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當(dāng)前位置:北京鑫視科科技有限公司>>技術(shù)文章>>選擇性催化還原煙氣脫硝的化學(xué)原理
選擇性催化還原是在氧氣和多相催化劑存在的條件下,用還原劑將煙氣中的NO2還原為無(wú)害的氮?dú)夂退墓に?。工業(yè)煙氣脫硝的還原劑主要用氨,,是將液氨或氨水由蒸發(fā)器蒸發(fā)后噴入系統(tǒng)中,在催化劑的作用下,,氨氣將煙氣中的NO4還原為N2 和H2O ,。由于燃燒過(guò)程中NO2的95%以上是NO,其化學(xué)反應(yīng)為:
6NO+4NH3→催化劑5N2+6H2O
在燃燒過(guò)程中也產(chǎn)生少量NO2 ,,其化學(xué)反應(yīng)為:
6NO2+8NH3→催化劑7N2+12H2O
2NO2+4NH3+O2→催化劑3N2+6H2O
主要反應(yīng)是NO和NH3的反應(yīng),。在沒(méi)有催化劑存在下,,NO與NH3 的反應(yīng)須在900~1100℃下進(jìn)行,;使用催化劑可使反應(yīng)溫度降低至300~450℃下進(jìn)行,。在有過(guò)量O2 存在,NH3 與NO 摩爾比為1時(shí),,脫硝效率可達(dá)到90%,。
選擇性催化還原煙氣脫硝的工藝過(guò)程
用選擇性催化還原法凈化一般含NO,廢氣的工藝過(guò)程如圖12-6所示,。含NO2的廢氣經(jīng)除塵,、干燥后進(jìn)行預(yù)熱,然后和凈化的NH3以一定比例混合后進(jìn)入裝有催化劑的反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng),。反應(yīng)后的氣體經(jīng)分離除去催化劑粉塵,,用膨脹器回收能量后排空。如果氨氣來(lái)源于液氨時(shí),,則需先將液氨在蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)為氨氣后再使用,。該工藝應(yīng)根據(jù)所處理的廢氣性質(zhì)及處理量不同,選擇適用的催化劑和工藝條件,。如使用貴金屬類(lèi)催化劑時(shí),,反應(yīng)溫度一般為220~270℃;使用非貴金屬類(lèi)催化劑時(shí),,反應(yīng)溫度為250~300℃,。如要求有較高的凈化效率時(shí)、應(yīng)選用較小的空速和加入較多的還原劑,。工業(yè)上制備N(xiāo),,的稅硝還原主有液氨木及尿素3種、不同還原劑在二次投筑,、運(yùn)行費(fèi)和危險(xiǎn)性等方面有較大算,,如表12-1所示
表12-1 液氨、氨水,、尿素綜合使用條件對(duì)比
項(xiàng)目 |
液氨 |
氨水 | 尿素
尿素 |
儲(chǔ)存設(shè)備的安全防護(hù) |
國(guó)際及法規(guī)要求 |
需要 |
不需要 |
設(shè)備初期投資 |
較低 |
高 |
高 |
儲(chǔ)存條件 |
高壓 |
低壓 |
常壓,、干燥 |
儲(chǔ)存方式 |
壓力容器(液態(tài)) |
壓力容器(液態(tài)) |
料倉(cāng)(固體顆粒) |
NH3濃度 |
99.6%以上 |
20%~30% | 需水解或熱解
需水解或熱解 |
還原劑費(fèi)用 |
較高 |
較低 |
稍高 |
運(yùn)輸費(fèi)用 |
低 |
高 |
低 |
還原劑運(yùn)輸路線(xiàn) |
可能規(guī)定路線(xiàn) |
