第7章催化法凈化氣態(tài)污染物ppt課件

1、第七章 催化法凈化氣態(tài)污染物 大氣污染控制工程第七章 催化法凈化氣態(tài)污染物催化法是利用催化劑在化學(xué)反響中的催化作用，將廢氣中有害的污染物轉(zhuǎn)化成無(wú)害的物質(zhì)，或轉(zhuǎn)化成更易處置或回收利用的物質(zhì)的方法。化學(xué)反響發(fā)生在氣流與催化劑接觸過(guò)程中，反響物和產(chǎn)物無(wú)需與主氣流分別，使操作過(guò)程大為簡(jiǎn)化，對(duì)不同濃度的污染物均具有較高的去除率。對(duì)廢氣組成有較高要求，不能有過(guò)多不參與反響的顆粒物質(zhì)或使催化劑性能降低、壽命縮短的物質(zhì)。催化法特點(diǎn)：第一節(jié) 催化作用與催化劑一、催化作用 催化劑：可以加速化學(xué)反響速率或改動(dòng)化學(xué)反響方向，而其本身的化學(xué)性質(zhì)和數(shù)量在反響前后沒(méi)有改動(dòng)的物質(zhì)。催化作用：催化劑在化學(xué)反響過(guò)程中所起的加速作

2、用均相催化：催化劑和反響物處于同一相多相催化：催化劑與反響物處在不同相對(duì)于氣態(tài)污染物的催化凈化而言，催化劑通常是固體，因此屬于氣固相催化反響。催化作用機(jī)理阿累尼烏斯方程： k=k0exp(-E/RT) 反響速率是隨活化能的降低呈指數(shù)規(guī)律加快的，催化劑加速反響速率正是經(jīng)過(guò)降低活化能來(lái)實(shí)現(xiàn)的反響途徑 對(duì)反響A+BC 一、催化作用 催化劑的組成主活性物質(zhì)可以單獨(dú)對(duì)反響產(chǎn)生催化作用，普通發(fā)生在主活性物質(zhì)的外表2030nm內(nèi)。載體通常是惰性物質(zhì)，它具有兩種作用：一是提供大的比外表積，節(jié)約主活性物質(zhì)，提高催化劑的活性；二是加強(qiáng)催化劑的機(jī)械強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性及導(dǎo)熱性，延伸催化劑的壽命。助催劑本身無(wú)催化性能，但它

3、的少量參與可以改善催化劑的某些性能。二、催化劑催化劑的性能：活性、選擇性和穩(wěn)定性活性是指催化劑加速化學(xué)反響速率的才干，通常用單位時(shí)間內(nèi)單位體積或質(zhì)量催化劑在動(dòng)力學(xué)范圍內(nèi)指定的反響條件下所得到的產(chǎn)品數(shù)量來(lái)表示。催化劑的選擇性是指在幾個(gè)平行反響中對(duì)某個(gè)特定反響的加速才干，常用反響得到的目的產(chǎn)物量與反響物質(zhì)反響了的量之比來(lái)表示。催化劑的穩(wěn)定性是指在催化反響過(guò)程中催化劑堅(jiān)持活性的才干，它包括熱穩(wěn)定性、機(jī)械穩(wěn)定性和抗毒穩(wěn)定性三方面，通常用壽命來(lái)表示。二、催化劑 催化凈化法選用催化劑的原那么：1根據(jù)污染氣體的成分和確定的化學(xué)反響選擇恰當(dāng)?shù)拇呋瘎?催化劑要有很好的活性、選擇性、穩(wěn)定性；3選擇催化劑還要思索

4、其經(jīng)濟(jì)性。 二、催化劑用 途主要活性物質(zhì)載 體助催化劑SO2氧化成SO3V2O5 6%12%SiO2K2O或Na2OHC和CO氧化為CO2和H2OPt、Pd、RhNi、NiOCuO、Cr2O3、Mn2O3和稀土類(lèi)氧化物Al2O3苯、甲苯氧化為CO2和H2OPt、Pd等Ni或Al2O3CuO、Cr2O3、MnO2Al2O3汽車(chē)排氣中HC和CO的氧化V2O5 4%7%CuO 3%7%Al2O3-SiO2Pt0.01%0.015%NOx還原為N2Pt 或Pd 0.5%Al2O3-SiO2Al2O3-MgONiCuCrO2Al2O3-SiO2Al2O3-MgO常用的幾種廢氣凈化劑的組成二、催化劑第二節(jié)

5、 催化轉(zhuǎn)化法的運(yùn)用催化法凈化含SO2的廢氣汽車(chē)尾氣的催化凈化催化復(fù)原法凈化含NOx廢氣石油煉廠的H2S尾氣的催化氧化處置回收 催化轉(zhuǎn)化法去除SO2主要有催化氧化和催化復(fù)原兩大類(lèi)；催化復(fù)原是用CO或H2S作復(fù)原劑，在催化劑的作用下將SO2轉(zhuǎn)化成單質(zhì)硫；催化氧化又分為液相催化氧化和氣相催化氧化。液相催化氧化法是利用溶液中的鐵或者錳等金屬離子，將SO2直接氧化成硫酸，即：一、催化法凈化含SO2的廢氣 日本的千代田法煙氣脫硫就是利用這一原理開(kāi)發(fā)出來(lái)的。該法將SO2氧化成稀硫酸后，可再與石灰石反響制成銷(xiāo)路較好的副產(chǎn)品石膏。 千代田法工藝流程圖 1一吸收塔； 2一氧化塔；3一儲(chǔ)槽； 4結(jié)晶槽； 5離心機(jī)；

