《催化法烟气脱硫脱硝的研究进展》由会员分享，可在线阅读，更多相关《催化法烟气脱硫脱硝的研究进展（28页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、L/O/G/O催化法烟气脱硫脱硝的研催化法烟气脱硫脱硝的研究进展究进展 主要内容主要内容研研究究意意义义研研究究现现状状催催化化脱脱除除法法Chapter one ChaptertwoChapterthreeChapterfour研究意研究意义研究研究现状状催化催化脱除法脱除法展望展望一、研究意义一、研究意义一、研究意义一、研究意义 煤碳是我国的主要能源。目煤碳是我国的主要能源。目前前, , 燃煤能量占能源总量的燃煤能量占能源总量的75%75%以上。以上。煤炭的产量及消耗煤炭的产量及消耗逐年上升逐年上升。 燃煤烟气中的燃煤烟气中的SO2和和NOx 是是造成大气污染的主要原因，造成大气污染的主要
2、原因，突出表现为突出表现为 “酸雨酸雨”、“光光化雾化雾”等。等。presentpresentmeritmerit 烟道气中烟道气中SO2SO2、NOxNOx往往同时往往同时存在，存在，联合脱硫脱硝技术联合脱硫脱硝技术成为烟气治理的发展方向。成为烟气治理的发展方向。可以满足更高的环保要求，可以满足更高的环保要求，避免二次投资。避免二次投资。研究意义研究意义研究意义研究意义necessitynecessity “十一五十一五 ”：2010 2010 年全国年全国SO2SO2排排放放总量要比量要比“十五十五 ”期末降低期末降低10%, 10%, 并要求已建和新建火并要求已建和新建火电机机组把脱硫脱
3、硝系把脱硫脱硝系统列入列入规划；划；“十二五十二五” ：NOXNOX总量排放减量排放减10%10%； 1010年年环境保境保护部：部：颁布了布了火力火力发电氮氧化物防治技氮氧化物防治技术政策政策； 国家科技部：国家科技部：已将烟气同步脱硫已将烟气同步脱硫脱硝技脱硝技术的开的开发列入了列入了“863863”重重大研究大研究计划。划。 脱脱SO2SO2、脱、脱NOxNOx两个催化两个催化过程相互影程相互影响，特响，特别是在脱是在脱NOxNOx过程中，由于程中，由于SOSO2 2的存在，往往使的存在，往往使催化催化剂中毒中毒。 当前同当前同时脱硫脱硝一体化技脱硫脱硝一体化技术还不不够成熟成熟，应用工
4、用工业化化还不能完不能完全全实现。featurefeaturedesulfuration denitrationremoval of SO2 and NOx 123二、研究现状二、研究现状脱硫脱硫脱硫的主要方法分为脱硫的主要方法分为湿法、干法和半干法湿法、干法和半干法。工。工业上，烟气脱硫技术已经相对成熟，核心均为钙业上，烟气脱硫技术已经相对成熟，核心均为钙基化合物与基化合物与SO2反应生成石膏，例如反应生成石膏，例如WFGD。这些方法工艺简单，理应是首选技术，但仍存在这些方法工艺简单，理应是首选技术，但仍存在许多技术和经济缺陷：许多技术和经济缺陷：耗水量大、石膏难以利用造成二次污染、脱硫后耗
