을 사용하여 생길 수 있다.

ㄹ 80%에서 0.028 파운드/MMBTU, 제거된 NO.sub.x의 톤 당 매년 180,000달러 또는 3,660달러를 합계할 수 있었던 100 대의 MMBTU/시간 보일러를 위한 적용 비용에 있는 SCR 시스템 결과 ( 종래의, 비재래식이거나 계발적 촉매에, 예를 들어, 상기에 주의된 타입의 기초가 된 )에 의해 감소될 0.14 가지의 파운드/MMBTU 필요의 초기의 산화 질소 폐수 레벨 1 가지의 경우에서. 그 대신에, 본 발명의 과정을 이용함 으로써, 질소를 함유하는 처리 에이전트의 도입에 의한 니트로 겐 옥사이드류 ( 0.14 내지 0.07 파운드/MMBTU )의 50% 리 덕션은 그 레벨에서 촉매를 사용하는 0.028 파운드/MMBTU 로 60% 리덕션으로 달성된다. 60%의 촉매 부피가 요구되는 모두이고 전체 비용이 제거된 NO.sub.x, 약 33% ( 실시예 ii와 Table 2를 보라 )의 비용절감의 톤당 또는 약 2,460달러년 약 120달러, 000 일 수 있는 것은 도시될 수 있다.

TABLE 2 테이블 2

______________________________________ ______________________________________

EXAMPLE UTILITY BOILER 실시예 동력용 보일러

______________________________________ ______________________________________

Fuel Natural Gas 연료 천연 가스

Rating 100 MMBTU/Hour 레이팅 100 MMBTU/시간

Baseline NO.sub.x 0.14 lb/MMBTU 베이스라인 NO.sub.x 0.14 libra/MMBTU

Desired NO.sub.x 0.028 lb/MMBTU 바람직한 NO.sub.x 0.028 libra/MMBTU

______________________________________ ______________________________________

(11)

SCR Inventive 독창적 SCR

PROCESS Alone Process 과정 홀로 과정

______________________________________ ______________________________________

Investment, $M 623.0 281.0 Investment, M달러 623.0 281.0

Annualized Investment, $M/Year 1년에 걸친 투자, M/Year달러

109.0 49.0 109.0 49.0

Operating Costs, $M/year 운전비, M/year달러

7.0 15.0 7.0 15.0

Chemical 화학 물질

Material, Utilities, Labor 소재, 유틸리티, 노동

64.0* 56.0* 64.0* 56.0*

& Overhead & 오버헤드

Total Annual Cost, $M/Year 전부의 연간비용, M/Year달러

180.0 120.0 180.0 120.0

$/Ton of NO.sub.x Removed 제거된 NO.sub.x의 /Ton달러

3660 2460 3660 2460

______________________________________ ______________________________________

*Includes catalyst replacement. *Includes 촉매 치환계.

These increases in economy and efficiency can also be shown when the process of this invention is used in place of SCR for other boilers, process heaters, turbines and other combustion units fired with oil, other hydrocarbons, other fossil fuels, waste gases, liquids and solids, such as municipal waste, wood waste, petroleum, coke, etc. In all cases since some of the cost burden of SCR is replaced by lower cost non- catalytic processes and since the non- catalytic system can be tailored to optimize the overall urea/ammonia/NO.sub.x ratios to maximize cost

effectiveness, then the system provides a unique solution to a variety of nitrogen oxides reduction problems.

이코노미와 효율에 있는 이러한 증가는 이 발명의 과정이 일반 폐기물, 임목 폐기물, 석유, 코우크, 기타 등등와 같은, 오일, 다른 탄화수소, 다른 화석 연료계, 폐기 가스류, 액체 및 고체 로 파이어링된 다른 보일러, 과정 가열로, 터빈 그리고 다른 연 소 장치를 위한 SCR대신에 사용될 때 또한 도시될 수 있다.

SCR의 일부 원가 부담 이후로 모든 케이스에서 더 저렴하여 바뀌고 어떤 촉매 프로세스 그리고 비 촉매 시스템이 비용 효 율성을 극대화하기 위해 전체적 우레아/암모니아/NO.sub.x 비율을 최적화하기 위해 맞춤화될 수 있기 때문에, 그리고 시 스템이 니트로겐 옥사이드류 감소 문제에 유일한 솔루션을 제 공한다.

