治理含氮氧化物廢氣（大氣污染控制技術課件）

NOX主要來源：

燃料的燃燒過程，如鍋爐、焙燒爐、燃料爐的燃燒過程；

機動車尾氣排放；

硝酸生產(chǎn)、各種硝化過程；

冶金工業(yè)煉焦、冶煉、金屬表面硝酸處理燃燒過程產(chǎn)生NOX的控制因素？NOX的控制方法：

改進燃燒方式和生產(chǎn)工藝，減少產(chǎn)生；

煙氣脫氮；

高煙囪擴散?！?.3.2液體吸收法

方法：水吸收法、酸吸收法、堿吸收法、氧化-吸收法、吸收-還原法；

常用吸收劑：水、堿溶液、稀硝酸、濃硫酸等；

工業(yè)常用堿液吸收法和氧化-吸收法。

5.3.2.1堿溶液吸收法

（1）凈化原理

2NaOH+2NO2===NaNO2+NaNO3+H2O2NaOH+NO+NO2===2NaNO2+H2ONa2CO3+2NO2===NaNO3+NaNO2+CO2Na2CO3+NO+NO2===2NaNO2+CO2

2NH3+NO+NO2+H2O===2NH4NO22NH3+2NO2+H2O===NH4NO3+NH4NO2§5.3煙氣中氮氧化物凈化技術考慮吸收價格、來源、操作難易及吸收效率因素，工業(yè)常用NaOH和Na2CO3，但NaOH價格高，因此Na2CO3更加普遍；由于氨水吸收后生成NH4NO2不穩(wěn)定，當濃度高、溫度高或pH值不合適會發(fā)生劇烈反應甚至爆炸，并且銨鹽不易被水或堿液捕集，因此限制了氨法吸收的應用。常用30%的NaOH或10%-15%的Na2CO3溶液作為吸收劑，效率隨著氧化度、設備及操作條件變化，一般在60%-90%范圍內(nèi)?？傻玫絅aNO2和NaNO3，最后用HNO3氧化可得到硝酸鈉產(chǎn)品。（2）影響吸收的因素①廢氣中的氧化度NO2與NOx的體積之比稱為氧化度，當氧化度為50%~60%時，吸收速率最大，吸收效率最高。

控制廢氣中氧化度的方法有三種：一是對廢氣中的NO進行氧化；二是采用高濃度的NO2氣體進行調節(jié)；三是用稀硝酸吸收尾氣中的部分NO。§5.3煙氣中氮氧化物凈化技術②吸收設備和操作條件

一般來說，增大噴淋密度，有利于吸收反應；

選擇適當?shù)目账俣瓤梢赃m當提高吸收效率，最好是通過改進吸收設備來提高吸收效率。如采用特殊分散板吸收塔，控制尾氣在塔內(nèi)流速0.05~0.5m/s，吸收效率可達90%。

§5.3煙氣中氮氧化物凈化技術5.3.2.2硝酸氧化-堿液吸收法當NOx的氧化程度低時，堿液吸收效果不高，為提高吸收效率，可用氧化劑來氧化NO，從而提高氧化度，再用堿液吸收。

氧化劑：

O2、O3、Cl2等

HNO3、H2O2、KMnO4、NaClO、NaClO2、KBrO3、K2Cr2O7等硝酸氧化成本低，所以常用。（1）凈化原理第一級采用濃硝酸將NO氧化成NO2，使尾氣中NOx的氧化度大于50%，第二級再利用漿液吸收，主要反應如下：

NO+2HNO3===3NO2+H2ONa2CO3+2NO2===NaNO3+NaNO2+CO2Na2CO3+NO2+NO===2NaNO2+CO2

§5.3煙氣中氮氧化物凈化技術（2）工藝流程硝酸氧化-堿吸收法的流程1-風機；2-硝酸循環(huán)泵；3-硝酸循環(huán)槽；4-硝酸計量槽；5-硝酸漂白塔；6-硝酸氧化塔；7-硝酸分離器；8，12，17-堿吸收塔；9，13-堿循環(huán)槽；10，14-堿循環(huán)泵；11，15，16-轉子流量計；18-孔板流量計

