Anwendungschemie – Eine Frage pro Tag 8-10

　In Anlagen zur Abfallgasbehandlung gibt es verschiedene Methoden zur Entschwefelung von Rauchgasen, darunter die Gasphasenreaktion, die Flüssigkeitsabsorption, die Adsorptionsmethode, die Flüssigkeitsmembranmethode sowie mikrobielle Verfahren. 　　I. Die Gasphasenreaktionsmethoden umfassen wiederum 3 Kategorien: 1. Die Methode der Elektronenstrahlbehandlung sowie die Methode der pulsierten Koronaplasma-Technologie; 2. Die Methoden der selektiven katalytischen Reduktion, der selektiven nicht-katalytischen Reduktion sowie der Reduktion mit glühendem Kohlenstoff; 3. Die Methode der Plasmazersetzung bei niedriger Temperatur und Normaldruck usw. Die erste Methode nutzt freie Radikale, die durch hochenergetische Elektronen erzeugt werden, um NO in N2O2 umzuwandeln. Anschließend reagiert N2O2 mit H2O und NH3, wodurch NH4NO3 entsteht, das wieder genutzt werden kann. Auf diese Weise können gleichzeitig Schwefel- und Stickoxide entfernt werden. Die zweite Methode besteht darin, unter katalytischen oder nicht-katalytischen Bedingungen Reduktanten wie NH3 oder C zu verwenden, um den Stickstoff in harmloses N2 umzuwandeln. Die dritte Methode nutzt hochenergetische, aktive Teilchen, die durch ultrahochdruckige, kurze Koronadischarge erzeugt werden. Diese Teilchen treffen auf NOx-Moleküle und führen dazu, dass die chemischen Bindungen zerbrechen und O2 sowie N2 entstehen. 　　Zweitens gibt es viele Methoden zur Absorption von NOx mittels Flüssigkeitsabsorption, und diese werden auch weit verbreitet eingesetzt. NOx kann mit Wasser, alkalischen Lösungen, schwach konzentriertem Salpetersäure und konzentrierter Schwefelsäure aufgenommen werden. Da NO nur sehr schwer in Wasser oder alkalische Lösungen löslich ist, ist die Effizienz der trockenen Dehnitrierung im Allgemeinen nicht sehr hoch. Daher werden Methoden der Oxidation, Reduktion oder kombinierten Adsorption eingesetzt, um die Reinigungseffektivität von NO zu verbessern. Im Vergleich zur Trockenverfahrensweise weist die Feuchtwertverfahrensweise Vorteile wie einfachere Anlagentechnik und geringere Investitionskosten auf. Zudem können bei einigen Verfahren auch NOx zurückgewonnen werden, was wirtschaftliche Vorteile mit sich bringt. Der Nachteil ist, dass die Reinigungswirkung etwas schwächer ist. Prozessablauf der Schwefelentfernung aus Rauchgasen 　Prozessablauf der Schwefelentfernung aus Rauchgasen 　III. Entfernung von NOx durch Adsorption – Häufig verwendete Adsorbentien sind Molekularsiebe, Aktivkohle, natürliche Zeolithe, Silikagel sowie Torf. Einige dieser Adsorbentien wie Silikagel, Molekularsiebe und Aktivkohle besitzen außerdem katalytische Eigenschaften. Sie können das in den Abgasen enthaltene NO katalytisch in NO2 umwandeln, welches anschließend mit Wasser oder Alkalien aufgenommen und somit wiedergewonnen werden kann. Die Adsorptionsmethode weist eine hohe Effektivität bei der Entstickung auf und es ist möglich, NOx zurückzugewinnen. Aufgrund der geringen Adsorptionskapazität, des hohen Bedarfs an Adsorptionsmitteln, der großen Gerätegröße sowie der häufigen Regeneration wird sie jedoch nicht weit verbreitet eingesetzt. 　　Im Allgemeinen sind die derzeit in der Industrie angewandten Methoden hauptsächlich die Gasphasenreaktion und die Flüssigkeitsabsorptionsmethode. In diesen beiden Methodenkategorien dominieren jeweils die katalytische Reduktion sowie die alkalische Absorption. Bei der katalytischen Reduktion kann die Konzentration der NOx-Emissionen in den Abgasen auf niedrigere Werte gesenkt werden – doch dabei wird viel NH3 verbraucht. In einigen Fällen wird außerdem Brenngas benötigt, was zu wirtschaftlichen Verlusten führt. Bei der alkalischen Absorption können die NO-Moleküle in Nitrate und Nitrite umgewandelt werden – dadurch entstehen gewisse wirtschaftliche Vorteile. Allerdings ist die Reinigungseffektivität nicht hoch genug, um die NOx-Konzentrationen auf niedrige Werte zu senken. Die üblichen Methoden weisen weiterhin Mängel auf. Deshalb sind weitere Anstrengungen erforderlich, um eine oder mehrere technisch machbare, wirtschaftlich sinnvolle sowie den Bedingungen in China angepasste Technologien zur Stickstoffoxidreduzierung zu finden.