By the use of this system, ammonia which is needed for efficient operation of the catalyst system is provided by the non- catalytic process which performs the dual function of achieving substantial NO.sub. x reductions and providing ammonia for the catalyst without the need for the handling and storage problems inherent in a system which requires introduction of ammonia. Moreover, the inventive process

필요한 이 시스템, 암모니아를 이용하여 촉매 시스템의 효율적 인 작동은 실질적 NO.sub. x 리덕션을 달성하고 암모니아의 도입을 요구한 시스템 필요없이에서 암모니아를 제공하는 이 중 기능을 수행한 아니 촉매 프로세스로 제공되지 않는다. 더 욱이, 발명의 프로세스는 비 촉매 과정에서 암모니아의 발생 동안 일정한 조건 하에 또한 형성될 부패한 일산화탄소에게 수 단을 제공한다. 이 방법, 어느 일산화탄소에서 암모니아가 실

(12)

provides a means for decomposing carbon monoxide which will also be formed under certain conditions during the generation of ammonia in the non-catalytic process. In this way, neither carbon monoxide nor ammonia is released to the atmosphere to a substantial extent, yet ammonia is available for the catalytic process.

질적인 범위에 공기에 릴리싱되노아, 아직 암모니아는 촉매 프 로세스를 위해 이용 가능하다.

BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION 본 발명을 실시하기 위한 베스트 모드

The following examples further illustrate and explain the invention by describing the design of an operation of an installation using the inventive process, as compared to SCR alone.

다음 실시예는 단지 SCR와 비교하여, 발명의 프로세스를 사용 하는 설치의 오퍼레이션의 디자인을 기술함으로써 더 본 발명 을 도해하고 설명한다.

DESIGN EXAMPLE I 설계 예 I

The boiler used is a 500 megawatt (MW) coal-fired boiler utilizing bituminous coal (26 MMBTU/Ton) which is fired at a rate of 5300 MMBTU/Hour. It is found that the baseline level of nitrogen oxides in the effluent is 4770 lbs/hour, or 0.9 lb/MMBTU, and it is desired that this level be reduced by 90% to 477 lb/hour, or 0.09 lb/MMBTU.

사용된 보일러는 5300 MMBTU/시간의 비율로 파이어링된 역 청탄을 ( 26 MMBTU/톤 ) 이용하는 500 메가와트급 (mw) 석 탄 연소 보일러이다. 폐수에 있는 니트로겐 옥사이드류의 베이 스라인 레벨이 4770 lbs/시간 또는 0.9 libra/MMBTU가, 이고 이 레벨이 90%에서 477 libra/시간, 또는 0.09 libra/MMBTU 에 의해 감소된 것은 바람직한 것은 발견된다.

(a.) When using SCR alone, the effluent is passed over a catalyst comprising vanadium oxide on a ceramic

honeycomb support. The catalyst is placed in a location where the effluent is at a temperature of about 800. degree.

F. and ammonia is injected at a rate of 1940 lbs/hour. The ammonia slip resulting is 50 parts per million (ppm) and the Space Velocity necessary for achieving reduction of NO.sub.x by 90% (or 0.81 lb/MMBTU) is found to be 6000 hour-.sup.1.

( a. ) 단지 SCR를 사용할 때, 폐수는 세라믹 하니캄 지지체 위의 산화 바나듐을 포함하는 촉매을 넘어간다. 촉매는 폐수가 약 800. 각도 F.의 온도에 있고 암모니아가 1940 lbs/시간의 비율로 주입한 위치에서 위치된다. 암모니아 슬립 결과는 50 백만개당 부품수 (PPM)이고 ( 또는 0.81 libra/MMBTU ) 90%에 의해 NO.sub.x의 달성 리덕션을 위해 필요한 스페이스 벨로시티가 6000 시간-.sup.1인 것을 발견한다.

(b.) When using the inventive process, a 10% aqueous solution of urea is first injected into the effluent at a rate of 7738 lbs of urea/hour at a location where the effluent temperature is about 1700. degree. F. to reduce the NO.sub.x by 62%, or 0.56 lb/MMBTU and to generate ammonia at the rate of 526 lbs/hour or 0.099 lbs/MMBTU.

The effluent is then passed over the catalyst as described above, except that ammonia is not injected. The ammonia slip resulting is 5 ppm and the Space Velocity necessary for achieving reduction of NO.sub.x by a further 74% (or 0.25 lb/MMBTU) from 0.34 lb/MMBTU to 0.09 lb/MMBTU is 11, 000 hour-.sup.1.

