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TWI511775B - 用於去除ＮＯｘ和ＮＯ的方法與設備 - Google Patents

用於去除ＮＯｘ和ＮＯ的方法與設備 Download PDF

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TWI511775B
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gas stream
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gas
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TW100117061A
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Meinhard Schwefer
Michael Groves
Christian Perbandt
Rolf Siefert
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Thyssenkrupp Uhde Gmbh
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Description

用於去除NO x 和N 2 O的方法與設備
本發明關於用於催化性去除NOx 和N2 O的方法與設備。
許多方法，例如燃燒方法，或硝酸或己內醯胺的工業製造方法，造成帶有一氧化氮NO、二氧化氮NO2 (統稱為NOx )和一氧化二氮N2 O的廢氣。儘管久聞NO和NO2 為生態毒性相關化合物(酸雨、煙霧形成)，且已經對其最大可排放量訂出全球性管制範圍，但是一氧化二氮同樣已變為近幾年環境保護越來越注意的目標，因為其將會對平流層的降解和溫室效應產生不可忽視的影響。為了環境保護的原因，因此迫切需要同時去除一氧化二氮排放物和NOx 排放物的專業解決方法。
一方面關於N2 O的去除及另一方面來說NOx ，已經有許多習知的選擇。
在NOx 還原的案例中，理應強調NOx 藉由氨在含釩的TiO2 觸媒存在下的選擇性催化還原(SCR)(參照，例如，G. Ertl,H. Knzinger,J. Weitkamp：Handbook of Heterogeneous Catalysis，第4卷，1633至1668頁，VCH Weinheim(1997))。依據該觸媒，這可於大約150℃至大約450℃的溫度進行，且較佳於200℃和400℃之間以工業規模操作，尤其是於250和350℃之間。其係通常用於減少來自工業製程的廢氣中之NOx 量的變化例，且使NOx 降解能高於90%。
也有建基於沸石觸媒用於NOx 的還原之方法，其利用各式各樣不同的還原劑來進行。除了經銅交換的沸石(參照，例如，EP-A-914,866)之外，特定應用似乎對含鐵沸石特別感興趣。
例如，US-A-5,451,387描述在經鐵交換的沸石上利用NH3 將NOx 選擇性催化還原之方法，該方法較佳於200℃和550℃之間的溫度操作，尤其是大約400℃。
EP-A-756,891描述在由含鐵的ZSM-5沸石組成的蜂窩狀單石存在下藉由NH3 將NOx 還原之方法。該鐵沸石觸媒優於傳統建基於V2 O5 -TiO2 的去NOx 觸媒之優點也一樣是在200℃至600℃的擴大溫度範圍。
然而，供NOx 還原用的鐵沸石觸媒之缺點為其易取得性和成本。其成本比普遍及既有的建基於V2 O5 -TiO2 之去NOx 觸媒高出許多。
對比於廢氣中的NOx 量之降低，其於工業中已經確立多年，只有一些供N2 O去除用的工業方法，該等方法通常以N2 O的熱或催化性降解為目標。Kapteijn等人說明已經被證實合於一氧化二氮的降解和還原的原理之觸媒概要(Kapteijn F.等人，Appl. Cat. B：Environmental 9(1996) 25至64)。將一氧化二氮催化性分解成N2 和O2 能提供優於以選定的還原劑，例如NH3 或烴類，進行催化性還原的優點，該優點是還原劑的消耗不需耗費成本。然而，建基於催化性分解的N2 O量之有效減少，對比於N2 O或NOx 還原，可僅於高於400℃，較佳高於450℃的溫度有效達成。
再者，載有過渡金屬的沸石觸媒似乎特別適於將N2 O催化性分解成N2 和O2 (US-A-5,171,553)。
據描述載鐵沸石觸媒尤其有益(例如於EP-A-955,080或WO-A-99/34,901中)。供N2 O分解用的鐵沸石觸媒之活性在NOx 同時存在下被提高許多，例如，如Kgel等人於Catalysis Communications 2 273-276(2001)或Perez-Ramirez等人於Journal of Catalysis 208,211-223(2003)中合於科學地詳述。
該專利文獻中也有描述以利用NH3 將NOx 催化性還原(於去NOx 階段)及在含鐵沸石觸媒上將N2 O催化性分解成N2 和O2 (於去N2 O階段)為基礎將NOx 和N2 O一併去除。
例如，DE 10 001 541 B4請求從製造硝酸的殘留氣體去除NOx 和N2 O之方法，其中首先使要被清潔的廢氣通過去NOx 階段及接著通過利用載鐵沸石觸媒的去N2 O階段。在該去NOx 階段中，該NOx 含量被降至建立起0.001至0.5的最適NOx /N2 O比之程度，其導致下游去N2 O階段中的加速N2 O降解。
此選定的製程階段順序從製程和化學工程觀點來看非常有益，因為此製程被安排於製造硝酸的殘留氣體中，依遞升溫度而介於吸收塔和殘留氣體渦輪之間；換句話說，該殘留氣體起初在進入該去NOx 階段之前具有<400℃，較佳<350℃的低入口溫度，所以也可使用建基於V2 O5 -TiO2 的習用去NOx 觸媒。該去NOx 階段，在進入該去NOx 階段之前，接著將該殘留氣體單獨加熱至350至500℃，以致可進行有效的催化性N2 O分解。接著將該廢氣供應於殘留氣體渦輪，其中該廢氣的熱含量係藉由解壓縮和冷卻而回收。