5、水量大、石膏难以利用造成二次污染、脱硫后烟气温度低造成排烟困难、难以同时脱除其他污烟气温度低造成排烟困难、难以同时脱除其他污染物等问题染物等问题脱硝脱硝NO占占NOx的的95%95%左右；左右；NO是一种几乎不被水或碱液吸是一种几乎不被水或碱液吸收的收的惰性气体惰性气体，不像，不像SO2，易被溶剂吸收。，易被溶剂吸收。脱硝技术分脱硝技术分还原法和氧化法还原法和氧化法，研究较多的主要是，研究较多的主要是SCR和和NSCR，证明证明SCR法最为有效法最为有效 （NH3催化还原催化还原NOX为为N2）；）；NSCR法缺点：效率较低且受温度窗口限制、二次污染等缺点；法缺点：效率较低且受温度窗口限制、二
6、次污染等缺点；SCR法缺点法缺点 投资和运行成本面临巨大困难；投资和运行成本面临巨大困难； 不仅不能回收氮资源，而且还要消耗大量的还原不仅不能回收氮资源，而且还要消耗大量的还原 剂，造成资源浪费；剂，造成资源浪费； SO2的共存易使的共存易使NO催化氧化剂中毒催化氧化剂中毒 ； 催化剂只能在催化剂只能在350 以上运行。以上运行。 联合脱硫脱硝联合脱硫脱硝联合脱硫脱硝联合脱硫脱硝vWFGD或SCR工艺发展都比较成熟，但只能实现单一污染物的控制，经济建设成本高，副产品利用价值低、造成二次污染。再生法再生法催化氧化法催化氧化法催化还原工艺催化还原工艺( SNOX法) 脉冲电晕等离子体法脉冲电晕等离
7、子体法（PPCP法） 电子束照射法电子束照射法 （EBA法） methodsmethods类水滑石复合氧化物除类水滑石复合氧化物除SOx 和和NOx三、催化脱除法三、催化脱除法1.钒硅催化脱硫脱硝2.光催化氧化脱硫脱硝3.液相催化-生物法4.湿法烟气脱硫脱硝catalysis 催化氧催化氧化法化法催化氧化催化氧化还原法还原法催化吸催化吸收法收法Cu基催化剂氧化还原法 V2O5/活性焦法 催化氧化法催化氧化法催化氧化法催化氧化法钒硅催化脱硫脱硝硅催化脱硫脱硝 针对当前钒催化剂只能用于单方面脱硫及NH3存在二次污染等问题，华东理工大学的徐云龙博士利用V2O5的强氧化性以及价态的可变性制备钒硅催化剂
8、 。 1.催化催化剂的制的制备及及还原原V2O5与其他助剂混合溶解 硫酸中和硅藻土进行混捏 V2O5与其他助剂混合溶解 液压制样机压片成型 干燥、焙烧和过筛，得V2O5/SiO2 V/Si 催化剂 带程序升温马弗炉 H2和Ar组成的还原气氛 在还原气氛中随炉冷却至室温 H2还原型钒硅催化剂RV/Si催化氧化法催化氧化法钒硅催化脱硫脱硝钒硅催化脱硫脱硝2.催化剂的活性评价催化剂的活性评价 在固定床石英玻璃反应器中进行 ，钒硅催化剂置于固定床反应器的底部，温度由一根插入固定床层底部的热电偶测得。反应气体分别经转子流量计计量后进入混合器得到模拟烟气 ，SO2、NO和O2浓度采用烟气分析仪连续在线分析
9、。Company Logo催化氧化法3.结果与讨论结果与讨论 钒硅催化脱硫脱硝钒硅催化脱硫脱硝由RV/Si和V/Si的脱硫活性均较好，SO2由原来的0.65 kg/m3减少到0.06kg/m3以下，且SO2脱除率最高可达100。催化氧化法催化氧化法钒硅催化脱硫脱硝钒硅催化脱硫脱硝3.结果与讨论结果与讨论 RV/Si对NO的脱除率提高了近15，700还原时，V2O5可能部分被还原为V2O4和V2O3。V2O5+ SO2 V2O4+ SO3 (1)V2O5 +NO V2O4+ NO2 (2)2V2O4+O2 2V2O5 (3)V2O3+2NO V2O5+N2 (4)SO2+ NO2 SO3+NO
