尿素濕法煙氣脫硝技術簡介

1、尿素濕法煙氣脫硝成套技術簡 介北京化工大學2012年7月工1地址：北京市朝陽區(qū)北三環(huán)東路15號電話 64412322郵編：100029傳真EELJWG©7 CEEECC/iL rE-CIWOLOGY目前有關煙氣脫硝技術較多，現(xiàn)有煙氣脫硝行業(yè)采用的主要有選擇性催化還原法（SCR）煙氣脫硝技術和尿素濕法煙氣脫硝技術。一、選擇性催化還原法（SCR）煙氣脫硝技術：選擇性催化還原法（SCR）脫硝技術效率比較高，脫硝技術比較成熟。該技 術主要以NH3作為還原劑，在一定溫度和催化劑的作用下，NH3有選擇地將廢氣中NO和NO?還原為氮氣及水蒸氣

2、。在SCR工藝中，根據(jù)所使用催化劑的催化反應溫度，分為高溫、中溫和低溫三種SCR催化劑。一般高溫345C 590C,中溫260450C,低溫150C 280C在SCR脫硝裝置的運行中，除了還原劑 NH3作為操作過程中的消耗品外， 催化劑的使用壽命是一個重要的影響因素。催化劑的壽命取決于催化劑活性的 衰減速度。催化劑在運行一段時間后，其表面活性都會有所下降，存在物理失 活和化學失活。催化劑物理失活主要是指高溫燒結、磨損、固體顆粒沉積堵塞 而引起的催化劑活性破壞；催化劑化學失活主要是堿金屬和重金屬引起的催化 劑中毒。實際應用中，燃料燃燒產(chǎn)生的爐渣飛灰還會造成催化劑微孔堵塞。由 于燃燒后灰分中氧化鈣

3、含量很高，氧化鈣生成的硫酸鈣吸附在催化劑表面，阻 止了反應物向催化劑表面的擴散及擴散進入催化劑內(nèi)部，從而導致催化劑活性 的降低。般情況下，SCR工藝中所米用的催化劑在23年左右就需要更換，因為 催化劑本身使用量較大，且價格較貴，因此催化劑的使用費用很高。另外，SCR工藝中需要連續(xù)補充氨氣，且存在氨氣的逃逸問題。因此，考 慮到氨氣補充及催化劑更換的問題，SCR脫硝裝置的一次性投資較大，總體運2地址：北京市朝陽區(qū)北三環(huán)東路15號電話 64412322郵編：100029傳真 京 億 工 大 學BEEJWG UNiyEMSITY ©7

4、CEEECCAL TTIECIHHOLOGY行費用較高。而且操作不當會產(chǎn)生逃逸氨氣而導致的二次污染問題。二、尿素濕法脫硝技術：1尿素濕法脫硝技術基本原理：尿素濕法煙氣脫硝就是采用尿素水溶液噴淋吸收煙氣中的NO和NO?,并利用尿素與之反應生成氮氣，從而達到煙氣脫硝的目的。尿素濕法煙氣脫硝的原理如下：首先，煙氣中的NO和NO2在氣相中生成N2O3和N2O4，具體的化學反應如下所示：2NO+O2T 2NO22NO2N 2O4NO+NO 2N 2O3接下來，生成的產(chǎn)物通過分子擴散作用從兩相界面由氣相擴散到液相主體。在液相中形成HNO3和HNO2,并分別電離成H+、NO3-、NO2-，生成的NO?與(N

5、H2)2CO (尿素)反應生成N2和CO2等。具體化學反應如下所示：N2O3+H2S 2HNO2N2O4+H2O HNO 2+HNO32NO2+H2O HNO 2+HNO32HNO2+(NH2)2CS 2N 2+CO2+3H2O綜上所述，尿素脫除NOx的總化學反應式可以表述為：(NH 2)2CO+NO+NO 2宀 2N2+CO2+2H2O4地址：北京市朝陽區(qū)北三環(huán)東路15號電話 64412322郵編：100029傳真EELJWG©7 CEEECC/iL rE-CIWOLOGY由上述機理可見，NOx的去除主要是通過NO氧化，隨后溶

