福鑫環(huán)保氮氧化物廢氣處理工藝——還原法！
發(fā)布時間：
2020-05-08
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Robert W Hemquist認為，還原法可分為選擇性催化還原法(SCR), 選擇性非催化還原法(SNCR),非選擇性催化還原法和催化分解法；也可按催化劑的不同分為貴金屬催化劑還原法，過渡金屬催化劑還原法，陶瓷及固體金屬催化劑還原法，無催化劑還原法，目前研究和應用比較多的屬于還原法脫銷的工藝主要有：
? 選擇性催化還原法(SCR)：
選擇性催化還原法(SCR)的原理是在適宜的溫度(一般250~450℃)范圍內(nèi)和催化劑的作用下，使用還原劑有選擇性地將廢氣中的氮氧化物還原為N2，所用的催化劑有鈀，鉑貴金屬或Cu, Cr, Fe, Mn, Co, Ni等的氧化物(以鋁礬土為載體)。
若以氨作還原劑，NOX在300~400℃的催化劑層中被分解為N2和H2O,NH3還原NOX的主要反應如下：
主反應8NH3+6NO2→7N2+12H2O+653.31kcal (1-2)
4NH3+6NO→5N2+6H2O+432.245kcal (1-3)
副反應6NH3+8NO2→7N2O+9H2O (1-4)
2NH3+8NO→5N2O+3H2O (1-5)
4NH3+3O2→2N2+6H2O (1-6)
4NH3+4O2→2N2O+6H2O (1-7)
上述主副反應溫度的變化表現(xiàn)出兩種互為相反的變化趨勢，因此對反應區(qū)間有一定的要求，但是只要針對所選用的催化劑選擇好適當?shù)臏囟确秶阅塬@得較高的NOX轉化率。
選擇性催化還原法由于還原劑同尾氣中的O2不反應或很少反應，因而還原劑用量少，反應釋放的能量少，催化床溫度變化少，操作上容易控制，工藝上采用一段式流程，除此之外，還原劑氨相對易得，引燃溫度和催化床溫度較低，催化床工作溫度通常低于300℃，明顯改善了催化劑和反應器的工作條件，雖然應用氨選擇性催化還原法具有凈化效率高，工藝設備緊湊，運行可靠等特點，但是SCR技術也有一定的缺點，比如投資成本，運行成本較高，催化劑活性，壽命不夠長，價格較貴等問題。
? 選擇性非催化還原法(SNCR)：
選擇性非催化還原法(SNCR)是在沒有催化劑作用的情況下，注入還原劑和氮氧化物發(fā)生還原反應。選擇性非催化還原法(SNCR)，由Exxon公司于20世紀六七十年代開創(chuàng)，采用氨作原料，加尼福利亞研究院(EPRI)于80年代進一步發(fā)展為采用尿素為原料，F(xiàn)uel-Tech公司的NOXOUT是一種以尿素為原料的SNCR工藝，這種工藝需要精密設計的噴射系統(tǒng)，以便將穩(wěn)定的尿素溶液噴入燃燒氣中，從而使大多數(shù)NOX還原發(fā)生在1650-2100℉的溫度范圍，噴嘴一般是多層次的，負荷變化時可自動控制。
該法特點是不需催化劑，投資較SCR法小，僅為SCR的1/5左右(包括設備費用和操作費用)，但還原劑消耗量較SCR法多。SNCR通過煙道氣流中產(chǎn)生的氨自由基與NOX反應，達到去除氮氧化物的目的，反應式如下：
4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O (1-8)
由于該法沒有催化劑，所以反應的溫度必須嚴格控制在900℃~1200℃之間，若溫度低于900℃，則NH3的反應不完全，造成所謂的“氨穿透”，而溫度高于1000℃，則下面的競爭反應將占優(yōu)勢，導致氮氧化物排放量增加：
4NH3+5O2→4NO+6H2O (1-9)
因此控制好反應溫度是非常重要的，另外，氨注入的不足在于NH3不可能完全反應，從而帶來二次污染，當注入的是尿素溶液時，在930℃~1040℃有較高的還原NOX的活性，通常尿素溶液的濃度為50%。
SNCR技術是較為成熟的脫銷技術，但是也有一些缺點，如氨的逃逸率高，還原劑消耗量大，需要精密設計的噴射系統(tǒng)，還原反應的溫度高且控制比較嚴格等。
? 非選擇性催化還原法：
氣源中的NO2和NO在一定溫度和催化劑作用下，被還原劑CH2,CO,CH4及其他低碳氫化合物還原為氮氣，同時還原劑還與氣源中的氧氣反應生成水和二氧化碳。在這種脫銷過程中，反應需借助于催化劑的催化作用，而還原劑與NOX和O2都發(fā)生反應，無選擇性，所以稱為非選擇性催化還原反應。常用的還原劑有合成氨釋放氣，焦爐氣，天然氣，煉油廠尾氣和汽油石腦油等，可總稱為燃料氣，常用催化劑有鉑(Pt)和鈀(Pd)。
該法由于存在著過量氧，燃料消耗量大，需貴金屬做催化劑，需增設熱回收裝置，投資大，因而在國內(nèi)逐漸被淘汰。
? 催化分解法：
在眾多的NOX治理途徑中，將NOX直接分解為N2和O2的方法具有工藝簡單，產(chǎn)物可以直接排入大氣，不會造成二次污染等優(yōu)點，被認為是治理NOX的最佳途徑。對氮氧化物的分解有催化作用的組分有鉑系金屬，過渡金屬，稀土金屬及其氧化物等。迄今為止人們研究所得的催化劑體系主要有：貴金屬催化劑，金屬氧化物催化劑以及分子篩催化劑,將這些催化劑應用到實際，是目前汽車尾氣催化凈化技術發(fā)展的熱點，由于這些催化劑在實際運用中仍然存在一些問題，估計在不久的將來，這些技術會有所突破。
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