10、(5) 催化氧化法催化氧化法近年来，光催化技术在环境污染物降解方面的研究受到了普遍关注，华北电力大学的赵毅教授对TiO2光催化氧化同时脱硫脱硝有较深入的研究。光催化氧化脱硫脱硝光催化氧化脱硫脱硝脱硝脱硝TiO2 锐钛矿金金红石石板板钛矿研究最为广泛，且催化活性较高，TiO2进行废气净化的光催化反应属于多相光催化，催化氧化法催化氧化法光催化氧化脱硫脱硝光催化氧化脱硫脱硝1.催化剂的研制催化剂的研制 载体载体载体载体 -后处理困难-催化剂用量大-光活性低-寿命短-需要良好的再生 技术 光催化剂的负载方法光催化剂的负载方法光催化剂的负载方法光催化剂的负载方法 悬悬浮相催化浮相催化浮相催化浮相催化剂剂
11、 -溶胶-凝胶法、-气（液）相沉 积法、-热分解法-磁控溅射法活性炭、沸石、硅胶等多孔性大 比表面积的物质 为主催化氧化法催化氧化法 当TiO2受到紫外线照射时所形成的具有强氧化自由基 光催化氧化脱硫脱硝光催化氧化脱硫脱硝2. TiO2光催化脱硫脱硝机理分析光催化脱硫脱硝机理分析 SO2的光催化氧化还处于实验室研究阶段。但在紫外光照射下SO2被光催化氧化为SO3的结论已得到论证 催化氧化法催化氧化法1）TiO2光催化剂只能利用人工紫外紫外光源和太阳光中的紫外紫外线部分，实际应用中大面积使用紫外光源难度很大，因此应提高其对太阳能可见光部分的利用；2）TiO2光催化剂还存在成本高、稳定性差等缺点，
12、因此，研制价格低廉以有机钛为原料的高活性负载型催化剂应成为研究的主要内容；3）探索多相、混合污染物光催化降解的机理，设计出简单、高效的光反应器成为光催化氧化技术研究的新方向；4）光量子产率低。光催化氧化脱硫脱硝光催化氧化脱硫脱硝3.存在问题存在问题催化氧化法催化氧化法催化氧化法催化氧化法液相催化液相催化-生物法生物法 云南大学的王恒颖等采用脱硫菌，脱硝菌挂膜制作的生物膜填料塔能够实现对烟气中SO2 、NOx 的同时去除。 SO2和NOX由风机送入按气液逆流方式操作的生物膜填料塔进行净化，被生物膜中的微生物菌捕获、好养生物降解净化。循环液中添加金属离子催化剂 ，在最佳条件下操作， SO2、NOx
13、 净化效率分别可达到96.84%、48.7%。催化氧化法催化氧化法添加金属离子催化剂只是添加金属离子催化剂只是加速了进入液相的加速了进入液相的SO2 、NOx 分子被催化氧化生成相应酸根的反应进程，分子被催化氧化生成相应酸根的反应进程，并并没有改变生物膜填料塔对没有改变生物膜填料塔对SO2 、NOx 混合气体的生混合气体的生物净化过程机理。物净化过程机理。 实实验验研研究究成成果果为为探探索索研研究究具具有有全全新新概概念念的的“化化学学催催化化生生物物处处理理”同同时时脱脱除除烟烟气气中中SO2和和NOx 的的新新型型技技术术方方法法奠奠定定了良好的基础了良好的基础。 液相催化液相催化-生物
14、法生物法 催化氧化法催化氧化法催化氧化法催化氧化法湿法烟气脱硫脱硝湿法烟气脱硫脱硝 1.实验部分实验部分 湿法烟气同时脱硫脱硝反应为常温，可以实现SO2和NO资源化而受到青睐，选用乙二胺合钴（乙二胺合钴（）作为吸收液的研究比较多。袁渭康等在鼓泡反应器上考察，实验开始前，先通高纯N2，每隔一段时间分别测进出口SO2和NO浓度 。Company Logo催化氧化法2.反应机理反应机理 湿法烟气脱硫脱硝湿法烟气脱硫脱硝 乙二胺合钴 络合吸收NO，O2，SO2 Step oneStep twoStep threeStep four与O2形成的络合物具有H2O2的性质，有强氧化性能 把与NO和SO2形成
