【氮氧化物的处理方法综述3700字】

氮氧化物的处理方法综述目录TOC\o"1-3"\h\u11471.1气相反应法 1232121.2固体吸附法 3320871.3液体吸收法 4135821.4等离子体活化法 5164961.5NOx和SO2联合控制技术 645191.6微生物法 6随着国家政策对于氮氧化物规定的逐渐收紧，需要尝试通过燃烧后的烟气脱硝技术来降低氮氧化物的排放量。烟气脱硝手段（如图1-2所示）基于原理不同能够归类为气相发生、等离子体、固体或液体处理、生物治理等。1.1气相反应法（1）选择性催化还原法（SCR）此种技术主要指的是在一定的温度和催化剂作用下，利用氨或烃做还原剂可选择性地将NOx还原为氮气和水的方法。这种技术几乎对于环境未造成任何影响，且该技术脱硝性能很高，已经经过很多代的优化改进，国际上广泛采用这种手段。SCR的原理为基于还原剂（氨气）发生反应，将烟气中的氮氧化物还原为氮气和水。该方法的反应温度为320-400°C，且该方法无任何危害副产物，去除氮氧化合物的比例最高为80-90%。图1-2.SCR主要防治方法Fig.1-2MainpreventionandcontrolmethodsofSCR图1-3.SCR反应原理Fig.1-3SCRreactionprinciple主反应方程式为：4NH3+4NO+4NH3+2NO+8NH3+4NO=74NH3+6NO=5副反应方程式为：4NH3+34NH3+52NH3+24NH3+4NO+3反应原理如图1-3所示，普遍认为式（1-6）为主反应。假如在不使用催化剂的情况下，式（1.11）内氨气和氮氧化物之间的反应过程仅可于较窄的温度区间（950-1050°C）发生。在氧气不足的条件下，一般会发生式（1-12）、式（1-13）而非式（1-11）。（2）选择性非催化还原法（SNCR）SNCR的反应温度区间为900-1100°C，在没有催化剂的条件下，采取添加氨、尿素等化学还原剂能选择性地把烟气中的氮氧化物分解成氮气和水，从而达到去除的目的。利用该技术进行反应时，最关键的影响因素即为温度的控制。在没有使用催化剂改变催化反应速率的情况下，反应速率低，需要更高的温度来加快反应。然而又因要防止氨气氧化，温度又不可过高。目前的趋势是以尿素代替氨气作还原剂。这种手段通常能够去除掉烟气中50-60%的氮氧化物。（3）混合型SNCR/SCR混合型SNCR/SCR手段顾名思义，就是将前两种技术一起使用。此技术的前端温度范围为900-1100°C（无催化剂），后端温度范围为320-400°C（使用催化剂）。通常采用的催化剂为TiO2、V2O5、WO3等，氮氧化物的去除效率比例能够超过80%。（4）催化分解法通过催化分析去除氮氧化物的方法因工艺简单，且避免了对环境造成二次污染，逐渐成为去除氮氧化物的理想技术。进行此反应需要较高的活化能（364kJ／mo1），需要使用催化剂来降低反应活化能，才能使反应顺利进行。（5）三效催化剂(TWC）法TWC技术通常用来减少汽车尾气中的氮氧化物排放。催化剂一般将Pt、Pd、Rh等金属负载于Al2O3等载体上，同时添加一些其他金属元素作为助剂，如添加La、Ce、Ba等。这种催化剂可以同时去除汽车尾气中的一氧化碳、氮氧化物以及碳氢化合物等。1.2固体吸附法固体吸附的主要手段可分为分子筛、泥煤、硅胶、活性炭、NOxSO法以及氧化铜吸附法等。（1）分子筛法丝光沸石（Na2A12Si10O2·7H2O）是常用的分子筛催化剂。分子筛催化剂具有较高的吸附氮的能力，在有氧条件下，能够将NO氧化为NO2并且进行吸附。早在20世纪80年代，分子筛Cu-ZSM-5就已经被广泛研究，表现出较高的NH3-SCR活性[12,13]。铜离子交换型分子筛SSZ-13和SAPO-34已用于柴油发动机的NOx脱除[14-19]。（2）泥煤法泥煤能够作为吸附剂来处理NOx废气，吸附氮气的煤泥，可直接用作肥料不必再生，但是机理很复杂，气体通过床层的压力较大，目前仍处于实验阶段。（3）硅胶法以硅胶作为吸附剂先将NO氧化为NO2。再加以吸附，经过加热便可解吸附，但是如果气体含固体杂质时，就不宜用此方法，因为固体杂质会堵塞吸附剂空隙而使吸附剂失去作用。（4）活性炭法该技术在去除含氮氧化物的吸附过程中同时也伴有化学反应的发生。含氮氧化物附着于活性炭上，随后对氮氧化物进行氧化还原作用。不足之处则为去除效率低，且去除后的材质难以回收利用，回收操作错误的情况下往往会对环境造成二次影响，因此难以得到推广。（5）NOxSO法除尘后的烟气进入流化床进行吸收，吸附饱和的吸附剂进入加热器，在温度600ºC左右，使得NOx被释放，再将溢出的NOx循环送回锅炉燃烧器中，结果在燃烧器中形成了一个化学平衡，抑制NOx的生成，在燃烧室中NOx的浓度达到一个稳定状态，这样就不会生成NOx而只能是N2。然后将吸附剂用还原气体除硫，产生SO2，H2S，S混合气体，最后用克劳斯法进行硫的回收。其NOx的去除率可达70-90%，SO2的去除率可达90%。