　In Anlagen zur Abfallgasbehandlung gibt es verschiedene Methoden zur Entschwefelung von Rauchgasen, darunter die Gasphasenreaktion, die Flüssigkeitsabsorption, die Adsorptionsmethode, die Flüssigkeitsmembranmethode sowie mikrobielle Verfahren. 　　I. Die Gasphasenreaktionsmethoden umfassen wiederum 3 Kategorien: 1. Die Methode der Elektronenstrahlbehandlung sowie die Methode der pulsierten Koronaplasma-Technologie; 2. Die Methoden der selektiven katalytischen Reduktion, der selektiven nicht-katalytischen Reduktion sowie der Reduktion mit glühendem Kohlenstoff; 3. Die Methode der Plasmazersetzung bei niedriger Temperatur und Normaldruck usw. Die erste Methode nutzt freie Radikale, die durch hochenergetische Elektronen erzeugt werden, um NO in N2O2 umzuwandeln. Anschließend reagiert N2O2 mit H2O und NH3, wodurch NH4NO3 entsteht, das wieder genutzt werden kann. Auf diese Weise können gleichzeitig Schwefel- und Stickoxide entfernt werden. Die zweite Methode besteht darin, unter katalytischen oder nicht-katalytischen Bedingungen Reduktanten wie NH3 oder C zu verwenden, um den Stickstoff in harmloses N2 umzuwandeln. Die dritte Methode nutzt hochenergetische, aktive Teilchen, die durch ultrahochdruckige, kurze Koronadischarge erzeugt werden. Diese Teilchen treffen auf NOx-Moleküle und führen dazu, dass die chemischen Bindungen zerbrechen und O2 sowie N2 entstehen. 　　Zweitens gibt es viele Methoden zur Absorption von NOx mittels Flüssigkeitsabsorption, und diese werden auch weit verbreitet eingesetzt. NOx kann mit Wasser, alkalischen Lösungen, schwach konzentriertem Salpetersäure und konzentrierter Schwefelsäure aufgenommen werden. Da NO nur sehr schwer in Wasser oder alkalische Lösungen löslich ist, ist die Effizienz der trockenen Dehnitrierung im Allgemeinen nicht sehr hoch. Daher werden Methoden der Oxidation, Reduktion oder kombinierten Adsorption eingesetzt, um die Reinigungseffektivität von NO zu verbessern. Im Vergleich zur Trockenverfahrensweise weist die Feuchtwertverfahrensweise Vorteile wie einfachere Anlagentechnik und geringere Investitionskosten auf. Zudem können bei einigen Verfahren auch NOx zurückgewonnen werden, was wirtschaftliche Vorteile mit sich bringt. Der Nachteil ist, dass die Reinigungswirkung etwas schwächer ist. Prozessablauf der Schwefelentfernung aus Rauchgasen 　Prozessablauf der Schwefelentfernung aus Rauchgasen 　III. Entfernung von NOx durch Adsorption – Häufig verwendete Adsorbentien sind Molekularsiebe, Aktivkohle, natürliche Zeolithe, Silikagel sowie Torf. Einige dieser Adsorbentien wie Silikagel, Molekularsiebe und Aktivkohle besitzen außerdem katalytische Eigenschaften. Sie können das in den Abgasen enthaltene NO katalytisch in NO2 umwandeln, welches anschließend mit Wasser oder Alkalien aufgenommen und somit wiedergewonnen werden kann. Die Adsorptionsmethode weist eine hohe Effektivität bei der Entstickung auf und es ist möglich, NOx zurückzugewinnen. Aufgrund der geringen Adsorptionskapazität, des hohen Bedarfs an Adsorptionsmitteln, der großen Gerätegröße sowie der häufigen Regeneration wird sie jedoch nicht weit verbreitet eingesetzt. 　　Im Allgemeinen sind die derzeit in der Industrie angewandten Methoden hauptsächlich die Gasphasenreaktion und die Flüssigkeitsabsorptionsmethode. In diesen beiden Methodenkategorien dominieren jeweils die katalytische Reduktion sowie die alkalische Absorption. Bei der katalytischen Reduktion kann die Konzentration der NOx-Emissionen in den Abgasen auf niedrigere Werte gesenkt werden – doch dabei wird viel NH3 verbraucht. In einigen Fällen wird außerdem Brenngas benötigt, was zu wirtschaftlichen Verlusten führt. Bei der alkalischen Absorption können die NO-Moleküle in Nitrate und Nitrite umgewandelt werden – dadurch entstehen gewisse wirtschaftliche Vorteile. Allerdings ist die Reinigungseffektivität nicht hoch genug, um die NOx-Konzentrationen auf niedrige Werte zu senken. Die üblichen Methoden weisen weiterhin Mängel auf. Deshalb sind weitere Anstrengungen erforderlich, um eine oder mehrere technisch machbare, wirtschaftlich sinnvolle sowie den Bedingungen in China angepasste Technologien zur Stickstoffoxidreduzierung zu finden.