該二製程階段的反向結合也可以，即依先提供N2 O降解接著NOx 降解的順序，如WO-A-01/51181所教導的。
為達此目的，使該廢氣於<500℃的均勻溫度通過兩個反應區，該二反應區包含載鐵沸石觸媒及空間上可相互獨立或相互連接。在此案例中，該N2 O首先由未降低的NOx 含量在去N2 O階段中分解，即充分活用對該N2 O分解的共催化性NOx 效應，及接著在中間添加氨之後進行催化性NOx 還原。因為該NOx 還原較佳應該於與N2 O分解相同的溫度進行，所以該去NOx 階段中也同樣使用鐵沸石觸媒，對比於習用SCR觸媒，例如建基於V2 O5 -TiO2 的觸媒，也可於>400℃的較高溫度操作。因此不需要該製程氣體的中間冷卻。
若吾人所欲為，例如由於成本的原因，運用較不貴的SCR觸媒(如建基於V2 O5 -TiO2 的觸媒)代替鐵沸石觸媒，因此在去N2 O階段下游總是需要將殘留氣體冷卻以進行去NOx 階段的操作。這可能非常有益，尤其是當脫氮單元的下游想要或需要低出口溫度時，即使是在由於特殊應用(例如在藉由所謂單介質加壓製程製備硝酸的設備中或，例如，在用於製備己內醯胺的設備中)而使用其他去NOx 觸媒(例如建基於鐵沸石的觸媒)的案例中亦同。
然而，在此案例中，熟悉廢氣清潔領域的技藝者得面臨下列問題，在含鐵沸石觸媒的去N2 O階段下游於低溫完成習用去NOx 階段的操作似乎在技術和經濟上非常不利。
例如，已知鐵沸石觸媒，例如Kogel等人於Catalysis Communications 2 273-276(2001)或Perez-Ramirez等人於Journal of Catalysis 208,211-223(2003)所示，不僅將N2 O分解加速而且還在NOx 存在下依加速方式偏移該NO/NO2 比或NOx 氧化的程度。該NOx 氧化的程度係定義為在NOx 總莫耳量(=NO和NO2 的總和)中的NO2 莫耳比例；換句話說，該去N2 O階段的操作溫度越高，於該階段出口該NO/NO2 比越迅速逼近以熱力學定義的平衡位置且程度越高。
儘管NO2 的形成於<400℃的低溫佔優勢，但是NO的優先形成發生於>400℃的較高溫度或尤其是於T>450℃(關此問題，參見第1圖，其顯示從500 ppm的NO、500 ppm的NO2 、2體積%的O2 和其餘部分N2 於1絕對巴進行熱力學平衡時之NO和NO2 的莫耳分率)。
由於N2 O與NO於較低溫度的反應造成NO2 的形成，根據以下反應式(1)，變得越來越沒有意義，因為根據以下反應式(2)，所形成的NO2 會再非常迅速降解成NO。
N2 O+NO→NO2 +N2 　(1)
NO2 NO+O2 　(2)
於該去N2 O階段出口，相應於熱力學平衡的NOx 氧化的程度因此於高溫建立。
此關係係熟於此藝之士眾所周知並於，例如，Kgel等人和Perez-Ramirez等人所述的前述文章中加以描述。根據Perez-Ramirez等人，215頁第5a圖，在含1.5 mbar的N2 O和0.4 mbar的NOx 之無水測試氣體中，儘管中間根據反應式(1)形成NO2 ，但是對應熱力學平衡位置的NO/NO2 比係於>700 K的溫度(對應>427℃)，甚至於60 000 h-1 的高空間速度建立。在Kgel等人所述的前述文章中，第1圖顯示，由含1000 ppm的N2 O和1000 ppm的NO之含水測試氣體著手，由400℃於15 000 h-1 的空間速度達到熱力學NOx 平衡。
這意指，於去N2 O階段的出口，於T>400℃和壓力1絕對巴，推估應該有<30%的氧化程度，及於T>450℃甚至有<20%的氧化程度。然而，這樣的氧化程度對於去NOx 階段的操作一般極為不利。
因此，已知當NO/NO2 比=1/1即氧化程度大約50%時去NOx 階段發揮最佳的功能。在此案例中，熟於此藝之士提及“快速SCR”(參照以下反應式3)，其進行的比“標準SCR”(參照以下反應式4)或“NO2 SCR”(參照以下反應式5)快數倍。
4 NH3 +2 NO+2 NO2 →4 N2 +6 H2 O　(3)
4 NH3 +4 NO+O2 →4 N2 +6 H2 O　(4)
4 NH3 +3 NO2 →3.5 N2 +6 H2 O　(5)
反應速率對NOx 氧化的程度之依存性對於於低溫的去NOx 階段操作尤其重要。這在使用，例如，Koebel等人於Catalysis Today 73，(2002)，239-247(參照其中的第3圖)所述的習用SCR觸媒(如建基於V2 O5 -TiO2 的去NOx 觸媒)之案例中及，例如，在使用建基於鐵沸石的去NOx 觸媒之案例中均為真。
由此明顯見到在建基於鐵沸石觸媒的NO2 分解之下游，於低溫<400℃，較佳<350℃及尤其<300℃的去NOx 階段操作非常不利，因為NOx 還原的活性(即於該去NOx 階段中的去NOx 觸媒性能)受到不利的NOx 氧化程度大幅削弱。
此缺點可藉由提高該去NOx 階段中的觸媒量僅抵消至有限程度，因為要達成>80%或較佳>90%的高NOx 降解速率，尤其是於高NOx 入口濃度，可能需要不成比例大量的另一種觸媒。由於過高的投資和操作成本，這樣不僅可能使該方法的經濟實行可能性產生問題，而且由於技術原因(如需要的空間和可能的壓降)在許多案例中也可能不合理。
因此本發明之一目的在於提供一種藉由含鐵沸石觸媒引起的N2 O催化性分解及藉由還原劑引起的NOx 催化性還原自廢氣去除NOx 和N2 O的方法，其中該去NOx 階段應該在該去N2 O階段下游於T<400℃的入口溫度操作，較佳<350℃及尤其是T<300℃，且該方法克服了上述的缺點。
本發明之另一個目的在於提供一種設備，前述方法可利用此設備操作及該設備使該去N2 O階段和去NOx 階段所需的操作條件能以簡單及經濟上有利的方式建立。
上述目的係藉由使具有選定水量和選定的N2 O對NOx 比率之廢氣通過含鐵沸石觸媒的去N2 O階段達成。在其他操作條件適當選定或建立的案例中，結果於是在該去N2 O階段出口處該NOx 中的N2 O比例比對應熱力學平衡的N2 O比例高。結果，接下來的去NOx 階段可在“快速SCR”的條件下操作。
