Химия прикладного назначения: одно задание в день 8-10

　В оборудовании для обработки отходящих газов существует несколько методов десульфуризации дымовых газов: метод газофазной реакции, метод жидкостного поглощения, метод адсорбции, метод жидкостной мембраны, микробиологический метод и другие. 　　I. Методы реакций в газовой фазе делятся на 3 категории: 1. Методы с использованием электронного пучка и методы с использованием импульсной коронной плазмы; 2. Методы селективного каталитического восстановления, методы селективного некаталитического восстановления и метод восстановления с использованием раскаленного угля; 3. Методы разложения плазмой при низких температурах и нормальном давлении и т. д. Первый тип заключается в использовании свободных радикалов, образующихся под действием высокоэнергетических электронов, для окисления NO до N02. Затем N02 реагирует с H2O и NH3 с образованием NH4NO3, который может быть затем восстановлен и использован снова. Таким способом можно одновременно удалять серу и азотистые соединения. Второй тип предполагает использование в каталитических или некаталитических условиях восстановителей, таких как NH3 и C, для превращения N2O в безвредный N2. Третий тип заключается в использовании высокоэнергетических активных частиц, образующихся в результате сверхвысокого давления и узкопульсных разрядов, для разрушения молекул NOx путем разрыва их химических связей с образованием O2 и N2. 　　II. Существует множество методов поглощения NOx с использованием жидкостей, и они находят широкое применение. NOx можно поглощать с помощью воды, щелочных растворов, разбавленной нитратной кислоты и концентрированной серной кислоты. Поскольку NO крайне плохо растворяется в воде или щелочных растворах, эффективность процесса денитрификации с использованием влажных методов обычно не является высокой. Поэтому для повышения эффективности очистки NO применяются методы окисления, восстановления или комплексного поглощения. По сравнению с сухим способом, влажный способ имеет такие преимущества, как простота технологического оборудования и меньшие инвестиции; кроме того, некоторые методы позволяют восстанавливать NOx, что приносит определенную экономическую выгоду. Недостаток — эффективность очистки немного ниже. Процесс десульфуризации дымовых газов. Процесс десульфуризации дымовых газов. III. Удаление NOx с помощью адсорбции: в качестве адсорбентов часто используются молекулярные сита, активированный уголь, натуральные цеолиты, силикагель и торф. Некоторые из адсорбентов, таких как силикагель, молекулярные сита, активированный уголь и т. д., обладают также каталитическими свойствами: они способны каталитически окислять NO, содержащееся в отходящих газах, до NO2. Затем NO2 можно поглотить с помощью воды или щелочи для его последующего восстановления. Метод адсорбции обеспечивает высокую эффективность денитрификации и позволяет восстанавливать NOx, однако из-за небольшой емкости адсорбента, необходимого большого количества адсорбентов, крупных размеров оборудования и частой необходимости его регенерации этот метод не находит широкого применения. 　　В целом, в настоящее время в промышленности используются в основном два метода: метод газофазной реакции и метод жидкостного поглощения. Среди этих двух типов методов преобладают каталитический метод восстановления и метод абсорбции с использованием щелочей. Первый метод позволяет снизить концентрацию NOx в отходящих газах до более низкого уровня, однако он требует большого количества NH3; в некоторых случаях также необходимо использование топливного газа, что приводит к экономическим потерям. Второй метод позволяет преобразовать NO в нитраты и нитриты, что имеет определенную экономическую ценность. Однако его эффективность в очистке газов невысока, и он не способен снизить концентрацию NOx до достаточно низкого уровня. У всех распространенных методов имеются недостатки, поэтому для поиска одной или нескольких технологий десульфуризации, которые были бы технически осуществимы, экономически целесообразны и соответствовали бы условиям Китая, необходимо приложить еще больше усилий.

