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含氮氧化物廢氣的治理技術

含氮氧化物廢氣的治理技術

  • 分類:行業動態
  • 作者:
  • 來源:
  • 發布時間:2018-04-16
  • 訪問量:36

【概要描述】氮氧化物廢氣處理設備原理主要分為催化還原法、液體吸收法及吸附法,每一種治理方法都有著相應的設備、流程及原理。

含氮氧化物廢氣的治理技術

【概要描述】氮氧化物廢氣處理設備原理主要分為催化還原法、液體吸收法及吸附法,每一種治理方法都有著相應的設備、流程及原理。

  • 分類:行業動態
  • 作者:
  • 來源:
  • 發布時間:2018-04-16
  • 訪問量:36
詳情

氮氧化物易形成光化學煙霧和酸雨,是空氣中微粒子的源頭,是光化學反應的前體物之一,也是PM2.5的源頭之一。氮氧化物工業廢氣大部分來自化石燃料的燃燒過程。隨著新環保法的實施,必定會對氮氧化物廢氣治理提出更高要求。

催化還原工藝是一種廣泛用于廢氣脫硝的成功的技術。

氮氧化物工業廢氣處理

影響催化脫硝的因素有:

1)催化劑

上述反應如果沒有催化劑的作用,只有在很窄的高溫范圍內(989℃左右)進行,而采用催化劑時,其反應溫度可以大幅度降低。顯然,不同的催化劑具有不同的活性,因而反應溫度和脫硝效果也有差異。催化劑活性強意味著選擇性弱,不希望的反應如SO 2氧化為SO3的反應就強。應選擇合適的催化劑和控制反應溫度,使主反應速度大大超過副反應的速度,則有利于NO2的脫除。目前,大都采用非貴金屬作催化劑,如Al2O3為載體的銅鉻催化劑、TiO2為載體的釩鎢和亞鉻酸銅催化劑、氧化鐵載體催化劑等,貴金屬催化劑多采用鉑。

2)還原劑用量

還原劑NH3的用量一般用NH3與NO2的摩爾比來衡量,不同的催化劑有不同的NH3/NOx范圍。當這個比值過小時,反應不完全,NOx脫除率低。在一定范圍內,脫除率隨NH3/NOx值增大而上升。但NH3/NOx值過大則對脫除率無明顯影響,且增加未反應氨的泄漏或排放,造成二次污染,也使還原劑耗量增加。

3)空間速度

空速標志廢氣在反應器內的停留時間,一般由實驗確定。空速過小,催化劑和設備利用率低,空速過大,氣體和催化劑的接觸時間短,反應不充分,則NOx脫除率下降。

4)反應溫度

采用某種催化劑,如銅鉻催化劑,當上述反應的溫度改變時,可能發生一些不利于NOx還原的副反應,尤其當溫度較高時。例如,發生NH3分解為N2和H2的反應,使還原劑減少,或者NH3被O2氧化為NO的反應。這些反應發生在350℃以上,超過450℃變得激烈,溫度再高,還能再生成NO2,從而使NOx的還原率下降。而在200~350℃之間,NH3與O2只生成N2和H2O,NOx的還原率隨著反應溫度的升高而增大。

研究表明,溫度低于200℃,可能生成硝酸銨(NH4NO3)和有爆炸危險的亞硝酸銨(NH4NO2),嚴重時會堵塞管道。可見,溫度對SCR工藝極為重要,應實施嚴格控制。SCR的最佳溫度為300~400℃,這時僅有主反應能夠進行。

非選擇性催化還原法NSCR

該法是在貴金屬鉑、鈀等催化劑作用下,反應溫度為550~800℃時,用H2、CH4、CO或由它們組成的燃料氣作為還原劑,將廢氣中的NOx還原為N2,同時,還原劑發生氧化反應生成CO2和H2O。

該法NOx脫除率可達90%,但還原劑耗量大,需采用貴金屬催化劑和裝設熱回收裝置,費用高,以及還原劑發生氧化反應時導致催化劑層溫度急劇升高,工藝操作復雜,因此逐漸被淘汰,多改用選擇性催化還原法。

液體吸收法

用水或其他溶液吸收NOx的方法較多,在硝酸廠和金屬表面處理行業中應用廣泛。濕法工藝及設備簡單、投資少,能夠以硝酸鹽等形式回收NOx中的氮,但由于NO極難溶于水或堿溶液,吸收效率一般不很高。可以采用氧化、還原或絡合吸收的辦法以提高NO的凈化效果。

(1)水吸收法

水吸收NOx時,水與NO2反應生成硝酸(HNO3)和亞硝酸(HNO2)。生成的HNO2很不穩定,快速分解后會放出部分NO。常壓時NO在水中的溶解度非常低,0℃時為7.34mL/100g水,沸騰時完全逸出,它也不與水發生反應。因此常壓下該法效率很低,不適用于NO占總NOx95%的燃燒廢氣脫硝。

提高壓力(約0.1MPa)可以增加對NOx的吸收率,通常作為硝酸工廠多級廢氣脫硝的最后一道工序。

(2)酸吸收法

普遍采用的是稀硝酸吸收法。由于NO在12%以上硝酸中的溶解度比在水中大100倍以上,故可用硝酸吸收NOx廢氣。硝酸吸收NOx以物理吸收為主,最適用于硝酸尾氣處理,因為可將吸收的NOx返回原有硝酸吸收塔回收為硝酸。

影響吸收效率的主要因素有:

①溫度。溫度降低,吸收效率急劇增大。溫度從38℃降至20℃,吸收率由20%升至80%;

②壓力。吸收率隨壓力升高而增大。吸收壓力從0.11MPa升至0.29MPa時,吸收率由4.3%升至77.5%;

③硝酸濃度。吸收率隨硝酸濃度增大呈現先增加后降低的變化,即有一個最佳吸收的硝酸濃度范圍。當溫度為20℃~24℃時,吸收效率較高的硝酸濃度范圍為15%~30%。

此法具有工藝流程簡單,操作穩定,可以回收NOx為硝酸,但氣液比較小,酸循環量較大,能耗較高。由于我國硝酸生產吸收系統本身壓力低,至今未用于硝酸尾氣處理。

(3)堿液吸收法

該法的實質是酸堿中和反應。在吸收過程中,首先,NO2溶于水生成硝酸HNO3和亞硝酸HNO2;氣相中的NO和NO2生成N2O3,N2O3也將溶于水而生成HNO2。然后HNO3和HNO2與堿(NaOH、Na2CO3等)發生中和反應生成硝酸鈉NaNO3和亞硝酸鈉NaNO2。對于不可逆的酸堿中和反應,可不考慮化學平衡,堿液吸收效率取決于吸收速度。

堿液吸收法廣泛用于我國的NOx廢氣治理,其工藝流程和設備較簡單,還能將NOx回收為有用的亞硝酸鹽磷硝酸鹽產品,但一般情況下吸收效率不高。考慮到價格、來源、不易堵塞和吸收效率等原因,堿吸收液主要采用NaOH和Na2CO3,尤以Na2CO3使用更多。但Na2CO3效果較差,因為Na2CO3吸收NOx的活性不如NaOH,而且吸收時產生的CO2將影響NO2、特別是N2O2的溶解。

 

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