治理含氮氧化物废气（大气污染控制技术课件）

NOX主要来源：

燃料的燃烧过程，如锅炉、焙烧炉、燃料炉的燃烧过程；

机动车尾气排放；

硝酸生产、各种硝化过程；

冶金工业炼焦、冶炼、金属表面硝酸处理燃烧过程产生NOX的控制因素？NOX的控制方法：

改进燃烧方式和生产工艺，减少产生；

烟气脱氮；

高烟囱扩散。§5.3.2液体吸收法

方法：水吸收法、酸吸收法、碱吸收法、氧化-吸收法、吸收-还原法；

常用吸收剂：水、碱溶液、稀硝酸、浓硫酸等；

工业常用碱液吸收法和氧化-吸收法。

5.3.2.1碱溶液吸收法

（1）净化原理

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烟气中氮氧化物净化技术考虑吸收价格、来源、操作难易及吸收效率因素，工业常用NaOH和Na2CO3，但NaOH价格高，因此Na2CO3更加普遍；由于氨水吸收后生成NH4NO2不稳定，当浓度高、温度高或pH值不合适会发生剧烈反应甚至爆炸，并且铵盐不易被水或碱液捕集，因此限制了氨法吸收的应用。常用30%的NaOH或10%-15%的Na2CO3溶液作为吸收剂，效率随着氧化度、设备及操作条件变化，一般在60%-90%范围内。可得到NaNO2和NaNO3，最后用HNO3氧化可得到硝酸钠产品。（2）影响吸收的因素①废气中的氧化度NO2与NOx的体积之比称为氧化度，当氧化度为50%~60%时，吸收速率最大，吸收效率最高。

控制废气中氧化度的方法有三种：一是对废气中的NO进行氧化；二是采用高浓度的NO2气体进行调节；三是用稀硝酸吸收尾气中的部分NO。§5.3烟气中氮氧化物净化技术②吸收设备和操作条件

一般来说，增大喷淋密度，有利于吸收反应；

选择适当的空塔速度可以适当提高吸收效率，最好是通过改进吸收设备来提高吸收效率。如采用特殊分散板吸收塔，控制尾气在塔内流速0.05~0.5m/s，吸收效率可达90%。

§5.3烟气中氮氧化物净化技术5.3.2.2硝酸氧化-碱液吸收法当NOx的氧化程度低时，碱液吸收效果不高，为提高吸收效率，可用氧化剂来氧化NO，从而提高氧化度，再用碱液吸收。

氧化剂：

O2、O3、Cl2等

HNO3、H2O2、KMnO4、NaClO、NaClO2、KBrO3、K2Cr2O7等硝酸氧化成本低，所以常用。（1）净化原理第一级采用浓硝酸将NO氧化成NO2，使尾气中NOx的氧化度大于50%，第二级再利用浆液吸收，主要反应如下：

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

§5.3烟气中氮氧化物净化技术（2）工艺流程硝酸氧化-碱吸收法的流程1-风机；2-硝酸循环泵；3-硝酸循环槽；4-硝酸计量槽；5-硝酸漂白塔；6-硝酸氧化塔；7-硝酸分离器；8，12，17-碱吸收塔；9，13-碱循环槽；10，14-碱循环泵；11，15，16-转子流量计；18-孔板流量计

§5.3烟气中氮氧化物净化技术（3）影响因素①硝酸浓度硝酸浓度越高，氧化效率也越高，一般控制硝酸浓度大于40%。②硝酸中N2O4的含量N2O4的含量升高时，NO的氧化效率就下降，通常将N2O4的含量控制在小于0.2g/L。③NOx的初始氧化度随着初始NOx氧化度的增大，NO的氧化率就下降。④NOx的初始浓度NO的氧化效率随着NOx初始浓度的升高而降低。⑤氧化温度因硝酸氧化NO的反应为吸热反应，提高温度有利于氧化反应的进行。但温度超过40℃之后，NO的氧化率又有所下降⑥空塔速度氧化塔内空塔速度增大，缩短了气液接触时间，使氧化反应不完全，NO氧化率下降。§5.3烟气中氮氧化物净化技术5.3.2.3碱-亚硫酸铵吸收法（1）净化原理2NaOH+NO+NO2===2NaNO2+H2ONa2CO3+NO+NO2===2NaNO2+CO24(NH4)2SO3+2NO2===4(NH4)2SO4+N24NH4HSO3+2NO2===4NH4HSO4+N2§5.3烟气中氮氧化物净化技术（2）工艺流程碱-亚硫酸铵吸收法工艺流程§5.3烟气中氮氧化物净化技术工艺指标：气速1.9～2.3m/s