　В оборудовании для обработки отходящих газов существует несколько методов десульфуризации дымовых газов: метод газофазной реакции, метод жидкостного поглощения, метод адсорбции, метод жидкостной мембраны, микробиологический метод и другие. 　　I. Методы реакций в газовой фазе делятся на 3 категории: 1. Методы с использованием электронного пучка и методы с использованием импульсной коронной плазмы; 2. Методы селективного каталитического восстановления, методы селективного некаталитического восстановления и метод восстановления с использованием раскаленного угля; 3. Методы разложения плазмой при низких температурах и нормальном давлении и т. д. Первый тип заключается в использовании свободных радикалов, образующихся под действием высокоэнергетических электронов, для окисления NO до N02. Затем N02 реагирует с H2O и NH3 с образованием NH4NO3, который может быть затем восстановлен и использован снова. Таким способом можно одновременно удалять серу и азотистые соединения. Второй тип предполагает использование в каталитических или некаталитических условиях восстановителей, таких как NH3 и C, для превращения N2O в безвредный N2. Третий тип заключается в использовании высокоэнергетических активных частиц, образующихся в результате сверхвысокого давления и узкопульсных разрядов, для разрушения молекул NOx путем разрыва их химических связей с образованием O2 и N2. 　　II. Существует множество методов поглощения NOx с использованием жидкостей, и они находят широкое применение. NOx можно поглощать с помощью воды, щелочных растворов, разбавленной нитратной кислоты и концентрированной серной кислоты. Поскольку NO крайне плохо растворяется в воде или щелочных растворах, эффективность процесса денитрификации с использованием влажных методов обычно не является высокой. Поэтому для повышения эффективности очистки NO применяются методы окисления, восстановления или комплексного поглощения. По сравнению с сухим способом, влажный способ имеет такие преимущества, как простота технологического оборудования и меньшие инвестиции; кроме того, некоторые методы позволяют восстанавливать NOx, что приносит определенную экономическую выгоду. Недостаток — эффективность очистки немного ниже. Процесс десульфуризации дымовых газов. Процесс десульфуризации дымовых газов. III. Удаление NOx с помощью адсорбции: в качестве адсорбентов часто используются молекулярные сита, активированный уголь, натуральные цеолиты, силикагель и торф. Некоторые из адсорбентов, таких как силикагель, молекулярные сита, активированный уголь и т. д., обладают также каталитическими свойствами: они способны каталитически окислять NO, содержащееся в отходящих газах, до NO2. Затем NO2 можно поглотить с помощью воды или щелочи для его последующего восстановления. Метод адсорбции обеспечивает высокую эффективность денитрификации и позволяет восстанавливать NOx, однако из-за небольшой емкости адсорбента, необходимого большого количества адсорбентов, крупных размеров оборудования и частой необходимости его регенерации этот метод не находит широкого применения. 　　В целом, в настоящее время в промышленности используются в основном два метода: метод газофазной реакции и метод жидкостного поглощения. Среди этих двух типов методов преобладают каталитический метод восстановления и метод абсорбции с использованием щелочей. Первый метод позволяет снизить концентрацию NOx в отходящих газах до более низкого уровня, однако он требует большого количества NH3; в некоторых случаях также необходимо использование топливного газа, что приводит к экономическим потерям. Второй метод позволяет преобразовать NO в нитраты и нитриты, что имеет определенную экономическую ценность. Однако его эффективность в очистке газов невысока, и он не способен снизить концентрацию NOx до достаточно низкого уровня. У всех распространенных методов имеются недостатки, поэтому для поиска одной или нескольких технологий десульфуризации, которые были бы технически осуществимы, экономически целесообразны и соответствовали бы условиям Китая, необходимо приложить еще больше усилий.

SNCR, SCR, адсорбция на активном угле, денитрификация с помощью электронного пучка.

Технологии десульфуризации дымовых газов включают методы газофазных реакций, жидкостного поглощения, адсорбции, использования жидкостных мембран, а также методы, основанные на действии микроорганизмов

Технологии SCR, SNCR и их комбинированное применение. Эффективность десульфуризации с использованием технологии SCR обычно составляет 80–90%; это позволяет снизить концентрацию выбросов NOx до уровня ниже 100 мг/м³ (в стандартных условиях, на сухой основе, при 6% O2)

Основные способы включают следующие: SCR (для электростанций), SNCRA, ступенчатое сгорание (для цементной промышленности). метод абсорбции кислотами, метод абсорбции щелочами, метод селективного каталитического восстановления, метод неселективного каталитического восстановления, метод адсорбции, метод активации плазмой и т. д

метод абсорбции кислотами, метод абсорбции щелочами, метод селективного каталитического восстановления, метод неселективного каталитического восстановления, метод адсорбции, метод активации плазмой и т. д

SNCR, SCR, адсорбция на активном угле, денитрификация с помощью электронного пучка. Мы используем метод адсорбции с активированным углем: уровень оксидов азота составляет примерно 100 мг/кубический метр, а уровень диоксида серы — примерно 10 мг/кубический метр. Причина в том, что только практика может дать точные данные