可能規(guī)定路線(xiàn) |
無(wú) |
運(yùn)輸費(fèi)用 |
單價(jià)高、總量低 |
單價(jià)便宜,、總量高 |
單價(jià)便宜,、總量高 |
卸料操作人員 |
需特殊培訓(xùn),持證上崗 |
需特殊培訓(xùn),,持證上崗 |
一般 |
選擇性催化還原煙氣脫硝催化劑
催化劑的主要類(lèi)型
選擇性催化還原反應(yīng)主要在催化劑作用下進(jìn)行,,因此選擇合適的催化劑是脫硝技術(shù)獲得成功應(yīng)用的關(guān)鍵??捎糜贜O,催化還原或催化分解的催化劑種類(lèi)較多,,根據(jù)其所使用的活性組分的不同,可分為以下幾類(lèi),。
1金屬氧化物催化劑
類(lèi)催化劑主要是V,0,,、WO:,、Mo0,、Cu0,、Cr,0,等金屬氧化物負(fù)載在 AL,0;,、Ti02SiO,、AL,0-Si0,等載體上制成,,其中又以V,0,為最重要的活性組分,,具有較高的脫硝率。早在20世紀(jì)60年代就已發(fā)現(xiàn),,在選擇性催化還原反應(yīng)中V是一種活性元素,。使用V,0、作催化劑的優(yōu)點(diǎn)在于:表面呈酸性,,容易將堿性的NH捕捉到催化劑表面進(jìn)行反應(yīng);其特定的氧化能力利于將NH;和NO轉(zhuǎn)化為N,和H,0;抗中毒能力強(qiáng);工作溫度低,,為350~450℃;適用于富氧環(huán)境。
以V0,為活性組分的催化劑,,常使用銳鈦礦型TO:作為催化劑載體,,其主要原因①一般煙氣中會(huì)含有S0,、0,,50,與0,反應(yīng)生成的S0,能與金屬氧化物生成金屬硫化驗(yàn)在 選擇性催化還原反應(yīng)條件下,,T0,不易發(fā)生硫化反應(yīng)。而且T0,。的硫化反應(yīng)具有可逆件與其他金屬氧化物(如 AI,0,,、Z0,)相比,T0,的硫化反應(yīng)產(chǎn)物的穩(wěn)定性最差,。因此,,為載體的催化劑在選擇催化還原反應(yīng)中僅部分表面會(huì)被硫化,而且這種硫化還會(huì)增強(qiáng)催化劑的活性,。②與其他載體相比,,V,0,負(fù)載在的表面表現(xiàn)出更高的活性和穩(wěn)定性。因此,,鈦礦型TO,是一種有活性的載體,,能夠增強(qiáng)催化劑的抗硫化性能,甚至在硫化后有增強(qiáng)館化劑活性的作用,。這就是商用V,0,催化劑太多負(fù)載于T0,上的原因,。此外,為提高 V0.A1,0,、催化劑的反應(yīng)活性,,常加入WO、Mo0,作助催化劑。它們可以減少催化劑因燒結(jié)而損失比表面積,,而且還能抑制煙氣中S0,被氧化為S0,,。因此,V,0,-WO,/AL,0,或V0.Mo0,、/AL0,催化劑的活性和選擇性均優(yōu)于V,0,/A1,0,催化劑。工業(yè)用催化劑中V0,含量490為0.3%~1.5%,,助催化劑中W0,、的用量較大,約10%,。
2貴金屬的催化劑
典型的貴金屬催化劑是P或Pd作活性組分,,以A0:為載體。Pt優(yōu)于Pd,,一般用最為0.2%~1.0%,。反應(yīng)溫度在175~290℃之間,屬于低溫催化劑,。20世紀(jì)70年代,,貴金催化劑最先被用于選擇性催化還原脫硝系統(tǒng)。這類(lèi)催化劑還原N0,的活性好,,如含0.5%P的催化劑在190~290℃時(shí),,N0.轉(zhuǎn)化率可達(dá)90%以上,但選擇性不太高,,NH;容易直接被空氣中的氧氧化,。由于這些原因,傳統(tǒng)的選擇性催化還原系統(tǒng)中,,貴金屬催化劑大多被金屬化物催化劑所替代,。