15、的络合物氧化成NO2和SO3的络合 在碱性条件下分别形成NO2-，NO3-和SO42-等盐溶液 催化氧化还原法催化氧化还原法Cu基催化剂氧化还原法基催化剂氧化还原法 1.以以CuO为主要活性组分的两种催化剂为主要活性组分的两种催化剂 杨涛等以CuO为主要活性组分制备了两种催化剂，CuO /-Al2O3 和加入钒改性后的CumVnOx /ZSM-5 。在400500既可吸附烟气中的SO2将其催化氧化为硫酸盐, 又可在喷氨条件下同时将烟气中的NOx还原为N2。CuO /ZSM-5在400600下能直接催化NOx分解成N2和O2, CumVnOx /ZSM-5能同时脱硫脱硝, 且有较好的抗SO2中毒
16、性能。CuO /-Al2O3CumVnOx /ZSM-催化氧化还原法催化氧化还原法Cu基催化剂氧化还原法基催化剂氧化还原法 2.结果与讨论结果与讨论 催化剂联用后催化剂联用后, 可有效地提高脱硫脱硝效率和保持催化剂的稳定性。可有效地提高脱硫脱硝效率和保持催化剂的稳定性。催化氧化还原法催化氧化还原法催化氧化还原法催化氧化还原法Cu基催化基催化剂氧化氧化还原法原法 3.催化机理催化机理 以以CuV2O6 /ZSM-5催化催化剂为例例，催化剂上主要发生下列反应：NOx N2 +O2 SO2 +NO2 SO3 +NOSO2 +O2 SO34.催化催化剂性能分析性能分析 CuV2O6 /ZSM-5具有良
17、好的抗SO2中毒和催化性能, CuO /2Al2O3具有很高活性, 将两者联用, 首先CuV2O6 /ZSM-5能催化除去大部分SO2和NOx , 经过氨水吸收后的尾气再经过CuO /-Al2O3催化脱除剩余的SO2和NOx , 能提高脱硫脱硝效率和整体的稳定性。催化吸收法催化吸收法 国内外大量实验表明，以炭基材料以炭基材料 ( (活性炭、活性焦、活活性炭、活性焦、活性炭纤维等）性炭纤维等）为载体的催化剂可以实现硫、硝的同时脱除 ，活性焦活性焦作为较为廉价廉价的炭基材料，已经在国外实现了工，已经在国外实现了工业应用。业应用。 在排烟温度下，在排烟温度下，V V2 2O O5 5/ /炭基材料既
18、是好的脱硫剂（在抗炭基材料既是好的脱硫剂（在抗SO2SO2毒毒化方面性能最好），又是好的化方面性能最好），又是好的SCRSCR脱硝催化剂。脱硝催化剂。1.脱硫机理脱硫机理 催化吸收法催化吸收法2.脱硝机理脱硝机理低温SCR脱硝催化剂需要解决的关键问题是低活性和SO2中毒。虽然V2O5会与SO2作用生成水溶性水溶性VOSO4中间体中间体，但VOSO4很易被烟气中的易被烟气中的O2氧化为不溶于水的氧化为不溶于水的V2O5。因此，V2O5/炭基材料在脱硝方面具有显著的优越性。 3. 尚需解决的问题尚需解决的问题 仍不能完全认识NH3在V2O5/活性焦上的氧化行为； 活性焦促进V2O5低温氧化活性的原因； 活性焦促进硫铵盐与NO反应的本质； 1 烟气中多种污染物对V2O5/炭基材料影响的认识还很局限。亟需展开这方面的研究以指导催化剂的设计和脱硫脱硝工艺的优化。3展望展望催化剂在工业废气脱硫脱氮中的地位举足经重，未来的研究应着重于以下未来的研究应着重于以下3个方面个方面：(1)有目的地组合多组分催化体系。以提高催化活性并降低成本；(2)设计并应用新型载体。不仅使活性组分更有效地分布于载体表面(像沸石分子筛那样)，同时有较好的稳定性而不受水蒸气及S02的影响； (3)研究开发能同时脱硫脱氮的催化剂和能 适应实际烟气状况的催化剂。 L/O/G/O