　1) Селективное некаталитическое восстановление для денитрификации (SNCR) 2) Селективное каталитическое восстановление для денитрификации (SCR) 3) Адсорбция с использованием активированного угля 4) Денитрификация с использованием электронных лучей 1. Технология SNCR (селективное некаталитическое восстановление): Метод селективного некаталитического восстановления представляет собой способ разложения NOx без использования катализатора при температуре от 850 до 1100°C. У него низкая стоимость строительства, простая схема расположения элементов и малая площадь занимаемой территории, что делает его подходящим для реконструкции старых заводов; новые заводы могут использовать его в сочетании с проектом котла. 　　 2. Технология SCR (селективное каталитическое восстановление): SCR является наиболее разработанной в настоящее время технологией денитрификации дымовых газов; это метод денитрификации, применяемый после котла. В настоящее время в мире распространены два основных вида технологии SCR: технология с использованием аммиака и технология с использованием мочевины. Преимущества: этот метод обеспечивает высокую эффективность денитрификации, имеет относительно низкую стоимость; в настоящее время он широко используется в проектах как внутри страны, так и за рубежом, став основной технологией для денитрификации дымовых газов на электростанциях. Недостаток: в топливе содержится сера, в результате сгорания образуется определенное количество SO3. После добавления катализатора при наличии кислорода объем образования SO3 значительно увеличивается, и в результате взаимодействия с избытком NH3 образуется NH4HSO4. NH4HSO4 обладает коррозионными и липкими свойствами, что может привести к повреждению оборудования в дымоходах. 3. Адсорбция активным углем: совместное применение
4. Денитрификация с помощью электронного пучка: новая технология

Порошок активированного угля используется для дополнения угля при производстве кокса

Денитрификация дымовых газов. Из-за ограничений технологий сжигания с низким содержанием азота в печи уровень выбросов NOx не может быть на удовлетворительном уровне. Чтобы дальше снизить уровень выбросов NOx, необходимо проводить процедуру денитрификации дымовых газов после процесса сжигания. Существующие методы денитрификации дымовых газов в основном делятся на три категории: сухой, полусухой и влажный способы. К сухим методам относятся селективное некаталитическое восстановление (SNCR), селективное каталитическое восстановление (SCR) и метод совместной десульфуризации и денитрификации с использованием электронных лучей; к полусухим методам относится метод совместной десульфуризации и денитрификации с использованием активного угля; к влажным методам относится метод окисления озоном с последующим поглощением и другие. Среди множества методов денитрификации технология SCR пользуется широким коммерческим применением в Японии, Европе и Америке благодаря таким преимуществам, как простая конструкция оборудования для денитрификации, отсутствие побочных продуктов, удобство эксплуатации, высокая надежность, эффективность денитрификации и относительно низкие первоначальные инвестиции. Система денитрификации SCR в основном состоит из системы подготовки реагента для денитрификации и самого реактора. NOx восстанавливаются до азота путем впрыска в реактор реагента для денитрификации NH3. Поскольку эта реакция восстановления чувствительна к температуре, необходимо добавлять катализатор для соблюдения температурных условий реакции и повышения её активности. При использовании технологии с высоким содержанием пыли реактор SCR размещается между устройством для снижения расхода угля и предварительным нагревателем воздуха. Преимущество заключается в высокой температуре дымовых газов, что обеспечивает необходимые условия для активности катализатора; недостатком является высокое содержание золы в дымовых газах, что требует от катализатора повышенных характеристик по защите от износа и засорения. Для процессов с низким содержанием пыли SCR устанавливается после системы десульфуризации дымовых газов (FGD) и перед дымоходом. Хотя в этот момент содержание твердых частиц в дымовых газах существенно снижается, однако для обеспечения необходимой температуры реакции, требуемой для активности катализатора, необходимо установить паровые нагреватели и теплообменники для дымовых газов (GGH). Это делает систему более сложной и увеличивает затраты, поэтому обычно предпочитается использовать процесс с высоким содержанием пыли.

