CÔNG NGHỆ xử lí KHÍ NOx

khí thải công nghiệp, xử lí khí oxit nito, NOx được hấp phụ mạnh bởi than hoạt tính.Tuy nhiên khi tiếp xúc với các oxit nitơ than có thể cháy và nổ.Ngoài ra, than có độ bền cơ học thấp và khi phục hồi có thể chuyển NOx thành NO, NOx được hấp phụ mạnh bởi than hoạt tính.Tuy nhiên khi tiếp xúc với các oxit nitơ than có thể cháy và nổ.Ngoài ra, than có độ bền cơ học thấp và khi phục hồi có thể chuyển NOx thành NO

KĨ THUẬT XỬ LÍ MỘT SỐ KHÍ THẢI CÔNG NGHIỆP CÔNG NGHỆ XỬ LÍ KHÍ NOx Giới thiệu chung NOx NOx tên gọi chung oxyde nitơ gồm chất NO, NO2 N2O, N2O3, N2O4, N2O5 1.1 Nitơ IV Oxit – NO2 Giới thiệu chung NOx NOx tên gọi chung oxyde nitơ gồm chất NO, NO2 N2O, N2O3, N2O4, N2O5 1.1 Nitơ IV Oxit – NO2 1.1.2 Nitrô Oxit – N2O 1.1.3 Nitơ monoxit  –NO Nguồn gốc phát sinh NOx ảnh hưởng  2.1 Nguồn gốc 2.1.1 Nguồn gốc tự nhiên Oxit nitric tạo giông có sét N2 + O2 → 2NO (tia lửa điện) 2NO + O2 → 2NO2 3NO2 + H2O → 2HNO3 + NO 2.1.2 Nguồn gốc sinh học 2.1.3 Các nguồn công nghiệp  NOx nhiệt (thermal-NOx) Được hình thành đốt cháy hỗn hợp oxi nitơ khoảng 1600 oC.Cơ chế hình thành NOx nhiệt với phản ứng xảy sau: N2 +O.→ NO + N (1) NO + N.→ N2 + O (2) NO + O → N +O2 (3) N + O2→ NO + O (4) N + OH→ NO+H (5) NO+H.→ N +OH (6)  NOx nhiên liệu (fuel-NOx) HCN + O.→ H + NCO HCN + O.→OH.+ CN HCN + O.→NH +CO Gốc CN tạo NCO phản ứng CN +O2→NCO +O CN +OH.→NCO.+H Trong môi trường oxi hóa NCO tạo NO CO NCO +OH.→NO+CO+H NCO.+O →NO+CO  NOx sớm (prompt- NOx) NOx-sớm tạo thành phản ứng nito không khí với gốc hydrocacbon,CHi (i=02) sinh từ nhiên liệu môi trường oxi N2+CH.→HCN +N Trong môi trường oxi hóa HCN tiếp tục phản ứng chế tạo thành NOx nhiên liệu Cơ chế trình tạo thành NOx sớm xảy nhiệt độ thấp để hạn chế tạo thành NOx sớm người ta tăng tốc độ nạp hỗn hợp nhiên liệu –không khí 2.2 Ảnh hưởng NOx Tổng quan phương pháp xử lý Nox 3.1 Phương pháp hấp phụ  Vật liệu làm chất hấp phụ: vật liệu xốp với bề mặt bên lớn, tạo thành tổng hợp nhân tạo hay tự nhiên  Chất hấp phụ:  Hiệu hấp phụ:  NO hấp phụ mạnh than hoạt tính.Tuy nhiên tiếp xúc với oxit nitơ than x cháy nổ.Ngoài ra, than có độ bền học thấp phục hồi chuyển NOx thành NO  Khả hấp phụ NO silicagel thấp than hoạt tính bền học, không cháy, x giống than hoạt tính tái sinh chuyển NOx thành NO  Nhôm hoạt tính hấp phụ NO với hiệu suất không cao độ bền học x 3.2  Phương pháp hấp thụ   3.2.1 Hấp thụ nước Khi hấp thụ NO2 nước phần axit nitric sinh pha khí: 3NO2 + H2O 2HNO3 + NO + Q Để xử lý oxit nitơ sử dụng dung dịch oxi già loãng NO + H2O2 NO2 + H2O NO2 + H2O 2HNO3 +NO N2O3 + H2O2 N2O4 + H2O N2O4 + H2O HNO3 + HNO2  Yếu