( b. ) 발명의 프로세스를 사용할 때, 우레아의 10% 수성 용액 은 유출하는 온도가 62%, 또는 0.56 libra/MMBTU에 의해 NO.sub.x를 감소시키고 526 lbs/시간 또는 0.099

lbs/MMBTU의 비율에 암모니아를 발생시키기 위한 약 1700.

각도 F. 인 위치에 있는 우레아/시간의 7738 lbs의 비율의 폐 수 안으로 첫째로 주입된다. 암모니아가 주입되지 않는다는 것 을 제외하고, 폐수는 상술한 바와 같이 그리고 촉매을 넘어간 다. 암모니아 슬립 결과는 5 ppm이고 0.34 libra/MMBTU 내 지 0.09 0.34로부터의 추가적인 74% ( 또는 0.25

libra/MMBTU )에 의해 NO.sub.x의 달성 리덕션을 위해 필요 한 스페이스 벨로시티는 11, 000 시간-.sup.1이다.

DESIGN EXAMPLE II 설계 예 II

The boiler used is a 100 MMBTU/hour natural gas-fired boiler utilizing natual gas (1,000 BTU/Standard Cubic Feet, SCF) which is fired at a rate of 100,000 SCF/hour. It is found that the baseline level of nitrogen oxides in the effluent is 14 lbs/hour, or 0.14 lb/MMBTU, and it is desired that this level be reduced by 80% to 2.8 lb/hour, or 0.028 lb/MMBTU.

사용된 보일러는 100,000 SCF/시간의 비율로 파이어링된 natual 가스를 ( 1,000 BTU/스탠다드 입방 피트, SCF ) 이용 하는 100 MMBTU/시간 자연적 가스 연소 보일러이다. 폐수에 있는 니트로겐 옥사이드류의 베이스라인 레벨이 14 lbs/시간 또는 0.14 libra/MMBTU가, 이고 이 레벨이 80%에서 2.8 libra/시간, 또는 0.028 libra/MMBTU에 의해 감소된 것은 바 람직한 것은 발견된다.

(a.) When using SCR alone, the effluent is passed over a catalyst comprising vanadium oxide on a ceramic

honeycomb support. The catalyst is placed in a location

( a. ) 단지 SCR를 사용할 때, 폐수는 세라믹 하니캄 지지체 위의 산화 바나듐을 포함하는 촉매을 넘어간다. 촉매는 폐수가 약 800. 각도 F.의 온도에 있고 암모니아가 4.4 lbs/시간의 비

(13)

where the effluent is at a temperature of about 800. degree.

F. and ammonia is injected at a rate of 4.4 lbs/hour. The ammonia slip resulting is 5 ppm and the Space Velocity necessary for achieving reduction of NO.sub.x by 80% (or 0.112 lb/MMBTU is found to be 8500 hour-. sup.1.

율로 주입한 위치에서 위치된다. 암모니아 슬립 결과가 5 ppm 과 스페이스 벨로시티 이고 80%에 의해 NO.sub.x의 달성 리 덕션을 위해 필요한 ( 또는 0.112 libra/MMBTU가 8500 시간 인 것을 발견한다. sup.1.

(b.) When using the inventive process, a 10% aqueous solution of urea is first injected into the effluent at a rate of 19.72 lbs of urea/hour at a location where the effluent temperature is about 1700. degree. F. to reduce the NO.sub.x by 54%, or 0.076 lb/MMBTU and to generate ammonia at the rate of 1.3 lbs/hour or 0.013 lbs/MMBTU.

The effluent is then passed over the catalyst as described above, except that ammonia is not injected. The ammonia slip resulting is less than 2 ppm and the Space Velocity necessary for achieving reduction of NO.sub.x by a further 57% (or 0.036 lb/MMBTU) from 0.064 lb/MMBTU to 0.028 lb/MMBTU is 18,000 hour-.sup.1.

( b. ) 발명의 프로세스를 사용할 때, 우레아의 10% 수성 용액 은 유출하는 온도가 54%, 또는 0.076 libra/MMBTU에 의해 NO.sub.x를 감소시키고 1.3 lbs/시간 또는 0.013

lbs/MMBTU의 비율에 암모니아를 발생시키기 위한 약 1700.