SNCR, SCR, Aktivkohleabsorption, Elektronenstrahl-Dehnitrierung.

Zu den Techniken zur Entschwefelung von Rauchgasen gehören die Gasphasenreaktion, die Flüssigkeitsabsorption, die Adsorption, die Flüssigkeitsmembranmethode sowie mikrobielle Verfahren

Bei den Technologien SCR, SNCR sowie der Kombination aus SNCR/SCR kann die Effizienz bei der Entstickung in der Regel 80–90 % betragen. Dadurch können die NOx-Emissionen auf Werte unter 100 mg/m³ gesenkt werden (unter Standardbedingungen, trocken, 6 % O2)

Die wichtigsten Methoden sind folgende: SCR (für Kraftwerke), SNCRA sowie stufenweise Verbrennung (für die Zementindustrie). Säureabsorptionsmethode, Basenabsorptionsmethode, selektive katalytische Reduktion, nicht-selektive katalytische Reduktion, Adsorptionsmethode, Plasmaktivierungsverfahren usw

Säureabsorptionsmethode, Basenabsorptionsmethode, selektive katalytische Reduktion, nicht-selektive katalytische Reduktion, Adsorptionsmethode, Plasmaktivierungsverfahren usw

SNCR, SCR, Aktivkohleabsorption, Elektronenstrahl-Dehnitrierung. Wir verwenden die Aktivkohleadsorptionsmethode: Die Konzentration an Stickoxiden liegt bei etwa 100 mg/m³, die von Schwefeldioxid bei etwa 10 mg/m³. Es gibt keinen Grund dafür – die Praxis zeigt die Wahrheit

