尿素濕法煙氣脫硝技術(shù)簡介

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上尿 素 濕 法 煙 氣 脫 硝 成 套 技 術(shù)簡 介北 京 化 工 大 學(xué)2012年7月目前有關(guān)煙氣脫硝技術(shù)較多，現(xiàn)有煙氣脫硝行業(yè)采用的主要有選擇性催化還原法 (SCR)煙氣脫硝技術(shù)和尿素濕法煙氣脫硝技術(shù)。一、選擇性催化還原法 (SCR)煙氣脫硝技術(shù)：選擇性催化還原法 (SCR)脫硝技術(shù)效率比較高，脫硝技術(shù)比較成熟。該技術(shù)主要以NH3作為還原劑，在一定溫度和催化劑的作用下，NH3有選擇地將廢氣中NO和NO2還原為氮氣及水蒸氣。在SCR工藝中，根據(jù)所使用催化劑的催化反應(yīng)溫度，分為高溫、中溫和低溫三種SCR催化劑。一般高溫345590，中溫260450，低溫150280。

2、在SCR脫硝裝置的運(yùn)行中，除了還原劑NH3作為操作過程中的消耗品外，催化劑的使用壽命是一個重要的影響因素。催化劑的壽命取決于催化劑活性的衰減速度。催化劑在運(yùn)行一段時間后，其表面活性都會有所下降，存在物理失活和化學(xué)失活。催化劑物理失活主要是指高溫?zé)Y(jié)、磨損、固體顆粒沉積堵塞而引起的催化劑活性破壞；催化劑化學(xué)失活主要是堿金屬和重金屬引起的催化劑中毒。實際應(yīng)用中，燃料燃燒產(chǎn)生的爐渣飛灰還會造成催化劑微孔堵塞。由于燃燒后灰分中氧化鈣含量很高，氧化鈣生成的硫酸鈣吸附在催化劑表面，阻止了反應(yīng)物向催化劑表面的擴(kuò)散及擴(kuò)散進(jìn)入催化劑內(nèi)部，從而導(dǎo)致催化劑活性的降低。一般情況下，SCR工藝中所采用的催化劑在23年左

3、右就需要更換，因為催化劑本身使用量較大，且價格較貴，因此催化劑的使用費(fèi)用很高。另外，SCR工藝中需要連續(xù)補(bǔ)充氨氣，且存在氨氣的逃逸問題。因此，考慮到氨氣補(bǔ)充及催化劑更換的問題， SCR脫硝裝置的一次性投資較大，總體運(yùn)行費(fèi)用較高。而且操作不當(dāng)會產(chǎn)生逃逸氨氣而導(dǎo)致的二次污染問題。二、尿素濕法脫硝技術(shù)：1、尿素濕法脫硝技術(shù)基本原理：尿素濕法煙氣脫硝就是采用尿素水溶液噴淋吸收煙氣中的NO和NO2，并利用尿素與之反應(yīng)生成氮氣，從而達(dá)到煙氣脫硝的目的。尿素濕法煙氣脫硝的原理如下：首先，煙氣中的NO和NO2在氣相中生成N2O3和N2O4，具體的化學(xué)反應(yīng)如下所示：2NO+O22NO22NO2N2O4NO+NO

4、2N2O3接下來，生成的產(chǎn)物通過分子擴(kuò)散作用從兩相界面由氣相擴(kuò)散到液相主體。在液相中形成HNO3和HNO2，并分別電離成H+、NO3-、NO2-，生成的NO2-與(NH2)2CO（尿素）反應(yīng)生成N2和CO2等。具體化學(xué)反應(yīng)如下所示：N2O3+H2O2HNO2N2O4+H2OHNO2+HNO32NO2+H2OHNO2+HNO32HNO2+(NH2)2CO2N2+CO2+3H2O綜上所述，尿素脫除NOx的總化學(xué)反應(yīng)式可以表述為：(NH2)2CO+NO+NO22N2+CO2+2H2O由上述機(jī)理可見，NOx的去除主要是通過NO氧化，隨后溶于水溶液，與尿素發(fā)生化學(xué)反應(yīng)達(dá)到去除的目的。2、尿素濕法脫硝需要