3碳基催化劑
活性炭(或活性焦)用于煙氣同時(shí)脫硫脫硝的技術(shù)已在一些國(guó)家得到開(kāi)發(fā)和應(yīng)用?;钚蕴堪l(fā)達(dá)的孔結(jié)構(gòu)和大的比表面積,,使其具有廣譜吸附性,能對(duì)煙氣中多種有害物質(zhì)(如S0,NO.,、二噁英,、呋喃、重金屬,、揮發(fā)性有機(jī)物等)同時(shí)進(jìn)行脫除凈化,,是一種優(yōu)良的固體吸附劑。它在選擇性催化還原技術(shù)中可用作催化劑,。在低溫(90~200℃)和NH,、CO和H,的存在下能選擇還原NO,,將NO,分解為無(wú)害的氮和水。因此,,活性炭在固定源N0,的治理中有較高的價(jià)值,,而且其來(lái)源豐富,容易再生,。但只用活性炭作催化劑時(shí)其活性較低,,實(shí)際應(yīng)用時(shí),不僅需經(jīng)過(guò)活化處理,,而且應(yīng)負(fù)載一些金屬活性組分以改善其催化性能,。
4鈣鈦礦型復(fù)合氧化物催化劑
鈣鈦礦是組成為CaT0,的天然礦物,合成的鈣鈦礦型氧化物其結(jié)構(gòu)式為AB0,。其中是低電荷的大陽(yáng)離子,,可以是Ca"、Ba"*,、Rb*,、La"、Pr",、Nb*等;B是高電荷的小陽(yáng)離子,,可以是T"、V,、Cr,、Co"、Ni",、Mn",、w“等。在A為稀土元素,、B 為過(guò)渡金屬元素組成的氧化物催化劑,,以CO為還原劑時(shí),可催化還原NO,。而由活性高的貴金屬與穩(wěn)定性好的鈣鈦礦型氧化物組合而成的催化劑,,既可用于煙氣脫硝處理,也可用于汽車(chē)尾氣凈化處理,。
產(chǎn)品介紹
概述:
鑫視科shinsco是為研究和開(kāi)發(fā)催化劑,、新化工工藝而設(shè)計(jì)和制造試驗(yàn)裝置的專(zhuān)業(yè)公司。主要業(yè)務(wù)包括微反,、小試,、中試、模擬和化工試驗(yàn)裝置,。主要服務(wù)對(duì)象為石油,、石化、化工、煤化工,、能源環(huán)保和醫(yī)藥等行業(yè)的研究機(jī)構(gòu),。裝置生產(chǎn)形式是根據(jù)客戶(hù)的特定需求而進(jìn)行的非標(biāo)定制。
鑫視科shinsco主要產(chǎn)品為:催化劑評(píng)價(jià)裝置,、多通道固定床反應(yīng)器,、高通量催化劑評(píng)價(jià)裝置、實(shí)驗(yàn)室反應(yīng)裝置,、催化裂化試驗(yàn)裝置,、煤化工裝置、加氫脫氫試驗(yàn)裝置,、蒸餾吸籌抽提裝置,、聚合裝置,、環(huán)保裝置,、釜式反應(yīng)裝置、費(fèi)托合成裝置,、甲烷化裝置等,。
優(yōu)勢(shì)特點(diǎn):
1. 配套服務(wù),定制化產(chǎn)品,;
2. 方案制定,、研發(fā)、設(shè)計(jì),、生產(chǎn),、售后,全流程一站服務(wù),;
3. 專(zhuān)業(yè)工藝團(tuán)隊(duì),、機(jī)械設(shè)計(jì)、PLC自控軟件等人才隊(duì)伍,;
4. 模塊化的設(shè)計(jì)理念,,快速高效的生產(chǎn),提升交期50%,;
5. 完善的售后服務(wù)團(tuán)隊(duì)和流程,。
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