液气比1～1.25L/m3

吸收温度30～35℃

吸收效率可达90﹪。（3）影响因素①氧化度随着氧化度的增加，吸收效率增大。当氧化度超过50%后，吸收效率增加不多。②(NH4)2SO3浓度(NH4)2SO3的浓度应控制在180~200g/L，吸收终点控制在20g/L。③NH4HSO3浓度NH4HSO3在溶液中浓度较高时，会降低吸收效率，但可以抑制NH4NO2的生成，一般控制NH4HSO3与(NH4)2SO3的比值小于0.1。当处理硫酸尾气中NH4HSO3浓度较高时，可以通入NH3，使部分NH4HSO3生成(NH4)2SO3。§5.3烟气中氮氧化物净化技术§5.3.1选择性催化还原法(SelectiveCatalyticReduction)

催化还原法：选择性催化还原法、非选择性催化还原法

非选择性催化还原法：在一定温度下，以Pt、Pd等贵金属作为催化剂，采用H2、CO、CH4等作为还原剂，将NOX还原为N2，同时还会与空气中的O2反应，生成水和二氧化碳，并放大量热。

由于还原剂用量大、需要贵金属催化剂、需要热回收装置、投资大、运行费大，因此较少选用。

选择性催化还原法（SCR）：以氨作为还原剂，Pt或非重金属作为催化剂，在较低温度下，NH3选择性的对尾气中的NOx还原为N2，基本不与O2发生反应，从而避免还原剂浪费等问题。

特点：催化剂易得、还原剂起燃温度低、催化床和出口气体温度低、有利于延长催化剂寿命和降低反应器对材料的要求。

主要用于硝酸生产、硝化过程、金属表面硝酸处理、催化剂制造等非燃烧过程产生的含氮废气。（1）反应原理在温度较低时，在催化剂的作用下，NH3与废气中的NO2和NO如下反应：

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

选择合适的催化剂，可以降低副反应的反应速率。实际生产中，一般控制反应温度在300℃以下，因为超过350℃，会发生下列副反应：

2NH3===N2+3H24NH3+5O2===4NO+6H2O§5.3烟气中氮氧化物净化技术SCR净化废气中的NOx反应原理示意图§5.3烟气中氮氧化物净化技术（2）工艺流程

综合法硝酸尾气净化工艺流程图硝酸尾气首先进入热交换器与反应后的热净化气进行热交换，升温后再与燃烧炉产生的高温烟气混合升温到反应温度，进入反应器。在反应器中，当含有NOx的废气通过催化剂层时，与喷入的NH3发生反应，反应后的热净化气预热尾气后经过水封排空。§5.3烟气中氮氧化物净化技术SCR反应器示意图SCR净化NOx反应器§5.3烟气中氮氧化物净化技术（3）催化剂催化剂型号750148209810848013催化剂成分反应温度/℃进气温度/℃空速/h-1转化率/%25%Cu2Cr2O5250~350220~2405000≥9010%Cu2Cr2O5230~330210~22010000~14000≈95钒锰催化剂190~250160~1905000≥95铜盐催化剂190~230160~18010000≥95几种常用的NOx催化剂及性能§5.3烟气中氮氧化物净化技术（4）影响因素①催化剂

②反应温度

采用铜-铬催化剂在350℃；温度升高转化率增加，超过350℃副反应增加。

用铂作催化剂时，温度控制在225～255℃；温度过高，NO副反应增加，温度低于220℃，还原反应不完全，尾气出现氨，生成硝酸铵和亚硝酸铵，严重时堵塞管道，有爆炸风险。③空速④还原剂用量

NH3和NOx的比值，<1反应不完全；>1.4无