這是因為在該NOx 平衡和NOx 輔助N2 O分解在鐵沸石觸媒上的動力學模型或模擬中，發現到令人驚訝的是在大量水存在於廢氣中之下，或在廢氣中有高度過量的N2 O對NOx 比率之案例中，或在聯合該二因子之案例中，該NOx 平衡的位置會被偏移或該NOx 平衡的建立速度會明顯被降低。這意指該NOx 平衡先藉由NO與N2 O的反應(根據反應式1)不斷移至NO2 側；其次，被當作中間物形成的NO2 (及任何事先存在於該引入氣流中的NO2 )反應在適當量水蒸氣存在下得到NO比在沒水蒸氣之下更慢許多。結果，該熱力學平衡位置的建立於高溫(即於介於400℃至650℃的溫度範圍內)也會被顯著延遲。藉由調整於該去N2 O階段中的滯留時間(即藉由選定空間速度)，於是可建立高N2 O降解速率和高NOx 氧化程度，即>30%，較佳>40%，尤其是>45%的同時達成之操作點。
如預期，不僅由>80%，較佳>90%的最低希望之N2 O降解引起的空間速度建立有上限，而且令人驚訝的還有由最大N2 O降解引起的下限，即依據本發明為<98%，較佳<97%，更佳<95%。這意指該空間速度應該具有下限以致於該去N2 O階段出口處的廢氣中總是殘留顯著的N2 O殘量，根據反應式(1)造成NO2 不斷形成。
與其他操作條件交互作用時，於該去N2 O階段出口處的NOx 氧化程度，一反熱力學平衡，可被調整至30至70%的值，較佳40至65%及更佳45至60%，以致去NOx 階段可於低溫於含鐵沸石觸媒的去N2 O階段下游操作。NOx 氧化程度以以N2 O的莫耳量對NOx 的總莫耳量之比率來定義。
本發明關於一種用於減少含NOx 和N2 O的氣體中之NOx 和N2 O含量之方法，其包含下列步驟：
a)將含N2 O、NOx 及水的氣流通入含載鐵沸石觸媒的去N2 O階段以藉由使該N2 O分解成氮及氧減少該N2 O含量，該含N2 O、NOx 及水的氣流在進入去N2 O階段時具有介於1.0與10體積%之間的水含量，進入該去N2 O階段的N2 O莫耳量對離開該去N2 O階段的NOx 莫耳量之比率為至少1.0，或該含N2 O、NOx 及水的氣流在進入去N2 O階段時具有介於0.1與低於1.0體積%之間的水含量，進入該去N2 O階段的N2 O莫耳量對離開該去N2 O階段的NOx 莫耳量之比率為至少1.5，該去N2 O階段中的氣流溫度已經被調整至介於400℃與650℃之間的值，該去N2 O階段中的壓力已經被調整至介於1與50絕對巴之間的值，且該去N2 O階段中的空間速度已經被調整至造成該去N2 O階段中的80%至98%之N2 O降解的值，附帶條件為於該去N2 O階段出口處的NOx 氧化程度為至少30%，
b)將離開該去N2 O階段的氣流供至冷卻設備及當該氣流流過此設備時將該氣流冷卻至低於400℃的溫度，
c)將離開該冷卻設備的氣流供至去NOx 階段，該去NOx 階段係於去NOx 觸媒存在下，藉由足以減小NOx 對該氣流的預期比例之量的還原劑之添加，依流動方向來看，在該氣流離開該去N2 O階段之後及該氣流流過該去NOx 階段之前，以還原劑將NOx 催化性還原。
較佳地，進入該去N2 O階段的N2 O莫耳量對離開該去N2 O階段的NOx 莫耳量之比率，不論該廢氣的水含量，為至少1.5。特佳為該含N2 O、NOx 及水的氣體之N2 O/NOx 比為至少2，尤其是至少5。
該N2 O/NOx 比可藉由測定於該去N2 O階段入口處的N2 O莫耳量或莫耳濃度，及藉由測定於該去N2 O階段出口處的NOx 莫耳量或莫耳濃度得知。
適用於根據本發明的方法之氣體在進入該去N2 O階段之前已經有必需的N2 O和NOx 之比率，或此比率應該藉由適當手段建立。
適當的N2 O/NOx 比較佳在該廢氣流的去N2 O階段時藉由存在於該廢氣流中的NOx 之一部分的化學催化性還原建立。為達此目的，將對應待還原的NOx 比例的比例之還原劑供入加於該去N2 O階段的引入氣流直到建立預期的N2 O/NOx 比為止。該還原劑的存在不會顯著影響N2 O降解，因為NOx 還原的速率比N2 O分解速率快了幾個數量級。建立預期的N2 O/NOx 比所需之還原劑量取決於還原劑類型及被降解的NOx 預期量，並可由熟於此藝之士循慣用實驗求得。
就像該N2 O/NOx 比，若該氣流早先未含充分的水，在進至該去N2 O階段之前該含N2 O、NOx 及水的氣體之水含量也應該藉由適當手段調整至本發明的數值。
例如，許多廢氣已經具有多於0.1體積%的水含量及因此可使用而不需任何其他手段。較佳地，在進至該去N2 O階段之前該含N2 O、NOx 及水的氣體之水含量係調整至介於0.5和10體積%之間的值。特佳為介於1體積%和5體積%之間的值，及極佳為介於2體積%和5體積%之間的值。
經驗顯示在下游去NOx 階段中提高的水含量，如本發明的方法較佳所用者，並無害；換句話說，該去NOx 階段的效能不會顯著受損。這在使用習用SCR觸媒(例如建基於V2 O5 -TiO2 的去NOx 觸媒)及鐵沸石觸媒的案例中都是如此。
該含N2 O、NOx 及水的氣體之水含量可在進至該去N2 O階段之前依多種不同方式調整。一個選項是藉由水蒸氣的添加及/或藉由呈液態水的添加調整該水含量。此外，該水含量較佳應該藉由自燃燒氫及/或含氫化合物的燃燒階段引進廢氣做調整。最終，熟於此藝之士能選擇透過載入裝置引導該含N2 O和NOx 的氣體，該載入裝置為例如飽和器或吸收塔。這可為供NOx 吸收用的硝酸設備或己內醯胺設備中常用之吸收塔。也可以是用於調整水含量的不同措施/設備組合。在上下文中，該載水設備中的各式各樣不同參數，如主要壓力、載入介質的溫度和流速及含N2 O和NOx 的氣體之溫度和流速均很重要。熟於此藝之士能依據視待建立的水含量而定之專業知識選擇此等參數。
根據本發明，該去N2 O階段中使用載鐵沸石觸媒。這些較佳為選自MFI、BEA、FER、MOR及MEL型或其混合物的群組之沸石，較佳BEA或MFI型，更佳ZSM-5沸石。重要的是所用的沸石具有高水熱安定性。此性質是“高氧化矽”沸石特別的特徵，因此該等沸石特別適合。
Atlas of Zeolite Structure Types，Elsevier，修正第4版1996中提供關於較佳依據本發明使用的沸石構造或結構之具體細節，在此以引用的方式將其全文併入本文。
