NOx的催化还原材料..pptVIP

气相催化材料 NOx 催化还原 主讲人：张媛媛 氮氧化物污染控制 1. 氮氧化物的性质及来源 2. 燃烧过程中氮氧化物的形成机理 3. 低氮氧化物燃烧技术 4. 烟气脱硝技术 5. SCR催化剂 1. 氮氧化物的性质及来源 NOx包括 N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5 大气中NOx主要以NO、NO2的形式存在 NOx的性质 N2O：单个分子的温室效应为CO2的200倍，并参与臭氧层的破坏 NO：大气中NO2的前体物质，形成光化学烟雾的活跃组分 氮氧化物的性质及来源 NOx的性质（续） NO2:强烈刺激性，来源于NO的氧化，酸沉降 NOx的来源 固氮菌、雷电等自然过程（5×108t/a） 人类活动（5×107t/a） 燃料燃烧占 90％ 95％以NO形式，其余主要为NO2 氮氧化物的来源 2. 燃烧过程NOx的形成机理 形成机理 燃料型NOx 燃料中的固定氮生成的NOx 热力型NOx 高温下N2与O2反应生成的NOx 瞬时NOx 低温火焰下由于含碳自由基的存在生成的NOx 3. 氮氧化物的燃烧技术 控制NOx排放的技术措施可以分为两类： 一是所谓的源头控制，其特征是通过各种技术手段，控制燃烧过程中NOx的生成反应； 另一类是所谓的尾部排放，其特征是把已经生成的NOx通过某种手段还原为N2从而降低NOx的排放量。 4. 烟气脱硝技术 目前有两类商业化的烟气脱硝技术，分别称为选择性催化还原（SCR）和选择性非催化还原（SNCR) 烟气脱硝技术及其应用在我国刚刚起步，选择性催化还原(SCR) 法以其反应温度较低，净化率高，运行可靠，二次污染小等优点，在发达国家已成为脱除NOx的首选方法。 烟气脱硝技术 1. 选择性催化还原法（SCR） SCR 法的基本原理是在一定的温度(电厂脱硝温度一般在250～400 ℃左右)和催化剂的作用下，还原剂有选择地将烟气中的NOx还原为无毒无害的N2和H2O。 催化剂：通常是为陶瓷蜂窝状或板状，活性材料通常有贵金属、碱性金属氧化物和沸石等组成 NOx被选择的还原： 潜在的氧化反应 选择性催化还原法（SCR） 烟气脱硝技术 2. 选择性非催化还原法（SNCR） 尿素和氨基化合物作为还原剂，较高反应温度 化学反应 同样，需要控制温度避免潜在氧化反应发生 烟气脱硝技术 3. 吸收法 碱液吸收 必须首先将一半以上的NO氧化为NOx NO/NOx＝1效果最佳 强硫酸吸收 5. SCR 催化剂 SCR 催化剂已成为当今世界脱硝技术的研究 重点之一，研究工作以催化剂活性组分和催化剂 载体两方面为主。脱硝催化反应在催化剂活性组 分中心进行。催化剂载体影响活性组分的数量及 其担载分布，从而影响其催化性能；同时载体本 身的物理、化学稳定性对活性组分的性能发挥也 有重要作用。 SCR催化剂 5.1 按活性组份分 （1）含Pt-Rh和Pd等贵金属组分的催化剂 这一类催化剂通常以氧化铝等整体式陶瓷作为载体，其表面涂敷活性贵 金属组分。这类催化剂有较高的活性且反应温度较低，缺点是对NH3有 一定的氧化作用，易中毒失效。因此在二十世纪八九十年代以后逐渐被 淘汰。 （2）含金属氧化物类催化剂 此类催化剂以金属氧化物、活性炭等作为活性成分。以TiO2、Al2O3、 ZrO2、SiO2、活性炭（AC）等作为载体。目前工程中应用最多的SCR催 化剂是氧化钛基催化剂，以TiO2为载体，以V2O5、WO3为活性成份，一 般TiO2含量为90%左右。 （3）沸石分子筛型催化剂 这一类催化剂的特点是活性温度较高，最高可以达到600℃。这类催化 剂也是目前国外学者研究的重点，但在工业应用还不多。 5.2 按结构形式分 （1）平板催化剂 平板式催化剂采用钢板作为骨架，表面涂敷活性催化剂后烧结成型。相 对重量轻，比表面积小，与波纹板式催化剂、蜂窝式催化剂相比在处理 的烟气量相同时，体积较大。在国外还用于垃圾焚烧炉后的尾气脱硝。 市场占有份额为20%～30%。 （2）波纹板式催化剂 波纹板式催化剂采用玻璃纤维板或陶瓷板作基材，浸渍催化剂后烧结成 型，市场占有份额约5%。 （3）蜂窝式催化剂 蜂窝式催化剂是将催化剂粉料和陶瓷物料均匀混合后挤压成 型为蜂窝状，然后烧结成型。催化剂与整体结构混合均匀， 孔隙率高，强度高，磨损不易导致催化剂剥离、散失，催化 剂很难失效。蜂窝式催化剂具有足够的强度，同时具有表面 和深层催化作用，完全能满足需要。市场占有份额为60%～ 70%。