大氣處理精品課件

1、大氣處理第1頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)44分，星期二催化反應(yīng)分類(lèi)均相常用液相催化反應(yīng)體系：接觸容易，分離難非均相（多相催化）常用氣固相催化體系：接觸最重要，分七個(gè)步驟（對(duì)比吸附過(guò)程）第2頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)44分，星期二2、催化劑（1）催化劑的組成 主要有3部分組成： a.活性組分:能單獨(dú)對(duì)化學(xué)反應(yīng)起催化作用。 如貴金屬催化劑的鉑、鈀等。有時(shí)可以單 獨(dú)使用。如將二氧化硫氧化為三氧化硫所 用的催化劑五氧化二釩。還有脫水用的三 氧化二鋁催化劑，以其暴露于內(nèi)、外表面 的部分起活性組分的作用，而其體相部分 實(shí)際上起著載體的作用。第3頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5

2、月20日，14點(diǎn)44分，星期二b.助催化劑： 單獨(dú)存在時(shí)并沒(méi)有催化活性，然而它的少量加入，卻能明顯提高活性組分的催化性能。例如二氧化硫催化氧化反應(yīng)中所用的五氧化二釩-氧化鉀催化劑中，氧化鉀的存在，可大大提高五氧化二釩的催化活性。 除此之外，助催化劑的加入，也可以提高活性組分對(duì)反應(yīng)的催化選擇性或提高活性組分的穩(wěn)定性。 第4頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)44分，星期二c.載體:載體的功能: 承載活性組分和助催化劑，提供大的比表 面積，提高活性組分和助催化劑的分散度。 改善催化劑的傳熱、抗熱沖擊和抗機(jī)械沖 擊的性能，因此要求選用有一定機(jī)械強(qiáng)度、耐 磨強(qiáng)度及熱穩(wěn)定性與導(dǎo)熱性好的多孔性惰性

3、材 料作載體。常見(jiàn)的催化劑載體有硅膠、硅藻土 、分子篩、氧化鋁等。d 其他，如粘合劑、導(dǎo)熱劑，造孔劑等。第5頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)44分，星期二（2）催化劑的性能 a.催化劑的活性 催化劑的活性（催化活性）是催化劑加快化學(xué)反應(yīng)速度的一種量度，也就是衡量催化劑催化性能大小的指標(biāo)。換句話說(shuō)，催化劑活性是指有催化劑存在時(shí)的反應(yīng)速度與無(wú)催化劑存在時(shí)反應(yīng)速度之差。 b.催化劑的選擇性（轉(zhuǎn)化率） 當(dāng)反應(yīng)能按熱力學(xué)可能的方向同時(shí)發(fā)生幾個(gè)不同的反應(yīng)時(shí)，某一種催化劑只能加速某一特定反應(yīng)，而不能加速所有的反應(yīng)，這種性質(zhì)稱為催化劑的選擇性。催化劑的這種性能，在工業(yè)上具有特別重要的意義，使人們可

4、以有選擇地得到所需要的產(chǎn)品。 第6頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)44分，星期二c.催化劑的穩(wěn)定性（使用壽命） 是指催化劑在化學(xué)反應(yīng)中保持活性的能力。它包括熱穩(wěn)定性、機(jī)械穩(wěn)定性和抗毒穩(wěn)定性。它們共同決定了催化劑在工業(yè)裝置中的使用期限。 影響催化劑壽命的因素很多，可歸結(jié)為二個(gè)方面： * 催化劑的老化：催化劑在正常工作條件下逐漸失去活性的過(guò)程。工作溫度對(duì)催化劑的老化影響很大，工作溫度越高，老化速度越快。因此，在催化劑的活性溫度范圍內(nèi)選擇合適的反應(yīng)溫度。 * 催化劑中毒：在催化劑使用過(guò)程中，由于反應(yīng)原料中帶來(lái)的雜質(zhì)（毒物），而使催化劑的活性和選擇性減小或者消失的現(xiàn)象。如：催化劑本身的某些

