选择性催化还原烟气脱硝的化学原理

   选择性催化还原是在氧气和多相催化剂存在的条件下，用还原剂将烟气中的NO2还原为无害的氮气和水的工艺。工业烟气脱硝的还原剂主要用氨，是将液氨或氨水由蒸发器蒸发后喷入系统中，在催化剂的作用下，氨气将烟气中的NO4还原为N2 和H2O 。由于燃烧过程中NO2的95％以上是NO，其化学反应为：

 6NO+4NH3→催化剂5N2+6H2O

在燃烧过程中也产生少量NO2 ，其化学反应为：

6NO2+8NH3→催化剂7N2+12H2O

2NO2+4NH3+O2→催化剂3N2+6H2O

     主要反应是NO和NH3的反应。在没有催化剂存在下，NO与NH3 的反应须在900～1100℃下进行；使用催化剂可使反应温度降低至300～450℃下进行。在有过量O2 存在，NH3 与NO 摩尔比为1时，脱硝效率可达到90％。

选择性催化还原烟气脱硝的工艺过程

      用选择性催化还原法净化一般含NO，废气的工艺过程如图12-6所示。含NO2的废气经除尘、干燥后进行预热，然后和净化的NH3以一定比例混合后进入装有催化剂的反应器内反应。反应后的气体经分离除去催化剂粉尘，用膨胀器回收能量后排空。如果氨气来源于液氨时，则需先将液氨在蒸发器内蒸发为氨气后再使用。该工艺应根据所处理的废气性质及处理量不同，选择适用的催化剂和工艺条件。如使用贵金属类催化剂时，反应温度一般为220～270℃；使用非贵金属类催化剂时，反应温度为250～300℃。如要求有较高的净化效率时、应选用较小的空速和加入较多的还原剂。工业上制备N，的税硝还原主有液氨木及尿素3种、不同还原剂在二次投筑、运行费和危险性等方面有较大算，如表12-1所示

表12-1 液氨、氨水、尿素综合使用条件对比

 选择性催化还原烟气脱硝催化剂

     催化剂的主要类型

      选择性催化还原反应主要在催化剂作用下进行，因此选择合适的催化剂是脱硝技术获得成功应用的关键。可用于NO,催化还原或催化分解的催化剂种类较多，根据其所使用的活性组分的不同，可分为以下几类。

           1金属氧化物催化剂  

         类催化剂主要是V,0,、WO:、Mo0,、Cu0、Cr,0,等金属氧化物负载在 AL,0;、Ti02SiO,、AL,0-Si0,等载体上制成，其中又以V,0,为最重要的活性组分，具有较高的脱硝率。早在20世纪60年代就已发现，在选择性催化还原反应中V是一种活性元素。使用V,0、作催化剂的优点在于:表面呈酸性，容易将碱性的NH捕捉到催化剂表面进行反应;其特定的氧化能力利于将NH;和NO转化为N,和H,0;抗中毒能力强;工作温度低，为350~450℃;适用于富氧环境。                                                                                                   

        以V0,为活性组分的催化剂，常使用锐钛矿型TO:作为催化剂载体，其主要原因①一般烟气中会含有S0,、0，50,与0,反应生成的S0,能与金属氧化物生成金属硫化验在 选择性催化还原反应条件下，T0,不易发生硫化反应。而且T0。的硫化反应具有可逆件与其他金属氧化物(如 AI,0,、Z0,)相比，T0,的硫化反应产物的稳定性最差。因此，为载体的催化剂在选择催化还原反应中仅部分表面会被硫化，而且这种硫化还会增强催化剂的活性。②与其他载体相比，V,0,负载在的表面表现出更高的活性和稳定性。因此，钛矿型TO,是一种有活性的载体，能够增强催化剂的抗硫化性能，甚至在硫化后有增强馆化剂活性的作用。这就是商用V,0,催化剂太多负载于T0,上的原因。此外，为提高 V0.A1,0、催化剂的反应活性，常加入WO、Mo0,作助催化剂。它们可以减少催化剂因烧结而损失比表面积，而且还能抑制烟气中S0,被氧化为S0,。因此，V,0,-WO,/AL,0,或V0.Mo0、/AL0,催化剂的活性和选择性均优于V,0,/A1,0,催化剂。工业用催化剂中V0,含量490为0.3%~1.5%，助催化剂中W0、的用量较大，约10%。

       2贵金属的催化剂

      典型的贵金属催化剂是P或Pd作活性组分，以A0:为载体。Pt优于Pd，一般用最为0.2%~1.0%。反应温度在175~290℃之间，属于低温催化剂。20世纪70年代，贵金催化剂最先被用于选择性催化还原脱硝系统。这类催化剂还原N0,的活性好，如含0.5%P的催化剂在190~290℃时，N0.转化率可达90%以上，但选择性不太高，NH;容易直接被空气中的氧氧化。由于这些原因，传统的选择性催化还原系统中，贵金属催化剂大多被金属化物催化剂所替代。

     3碳基催化剂

  活性炭(或活性焦)用于烟气同时脱硫脱硝的技术已在一些国家得到开发和应用。活性炭发达的孔结构和大的比表面积，使其具有广谱吸附性，能对烟气中多种有害物质(如S0,NO.、二噁英、呋喃、重金属、挥发性有机物等)同时进行脱除净化，是一种优良的固体吸附剂。它在选择性催化还原技术中可用作催化剂。在低温(90~200℃)和NH、CO和H,的存在下能选择还原NO,，将NO,分解为无害的氮和水。因此，活性炭在固定源N0,的治理中有较高的价值，而且其来源丰富，容易再生。但只用活性炭作催化剂时其活性较低，实际应用时，不仅需经过活化处理，而且应负载一些金属活性组分以改善其催化性能。

     4钙钛矿型复合氧化物催化剂 

         钙钛矿是组成为CaT0,的天然矿物，合成的钙钛矿型氧化物其结构式为AB0。其中是低电荷的大阳离子，可以是Ca”、Ba”*、Rb*、La”、Pr”、Nb*等;B是高电荷的小阳离子，可以是T”、V、Cr、Co”、Ni”、Mn”、w“等。在A为稀土元素、B 为过渡金属元素组成的氧化物催化剂，以CO为还原剂时，可催化还原NO。而由活性高的贵金属与稳定性好的钙钛矿型氧化物组合而成的催化剂，既可用于烟气脱硝处理，也可用于汽车尾气净化处理。

产品介绍

概述：

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