5、解決的技術(shù)問題：在尿素濕法煙氣脫硝反應(yīng)體系中，溶液中的尿素可以直接與溶于液相的NOx反應(yīng)，而NOx由氣態(tài)轉(zhuǎn)入水相主要是通過NOx在溶液中的吸收平衡來實現(xiàn)。液相脫除煙氣中的NOx (一般NO占90%以上)的主要障礙是NO在水中溶解度很低，室溫(25)其亨利常數(shù)為1.94×10-8mol/L·Pa，液相中的傳質(zhì)阻力較大，通過改變溫度以及溶液的pH值的方法都不能使NO在水中溶解度明顯提高。因此，使NO轉(zhuǎn)化為容易吸收的形態(tài)是尿素濕法脫硝技術(shù)的關(guān)鍵所在。NO在吸收液中的溶解度與其氧化度(即煙氣中NO2/NO的摩爾比)有關(guān)，當(dāng)氧化度為1時，NO在吸收液中的溶解度最大，與尿素溶液的反應(yīng)速

6、度最快，此時可獲得最大的吸收率。為了提高氧化度，氣體在進(jìn)行吸收前可以經(jīng)過充分氧化。氧化的方法主要有干法氧化和濕法氧化兩種，干法氧化主要是用氣體進(jìn)行氧化，一般用空氣、氧氣或者臭氧進(jìn)行氧化。濕法氧化一般用氧化劑進(jìn)行氧化，如高錳酸鉀、雙氧水、重鉻酸鉀、次氯酸鈉等溶液。與干法氧化相比，濕法氧化有很多優(yōu)點，例如氣液相直接接觸，其傳熱和傳質(zhì)效率要比干法氧化高的多，NO的氧化速度較快，所以濕法氧化速度大于干法氧化速度。但是濕法氧化需要在溶液中加入氧化劑，而氧化劑可以與吸收液中的尿素（還原劑）進(jìn)行反應(yīng)，導(dǎo)致氧化劑及尿素消耗量增加，因此尿素濕法脫硝工藝中一般采用干法氧化。3、尿素濕法脫硝技術(shù)特點：尿素濕法煙氣脫

7、硝過程采用的原材料為氧氣（或者臭氧）、尿素，反應(yīng)生成物為二氧化碳、氮氣、水。脫硝完成后的廢液經(jīng)補(bǔ)充尿素后循環(huán)使用，不產(chǎn)生二次污染的廢棄水體，避免了傳統(tǒng)水洗法、堿吸收法等工藝存在的酸性污染、副反應(yīng)多、副產(chǎn)品難于回收等問題，符合環(huán)保及清潔生產(chǎn)要求。就操作費(fèi)用而言，尿素濕法煙氣脫硝僅僅需要補(bǔ)充消耗的尿素，沒有需要更換的昂貴催化劑，操作費(fèi)用相對較低。如果采用臭氧氧化，則系統(tǒng)電耗相對較高（視臭氧消耗量，即氣相中氮氧化物含量而定）。尿素濕法煙氣脫硝設(shè)備相對簡單，操作條件溫和（5060），相對干法脫硝工藝溫度更低。尿素濕法脫硝技術(shù)采用吸收液大流量循環(huán)操作，因此對氣量及煙氣中氮氧化物含量的波動不敏感，即操作彈性較大。4、尿素濕法脫硝技術(shù)應(yīng)用舉例：中石化長嶺催化劑分公司催化劑焙燒尾氣，氣量35000Nm3/h，其中氮氧化物含量約為50kg/h，煙氣溫度約7080。NOX排放要求：35米高煙囪出口處廢氣中NOX排