각도 F. 인 위치에 있는 우레아/시간의 19.72 lbs의 비율의 폐 수 안으로 첫째로 주입된다. 암모니아가 주입되지 않는다는 것 을 제외하고, 폐수는 상술한 바와 같이 그리고 촉매을 넘어간 다. 결과로서 생기는 암모니아 슬립은 2 ppm 이하이고 0.064 libra/MMBTU 내지 0.028 0.064로부터의 추가적인 57% ( 또 는 0.036 libra/MMBTU )에 의해 NO.sub.x의 달성 리덕션을 위해 필요한 스페이스 벨로시티는 18,000 시간-.sup.1이다.

The above description is for the purpose of teaching the person of ordinary skill in the art how to practice the present invention, and it is not intended to detail all of those

obvious modifications and variations of it which will become apparent to the skilled worker upon reading the description.

It is intended, however that all such obvious modifications and variations be included within the scope of the present invention which is defined by the following claims.

상기 설명은 방법 본 발명을 실행한 기술에서 통상의 지식의 사람을 가르치기 위하여 이고, 그것은 설명을 읽는 것에 숙련 된 근로자에 분명하게 될 그것의 그 명백한 변경과 변형의 모 두를 상술하여서는 안된다. 그것이 의도되고, 그러나 모든 그 와 같은 명백한 변경과 변형이 다음 청구항에 의해 규정된 본 발명의 범위 내에 포함된다.

Claims 청구항

What is claimed is: 청구범위 :

1. A process for the reduction of nitrogen oxides in the effluent from the combustion of a carbonaceous fuel, the process comprising:

1. 탄소질 연료의 연소로부터의 폐수에 있는 니트로겐 옥사이 드류의 리덕션을 위한 과정, 과정은 다음을 포함한다 :

(a) introducing a nitrogenous treatment agent into the effluent at an effluent temperature between about 1200 F.

and about 2100. degree. F. and a molar ratio of treatment agent nitrogen to baseline nitrogen oxides level of about 1:10 to about 10:1, wherein said treatment agent further comprises an enhancer selected from the group consisting of hexamethylenetetramine, an oxygenated hydrocarbon, an ammonium salt of an organic acid, a heterocyclic hydrocarbon having at least one cyclic oxygen, a 5- or 6- membered heterocyclic hydrocarbon having at least one cyclic nitrogen, a hydroxy amino hydrocarbon, sugar, molasses, and mixtures thereof when the effluent

temperature is below about 1600 F., and further wherein said treatment agent is introduced under conditions effective to create a treated effluent having reduced nitrogen oxides concentration, wherein the conditions under which said nitrogenous treatment agent is introduced are such that ammonia is present in the treated effluent; and

(a) 약 1200 사이의 유출하는 온도에 있는 폐수에 질소를 함 유하는 처리 에이전트를 주입하는 것? F. 그리고 약 1:10에서 약 10:1의 베이스라인 니트로겐 옥사이드류 레벨에 대한 치료 제제 질소의 약 2100. 각도 F.와 몰 비에 있어서, 유출하는 온 도가 약 1600보다 낮을 때 상기 치료 제제는 더

hexamethylenetetramine, 산소 첨가된 탄화수소, 유기산의 암 모늄 염, 고리형 산소, 고리형 질소를 가지는 5- 또는 6-부재 이 헤테로사이클릭탄화수소를 가지는 헤테로사이클릭탄화수 소, 수산기 아미노 탄화수소, 당질, 당밀, 그리고 그것의 혼합 물의 구성하는 그룹으로부터 선택된 인핸서를 포함한다? F., 그리고 더 여기에서 상기 치료 제제가 질소 옥사이드 농도를 감소시키는 처리 폐수를 생성하기 위해 효과적 조건 하에 도입 한, 여기에서 조건 상기 질소를 함유하는 치료 제제가 도입한 암모니아가 처리 폐수에서 존재하도록 이다; 그리고

(b) contacting the treated effluent under conditions effective to reduce the nitrogen oxides in the effluent with a catalyst effective for the reduction of nitrogen oxides in the

presence of ammonia.

(b) 암모니아의 존재하에서도와 함께 니트로겐 옥사이드류의 리덕션을 위한 효과적 촉매 니트로겐 옥사이드류를 감소시키 기 위해 효과적 조건 하에 처리 폐수와 접촉하는 것.

참조

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