§5.3煙氣中氮氧化物凈化技術（3）影響因素①硝酸濃度硝酸濃度越高，氧化效率也越高，一般控制硝酸濃度大于40%。②硝酸中N2O4的含量N2O4的含量升高時，NO的氧化效率就下降，通常將N2O4的含量控制在小于0.2g/L。③NOx的初始氧化度隨著初始NOx氧化度的增大，NO的氧化率就下降。④NOx的初始濃度NO的氧化效率隨著NOx初始濃度的升高而降低。⑤氧化溫度因硝酸氧化NO的反應為吸熱反應，提高溫度有利于氧化反應的進行。但溫度超過40℃之后，NO的氧化率又有所下降⑥空塔速度氧化塔內(nèi)空塔速度增大，縮短了氣液接觸時間，使氧化反應不完全，NO氧化率下降?！?.3煙氣中氮氧化物凈化技術5.3.2.3堿-亞硫酸銨吸收法（1）凈化原理2NaOH+NO+NO2===2NaNO2+H2ONa2CO3+NO+NO2===2NaNO2+CO24(NH4)2SO3+2NO2===4(NH4)2SO4+N24NH4HSO3+2NO2===4NH4HSO4+N2§5.3煙氣中氮氧化物凈化技術（2）工藝流程堿-亞硫酸銨吸收法工藝流程§5.3煙氣中氮氧化物凈化技術工藝指標：氣速1.9～2.3m/s

液氣比1～1.25L/m3

吸收溫度30～35℃

吸收效率可達90﹪。（3）影響因素①氧化度隨著氧化度的增加，吸收效率增大。當氧化度超過50%后，吸收效率增加不多。②(NH4)2SO3濃度(NH4)2SO3的濃度應控制在180~200g/L，吸收終點控制在20g/L。③NH4HSO3濃度NH4HSO3在溶液中濃度較高時，會降低吸收效率，但可以抑制NH4NO2的生成，一般控制NH4HSO3與(NH4)2SO3的比值小于0.1。當處理硫酸尾氣中NH4HSO3濃度較高時，可以通入NH3，使部分NH4HSO3生成(NH4)2SO3?！?.3煙氣中氮氧化物凈化技術§5.3.1選擇性催化還原法(SelectiveCatalyticReduction)

催化還原法：選擇性催化還原法、非選擇性催化還原法

非選擇性催化還原法：在一定溫度下，以Pt、Pd等貴金屬作為催化劑，采用H2、CO、CH4等作為還原劑，將NOX還原為N2，同時還會與空氣中的O2反應，生成水和二氧化碳，并放大量熱。

由于還原劑用量大、需要貴金屬催化劑、需要熱回收裝置、投資大、運行費大，因此較少選用。

選擇性催化還原法（SCR）：以氨作為還原劑，Pt或非重金屬作為催化劑，在較低溫度下，NH3選擇性的對尾氣中的NOx還原為N2，基本不與O2發(fā)生反應，從而避免還原劑浪費等問題。

特點：催化劑易得、還原劑起燃溫度低、催化床和出口氣體溫度低、有利于延長催化劑壽命和降低反應器對材料的要求。

主要用于硝酸生產(chǎn)、硝化過程、金屬表面硝酸處理、催化劑制造等非燃燒過程產(chǎn)生的含氮廢氣。（1）反應原理在溫度較低時，在催化劑的作用下，NH3與廢氣中的NO2和NO如下反應：

4NH3+6NO===5N2+6H2O8NH3+6NO2===7N2+12H2O4NH3+3O2===2N2+6H2O

選擇合適的催化劑，可以降低副反應的反應速率。實際生產(chǎn)中，一般控制反應溫度在300℃以下，因為超過350℃，會發(fā)生下列副反應：

2NH3===N2+3H24NH3+5O2===4NO+6H2O§5.3煙氣中氮氧化物凈化技術SCR凈化廢氣中的NOx反應原理示意圖§5.3煙氣中氮氧化物凈化技術（2）工藝流程

綜合法硝酸尾氣凈化工藝流程圖硝酸尾氣首先進入熱交換器與反應后的熱凈化氣進行熱交換，升溫后再與燃燒爐產(chǎn)生的高溫煙氣混合升溫到反應溫度，進入反應器。在反應器中，當含有NOx的廢氣通過催化劑層時，與噴入的NH3發(fā)生反應，反應后的熱凈化氣預熱尾氣后經(jīng)過水封排空?！?.3煙氣中氮氧化物凈化技術SCR反應器示意圖SCR凈化NOx反應器§5.3煙氣中氮氧化物凈化技術（3）催化劑催化劑型號750148209810848013催化劑成分反應溫度/℃進氣溫度/℃空速/h-1轉化率/%25%Cu2Cr2O5250~350220~2405000≥9010%Cu2Cr2O5230~330210~22010000~14000≈95釩錳催化劑190~250160~1905000≥95銅鹽催化劑190~230160~18010000≥95幾種常用的NOx催化劑及性能§5.3煙氣中氮氧化物凈化技術（4）影響因素①催化劑

②反應溫度

采用銅-鉻催化劑在350℃；溫度升高轉化率增加，超過350℃副反應增加。

用鉑作催化劑時，溫度控制在225～255℃；溫度過高，NO副反應增加，溫度低于220℃，還原反應不完全，尾氣出現(xiàn)氨，生成硝酸銨和亞硝酸銨，嚴重時堵塞管道，有爆炸風險。③空速④還原劑用量

NH3和NOx的比值，<1反應不完全；>1.4無