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    激光切割废气处理设备【废气中氮氧化物治理技术探讨】

    时间:2019-04-15 03:31:13 来源:雅意学习网 本文已影响 雅意学习网手机站

      摘 要:近年来,随着国内对氮氧化物污染的重视,对氮氧化物排放的控制日趋严格。本文就工业废气中氮氧化物治理技术进行了简单分析比较,建议选择良好的治理技术。  关键词:治理技术 比较 改造。
      氮氧化物指NO、N2O、NO2、N2O3、N2O4、N2O5等,总称NOx,主要来源于矿物燃料燃烧产生,约占总数的80%,其中热电厂的排放量可达30%,另外硝酸生产中排放量可达30kg/t,各种硝化过程排放量可达0.09~6.35kg/t。其对人类健康和环境的危害主要有对人体的致毒作用、对植物的损害、形成酸雨酸雾、与碳氢化合物形成光化学烟雾、参与臭氧层的破坏等。本文对工业废气中氮氧化物治理技术进行了比较、分析,并提出了良好的建议。
      一、治理技术
      氮氧化物治理技术方法多样,应用较广,目前国内应用较多的有:固体吸附法、液体吸收法和催化还原法以及电子束法、脉冲电晕法及微波法等。
      1.固体吸附法
      固体吸附法是用丝光沸石分子筛、泥煤、硅胶、活性炭等吸附废气中的NOx,将废气净化。用分子筛可以使尾气中NO2的含量由0.3~0.5%下降到0.0005%以下,但一般每处理1kg NO2需使用17kg沸石,且设备体积庞大,成本较高。当氮氧化物中的NO2浓度高于0.1%,NO浓度高于1~1.5%时,采用硅胶吸附效果较好。
      2.液体吸收法
      水吸收法:用水作吸收剂对NOx进行吸收。但此法吸收效率低,一般为30%-50%,仅可用于气量小、净化要求不高的场合,不能净化含NO为主的NOx。因NO几乎不溶于水,在0℃下的溶解度为7.34mL/100g水,在100℃下则完全不溶。并且用此法大多在6~7kg/cm2的压力下操作,操作费和设备费难以降低,成本较高。
      稀硝酸吸收法:该法是美国Chenweth研究所开发,广泛用于美国硝酸厂的尾气治理。用稀硝酸作吸收剂对NOx进行物理吸收与化学吸收,可以回收NOx,在20℃和1.51015pa下,30%左右的稀硝酸可以吸收NOx,通常该法的NOx去除率可达80~90%。
      碱性溶液吸收法: 用NaOH、Na2CO3、Ca(OH)2、NH4OH等碱溶液作吸收剂对NOx进行化学吸收,对于含NO较多的NOx废气,净化效率低。为了提高NOx的净化效果,近年来又发展了氧化吸法、吸收还原法及络合吸收法等。氧化吸收法:用浓硝酸、次氯酸钠、高锰酸钾等作氧化剂,先将NO部分氧化成NO2,然后再用碱溶液吸收,使净化效率提高,日本的NE法是采用碱性高锰酸钾作为吸收剂,NOx去除率可达93~98%,但运转费用较高。
      3.催化还原法
      含非选择性催化还原法和选择性催化还原法两种。前者是将废气中的氮氧化物和氧两者不加选择地一并还原。目前主要采用CH4、H2、CO等作还原剂与NOx进行催化还原反应,发生如下反应:
      CH2+4NO2-4NO + CO2 +2H2O (1)
      CH2+2O2- CO2 +2H2O (2)
      CH2+4NO-2N2 + CO2 +2H2O (3)
      反应时应将气体预热至480℃,反应结束时控制温度以不超过800℃为宜,废气中氧的含量应控制在3%以下。
      选择性催化还原法(SCR):用NH3作还原剂,有选择性地将NOx催化还原为N2,废气中的氧很少与NH3反应,放热量小。
      4NH3+6NO-5N2+6H2O
      8NH3+6NO2-7N2+12H2O
      在没有催化剂条件下,上述反应只能在980℃左右进行,成本较高。而采用催化剂时,其反应温度可降低,从而降低成本。选择性催化还原法中低温SCR工艺是目前SCR工艺发展的一个重要研究方向,该工艺的最佳反应温度为150~250℃,克服了常规SCR工艺中待处理烟气需预热的缺点,降低了运行费用。陕西国电热工研究所开发了低温稀土SCR催化剂,能在200℃以下实现脱硝;而新型CuO/活性炭催化剂在125~250℃时脱硝率可达90%。
      二、治理技术的改进
      上述几种方法不同程度存在着投资过大或运行费用过高等问题,例如催化氧化法就是在贵金属催化下完成,但贵金属催化剂价格高,易毒化失效,须经常再生,操作复杂,运行成本高等等,有人经多次试验,完成了高效氧化器的设计,不使用催化剂,把含有氮氧化合物的烟气通过风机进入高效氧化器,与空气中的氧瞬间作用,氧化后的烟气进入吸收塔,用水吸收。吸收液反复循环,可得到较高浓度的硝酸;吸收后的烟气再次进入新的高效氧化器,氧化尚未氧化的和新产生的NO,二次氧化后的烟气用稀碱吸收,达标后排放。 选择此项治理技术的优势在于:a、直接用空气或氧气氧化,不需要催化剂,运行成本低。 b、操作简单,基本不需经常维护,设备相对简单,投资相对较小。c、适用范围宽,治理排放量可高达数百万立方/小时以上,既可用于化工过程,又可用于烟道气的脱硝处理。d、可以和脱硫过程无缝对接,在脱硫完成后,接着使用非催化氧化技术脱硝,达到联合脱硫脱硝的目的。 e、产品为硝酸或硝酸盐,可以回收,有一定经济效益。 f、净化效率高,尾气中的氮氧化物含量可降至300甚至200mg/Nm3以下,不会产生新的污染。
      三、结语
      目前国内许多中小企业不治理氮氧化物而直接超标排放,或采用尿素、碱喷淋吸收法等进行简单控制,污染物难以达标排放;而治理技术的改进可使废气达标排放,净化后的废气达到GB16297—1996《大气污染物综合排放标准》表2“新污染源大气污染物综合排放值”中氮氧化物排放标准。
      参考文献
      [1]刘有智等.超重力法处理高浓度氮氧化物废气中试研究.化 工 进 展第7 期.1059.
      [2]汪大翠.徐新华等.化工环境工程概论,化学工业出版社,2007.
      [3]雷鸣,岑超平,胡将军.尿素/高锰酸钾湿法烟气脱氮的试验研究[J].环境污染治理技术与设备,2005,6(6):16-18.
      作者简介: 谢凯明(1965-),女,云南个旧人,副教授。研究方向:应用化学,单位、学校名称:云南广播电视大学、云南国防工业职业技术学院,专业:化工。

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