根據本發明的方法也包括一些晶格鋁已經被一或多種選自B、Be、Ga、Fe、Cr、V、As、Sb及Bi的元素取代的那些沸石之應用。也包括晶格矽已經被一或多種元素，例如被一或多種選自Ge、Ti、Zr及Hf的元素，以同晶形方式取代的沸石之應用。
最佳地，該去N2 O階段中使用已經以水蒸氣處理過的觸媒(“汽餾”觸媒)。此處理使該沸石的晶格脫去鋁酸；此處理本身係熟於此藝之士已知。較佳於該去N2 O階段中使用水熱處理過的沸石觸媒，該等沸石觸媒已經載滿鐵，及其中晶格外的鋁對晶格鋁之比率為至少1:2，較佳1:2至20:1。
依據本發明使用的觸媒典型另包含熟於此藝之士已知的添加物，例如黏合劑，例如鋁矽酸鹽或水鋁礦。依據本發明使用的觸媒較佳以已經藉由固態離子交換引進鐵的沸石為底質。典型地，供此目的用的起始材料為可自商業上購得的銨沸石(例如NH4 -ZSM-5)及適當的鐵鹽(例如FeSO4 ×7H2 O)，且這些係以機械方式於球磨機中於室溫劇烈混合(Turek等人；Appl. Catal. 1984,(1999) 249-256；EP-A-0 955 080)。在此以引用的方式將這些參考資的全文併入本文。獲得的觸媒粉末係於艙爐中在空氣作用之下於400℃至650℃範圍中的溫度實質煅燒。經過煅燒之後，該等含鐵沸石係於蒸餾水中劇烈清洗及，濾掉該沸石之後，乾燥。最終，加入適當黏合劑並與該等含鐵沸石混合，由此獲得及擠出，例如，成為圓柱形觸媒本體。
該觸媒可呈任何尺寸和幾何形狀的成形體存在，較佳呈具有大表面積對體積比及在被流過時產生最小壓降的幾何形狀。
典型幾何形狀為所有觸媒中已知的幾何形狀，例如圓柱體、中空圓柱體、多孔圓柱體、環、壓碎丸劑、三葉體或蜂窩狀結構。
該去N2 O階段中使用的含鐵沸石之鐵含量可以沸石質量為基準變化於廣大範圍內，例如至多25%，但是較佳為0.1至10%，及尤其是2至7%。
在該去N2 O階段中，根據本發明的方法中之溫度變化於400至650℃範圍內，較佳425至600℃及尤其是450至550℃。
在該去N2 O階段中，根據本發明的方法中之壓力變化於1至50絕對巴範圍內，較佳1至25絕對巴，更佳4至15絕對巴。該去N2 O階段中的較高操作壓力減少N2 O分解所需之觸媒量。在其他相同操作參數下提高的溫度導致該去N2 O階段出口處較高程度的NOx 氧化。
該去N2 O階段中的觸媒量必須能達成N2 O降解的程度，接著影響此階段出口處預期的NOx 氧化程度。
該去N2 O階段的反應床較佳填充觸媒以致-以進入的氣流為基準-在各案例中的結果是介於2000與50 000 h-1 之間的空間速度，較佳介於2500與25 000 h-1 之間，及更佳介於3000與20 000 h-1 之間，及最佳介於4000與15 000 h-1 之間。在此發明內容的上下文中，該措辭“空間速度”係理解為意指以1體積份觸媒為基準每小時氣體混合物的體積份(於273.15 K和1.01325絕對巴測量)之商數。該空間速度因此可經由該氣體的體積流速及/或經由該觸媒量做調整。
根據本發明，該去N2 O階段中的製程參數(即空間速度、溫度和壓力)係選定於以上指明的這些製程參數範圍以內以便造成，對於該去N2 O階段出口處帶有特定水含量及N2 O和NOx 的比率之氣體而言，介於80%與98%，較佳介於85%與97%之間，及最佳介於90%與95%之間的N2 O轉化率。N2 O完全降解應該不會發生。該去N2 O階段在這些條件下操作確保於此階段出口處會出現預期的NOx 氧化程度，以致下游的去NOx 階段儘管在較低操作溫度仍可以預期效率操作。
在本發明的較佳具體實施例中，該含N2 O、NOx 及水的氣體在此氣體進入該去N2 O階段之前係藉由加熱設備加熱，尤其是藉由熱交換器，至介於400℃與650℃之間的溫度。可使用的加熱設備也包括電氣加熱器或任何種類的燃燒器，尤其是催化性燃燒器。燃燒器提供另一種調節該含N2 O和NOx 的氣體之水含量的手段。
為了除去下游去NOx 階段中的NOx ，該氣流離開該去N2 O階段之後必須被冷卻，因為該去NOx 階段係於較低溫度操作。為了此目的，可使用任何熟於此藝之士習知的冷卻設備。熟於此藝之士較佳選擇能回收自該廢氣流取回的一部分熱之冷卻設備，例如熱交換器。
有益的是，將自該去N2 O階段所得的氣流供應至冷卻設備，該冷卻設備使釋出的熱能在該含N2 O、NOx 及水的氣體進入該去N2 O階段之前轉移至該氣體，此氣體可加熱至介於400℃與650℃之間的溫度。為了此目的極佳為使用回熱器。
在本發明的另一個較佳具體實施例中，該熱交換器係繞道，以致該含N2 O、NOx 及水的氣體之子流，或任意甚至是整個氣流，可被導引通過該熱交換器。在此案例中，此(子)流的量係藉由閥來調節。因此，於進入該去N2 O階段的入口處之溫度也可依該設備的不同模式做調整以獲得最適於下游去NOx 階段的N2 O轉化率及進而最適的NOx 氧化程度。較佳地，所得的氣流在進入該去N2 O階段之前被供應至加熱設備，尤其是燃燒器，及藉由該加熱設備在進入該去N2 O階段之前進一步，同時任意供應水蒸氣。
在根據本發明的方法聯合一些設備(例如己內醯胺設備)操作之案例中，為了保護該去N2 O階段中使用的觸媒可能需要特定措施。在己內醯胺設備中，吸收塔經常以含磷酸鹽緩衝液作為NOx 的吸收劑操作。在此案例中，該吸收劑的液滴可能被根據本發明的方法清潔過之殘留氣流挾帶。這造成挾帶的磷酸或磷酸鹽可能沉積於下游設備上及本發明系統中的風險。因此有去活化的可能性，特別是該去N2 O階段的觸媒。為了消除此風險，在較佳具體實施例中，將由含礬土的成形體之不規則填充物或結構化填充物構成的保護床連到該去N2 O階段上游。此保護床黏住磷酸或其鹽類及保護該去N2 O階段的鐵沸石觸媒。此床較佳由多孔性礬土丸劑(例如環狀擠出物)構成。該保護效果係由礬土與磷酸或對應的磷酸銨鹽類反應得到在廣為實施的操作條件下安定之磷酸鋁的事實得到確保。