5、雜質(zhì)、含S及鹵素化合物、重金屬化合物等。 按毒物與催化劑表面作用的程度可分為暫時(shí)性中毒和永久性中毒。第7頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)44分，星期二（3）凈化氣態(tài)污染物對(duì)催化劑的要求 a.高活性：要求催化劑具有去除有害物質(zhì)的極高效率，因?yàn)闅怏w中所含有害物質(zhì)濃度低，只有催化劑的活性很高，才能有效地去除有害物質(zhì)。b.高機(jī)械強(qiáng)度：因要處理的氣體量往往很大，故要求催化劑具有能承受流體沖刷壓力的強(qiáng)度。c.高選擇性：要處理的氣體中往往成分復(fù)雜，因此，要求催化劑有高的選擇性。d.高穩(wěn)定性：被處理的氣體中通常含有催化劑毒物，因此要求催化劑抗毒能力強(qiáng)，化學(xué)穩(wěn)定性高，壽命長(zhǎng)。除此，要求催化劑還要有高

6、的熱穩(wěn)定性和比較寬的溫度范圍。e.其它 要求催化劑易于制造、價(jià)廉、使用性能好、耐磨、具有較小的壓力降等。第8頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)44分，星期二（4）催化劑的分類(lèi)金屬元素催化劑（鉑，銀，鈀，鐵，銅）化合物為主要活性物質(zhì)（氧化物，硫化物）第9頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)44分，星期二固定床反應(yīng)器最主要的氣固相催化反應(yīng)器優(yōu)點(diǎn): 流體接近于平推流，返混小，反應(yīng)速度較快固定床中催化劑不易磨損，可長(zhǎng)期使用停留時(shí)間可嚴(yán)格控制，溫度分布可適當(dāng)調(diào)節(jié)，高選擇性和轉(zhuǎn)化率缺點(diǎn):傳熱差(熱效應(yīng)大的反應(yīng)，傳熱和溫控是難點(diǎn))催化劑更換需停產(chǎn)進(jìn)行第10頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20

7、日，14點(diǎn)44分，星期二固定床反應(yīng)器單層絕熱反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，氣流阻力小內(nèi)部溫度分布不均用于化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)小的場(chǎng)合第11頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)44分，星期二第12頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)44分，星期二固定床反應(yīng)器多段絕熱反應(yīng)器相鄰兩段之間引入熱交換(a)間接換熱(b)直接換熱第13頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)44分，星期二第14頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)44分，星期二固定床反應(yīng)器列管式反應(yīng)器用于對(duì)反應(yīng)溫度要求高，或反應(yīng)熱效應(yīng)很大的場(chǎng)合 其他反應(yīng)器徑向反應(yīng)器薄層床反應(yīng)器自熱式反應(yīng)器第15頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，

8、5月20日，14點(diǎn)44分，星期二第16頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)44分，星期二第17頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)44分，星期二反應(yīng)器類(lèi)型的選擇根據(jù)反應(yīng)熱的大小和對(duì)溫度的要求，選擇反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)類(lèi)型盡量降低反應(yīng)器阻力反應(yīng)器應(yīng)易于操作，安全可靠結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，運(yùn)行與維護(hù)費(fèi)用經(jīng)濟(jì)第18頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)44分，星期二固定床的阻力計(jì)算顆粒固定床，歐根（Ergun）公式：第19頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)44分，星期二固定床的阻力計(jì)算實(shí)際計(jì)算應(yīng)根據(jù)溫度和流量的變化，將床層分段計(jì)算 阻力與床高和空塔氣速的平方成正比，即與截面積的

9、三次方成反比 與粒徑成反比 與孔隙率的三次方成反比第20頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)44分，星期二第21頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)44分，星期二環(huán)境工程中使用的催化劑有害物排放濃度要求很低，催化反應(yīng)要有極高效率處理氣體量大，催化劑活性要求高，耐沖刷、壓力降低，強(qiáng)度高抗毒性強(qiáng)，化學(xué)穩(wěn)定性高，很好的選擇性設(shè)備簡(jiǎn)單，占地少，催化劑便于恢復(fù)再生，無(wú)二次污染第22頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)44分，星期二氣體催化凈化方法第23頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)44分，星期二催化還原法脫氮汽車(chē)尾氣凈化脫臭催化法去除高濃度SO2廢氣第24頁(yè)，共45