　1) Selektive nicht-katalytische Reduktion zur Entstickung (SNCR)
2) Selektive katalytische Reduktion zur Entstickung (SCR)
3) Adsorption mit Aktivkohle
4) Entstickung mittels Elektronenstrahl

1. SNCR-Technologie (Selektive nicht-katalytische Reduktion): Die Methode der selektiven nicht-katalytischen Reduktion ist eine Methode zur Reduktion von NOx ohne Verwendung eines Katalysators, bei Temperaturen im Bereich von 850–1100 °C. Er weist niedrige Baukosten auf, ist einfach zu installieren und benötigt wenig Platz. Er eignet sich daher zur Umgestaltung alter Fabriken. In neuen Fabriken kann er in Kombination mit der Dampfkesselkonstruktion eingesetzt werden. 　　 2. SCR-Technologie (Selektive katalytische Reduktion): Die SCR-Technologie ist derzeit die am weitesten entwickelte Technologie zur Entstickung von Abgasen. Es handelt sich dabei um eine Methode zur Entstickung nach dem Verbrennungsprozess. Die derzeit weltweit verbreiteten SCR-Verfahren lassen sich hauptsächlich in das Ammoniak-basierte SCR-Verfahren und das Urea-basierte SCR-Verfahren einteilen. Vorteile: Diese Methode weist eine hohe Effizienz bei der Entstickung auf, ist zudem relativ günstig in der Anwendung. Sie wird derzeit weltweit in verschiedenen Projekten eingesetzt und gilt als die gängige Technologie zur Entstickung von Abgasen in Kraftwerken. Nachteile: Das Kraftstoff enthält Schwefel, wodurch während des Verbrennungsprozesses eine bestimmte Menge an SO3 entsteht. Nach Zugabe des Katalysators steigt unter aeroben Bedingungen die Menge an SO3 erheblich an, und in Kombination mit überschüssigem NH3 entsteht NH4HSO4. NH4HSO4 ist korrosiv und klebrig und kann zu Schäden an den Anlagen im Rauchgasabzug führen. 3. Aktivkohleabsorption: In Kombination verwendet
4. Elektronenstrahl-Entstickung: Neue Technologie

Aktivkohlepulver zur Mischung mit Kohle zur Herstellung von Koks

Entstickung der Rauchgase: Aufgrund der Beschränkungen der Technologien zur niedrigstickstoffhaltigen Verbrennung im Ofen können die NOx-Emissionen nicht auf ein zufriedenstellendes Niveau gesenkt werden. Um die NOx-Emissionen weiter zu verringern, muss der nach der Verbrennung entstehende Rauchgas entstickt werden. Die derzeit gebräuchlichen Verfahren zur Entstickung von Rauchgasen lassen sich grob in trockene, halbtrockene und feuchte Verfahren einteilen. Zu den Trockenverfahren gehören die selektive nicht-katalytische Reduktion (SNCR), die selektive katalytische Reduktion (SCR) sowie die Methode der Entschwefelung und Entstickung mit Elektronenstrahl. Zu den halbtrockenen Verfahren zählt die Methode der Entschwefelung und Entstickung mit Aktivkohle. Zu den feuchten Verfahren gehört beispielsweise die Methode der Ozonoxidation zur Absorption. Von den vielen Verfahren zur Stickstoffabtötung hat das SCR-Verfahren aufgrund seiner einfachen Konstruktion der Abtötungsanlagen, des Fehlens von Nebenprodukten, der einfachen Bedienung, der hohen Zuverlässigkeit, der effektiven Stickstoffabtötung sowie der relativ geringen Anfangsinvestitionen zahlreiche Vorteile. Deshalb wird es in Japan sowie in Europa und Amerika weit verbreitet im kommerziellen Einsatz genutzt. SCR-Dehnung: Das SCR-Gerät besteht hauptsächlich aus einem System zur Herstellung des Dehnungsreagents sowie aus dem Reaktorkörper selbst. Durch das Einbringen des Denitrifikationsreagents NH3 in den Reaktor werden die NOx in Stickstoff umgewandelt. Da diese Reduktionsreaktion empfindlich auf die Temperatur reagiert, muss ein Katalysator zugesetzt werden, um die Temperaturanforderungen der Reaktion zu erfüllen und die Reaktionsaktivität zu erhöhen. Bei Verwendung von Verfahren mit hohem Staubgehalt wird der SCR-Reaktor zwischen dem Kessel und dem Luftvorkühler angeordnet. Der Vorteil ist die hohe Temperatur der Rauchgase, was die Anforderungen an die Aktivität des Katalysators erfüllt. Der Nachteil ist hingegen der hohe Anteil an Asche im Rauchgas, was höhere Anforderungen an die Widerstandsfähigkeit des Katalysators gegen Abnutzung und Verstopfung stellt. Bei Prozessen mit geringem Staubgehalt wird der SCR nach dem Rauchgasentstickungsverfahren (FGD) und vor dem Schornstein angeordnet. Zwar ist zu diesem Zeitpunkt der Aschegehalt in den Abgasen erheblich gesunken, doch um die Anforderungen der Katalysatoren an die Reaktionstemperatur zu erfüllen, sind Dampfheizer sowie Abgastauscher (GGH) erforderlich. Dadurch wird das System komplizierter und die Investitionskosten steigen. Deshalb wird in der Regel ein Verfahren mit hohem Staubgehalt gewählt.