在該去N2 O階段的氣體出口與上達該去NOx 階段的觸媒床正上游之間的區域中，使該耗盡的N2 O氣體與NOx 的還原劑混合。這可為任何熟於此藝之士習知的物質及具有供NOx 還原用的高活性。這可，例如，為含氮還原劑。該等使用的含氮還原劑可為任何化合物，附帶條件為該等化合物適用於還原NOx 。實例為氮烷類、氮烷的羥基衍生物，還有胺類、肟類、胺基甲酸鹽類、尿素或尿素衍生物。氮烷類的實例為肼及非常特別的是氨。氮烷的羥基衍生物之一實例為羥基胺。胺類的實例為一級脂族胺類，如甲基胺。胺基甲酸鹽類之一實例為胺基甲酸銨。尿素衍生物之實例為經N,N’-取代的尿素類，如N,N’-二甲基尿素。尿素和尿素衍生物較佳以水溶液的形態使用。
特佳為使用氨作為NOx 的還原劑。
該還原劑係以將NOx 還原至預期程度所需的量加於該去N2 O階段。目標為將該NOx 含量還原>80%，較佳>90%，又更佳>95%，尤其是介於95%與100%之間。為了該目的所需的還原劑量取決於還原劑類型及可藉由慣用實驗由熟於此藝之士求得。
在用氨作為NOx 的還原劑之案例中，以被還原的NOx 之莫耳比例為基準，典型使用0.8至1.5，較佳0.9至1.4及更佳1.0至1.2莫耳份的氨。
該等還原劑被引進待處理的氣流之方式在本發明的上下文中可任意建構。該還原劑可依氣體或蒸散至待處理的氣流中之液體或水溶液的形態引入。供入待處理的氣流係透過適當引入設備(例如透過適當壓力閥或透過適當建構的噴嘴)引起。較佳地，混合器可裝配在該引進設備下游於該等處理的氣流之管道中，及促進待清潔的氣流與所供應的還原劑之混合。在使用不同還原劑的案例中，將其供應和引入該待清潔的氣體可單獨或一起進行。
該還原劑係，依流動方向，在該去N2 O階段上游或該去NOx 階段的觸媒床上游及該去N2 O階段的下游引入。
在存在的一部分NOx 儘早在該去N2 O階段中降解以於該去N2 O階段中建立預期的N2 O/NOx 比之加工變化例中，該還原劑再，依流動方向，在該去N2 O階段上游或該去N2 O階段的(第一)觸媒床上游被引入。
在該去NOx 階段中，使用去NOx 觸媒，該等觸媒促進NOx 與還原劑的化學反應，且該等觸媒的效能取決於進入氣流的NOx 氧化程度。較佳為習用去NOx 觸媒(SCR觸媒)，尤其是含過渡金屬及/或過渡金屬氧化物(例如鐵、鎳、銅、鈷、錳、銠、錸或釩的氧化物，或金屬鉑、金或鈀，或其他這些化合物的二或多者之混合物)的觸媒。特佳為使用建基於V2 O5 -TiO2 的觸媒，或建基於沸石的觸媒，尤其是載銅-或載鐵-沸石。
像是該等去N2 O觸媒，該等去NOx 觸媒也可呈任何尺寸和幾何形狀的成形體存在，並可具有該等去N2 O觸媒曾被提及的較佳幾何形狀。
該去N2 O和去NOx 階段中的觸媒床之設計可任意建構。這些觸媒床可，例如，依利用軸向流的管狀反應器或利用輻向流的輻向籃反應器之形態，或呈側向流反應器之形態存在。一個階段中也可以有數個串聯的觸媒床。
在該去NOx 階段中，根據本發明的方法中之溫度係低於400，較佳介於180與380℃之間，更佳介於200與350℃之間及尤其佳介於200與300℃之間。
在該去NOx 階段中，根據本發明的方法中之壓力變化於1至50絕對巴範圍內，較佳1至25絕對巴，更佳4至15絕對巴。該去NOx 階段中的較高操作壓力減少NOx 還原所需之觸媒量。在其他相同操作參數下提高的溫度一般導致該去NOx 階段出口處增加的NOx 降解。
該去NOx 階段的反應床較佳填充觸媒以致在各案例中的結果是能造成存在於此階段入口處的NOx 含量在此階段中之特定溫度和壓力值下減少至少80%的空間速度-以進入的氣流為基準。該去NOx 階段中的典型空間速度變化於介於2000與200 000 h-1 之間的範圍，較佳介於5000與100 000 h-1 之間，及更佳介於10 000與50 000 h-1 之間。該空間速度可-如在該去N2 O階段中一樣-經由該氣體的體積流量及/或經由該觸媒量建立。
在根據本發明的方法中，該去NOx 階段中的製程參數(即空間速度、溫度和壓力)係選定於這些製程參數在以上載明的範圍內以便造成，對於帶有特定NOx 氧化程度的氣體及在適當添加用於NOx 的還原劑之案例中，於該去N2 O階段出口處至少80%的NOx 減量。
本發明也關於一種特別建構的設備，該設備尤其可用於實行根據本發明的方法。
此設備是一種用於減少含NOx 、N2 O及水的氣體中之NOx 和N2 O含量之設備，其包含下列元件：
A)用於調整該含NOx 和N2 O的氣體(1)之水含量的設備(2)，
B)被設置於設備(2)下游用於減少該氣流的N2 O含量之去N2 O階段(3)，該去N2 O階段(3)包含載鐵沸石觸媒，
C)被設置於該去N2 O階段(3)下游用於冷卻離開該去N2 O階段的氣流(5)之冷卻設備(4)，
D)被設置於該冷卻設備(4)下游並含去NOx 觸媒之用於減少該氣流的NOx 含量之去NOx 階段(6)，及
E)用於將NOx 的還原劑引進離開該去N2 O階段的氣流(5)中之供料管道(7)，該供料管道(7)係設置於該去N2 O階段(3)的出口與該去NOx 階段(6)的去NOx 觸媒上游之間。
在一個較佳變化例中，此獨創性設備包含離開該去N2 O階段的氣流(5)之冷卻設備(4)，該冷卻設備(4)係熱耦合於該含N2 O、NOx 及水的氣流(1)之加熱設備(8)，目的在於在此氣流(1)進入該去N2 O階段(3)之前加熱此氣流(1)及目的在於在該氣流(5)進入該去N2 O階段(6)之前冷卻離開去N2 O階段的氣流(5)。此設備較佳為熱交換器且最佳回熱器。
在另一個較佳變化例中，此獨創性設備包含用於調整該含N2 O、NOx 及水的氣流(1)之水含量的設備，該設備為燃燒器(9)，其中使含氫及/或含氫化合物的燃燒氣(10)與含氧氣體(11)，尤其是空氣，一起焚燒且將其廢氣(12)引進通往該去N2 O階段之含N2 O、NOx 及水的氣流(1)之供料管道。
在另一個特佳變化例中，此獨創性設備包含旁通管(13)，該氣流(1)的一部分或該整個氣流(1)可經由裝備於該含N2 O、NOx 及水的氣流(1)之供料管道中的加熱設備(8)上游之旁通管(13)直接引進該去N2 O階段(3)，該旁通管(13)係裝備閥(14)，通過該加熱設備(8)的氣流(1)部分可利用該閥(14)予以控制，或可視為進入該去N2 O階段的氣流之溫度的函數做調節。