6、 6增稠器；7母液槽一、催化法凈化含SO2的廢氣 氣相催化氧化法是在接觸法制硫酸工藝的根底上開(kāi)展起來(lái)的，其關(guān)鍵反響是用V2O5作催化劑將SO2氧化SO3。該法處置含高濃度SO2的煙氣，如有色冶煉煙氣，已比較成熟。煙氣脫硫的催化氧化流程 一、催化法凈化含SO2的廢氣 脫硝技術(shù)的難點(diǎn)處置煙氣體積大NOx濃度相當(dāng)?shù)蚇Ox的總量相對(duì)較大二、催化復(fù)原法凈化含NOx廢氣煙氣脫硝技術(shù)大氣煙塵、酸雨、溫室效應(yīng)和臭氧層的破壞已成為危害人類(lèi)生存的四大殺手；燃煤煙氣中所含的煙塵、二氧化硫、氮氧化物等有害物質(zhì)是呵斥大氣污染、酸雨和溫室效應(yīng)的主要根源；我國(guó)曾經(jīng)開(kāi)展了大規(guī)模的煙氣脫硫工程， 但煙氣脫硝還未大規(guī)模開(kāi)展；資料

7、闡明：假設(shè)不繼續(xù)加強(qiáng)對(duì)煙氣中氮氧化物的治理，氮氧化物的總量及其在大氣污染物中所占的比重都將上升，并有能夠取代二氧化硫成為大氣中的主要污染物。煙氣脫硝技術(shù)國(guó)家環(huán)?？偩?004年經(jīng)修正后發(fā)布的火電廠大氣污染排放規(guī)范(GB132232004)對(duì)火電廠NOx的排放已做出限制規(guī)定明確提出新建火電站除滿(mǎn)足現(xiàn)行排放規(guī)范外還須預(yù)留煙氣脫除氮氧化物安裝的空間。相應(yīng)的排污費(fèi)征收規(guī)范管理方法從2004年7月1日起執(zhí)行，每當(dāng)量氮氧化物征收排污費(fèi)0.6元(原來(lái)是不收)煙氣脫硝技術(shù)廢氣脫硝是目前興隆國(guó)家普遍采用的減少NOx排放的方法 選擇性催化復(fù)原法Selective catalytic reduction, SCR 選

8、擇性非催化復(fù)原法Selective non-catalytic reduction, SNCRSCR的發(fā)明權(quán)屬于美國(guó)，日本率先于20世紀(jì)70年代實(shí)現(xiàn)商業(yè)化運(yùn)用日本93%以上廢氣脫硝采用SCR，運(yùn)轉(zhuǎn)安裝超越300套；德國(guó)20世紀(jì)80年代引進(jìn)，并規(guī)定發(fā)電量50MW以上的電廠都配備SCR；臺(tái)灣有100套以上的SCR安裝在運(yùn)轉(zhuǎn)；大慶石化、川化集團(tuán)、北京燕山石化、福建漳州電廠也引進(jìn)SCR安裝煙氣脫硝技術(shù)1、工藝原理 在催化劑作用下，向溫度為280 420的煙氣噴入氨，將NO復(fù)原成N2和H2O催化劑：貴金屬、堿性金屬氧化物復(fù)原反響潛在氧化反響 由于該反響沒(méi)有其他副產(chǎn)物產(chǎn)生，并且安裝構(gòu)造簡(jiǎn)單，因此適宜處置大

9、量煙氣二、選擇性催化復(fù)原法SCR2、工藝流程根據(jù)CATA. 反響器在鍋爐尾部煙道的位置，有三種方案:(1)在空氣預(yù)熱器前350攝氏度位置.(2)在靜電除塵器和空氣預(yù)熱器之間(3)布置在FGD(濕法煙氣脫硫安裝)之后2、工藝流程鍋爐靜電除塵器SCR反響器空氣預(yù)熱器NH3儲(chǔ)罐蒸發(fā)器去濕法煙氣脫硫系統(tǒng)NH3空氣NH3NH3+空氣1SCR反響器置于空氣預(yù)熱器前的高塵煙氣中2SCR反響器置于靜電除塵器與FGD之間鍋爐靜電除塵器SCR反響器空氣預(yù)熱器NH3儲(chǔ)罐蒸發(fā)器NH3NH3+空氣濕法煙氣脫硫系統(tǒng)空氣去煙囪空氣3SCR反響器布置在FGD(濕法煙氣脫硫安裝)之后鍋爐靜電除塵器SCR反響器空氣預(yù)熱器NH3儲(chǔ)

