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罗氏低温无氨催化脱硝技术

发表时间2020-08-05 11:39 来源:http://www.binhuanyuan.com/products_article?goods_id=2

氮氧化物是重要的五种原生大气污染物之一,是形成温室效应、臭氧洞、以及酸雨的重要污染源,又是光化学烟雾、PM2.5及雾霾的重要参与者。其有效治理关系到人们生活生产安全,因而广受关注。当今常用的治理方法是选择性催化还原(SCR)或选择性非催化还原(SNCR)。这两种方法均使用氨气(氨水)或产生氨的化合物如尿素等与氮氧化物选择性反应使之转化为无害的物质。但氨气(水)的储运构成巨大的安全压力,过程中不可避免地逃逸导致二次污染。其所用催化剂也属于高毒性的化合物,有随尾气逸出的可能,废催化剂处理也很麻烦。SNCR需要过量氨气来反应,反应温度高而脱硝效率不高,往往达不到环保标准的要求。

罗氏脱硝技术核心为低温氧化催化材料,商品名KLoxTM系列。用于本工作的催化剂为KLox-2,压片材料成型为类球形,直径约4cm,也可能成型为直径4-6mm的挤条材料。在广泛的温度范围(室温至300℃)下即可以将氮氧化物转化为无害的物质,较好地达到排放要求。与传统脱硝装置(SCR或SNCR)相比,KLox低温无氨脱硝装置具有如下优点:


一、投资成本低:
由于不需要储运及喷注氨气或氨水,且在低温区运行,因而装置简单,投资成本降低;
二、运行成本低:
由于不需要喷氨,且无需额外的动力或其他能源,运行维护费用较低;
三、无安全生产隐患:
由于不需要氨,杜绝了运输及运行过程中氨逃逸,催化剂无毒,无安全生产隐患;
四、脱硝效率高且可调:
脱硝效率可调,可以按照客户要求设定脱硝效率。如果需要,甚至可以资源化利用NOx。

我们的催化剂上脱硝性能随温度变化的关系见于下图。即使在较低温度下即有显著的脱硝效率。此空速下,即使室温下,脱硝效率亦在30%以上。随温度上升,脱硝效率不断上升。


当今的成熟技术SCR或SNCR的主要反应如式(1)所示

6 NO +4 NH3 → 5 N2 + 6 H2O (1)

对于典型的SCR,使用催化剂V-Ti系,典型反应温度350℃。温度300℃以下时活性就比较低;对于SNCR,不使用催化剂,典型反应温度900℃。

罗氏脱硝法不使用氨气或产生氨气的原料。首先是NO在催化剂上与尾气中的残余氧气反应生成NO2,后者在催化剂上与尾气中总会存在的CO反应生成N2和CO2,见反应式(2)


2 NO + O2 2 NO2 2NO2 + 4CO N2 + 4CO2 (2)

如果没有CO,则催化氧化生成的NO2可以被碱颗粒吸收。
有关此类催化剂表征及作用机理动力学等基础工作,由另外的工作详细发表。但从这里看出,KLox-2的作用温度较SCR要低得多,实际应用中活性亦远较高。其主要的创新点有:
(1)脱硝过程不使用氨气;
(2)反应温度低,在室温到300℃以上广泛温度范围均有良好的催化活性;
(3)易于与其他组分使用同时实现脱硫脱硝脱VOC去重金属。



表1  罗氏脱硝技术与SCR、SNCR比较

这些年我国锅炉排放标准越来越严,往往一个项目完成后达标,过上一年半载可能就不符合新的标准了,又需要推倒重来。而我们的技术不仅具有脱硝效率可调,而且可以实现脱硝脱硫一体化。一般说来只要稍微增加一点脱硝催化剂和脱硫剂就可以满足更严的排放要求,因为在设计时是有预留一点空间的,这也是我们的工艺的一个很重要的优势。

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