1) Selektive nicht-katalytische Reduktion zur Entstickung (SNCR): Die Methode der selektiven nicht-katalytischen Reduktion ist eine Methode zur Reduktion von NOx ohne Verwendung eines Katalysators, bei Temperaturen im Bereich von 850–1100 °C. Die am häufigsten verwendeten Medikamente sind Ammoniak und Harnstoff. Im Allgemeinen kann die DeNOx-Effizienz von SNCR bei großen Kohlekraftwerken 25 % bis 40 % betragen, während sie bei kleinen Kraftwerken bis zu 80 % erreichen kann. Da dieses Verfahren stark von den Abmessungen der Kesselkonstruktion abhängt, wird es hauptsächlich als ergänzende Maßnahme zur Technologie des niedrigstickstoffhaltigen Verbrennens eingesetzt. Er weist niedrige Baukosten auf, ist einfach zu installieren und benötigt wenig Platz. Er eignet sich daher zur Umgestaltung alter Fabriken. In neuen Fabriken kann er in Kombination mit der Dampfkesselkonstruktion eingesetzt werden. 2) Selektive katalytische Reduktion zur Entstickung (SCR): SCR ist derzeit die am weitesten entwickelte Technologie zur Entstickung von Abgasen. Es handelt sich dabei um eine Methode zur Entstickung nach dem Verbrennungsprozess. Zunächst wurde diese Technologie in Japan in den späten 1960er- und 1970er-Jahren in der Praxis eingesetzt. Dabei werden Reduktionsmittel wie NH3 oder Harnstoff unter Einwirkung eines Metallkatalysators selektiv mit NOx reagieren, wodurch N2 und H2O entstehen – anstatt dass sie von O2 oxidiert werden. Deshalb wird diese Methode als „selektiv“ bezeichnet. Die weltweit verbreiteten SCR-Verfahren lassen sich hauptsächlich in das Ammoniak-SCR-Verfahren und das Urea-SCR-Verfahren einteilen. Beide Methoden nutzen die Reduktionsfähigkeit von Ammoniak gegenüber NOx. Unter dem Einfluss eines Katalysators werden die NOx – hauptsächlich NO – in N2 und Wasser umgewandelt, wobei diese Stoffe nur geringe Auswirkungen auf die Atmosphäre haben. Als Reduktionsmittel wird NH3 verwendet. Die in SCR-Systemen verwendeten Katalysatoren basieren meist auf TiO2 als Trägermaterial, wobei V2O5 oder V2O5-WO3 bzw. V2O5-MoO3 als aktive Bestandteile dienen. Sie werden in Form von Zellstrukturen, Platten oder Wellenstrukturen hergestellt. SCR-Katalysatoren, die bei der Entstickung von Rauchgasen eingesetzt werden, können in Hochtemperaturkatalysatoren (345 °C–590 °C), Mitteltemperaturkatalysatoren (260 °C–380 °C) und Niedertemperaturkatalysatoren (80 °C–300 °C) unterteilt werden. Für verschiedene Katalysatoren gelten unterschiedliche geeignete Reaktionstemperaturen. Wenn die Reaktionstemperatur zu niedrig ist, nimmt die Aktivität des Katalysators ab, was zu einer geringeren Effizienz bei der Entstickung führt. Zudem kann ein dauerhafter Betrieb des Katalysators bei niedrigen Temperaturen zu Schäden am Katalysator führen. Wenn die Reaktionstemperatur hingegen zu hoch ist, wird NH3 leicht oxidiert, wodurch die Menge an NOx zunimmt. Außerdem kann dies zu Phasenwechseln im Katalysatormaterial führen, was wiederum zur Abnahme der Aktivität des Katalysators führt. Die meisten SCR-Systeme im In- und Ausland verwenden hohe Temperaturen, wobei das Reaktionstemperaturbereich bei 315 °C bis 400 °C liegt. Vorteile: Diese Methode weist eine hohe Effizienz bei der Entstickung auf, ist relativ günstig in der Anwendung und wird weltweit in vielen Projekten eingesetzt. Sie gilt somit als die gängige Technologie zur Entstickung von Abgasen in Kraftwerken. Nachteile: Das Kraftstoff enthält Schwefel, wodurch während des Verbrennungsprozesses eine bestimmte Menge an SO3 entsteht. Nach Zugabe des Katalysators steigt unter aeroben Bedingungen die Menge an SO3 erheblich an, und in Kombination mit überschüssigem NH3 entsteht NH4HSO4. NH4HSO4 ist korrosiv und klebrig und kann zu Schäden an den Anlagen im Rauchgasabzug führen. Obwohl die Menge an SO3, die entsteht, begrenzt ist, darf man die Auswirkungen, die es hat, nicht unterschätzen. Außerdem darf das Phänomen der Katalysatorvergiftung nicht übersehen werden. 3) Aktivkohleabsorption in Kombination 4) Elektronenstrahl-Dehnitrierung – neue Technologie