10、頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)44分，星期二氮氧化合物的去除氮氧化合物的來(lái)源與危害脫氮：催化還原法液體吸收法吸附法第25頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)44分，星期二非選擇性催化還原法（NSCR）脫氮H2+NO2H2O+NO 2H2+O22H2O2H2+2NO2H2O+N2CH4+4NO24NO+CO2+2H2O CH4+2O2CO2+2H2O CH4+4NOCO2+2N2+2H2O CO+NO2CO2+NO 2CO+O22CO2 2CO+2NO2CO2+N2 第26頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)44分，星期二非選擇性催化還原法（NSCR）脫氮催化劑Pt，Pd載體

11、：氧化鋁影響因素活性空間速度反應(yīng)溫度還原劑用量第27頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)44分，星期二非選擇性催化還原法（NSCR）脫氮流程圖 第28頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)44分，星期二選擇性催化還原法（SCR）脫氮選擇性催化還原法脫氮過(guò)程中的主要反應(yīng)有：4NH3+6NO5N2+6H2O 8NH3+6NO27N2+12H2O 實(shí)際中還會(huì)有副反應(yīng)發(fā)生：4NH3+3O22N2+6H2O 2NH3N2+3H2 4NH3+5O24NO+6H2O第29頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)44分，星期二選擇性催化還原法（SCR）脫氮催化劑非貴金屬：Cu，F(xiàn)e，V，Cr

12、，Mn等影響因素催化劑活性反應(yīng)溫度空速影響還原劑用量前處理：除塵，除硫，干燥，預(yù)熱第30頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)44分，星期二選擇性催化還原法（SCR）脫氮流程圖 第31頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)44分，星期二汽車(chē)尾氣的催化凈化催化還原反應(yīng)：CO和CH的氧化第32頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)44分，星期二汽車(chē)尾氣的催化凈化催化劑要求 催化劑的性能必須適于在內(nèi)燃機(jī)旁安裝，要求催化反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、體積小等；催化劑的性能必須適應(yīng)于經(jīng)常、大幅度地氣體流量、組成和溫度的變化；催化劑必須有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，以防由于汽車(chē)行駛的振動(dòng)和溫度的急劇變化而

13、破碎，致使催化劑的活性降低和堵塞管路；第33頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)44分，星期二汽車(chē)尾氣的催化凈化催化劑要求 催化劑的活性在高溫（8001000）和在低溫（150200）下都比較高，用量要小，可以便于安裝；催化劑必須具有合適的孔隙結(jié)構(gòu)和顆粒結(jié)構(gòu)，以使尾氣流過(guò)的阻力最??；希望催化器在除去尾氣中的烴類(lèi)和一氧化碳時(shí)，也能除去氧化氮第34頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)44分，星期二汽車(chē)尾氣的催化凈化轉(zhuǎn)化器第35頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)44分，星期二汽車(chē)尾氣的催化凈化兩段串聯(lián)的汽車(chē)排氣凈化流程第36頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)44分

14、，星期二汽車(chē)尾氣的催化凈化三效催化劑將烴類(lèi)、一氧化碳和NOX同時(shí)進(jìn)行氧化和還原的催化劑。 還原性：Rh（銠）氧化性：Pt（鉑），Pd（鈀）載體：氧化鋁助催化劑：Ba（鋇），La（鑭）第37頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)44分，星期二惡臭氣體的去除惡臭氣體的來(lái)源與組成惡臭氣體的危害惡臭氣體的去除吸附法直接燃燒法催化轉(zhuǎn)化法電子除臭法化學(xué)噴劑臭氧氧化生物法第38頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)44分，星期二催化燃燒法脫臭第39頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)44分，星期二干法催化氧化SO2氣固相催化法多用于處理硫酸生產(chǎn)尾氣和有色金屬煙氣制酸（高濃度SO2，含量大于2）催化劑V2O5（五氧化二釩）反應(yīng)溫度400600煙氣進(jìn)入前必須除塵（濕法和干法）、除砷和氟第40頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)44分，星期二干式催化氧化法脫硫系統(tǒng)流程圖 第41頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)44分，星期二濕法催化氧化SO2固液相催化法多用于處理高濃度SO2尾氣凈化催化劑：？煙氣進(jìn)入前必須除塵，同時(shí)增濕冷卻到60 用含有Fe3稀硫酸吸收SO2第42頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，14點(diǎn)44分，星期二濕式催化氧化法脫硫系統(tǒng)流程圖 優(yōu)點(diǎn)：工藝簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，設(shè)備不易堵塞，并可獲得石膏缺點(diǎn)：液氣比較大，40L/m3，