（6）氧化铜吸附法在吸收还原过程一般采用负载型的CuO作为吸收剂，其所占比例一般情况下为4-6%。加热至300-450°C的情况下，既可吸附烟气中的SO2将其催化氧化为CuSO4以达到脱硫目的，又可在NH3和O2存在的条件下，同时将烟气中的NOx选择性催化还原为无害的N2，当吸收剂吸收SO2达到饱和，可利用CH4，H2等将其还原再生，释放的SO2可制酸，还原得到的金属铜或CuS遇到烟气中游离的O2会生成可供重新使用的CuO。1.3液体吸收法此法是利用氮氧化物通过液体介质时被溶解吸收的原理，除去NOx废气。此方法设备简单、费用低、效果好，故被化工行业广泛采用，现在主要的方法有：（1）水吸收法水即为溶剂，将含氮氧化物溶于水内。但这种情况下含氮氧化物的回收率较差，应用受到局限，一般只在废气体积低，且排放标准宽松的情况下。不能净化NO为主的含氮废气。（2）稀硝酸吸收法用稀硝酸作吸收剂对氮氧化物进行物理吸收与化学吸收，这种方式效率较高，且具备一定的选用价值，但能耗较高。（3）碱液吸收法比较各种碱液的吸收效果，氢氧化钠的去除能力相对优秀，然而结合到具体操作过程中的成本、原料获得、环境需求以及实际表现等情况，Na2CO3往往更倾向于被选择作为吸收液。（4）仲辛醇吸收法该手段通过蓖麻油反应后的副产物，仲辛醇来作为吸收液来去除氮氧化物。该吸收液除了具备去除含氮氧化物能力的同时，其也能够被氧化为很多具备高经济价值的中间产物，如己酸等。在吸收过程中，氮氧化物绝大多数的还原产物为氮气，少数为氨气。（5）氧化吸收法对于含NO较高的NOx废气，通常可以选择浓HNO3、O3、次氯酸钠、高锰酸钾等作氧化剂,先将NOx吸收法中的NO部分氧化成NO2，然后再用碱性溶液吸收,从而达成更优秀的吸附效率，但是该技术的成本昂贵。（6）磷酸三丁酯（TBP）吸收法此法先将NOx中NO全部转化为NO2后在喷淋吸收塔内进行逆流吸收，以TBP为吸收剂，在吸收N后形成配合物TBP·N，其吸收率高达98%以上，配合物TBP·NOx与芳香醇（a一醇酸醋）反应能回收得到TBP，回收率高达99.2%，且NOx几乎全部被还原成氮气，不会产生二次污染。（7）尿素溶液吸收法该方法的成本相对较少，且去除比例较大，对环境友好。但是，倘若仅通过尿素进行处理，处理后的气体内污染物比例往往依然在0.6-0.8‱，因此若想继续增进去除能力，用弱酸性尿素水溶液吸收，通常可以加硫酸、硝酸、盐酸或者醋酸。吸收液的温度控制在30-90°C，pH值为1至3，吸收后尾气中NOx的去除率高99.95%。（8）吸收还原法吸收还原法是用亚硫酸盐、硫化物、硫代硫酸盐、尿素等水溶液吸收氮氧化物，并使其还原为N2。亚硫酸铵具有较强的还原能力，可将NOx还原为无害的氮气，而亚硫酸铵则被氧化成硫酸铵，可作化肥使用。（9）络合吸收该法是用含二价铁螯合物的碳酸钠溶液洗涤烟气。二氧化硫和含氮氧化物能够在一定条件下转化为硫酸钠，同时产生氮气，这种方法的吸收效率超过了90%。表1-1.SCR三类NOx治理技术的对比Table.1-1.ComparisonofthreeSCRNOxmanagementtechnologies控制技术净化效率费用NOx回收情况优缺点气相法很高较高NOx被破坏尾气中有SO2存在时，催化剂易中毒液体吸收法70%-80%低硝酸盐、稀硝酸可同时去除尾气中SO2等酸雾气体固体吸收法高中高浓度NO2耐酸分子筛来源较少1.4等离子体活化法基本原理为于烟气内生成自由基，能够除氮并除硫。这种技术能够归成该电子束法（EBA）以及脉冲电晕等离子法（PPCP）。（1）电子束法这种技术即向废弃内加入氨，利用电子加速器产生的高能电子束辐照烟气，将烟气中的SO2和NOx转化成硫酸铵和硝酸铵的一种烟气脱硫脱硝技术。（2）脉冲电晕等离子法脉冲电晕等离子法是靠脉冲高压电源在普通反应器中形成等离子体，产生高能电子。利用高能电子将烟气中SO2、NOx、H2O和O2等气体分子激活，电离，甚至裂解，产生强氧化性基团，如OH、HO、O、O3等，这些活性基团与SO2和NOx分子作用，生成SO3和NO2，在有氨注入的情况下，进一步生成硝铵等细粒气溶胶，然后由布袋过滤器或静电除尘器收集产物，从而达到净化烟气的目的。1.5NOx和SO2联合控制技术由于锅炉烟气中还含有大气物SO2，因此对锅炉尾气中的NOx和SO2进行联合控制渐渐成为大气污染控制的客观需要。日本的电子束辐射法（ER）是一种颇具影响力的方法，该方法已经在我国成都发电厂脱硫脱硝工程中应用。NOx的净化率为80%以上，SO2的净化率达90%。东京大学的研究结果表明，烟气经过高能量电子辐射，获得能量发生裂解，产生高能量的HO、O和HO2原子团，这些原子团能够将SO2和NOx氧化成H2SO4和HNO3，当再往系统中喷洒氨水时，H2SO4和HNO3最终转化成硫酸铵和硝酸铵。此技术对锅炉损害性较小，没有二次污染，投资比分别净化的投资要小。1.6微生物法微生物法是近年来国际上研究的一种新烟气脱硝技术。废气的生