SNCR, SCR, Aktivkohle-Adsorption, Elektronenstrahl-Dehnitrierung

1) Selektive nicht-katalytische Reduktion zur Stickstoffoxidentfernung (SNCR)； 2) Selektive katalytische Reduktion zur Stickstoffabtötung (SCR) ； 3) Aktivkohleadsorption ； 4) Elektronenstrahl-Entstickung. Ich persönlich halte SCR für eine bessere Methode – die Reaktionstemperatur ist niedrig, was Energieeinsparungen ermöglicht.

SCR/SNCR. SNCR ist gut, leicht umzusetzen, hat niedrige Einstiegshürden und geringe Kosten. Geringer Einfluss auf das System. Alles muss auf dem Interesse beruhen – ein Beispiel dafür ist, dass im Nordosten viele Orte, die früher Gas verwendeten, wieder auf Kohle umgestiegen sind

SNCR, SCR, Aktivkohle-Adsorption, Elektronenstrahl-Dehnitrierung

SNCR, SCR, Aktivkohle-Adsorption, Elektronenstrahl-Dehnitrierung

SNCR, SCR, Aktivkohle-Adsorption, Elektronenstrahl-Dehnitrierung

SNCR, SCR, Aktivkohle-Adsorption, Elektronenstrahl-Dehnitrierung