又另一個特佳的變化例關於一種獨創性設備，其中設置於該去NOx 階段(6)的觸媒正上游的供料管道(7)係用於將NOx 的還原劑引進離開該去N2 O階段(3)之氣流(5)中，較佳為在該供料管道(7)下游於進入該去NOx 階段的氣流之供料管道中裝備混合器。
又另一個特佳的變化例關於一種獨創性設備，其中設置於該去N2 O階段(3)的觸媒正上游的供料管道(17)係用於將NOx 的還原劑引進該含N2 O、NOx 及水的氣流(1)，較佳為在該供料管道(17)下游於進入該去N2 O階段的氣流之供料管道中裝備混合器。
此獨創性設備係設計成該去N2 O階段的至少一種觸媒為載鐵沸石。該等觸媒較佳為MFI、BEA、FER、MOR及/或MEL型，且更佳為Fe-ZSM-5。
較佳為一種設備，其中連到該去N2 O階段(3)的載鐵沸石觸媒上游的保護床由結構化填料或含礬土成形體的床構成。
也較佳為一種設備，其中該去NOx 階段(6)中的去NOx 觸媒為含過渡金屬的SCR觸媒或載鐵-或載銅-沸石觸媒，尤其是建基於V2 O5 -TiO2 的SCR觸媒。
第2圖顯示根據本發明的方法/根據本發明的設備之略圖。其顯示用於調整該含NOx 和N2 O的氣體(1)之水含量的設備(2)。該載水廢氣接著進入含載鐵沸石觸媒的去N2 O階段(3)。等通過該去N2 O階段(3)之後，使該氣流(5)通過冷卻設備(4)及接著進入去NOx 階段(6)，及隨後離開此獨創性清潔設備。於該去NOx 階段(6)開始，裝備供料管道(7)以將NOx 的還原劑引進離開該去N2 O階段(3)的氣流(5)中。在此略圖中，此供料管道(7)就設置在該去NOx 階段(6)的上游；該供料管道(7)也可設置於該去N2 O階段(3)的出口與第2圖所示的位置之間的區域。此供料管道(7)也可通到該去NOx 階段(6)本身，但是在該氣流進入該去NOx 階段(6)的觸媒床上游。
第3圖顯示此獨創性系統的較佳變化例。將含NOx 和N2 O的氣體(1)通入熱交換器(18)。將熱供應給該熱交換器(18)內的氣流(1)，造成被加熱的氣流(21)。該氣流(1)的子流(13)可繞過該熱交換器(18)，及隨後與該氣流(1)的另一個子流及來自燃燒器(9)的廢氣流(15)一起被引進去N2 O階段(3)。在燃燒器(9)中，燃燒空氣(11)和作為燃燒氣體(10)的氫。該熱廢氣(15)進一步加熱該氣流(1)，及此氣流(1)中的水含量也增加。此氣流(1)隨後呈氣流(12)通到含置身於Al2 O3 床中的含鐵沸石之去N2 O階段(3)。該Al2 O3 床防止該含鐵沸石受到，例如，可能附帶出現於該氣流中的磷酸鹽影響。於該去N2 O階段(3)的開端是用於引進NH3 的供料管道(17)，該NH3 用作為使存於氣流(12)中的NOx 部分降解之還原劑，該NH3 將建立最佳的N2 O/NOx 比。接著使離開該去N2 O階段(3)的氣流(5)，其具有大約NO:NO2 =1:1的最佳NOx 氧化程度，通過用於熱交換的熱交換器(18)。同時，該氣流使儲存於該冷卻設備(4)(在此：該熱交換器(18)的部件)中的熱釋放至該氣流(1)(該氣流(1)包含NOx 和N2 O且被加熱)，並使該氣流本身被冷卻。在接下來的清潔步驟中，使如此被冷卻的氣流通過該去NOx 階段(6)，除了該NOx 降解之外還透過管道(7)引進NH3 。像這樣消耗掉N2 O和NOx 的氣流離開該單元(6)，通到渦輪(19)及接著釋放至環境(20)。
為了確保該獨創性設備的最佳起動，於此例示性具體實施例中提供子流(13)。此子流的體積可經由閥(14)來控制。這樣能確保該去N2 O階段(3)特別能於短時間內來到該含NOx -和N2 O-的殘留氣流(1)之溫度。這樣能消除該系統起動時的機能遲緩。
在自冷卻狀態起動的案例中，閥(14)因此被打開以致子流繞過該熱交換器(18)。一旦達到充分的去N2 O階段(3)出口溫度，將該燃燒器(9)點著以進一步提高該去N2 O階段(3)中被清清的氣流之溫度。該氣流(12)中的水濃度也由於該廢氣(15)供應的結果而提高。當達到該去N2 O階段(3)的最佳操作條件時，關閉該閥(14)及防止該子流(13)繞過該熱交換器(18)。操作時，該閥(14)的開啟也可被調整以便造成該去N2 O階段的入口溫度和水含量之最佳組合。
在短暫關機之後重起動此獨創性設備的案例中，其意指該設備仍處於溫暖狀態，關閉該閥(14)及使該含NOx -和N2 O-之殘留氣流(1)的總體積流通過該熱交換器(18)。在此案例中，該燃燒器(9)立即被點著，因為該去N2 O階段(3)中的溫度已經高到能起動。水濃度依照該廢氣(15)的水含量來看提高了。該去N2 O階段(3)的入口溫度由於該熱交換器(18)中及該燃燒器(9)中的預熱而進一步提高直到達到標準操作溫度為止。
此外，該子流(13)體積的控制能確保最佳部份載荷操作。若不繞過該熱交換器(18)，該氣流(1)的溫度在部份載荷操作時可能太高，因為該熱交換器(18)的尺寸可能過大。該燃燒器輸出可能必須節流，該渦輪(19)中的能量回收可能變得較少，及此外NOx 滑流量可能提高，而可能釋放至環境。這些均為缺點，其於此處係藉由實例的方式所述之系統，藉由減少操作中的熱交換器(18)的面積跟子流(13)而除去。
本發明係藉由依循表1和2的實施例來例示。再現的數據由NOx 輔助N2 O分解和NOx 平衡之動態模擬藉助於CiT GmbH關於Fe-ZSM-5的圓柱形丸劑(直徑2.6 mm，長度5.7 mm)之觸媒床的“Presto Kinetics”軟體於帶有軸向流的流動管反應器中得到。所用的反應器模型係根據實驗室試驗開發出來及藉由配合上述觸媒擠出物以公升規模操作的Mini-Plant中之研究得到證實。
如實施例1a至1d中顯示的，該去N2 O階段的操作參數，尤其是2000/200=10的N2 O/NOx 、3體積%的水含量及該去N2 O階段出口處的空間速度之適當選定的獨創性調節能建立與熱力學平衡位置(僅16.5%)明顯不同之NOx 氧化程度及，依據本發明，逼近50%的理論最佳值。
如非獨創性實施例1e所示，當該空間速度被降至N2 O降解為99%的程度時，NOx 氧化程度僅為21.8%，其可能意指不適用於下游去NOx 階段的操作之起動位置。