1) Селективное некаталитическое восстановление для денитрификации (SNCR). Метод селективного некаталитического восстановления представляет собой способ восстановления NOx без использования катализатора при температуре от 850 до 1100°C. Наиболее часто используемыми лекарствами являются аммиак и мочевина. Как правило, эффективность системы SNCR для удаления оксидов азота может достигать 25–40% в случае крупных угольных энергетических установок, а в случае малых установок — 80%. Поскольку этот метод в значительной степени зависит от размеров конструкции котла, его часто используют в качестве дополнительного средства для технологии сжигания с низким содержанием азота. У него низкая стоимость строительства, простая схема расположения элементов и малая площадь занимаемой территории, что делает его подходящим для реконструкции старых заводов; новые заводы могут использовать его в сочетании с проектом котла. 2) Селективное каталитическое восстановление для денитрификации (SCR). SCR является наиболее разработанной на сегодняшний день технологией денитрификации дымовых газов. Это метод денитрификации, применяемый после котла. Впервые он был внедрен в коммерческую эксплуатацию в Японии в конце 1960–1970-х годов. При этом методе с использованием восстановителя (NH3, мочевина) под действием металлического катализатора происходит селективная реакция с NOx с образованием N2 и H2O, вместо окисления O2. Отсюда и название «селективное». Наиболее распространенные в мире технологии SCR делятся на два типа: SCR с использованием аммиака и SCR с использованием мочевины. В обоих методах используется способность аммиака к восстановлению NOx; под действием катализатора NOx (в основном NO) превращается в N2 и воду, которые почти не оказывают воздействия на атмосферу. В качестве восстановителя выступает NH3. Катализаторы, используемые в SCR, в основном имеют TiO2 в качестве носителя, а активными компонентами являются V2O5 или V2O5-WO3 или V2O5-MoO3. Они выпускаются в трех формах: сотовой, пластинчатой и волнообразной. Катализаторы типа SCR, используемые в процессе денитрификации дымовых газов, делятся на катализаторы для высоких температур (345°C–590°C), катализаторы для средних температур (260°C–380°C) и катализаторы для низких температур (80°C–300°C). Для разных катализаторов характерны разные оптимальные температуры реакции. При слишком низкой температуре реакции активность катализатора снижается, что приводит к ухудшению эффективности процесса денитрификации. Кроме того, если катализатор продолжает работать при низких температурах, это может привести к его постоянному повреждению. При слишком высокой температуре реакции NH3 легко окисляется, что увеличивает количество NOx. Это также может вызвать фазовые изменения в структуре катализатора, что приводит к снижению его активности. Во многих отечественных и зарубежных системах SCR используется высокая температура; диапазон температуры реакции составляет 315°C–400°C. Преимущества: этот метод обеспечивает высокую эффективность денитрификации, имеет относительно низкую стоимость, широко применяется в проектах как внутри страны, так и за рубежом, и является основным методом денитрификации дымовых газов на электростанциях. Недостатки: в топливе содержится сера, в результате сгорания образуется определенное количество SO3. После добавления катализатора при наличии кислорода объем образования SO3 значительно увеличивается, и в результате взаимодействия с избытком NH3 образуется NH4HSO4. NH4HSO4 обладает коррозионными и липкими свойствами, что может привести к повреждению оборудования в дымоходах. Хотя объем образования SO3 ограничен, его влияние нельзя недооценивать. Кроме того, не следует игнорировать явление отравления катализатора. 3) Адсорбция активным углем в комбинации с другими методами 4) Денитрификация с использованием электронного пучка – новые технологии

SNCR, SCR, адсорбция на активном угле, денитрификация с использованием электронного пучка

1) Селективное некаталитическое восстановительное денитрификационное воздействие (SNCR)； 2) Селективное каталитическое восстановление для денитрификации (SCR) ； 3) Адсорбция активным углем ； 4) Денитрация с помощью электронного пучка. Лично я считаю, что метод SCR — лучший вариант: температура реакции низкая, что позволяет сократить энергопотребление.

SCR/SNCR. SNCR хорош: его легко внедрить, порог входа низкий, а затраты минимальны. Небольшое влияние на систему. Всё должно основываться на интересах. Примером может служить ситуация на Северо-Востоке, где многие предприятия, ранее использовавшие газ, снова перешли на использование угля

SNCR, SCR, адсорбция на активном угле, денитрификация с использованием электронного пучка

SNCR, SCR, адсорбция на активном угле, денитрификация с использованием электронного пучка

SNCR, SCR, адсорбция на активном угле, денитрификация с использованием электронного пучка

SNCR, SCR, адсорбция на активном угле, денитрификация с использованием электронного пучка