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氮氧化物废气处理之非选择性催化还原法

(2016-04-21 14:37:03)
标签:

氮氧化物废气处理

氮氧化物废气净化塔

有机废气处理

工业废气处理

催化燃烧

氮氧化物废气处理之非选择性催化还原法详细内容如下:

含NOx的气体,在一定温度和催化剂的作用下,与还原剂发生发应,其中的二氧化氮还原为氮气,同时还原剂与气体中的氧发生反应生成水和二氧化碳。还原剂有氢、甲烷、一氧化碳和低烃类化合物。在工业上课选择合成氨释放气、焦炉气、天然气、炼油厂尾气和气化石脑油等作为还原剂。一般将这些气体统称为燃料气。

一、化学反应

反应的第一步将有色的NO2还原为无色的NO,通常称为脱色反应,反应过程大量放热;后一步将NO还原为N2,通常称为消除反应。消除反应比脱色反应和还原剂的氧化反应慢得多,因而必须用足够的还原剂,才能保证它的充分进行。工程商把还原剂的实际用量与理论计算量的比值(又称燃料比)控制在1.10-1.20的范围内,相应的净化率可达90%以上。

二、催化剂

用贵金属铂、钯可以作为非选择性催化还原的催化剂,通常以0.1%-1%的贵金属负载于氧化铝载体上。催化剂的还原活性随金属含量的增加而增加,以0.4%为宜。另外也可以将铂和钯镀在镍合金上,制成波纹网,再卷成柱状蜂窝体。

1.铂和钯的比较

低于500℃时,铂的活性优于钯,高于500℃时,钯的活性优于铂。钯催化剂的起燃温度低,价格又相对便宜,但对硫较敏感,高温易于氧化,因而它多用于硝酸尾气的净化,而对烟气等含硫化物气体的净化,则需预先脱硫。

2.非贵金属催化剂

如25%CuO和CuCrO2,活性比铂催化剂低,但价廉。

3.载体

常用氧化铝-氧化硅和氧化铝-氧化镁型。形状分球状、柱状、蜂窝状,在氧化铝表面镀上一层ThO2或ZrO2可提高载体的耐热、耐酸性。

三、影响脱除效率的主要因素

1.催化剂的活性

催化剂的活性是影响脱除的效率的重要因素之一。要选用活性好、机械强度大、耐磨损的催化剂,并注意保持催化剂的活性,减少磨损,防止催化剂的中毒和积碳。减少磨损的方法是采取较低的气流速度,并尽量使气流稳定。防止中毒的办法是预先除去燃料气和废气中的硫、砷等有害杂质。防止积碳的方法是控制适当的燃料比,在燃料气中添加少量水蒸气也利于避免积碳。

2.预热温度和反应温度

用不同的燃料气作还原剂时,其起燃温度不同,因而要求的预热温度也不同。如果作为还原剂的燃料气达不到要求的预热温度,则不能很好的进行还原反应,脱除效果不好。

反应温度控制在823K到1073K之间,脱除效率最高。温度低,氮氧化物的转化率低;而温度超过1088K,催化剂就会被烧坏,以至催化剂活性降低,寿命减少。

反应温度除与起燃温度、预热温度有关外,还与废气中氧含量有关。当起燃温度高,废气中氧含量大时,反应温度高;反之,反应温度低。

3.空速

空速的选择与选用的催化剂及反应温度有关。国内试验用铂、钯催化剂,在773-1073K的温度条件下,空速在11.1-27.8s-1,能使氮氧化物浓度降低到200×10-2以下。

4.还原剂用量

根据废气中氮氧化物和氧气的含量,可计算出还原剂的用量。由试验可知,当燃料比等于和大于100%时,氮氧化物的转化率一般可达92%以上。但燃料比降为90%时,转化率降到70%-80%。这说明还原剂的量不足,会严重影响对氮氧化物的脱除效果。但还原剂量过大,不仅使原料消耗增加,还会引起催化剂表面积碳。一般将燃料比控制在110%-120%为宜。

四、工艺流程

非选择性催化还原法示意流程图如下:

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