在第一個近似法中，該去N2 O階段出口處的預期NOx 氧化程度之達成取決於該去N2 O階段入口處的氧化程度，如實施例2及3所示。
實施例5a至5c顯示提高操作壓對於NOx 氧化程度有正面的影響。
依據本發明3體積%的高水含量具有正面效應，如實施例1b至1d與實施例10a至10c的比較所示。於0.3體積%的水含量，該N2 O轉化率在此應該限於低於96%以達成約30%的NOx 氧化程度。
該N2 O/NOx 比在實施例4a至4c中其他不同條件下降至2的值，然而，2的值也仍舊足以達成NOx 氧化程度的獨創性偏移。
相對之下，若建立N2 O/NOx 比=1(實施例6至9)，只有當輸入氣體具有夠高的水含量及同時建立夠高的空間速度時可達成該獨創性效應，以致達到夠低的N2 O轉化率(實施例9a)。在非獨創性實施例9b及9c中，該空間速度不夠高，或達成的N2 O轉化率太高且預期的NOx 氧化程度並未達到。
1．．．含NOx 和N2 O的氣體
2．．．用於調整水含量的設備
3．．．去N2 O階段
4．．．冷卻設備
5．．．離開去N2 O階段的氣流
6．．．去NOx 階段
7．．．供料管道
8．．．加熱設備
9．．．燃燒器
10．．．燃燒氣體
11．．．空氣
12．．．氣流
13．．．子流
14．．．閥
15．．．廢氣流
17．．．供料管道
18．．．熱交換器
19．．．渦輪
20．．．環境
21．．．被加熱的氣流
此獨創性系統能藉由實施例的方式於上文中引用三個圖式詳細說明，而沒有任何藉以限制的意圖。該等圖式顯示：
第1圖顯示從500 ppm的NO、500 ppm的NO2 、2體積%的O2 和其餘部分N2 於1絕對巴進行熱力學平衡時之NO和NO2 的莫耳分率。
第2圖：根據本發明的方法及用於減少氣體(如製程氣體或廢氣)中的NOx 和N2 O含量之設備的略圖。
第3圖：根據本發明的方法及此獨創性設備之較佳變化例。
1．．．含NOx 和N2 O的氣體
2．．．用於調整水含量的設備
3．．．去N2 O階段
4．．．冷卻設備
5．．．離開去N2 O階段的氣流
6．．．去NOx 階段
7．．．供料管道

Claims (39)

  1. 一種用於減少含NOx 和N2 O的氣體中之NOx 和N2 O含量之方法，其包含下列步驟：a)將含N2 O、NOx 及水的氣流通入含載鐵沸石(iron-laden zeolite)觸媒的去N2 O階段，以藉由使該N2 O分解成氮及氧減少該N2 O含量，該含N2 O、NOx 及水的氣流在進入去N2 O階段時具有介於1.0與10體積%之間的水含量，進入該去N2 O階段的N2 O莫耳量對離開該去N2 O階段的NOx 莫耳量之比率為至少1.0，或該含N2 O、NOx 及水的氣流在進入去N2 O階段時具有介於0.1與低於1.0體積%之間的水含量，進入該去N2 O階段的N2 O莫耳量對離開該去N2 O階段的NOx 莫耳量之比率為至少1.5，該去N2 O階段中的氣流溫度已經被調整至介於400℃與650℃之間的值，該去N2 O階段中的壓力已經被調整至介於1與50絕對巴之間的值，且該去N2 O階段中的空間速度已經被調整至造成該去N2 O階段中的80%至98%之N2 O降解的值，附帶條件為於該去N2 O階段出口處的NOx 氧化程度為至少30%，b)將離開該去N2 O階段的氣流供至冷卻設備及當該氣流流過此設備時將該氣流冷卻至低於400℃的溫度，c)將離開該冷卻設備的氣流供至去NOx 階段，該去 NOx 階段係於去NOx 觸媒存在下，藉由足以減小NOx 對該氣流的預期比例之量的還原劑之添加，依流動方向來看，在該氣流離開該去N2 O階段之後及該氣流流過該去NOx 階段之前，以還原劑將NOx 催化性還原。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中進入該去N2 O階段的N2 O莫耳量對離開該去N2 O階段的NOx 莫耳量之比率為至少1.5。
  3. 如申請專利範圍第2項之方法，其中進入該去N2 O階段的N2 O莫耳量對離開該去N2 O階段的NOx 莫耳量之比率為至少2。
  4. 如申請專利範圍第3項之方法，其中進入該去N2 O階段的N2 O莫耳量對離開該去N2 O階段的NOx 莫耳量之比率為至少5。
  5. 如申請專利範圍第1及2項中任一項之方法，其中該含NOx 、N2 O及水的氣流中的N2 O和NOx 之莫耳比，即使是在該氣流進入該去N2 O階段之前，為至少1.5，或其中在該氣體進入該去N2 O階段之前或之時，依能使存於該氣流中的NOx 部分降解之NOx 的還原劑之數量，加至該含NOx 、N2 O及水的氣流，以致N2 O和NOx 的莫耳比在該含NOx 和N2 O的氣流一進入該去N2 O階段即為至少1.5。
  6. 如申請專利範圍第5項之方法，其中該含N2 O、NOx 及水的氣流之水含量，在該氣流進入該去N2 O階段之前，係藉由水蒸氣之添加及/或藉由呈液相的水之添加調 整。
  7. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其中在該氣流進入該去N2 O階段之前該含N2 O、NOx 及水的氣流之水含量係藉由引進來自氫及/或含氫化合物燃燒的燃燒階段之廢氣流調整，及/或其中該含N2 O、NOx 及水的氣流之水含量係在該氣流進入該去N2 O階段之前藉由使該氣流通過選自含飽和器和吸收塔的群組之載水設備調整。
  8. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其中該含N2 O、NOx 及水的氣流，在該氣流進入該去N2 O階段之前，係藉由加熱設備加熱至介於400℃與650℃之間的溫度。
  9. 如申請專利範圍第8項之方法，其中該加熱設備是熱交換器。
  10. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其中將由該去N2 O階段所得的氣流供應至冷卻設備，該冷卻設備為回熱器，在該氣流進入該去N2 O階段之前將所釋出的熱轉移至該含N2 O、NOx 及水的氣流，由此將該氣流加熱至介於400℃與650℃之間的溫度。