6、于水溶液，與尿 素發(fā)生化學反應達到去除的目的。2、尿素濕法脫硝需要解決的技術問題：在尿素濕法煙氣脫硝反應體系中，溶液中的尿素可以直接與溶于液相的 NOx 反應，而NOx由氣態(tài)轉入水相主要是通過 NOx在溶液中的吸收平衡來實現(xiàn)。液相脫除煙氣中的NOx （般NO占90%以上）的主要障礙是NO在水中溶解 度很低，室溫（25C）其亨利常數(shù)為1.94 X0-8mol/L Pa,液相中的傳質阻力較大， 通過改變溫度以及溶液的pH值的方法都不能使NO在水中溶解度明顯提高。因 此，使NO轉化為容易吸收的形態(tài)是尿素濕法脫硝技術的關鍵所在。NO在吸收液中的溶解度與其氧化度（即煙氣中NO2/NO的摩爾比）有關，當

7、氧化度為1時，NO在吸收液中的溶解度最大，與尿素溶液的反應速度最快，此 時可獲得最大的吸收率。為了提高氧化度，氣體在進行吸收前可以經(jīng)過充分氧化。氧化的方法主要 有干法氧化和濕法氧化兩種，干法氧化主要是用氣體進行氧化，一般用空氣、 氧氣或者臭氧進行氧化。濕法氧化一般用氧化劑進行氧化，如高錳酸鉀、雙氧 水、重鉻酸鉀、次氯酸鈉等溶液。與干法氧化相比，濕法氧化有很多優(yōu)點，例 如氣液相直接接觸，其傳熱和傳質效率要比干法氧化高的多，NO的氧化速度較 快，所以濕法氧化速度大于干法氧化速度。但是濕法氧化需要在溶液中加入氧 化劑，而氧化劑可以與吸收液中的尿素（還原劑）進行反應，導致氧化劑及尿 素消耗量增加，因此

8、尿素濕法脫硝工藝中一般采用干法氧化。3、尿素濕法脫硝技術特點：EELJWG©7 CEEECC/iL rE-CIWOLOGY尿素濕法煙氣脫硝過程采用的原材料為氧氣（或者臭氧）、尿素，反應生成 物為二氧化碳、氮氣、水。脫硝完成后的廢液經(jīng)補充尿素后循環(huán)使用，不產(chǎn)生 二次污染的廢棄水體，避免了傳統(tǒng)水洗法、堿吸收法等工藝存在的酸性污染、 副反應多、畐U產(chǎn)品難于回收等問題，符合環(huán)保及清潔生產(chǎn)要求。就操作費用而言，尿素濕法煙氣脫硝僅僅需要補充消耗的尿素，沒有需要 更換的昂貴催化劑，操作費用相對較低。如果采用臭氧氧化，則系統(tǒng)電耗相對 較高（視臭氧消耗量，即氣相中氮氧化物含量而定）。尿素濕法煙氣脫硝設

9、備相對簡單，操作條件溫和（5060C）,相對干法脫硝工藝溫度更低。尿素濕法脫硝技術采用吸收液大流量循環(huán)操作，因此對氣量及煙氣中氮氧 化物含量的波動不敏感，即操作彈性較大。4、尿素濕法脫硝技術應用舉例：中石化長嶺催化劑分公司催化劑焙燒尾氣，氣量35000Nm3/h，其中氮氧化物含量約為50kg/h，煙氣溫度約7080C。NOx排放要求：35米高煙囪出口處廢氣中NOx排放滿足大氣污染物綜合排放標準GB16297-1996中表2:新污染源大氣污染物排放標準的二級標準要求，即 排放量 5.95kg/h，排放濃度 240mg/m3。5、尿素濕法脫硝技術流程示意圖：見附件。8地址：北京市朝陽區(qū)北三環(huán)東路15號電話 64412322郵編：100029傳真 泉 億 工 K 學EELJWG©7 CEEECC/iL rE-CIWOLOGY9地址：北京市朝陽區(qū)北三環(huán)東路15號電話 64412322郵編：100029傳真地址：北京市朝陽區(qū)北三環(huán)東路15號電話 64412322郵編：100029傳真一童l-r匕至器型事fa機風引空 排II塔硝脫