10、罐蒸發(fā)器NH3NH3+空氣濕法煙氣脫硫系統(tǒng)空氣氣/氣加熱器去煙囪空氣氣/油熄滅器或蒸汽換熱器3、SCR煙氣脫硝工藝的影響要素/運(yùn)轉(zhuǎn)控制1催化劑的活性催化劑是SCR技術(shù)的中心，其外形普通為板式或蜂窩式；催化劑主要成分為V2O5/TiO2；催化劑壽命 化學(xué)失活：堿金屬Na、K、Ca和重金屬As、Pb引起中毒 物理失活：高溫?zé)Y(jié)、磨損、固體顆粒堆積堵塞而引起催化劑破壞3、SCR煙氣脫硝工藝的影響要素/運(yùn)轉(zhuǎn)控制2反響溫度不同的催化劑具有不同的反響溫度范圍當(dāng)反響溫度低于催化劑適用溫度范圍下限： 發(fā)生副反響，NH3與SO3和H2O反響生成(NH4)2SO4或NH4HSO4當(dāng)反響溫度高于催化劑適用溫度范圍上

11、限： 催化劑通道和微孔發(fā)生變形，失活根據(jù)催化劑的適用溫度范圍，SCR工藝可分為： 高溫工藝345590 、中溫工藝260450 、和低溫工藝150280 3、SCR煙氣脫硝工藝的影響要素/運(yùn)轉(zhuǎn)控制3氨的輸入量與混合復(fù)原劑NH3的用量根據(jù)期望到達(dá)的脫硝效率，經(jīng)過(guò)設(shè)定NH3和NOx的摩爾比來(lái)控制；實(shí)際上，1mol的NO需求1mol的NH3；催化劑活性不同，到達(dá)一樣轉(zhuǎn)化率所需NH3/NOX摩爾比不同NH3與廢氣的混合程度也非常重要；4、NOx的在線(xiàn)監(jiān)測(cè) 噴按量及NOx排放濃度均根據(jù)NOx在線(xiàn)監(jiān)測(cè)儀表的指示值來(lái)控制4、SCR工業(yè)運(yùn)用 工業(yè)鍋爐、燃?xì)?、燃油鍋爐、柴油機(jī)、渣滓熄滅爐、工業(yè)窯爐、化工廠等煙氣

12、脫硝處置中都得到勝利的運(yùn)用尿素或氨基化合物作為復(fù)原劑，較高反響溫度(9301090)，通常注進(jìn)爐膛或者緊靠爐膛出口的煙道化學(xué)反響同樣，需求控制溫度防止?jié)撛谘趸错懓l(fā)生SNCR工藝的NO復(fù)原率較低，通常在30%60%5、選擇性非催化復(fù)原法SNCR6、脫硝技術(shù)開(kāi)展趨勢(shì)： 針對(duì)我國(guó)煙氣脫硝市場(chǎng)及技術(shù)，結(jié)合興隆國(guó)家煙氣脫硝的閱歷，未來(lái)開(kāi)展定位：1完善煙氣脫硝的相關(guān)法律法規(guī)和相關(guān)技術(shù)規(guī)范。不僅可以使環(huán)境執(zhí)法有法可依，相關(guān)環(huán)保工程也有一個(gè)一致的技術(shù)規(guī)范；2可自創(chuàng)煙氣脫硫技術(shù)開(kāi)展的勝利閱歷，應(yīng)立足于引進(jìn)消化自主開(kāi)發(fā)相結(jié)合的原那么，逐漸實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化、產(chǎn)業(yè)化。6、脫硝技術(shù)開(kāi)展趨勢(shì)：3由于煙氣脫硝無(wú)論是市場(chǎng)還是技術(shù)

13、在我國(guó)都顯得相當(dāng)薄弱，所以當(dāng)前火電廠氮氧化物的脫除可以采取分步脫除，首先可以采取低氮熄滅加上SNCR技術(shù)，同時(shí)為順應(yīng)以后更加嚴(yán)厲的環(huán)保要求預(yù)留一定脫氮空間；4加大科研力度。特別是加大低溫催化劑的研討開(kāi)發(fā)和煙氣在SCR反響器內(nèi)的溫度場(chǎng)、流場(chǎng)的分布模擬，真實(shí)提高煙氣的脫硝率；5同時(shí)脫硫脫硝凈化處置技術(shù)已成為各國(guó)控制火電廠煙氣污染的研發(fā)熱點(diǎn)，但目前因技術(shù)不成熟制約了大規(guī)模的推行運(yùn)用。 石油煉廠外排的含H2S酸性氣中NH3痕量，H2S濃度在2%15%時(shí),采用催化氧化法制硫工藝。酸性氣經(jīng)分別器除去水后，由一段加熱爐預(yù)熱至250，再與空氣按為21的比例混合進(jìn)入一段轉(zhuǎn)化器；大部分H2S轉(zhuǎn)化成元素硫，并與轉(zhuǎn)化氣流一同，進(jìn)入一級(jí)冷凝器冷卻到120，捕集液硫后；未反響完的H2S氣體再經(jīng)二段預(yù)熱爐預(yù)熱