  11. 如申請專利範圍第8項之方法，其中該氣流，依流動方向來看，係於該加熱設備上游分成兩個子流，第一子流繞過該加熱設備之後再與通過該加熱設備的第二子流合併，或其中該氣流繞過該加熱設備，該等子流的量係藉由閥調節。
  12. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其中該去 N2 O階段的載鐵沸石觸媒係建基於選自MFI、BEA、FER、MOR及MEL型或其混合物的群組之沸石。
  13. 如申請專利範圍第12項之方法，其中該去N2 O階段的載鐵沸石觸媒係建基於BEA或MFI型之沸石。
  14. 如申請專利範圍第12項之方法，其中該去N2 O階段的載鐵沸石觸媒係建基於ZSM-5。
  15. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其中該去N2 O階段具有上游保護床，該上游保護床包含含礬土的成形體之不規則填料或結構化填料。
  16. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其中該去NOx 階段包含建基於V2 O5 -TiO2 的去NOx 觸媒。
  17. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其中該去N2 O階段中的程序係於2000至50 000h-1 的空間速度進行。
  18. 如申請專利範圍第17項之方法，其中該去N2 O階段中的程序係於2500至25 000h-1 的空間速度進行。
  19. 如申請專利範圍第18項之方法，其中該去N2 O階段中的程序係於3000至20 000h-1 的空間速度進行。
  20. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其中該NOx 的還原劑為氨。
  21. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其中該去NOx 階段中的空間速度、溫度和壓力係經調整以致於達到介於80%與100%之間的NOx 轉化率。
  22. 如申請專利範圍第21項之方法，其中該去NOx 階段中的空間速度、溫度和壓力係經調整以致於達到介於90%與100%之間的NOx 轉化率。
  23. 一種用於減少含NOx 、N2 O及水的氣體中之NOx 和N2 O含量之設備，其包含下列元件：A)用於調整該含NOx 和N2 O的氣體(1)之水含量的設備(2)，B)被設置於設備(2)下游用於減少該氣流的N2 O含量之去N2 O階段(3)，該去N2 O階段(3)包含載鐵沸石觸媒，C)被設置於該去N2 O階段(3)下游用於冷卻離開該去N2 O階段的氣流(5)之冷卻設備(4)，D)被設置於該冷卻設備(4)下游並包含用於減少該氣流的NOx 含量之去NOx 觸媒的去NOx 階段(6)，及E)用於將NOx 的還原劑引進離開該去N2 O階段的氣流(5)中之供料管道(7)，該供料管道(7)係設置於該去N2 O階段(3)的出口與該去NOx 階段(6)的去NOx 觸媒上游之間。
  24. 如申請專利範圍第23項之設備，其中離開該去N2 O階段的氣流(5)之冷卻設備(4)係熱耦合於該含N2 O、NOx 及水的氣體(1)之加熱設備(8)，目的在於在此氣體進入該去N2 O階段(3)之前加熱此氣體(1)及目的在於在該氣流(5)進入該去NOx 階段(6)之前冷卻離開該去N2 O階段的氣流(5)。
  25. 如申請專利範圍第24項之設備，其中冷卻設備(4)為熱交換器。
  26. 如申請專利範圍第24項之設備，其中冷卻設備(4)為回熱器。
  27. 如申請專利範圍第23或24項之設備，其中該設備A)為燃燒器(9)，其中使含氫及/或含氫化合物的燃燒氣(10)與含氧氣體(11)一起焚燒且將其廢氣(15)引進該含N2 O、NOx 及水的氣體(1)。
  28. 如申請專利範圍第27項之設備，其中該含氧氣體(11)是空氣。
  29. 如申請專利範圍第23或24項之設備，其中該整個氣流(1)或該氣流(1)的一部分可經由裝備於該含N2 O、NOx 及水的氣流(1)之供料管道中的加熱設備(8)上游之旁通管(13)繞過該加熱設備(8)，並給此旁通管(13)裝備閥(14)，繞過該加熱設備(8)的部分氣流(1)可利用該閥(14)予以控制。
  30. 如申請專利範圍第23或24項之設備，其中用於將NOx 的還原劑引進離開該去N2 O階段(3)之氣流(5)中的供料管道(7)係裝備於該去NOx 階段(6)的觸媒上游。
  31. 如申請專利範圍第30項之設備，其中在該供料管道(7)下游於進入該去NOx 階段的氣流之供料管道中裝備混合器。
  32. 如申請專利範圍第23或24項之設備，其中用於 將NOx 的還原劑引進該含N2 O、NOx 及水的氣流(1)中之供料管道(17)係裝備於該去N2 O階段(3)的觸媒上游。
  33. 如申請專利範圍第32項之設備，其中在該供料管道(17)下游於進入該去N2 O階段的氣流之供料管道中裝備混合器。
  34. 如申請專利範圍第23或24項之設備，其中在該去N2 O階段(3)中的觸媒係選自MFI、BEA、FER、MOR及/或MEL型的載鐵沸石群組。
  35. 如申請專利範圍第34項之設備，其中在該去N2 O階段(3)中的觸媒為Fe-ZSM-5。
  36. 如申請專利範圍第23或24項之設備，其中在該去N2 O階段(3)的載鐵沸石觸媒上游裝備由結構化填料或含礬土成形體的床所組成之保護床。
  37. 如申請專利範圍第23或24項之設備，其中該去NOx 階段(6)中的去NOx 觸媒為含過渡金屬的選擇性催化還原(SCR)觸媒或載鐵-或載銅-沸石。
  38. 如申請專利範圍第37項之設備，其中該去NOx 階段(6)中的去NOx 觸媒為建基於V2 O5 -TiO2 的SCR觸媒。
  39. 如申請專利範圍第23或24項之設備，其中將不同觸媒提供於該去N2 O階段(3)及該去NOx 階段(6)。
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