氮氧化物废气处理工艺

一、氮氧化物废气非选择性催化还原法

含NO.的气体，在一定温度和催化剂的作用下，与还原剂发生反应，其中的二氧化氮还原为氮气，同时还原剂与气体中的氧发生反应生成水和二氧化碳。还原剂有氢、甲烷、…氧化碳和1碳氢化合物：在工业上可选用合成氨释放气、焦炉气、天然气、炼油厂尾气和气化石脑油等作为还原剂。一般将这些气体统称为燃料气。

（一）化学反应

H2+NO2===H2O+NO

2H2+0—-220

22+2N0-2H20+2

CH，+4NO-—-CO2+4N0+2H20

CH+202==CO2+2H20

CH4 +4N--CO2+2N2+2H20

4C0+2NO2=N2+4C02

2C0+02-=-2C02

2C0+2N0-N2+2C02

反应的第一步将有色的NO2还原为无色的NO，通常称为脱色反应，反应过程大量放热；后一步将NO还原为N，通常称为消除反应。消除反应比脱色反应和还原剂的氧化反应慢得多，因而必须用足够的还原剂，才能保证它的充分进行。工程上把还原剂的实际用量与理论计算量的比值（又称燃料比）控制在1.10~1.20的范围内，相应的净化率可达90%以上。

（二）氮氧化物废气处理催化剂

用贵金属铂、把可作为非选择性催化还原的催化剂，通常以0.1%~1%的贵金属负载于氧化铝载体上。催化剂的还原活性随金属含量的增加而增加、以0.4%为宜。另外也可将铂或钯镀在镍合金上，制成波纹网，再卷成柱状蜂窝体。

（1）铂和纪的比较1于500℃时，铂的活性优于钯，1于500℃时，的活性优于铂纪催化剂的起燃温度1，价格又相对便宜，但对硫较敏感，1温易于氧化，因而它多用于确酸尾气的净化，而对烟气等含硫化物气体的净化，则需预先脱硫。

（2）非贵金属催化剂如25%Cu0和CuCO2，活性比铂催化剂1，但价廉。

（3）载体常用氧化铝-氧化硅和氧化铝-氧化镁型。形状分球状、柱状、蜂窝状，在红化铝表面镀上一层ThO2或Z02可提1载体的耐热、耐酸性。

（三）氮氧化物废气处理影响脱除1的主要因素

（1）催化剂的活性催化剂的活性是影响脱除1的重要因素之一。要选用活性好、机械强度大、耐磨损的催化剂，并注意保持催化剂的活性，减少磨损，防止催化剂的中毒和积炭。减少磨损的方法是采取较1的气流速度，并尽量使气流稳定。防止中毒的办法是预先除去燃料气和废气中的硫、砷等有害杂质。防止积炭的办法是控制适当的燃料比，在燃料气中添加少量水蒸气也利于避免积炭：

（2）预热温度和反应温度用不同的燃料气作还原剂时，其起燃温度不同，因而要求的预热温度也不同（表8-2列出了系催化剂各种还原剂的起燃温度）。如果作为还原剂的燃料气达不到要求的预热温度，则不能很好地进行还原反应，脱除效果不好。

反应温度控制在823K到1073K之间，脱除1最1。温度1，氮氧化物的转化率1；

而温度超过1088K，催化剂就会被烧坏，以至催化剂活性1，寿命减少。

反应温度除与起燃温度、预热温度有关外，还与废气中氧含量有关。当起燃温度1，废气中氧含量大时，反应温度1；反之，反应温度1。

（3）空速空速的选择与选用的催化剂及反应温度有关。国内试验用铂、钯催化剂，在773~1073K的温度条件下，空速在11.1~27.8s-1，能使氮氧化物浓度1到200×10-6以下。

（4）还原剂用量根据废气中氮氧化物和氧气的含量，可计算出还原剂的用量。由试验可知，当燃料比等于和大于100%时，氮氧化物的转化率一般可达92%以上。但燃料比1为90%时，转化率1到70%~80%。这说明还原剂的量不足，会严重影响对氮氧化物的脱除效果。但还原剂量过大，不仅使原料消耗增加，还会引起催化剂表面积炭。般将燃料比控制在110%~120%为宜。

二、选择性催化还原法

选择性催化还原法通常利用氮为选择性催化还原剂，氮在铂催化剂上只是将尾气中氮氧化物还原，基本上不与氧反应。

（一）氮氧化物废气处理化学反应

用选择性催化还原法处理氮氧化物，主要发生以下反应：

4NH3+6NO—5N2+6H20

8NH3+6NO2—=72+12H20

虽然是选择性催化还原，但在一定条件下还会出现以下副反应：

4NH3+302-2N2+6H20+1267.lkJ

2NH=M+3H2-91.94kJ

4NH3+502-4N0+6H20+907.3k】

反应温度在270℃以下，反应的最终产物为氮和水；第一个副反应在350℃以下发生，而后两个副反应都要在450℃以上才会明显增强。所以反应温度控制在220~260℃为宜，而不同的催化剂在其不同的活性阶段，最适宜的温度也不同。

实验结果表明，对于含有3000×10-6氮氧化物的气体，经氨催化还原后，氮氧化物含量可1为10×10-6。

（二）氮氧化物废气处理操作条件与工艺流程

1.氮氧化物废气处理催化剂

选择性催化还原的催化剂，可以用贵金属催化剂，也可以用非贵金属催化剂。以氮为还原剂来还原氨氧化物的过程较易进行，非贵金属中的铜、铁、锐、铬、锰等可起有效的催化作用，

2.氨还原法流程

氨催化还原法治理硝酸生产的尾气流程见图8-2。
将含氮氧化物的废气除尘、脱硫、干燥并预热至240~250℃，然后和经过净化的氨以-一定比例在混合器内混合。一定温度的混合气进入催化反应器、在选定的温度下进行还原反

应。反应后的气体经分离器除去催化剂粉末，再经余热回收装置释放热量后排放。催化还原反应器构造如图8-3所示。

3.氮氧化物废气处理工艺条件

反应空速：12000h-1；反应器入口温度：220~230℃NH3/NOzmol比值：1.2~1.6；床层压1；9.6~39.2kPao

4.处理结果

5.氮氧化物废气处理原料消耗

硝酸耗氨量：7~8kg；燃料气：约30m2/h；空气用量：约1500m2/h。

利用8209型铜铬催化剂，以氨作还原剂可使硝酸尾气的NO，净化率190%。

（三）氮氧化物废气处理影响因素

（1）催化剂不同的催化剂有不同的活性，因而反应温度和净化1也不同，具体情况

（2）反应温度反应温度更适宜，才能有较1的净化1，铜铬催化剂在350℃以下时，随反应温度的升1，净化1增加；超过350℃则副反应增加，净化1反而下1。铂催化剂的反应温度以225~255℃为宜，过1会生成NF4NO3和NLANO3。

（3）空间速度适宜的空速才能获得较1的净化1，其值应通过实验确定。

（4）还原剂用量常用NH3/NOz的摩尔比来衡量，该值小于1时，反应不完全，1~1.4之间有一个飞跃点，再大时增加氨耗，并造成污染。生产上控制1.4~1.5。

（5）尾气中其他成分的影响NO，和O）含量对净化1没有影响。但粉尘、S02、玻璃熔炉和水泥窑排出的碱性气体，都可使催化剂中毒，应作前处理。

氨是生产化肥的原料，将氨再还原成N₂是一种浪费。

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