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文檔簡介
1、精選優質文檔-傾情為你奉上尿 素 濕 法 煙 氣 脫 硝 成 套 技 術簡 介北 京 化 工 大 學2012年7月目前有關煙氣脫硝技術較多,現有煙氣脫硝行業采用的主要有選擇性催化還原法 (SCR)煙氣脫硝技術和尿素濕法煙氣脫硝技術。一、選擇性催化還原法 (SCR)煙氣脫硝技術:選擇性催化還原法 (SCR)脫硝技術效率比較高,脫硝技術比較成熟。該技術主要以NH3作為還原劑,在一定溫度和催化劑的作用下,NH3有選擇地將廢氣中NO和NO2還原為氮氣及水蒸氣。在SCR工藝中,根據所使用催化劑的催化反應溫度,分為高溫、中溫和低溫三種SCR催化劑。一般高溫345590,中溫260450,低溫150280。
2、在SCR脫硝裝置的運行中,除了還原劑NH3作為操作過程中的消耗品外,催化劑的使用壽命是一個重要的影響因素。催化劑的壽命取決于催化劑活性的衰減速度。催化劑在運行一段時間后,其表面活性都會有所下降,存在物理失活和化學失活。催化劑物理失活主要是指高溫燒結、磨損、固體顆粒沉積堵塞而引起的催化劑活性破壞;催化劑化學失活主要是堿金屬和重金屬引起的催化劑中毒。實際應用中,燃料燃燒產生的爐渣飛灰還會造成催化劑微孔堵塞。由于燃燒后灰分中氧化鈣含量很高,氧化鈣生成的硫酸鈣吸附在催化劑表面,阻止了反應物向催化劑表面的擴散及擴散進入催化劑內部,從而導致催化劑活性的降低。一般情況下,SCR工藝中所采用的催化劑在23年左
3、右就需要更換,因為催化劑本身使用量較大,且價格較貴,因此催化劑的使用費用很高。另外,SCR工藝中需要連續補充氨氣,且存在氨氣的逃逸問題。因此,考慮到氨氣補充及催化劑更換的問題, SCR脫硝裝置的一次性投資較大,總體運行費用較高。而且操作不當會產生逃逸氨氣而導致的二次污染問題。二、尿素濕法脫硝技術:1、尿素濕法脫硝技術基本原理:尿素濕法煙氣脫硝就是采用尿素水溶液噴淋吸收煙氣中的NO和NO2,并利用尿素與之反應生成氮氣,從而達到煙氣脫硝的目的。尿素濕法煙氣脫硝的原理如下:首先,煙氣中的NO和NO2在氣相中生成N2O3和N2O4,具體的化學反應如下所示:2NO+O22NO22NO2N2O4NO+NO
4、2N2O3接下來,生成的產物通過分子擴散作用從兩相界面由氣相擴散到液相主體。在液相中形成HNO3和HNO2,并分別電離成H+、NO3-、NO2-,生成的NO2-與(NH2)2CO(尿素)反應生成N2和CO2等。具體化學反應如下所示:N2O3+H2O2HNO2N2O4+H2OHNO2+HNO32NO2+H2OHNO2+HNO32HNO2+(NH2)2CO2N2+CO2+3H2O綜上所述,尿素脫除NOx的總化學反應式可以表述為:(NH2)2CO+NO+NO22N2+CO2+2H2O由上述機理可見,NOx的去除主要是通過NO氧化,隨后溶于水溶液,與尿素發生化學反應達到去除的目的。2、尿素濕法脫硝需要
5、解決的技術問題:在尿素濕法煙氣脫硝反應體系中,溶液中的尿素可以直接與溶于液相的NOx反應,而NOx由氣態轉入水相主要是通過NOx在溶液中的吸收平衡來實現。液相脫除煙氣中的NOx (一般NO占90%以上)的主要障礙是NO在水中溶解度很低,室溫(25)其亨利常數為1.94×10-8mol/L·Pa,液相中的傳質阻力較大,通過改變溫度以及溶液的pH值的方法都不能使NO在水中溶解度明顯提高。因此,使NO轉化為容易吸收的形態是尿素濕法脫硝技術的關鍵所在。NO在吸收液中的溶解度與其氧化度(即煙氣中NO2/NO的摩爾比)有關,當氧化度為1時,NO在吸收液中的溶解度最大,與尿素溶液的反應速
6、度最快,此時可獲得最大的吸收率。為了提高氧化度,氣體在進行吸收前可以經過充分氧化。氧化的方法主要有干法氧化和濕法氧化兩種,干法氧化主要是用氣體進行氧化,一般用空氣、氧氣或者臭氧進行氧化。濕法氧化一般用氧化劑進行氧化,如高錳酸鉀、雙氧水、重鉻酸鉀、次氯酸鈉等溶液。與干法氧化相比,濕法氧化有很多優點,例如氣液相直接接觸,其傳熱和傳質效率要比干法氧化高的多,NO的氧化速度較快,所以濕法氧化速度大于干法氧化速度。但是濕法氧化需要在溶液中加入氧化劑,而氧化劑可以與吸收液中的尿素(還原劑)進行反應,導致氧化劑及尿素消耗量增加,因此尿素濕法脫硝工藝中一般采用干法氧化。3、尿素濕法脫硝技術特點:尿素濕法煙氣脫
7、硝過程采用的原材料為氧氣(或者臭氧)、尿素,反應生成物為二氧化碳、氮氣、水。脫硝完成后的廢液經補充尿素后循環使用,不產生二次污染的廢棄水體,避免了傳統水洗法、堿吸收法等工藝存在的酸性污染、副反應多、副產品難于回收等問題,符合環保及清潔生產要求。就操作費用而言,尿素濕法煙氣脫硝僅僅需要補充消耗的尿素,沒有需要更換的昂貴催化劑,操作費用相對較低。如果采用臭氧氧化,則系統電耗相對較高(視臭氧消耗量,即氣相中氮氧化物含量而定)。尿素濕法煙氣脫硝設備相對簡單,操作條件溫和(5060),相對干法脫硝工藝溫度更低。尿素濕法脫硝技術采用吸收液大流量循環操作,因此對氣量及煙氣中氮氧化物含量的波動不敏感,即操作彈性較大。4、尿素濕法脫硝技術應用舉例:中石化長嶺催化劑分公司催化劑焙燒尾氣,氣量35000Nm3/h,其中氮氧化物含量約為50kg/h,煙氣溫度約7080。NOX排放要求:35米高煙囪出口處廢氣中NOX排
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