tố xác định kinh tế trình lưu lượng oxi già (vào khoảng 6kg/tấn axit) Để thúc đẩy trình dùng chất xúc tác.Hiệu xử lý đạt 97% 3.2.2 Hấp thụ kiềm Người ta sử dụng nhiều dung dịch kiềm muối khác Hấp thụ hóa học NO2 dung dịch Soda diễn theo phương trình phản ứng sau: 2NO2 + Na2CO3 NaNO3 +CO2 + Q   3.2.3 Hấp thụ chọn lọc Để hấp thụ NO O2 pha khí, sử dụng dung dịch FeSO4, FeCl2, Na2S2O2, NaHCO3 Phương trình phản ứng tạo thành phức sau: FeSO4 +NO Fe(NO)SO4 FeCl2 + NO Fe(NO)Cl2 2Na2S2O3 + 6NO 3N2 + 2na2So4 + 2SO2 2NaHSO3 + 2NO N2 + 2NaHSO4 2(NH2)2CO + 6NO 5N2 + 4H2O + 2CO2 3.2.4 Khử oxit nitơ có xúc tác nhiệt độ cao Quá trình diễn tiếp xúc NOx với khí khử bề mặt xúc tác Chất khử metan, khí tự nhiên, khí than khí dầu mỏ, CO, H hỗn hợp nitơ-hydro Hiệu khử NOx phụ thuộc hoạt tính xúc tác Xúc tác sở platin kim loại vận tốc thể tích khí (2-12)x104 l/h cho phép đạt nồng độ lại khí NOx 5x10-4 – 5x10-2 % thể tích  Bản chất trình khử biểu diễn phản ứng sau: 4NO + CH4 → 2N2 + CO2 + 2H2O 2NO2 + CH4 → N2 + CO2 + 2H2O 2NO + 2CO → N2 + 2CO2 2NO2 + 4CO → N2 +4CO2 Trên thực tế thường sử dụng khí tự nhiên dễ kiếm rẻ Phương pháp ứng dụng để khử NOx sản xuất axit nitric, khí thỉ chứa (% thể tích): NOx – 0,05÷0,1, N2 – 96,0÷96,2, O2 – 2,2÷3,0 3.2.5 Khử NOx với xúc tác chọn lọc  Quá trình diễn phản ứng tỏa nhiệt sau: 6NO + 4NH3 → 5N2 + 6H2O 6NO2 + 8NH3 → 7N2 +12H2O 8NO +2NH3 → 5N2O + 3H2O 5NO2 + 2NH3 → 7NO + 3H2O 4NO + 4NH3 +O2 → 4N2 + 6H2O 4NH3 + 3O2 → 2N2 + H2O Quá trình yêu cầu thiết bị đơn giản, hiệu suất xử lý cao áp dụng vào thực tiển 3.2.6 Phân hủy NOx chất khử dị thể Ở nhiệt độ 500 – 1.300oC phân hủy NOx diễn vật liệu rắn có chứa cacbon than, than cốc, grafit Các bon đóng vai trò xúc tác nhiên liệu C +NO → (C – 0) + 0,5N2 (C – O) + NO → CO2 +0,5N2 Ở nhiệt độ 800oC độ chuyển hóa NOX dùng than cốc 96% 1000oC tiến đến gần 100% Phân hủy NOx chất khử đồng thể dị thể xúc tác  3.2.7   Ở nhiệt độ 30 – 40oC diễn phản ứng tỏa nhiệt sau: NH3 + H2O NH4OH 2NO2 + 2NH4OH → NH4NO2 + NH4NO3 + H2O N2O3 + 2NH4OH → 2NH4NO2 + H2O Sự đun nóng dòng khí dẫn đến phân hủy acrosol nitric nitrat tạo thành sản phẩm không độc NH4NO2 → N2 + 2H2O NH4NO3 → N2 + 2H2O +1/2 O2  Sử dụng cacbanic dạng dung dịch với nước axit HNO 3, H2PO4, H3PO4 làm giảm nhiệt độ phân hủy Tuy nhiên, vận tốc không lớn hiệu làm không 80%  Sử dụng dung dịch nước – cacbanic: NO2 + H2O → HNO3 +HNO2 2HNO2 + CO(NH2)2 → 2N2 + CO2 + 3H2O N2O3 + CO(NH2)2 → 2N2 + CO2 + 2H2O  Sử dụng dung dịch axit nitric – cacbanit NO + NO2 + HNO3 + 2CO(NH2)2 → 2N2 + NH4NO3 + 2CO + H2O Cacbanit dùng dạng bột hạt, phủ lên chất mang xốp hay ép với nó.Hiệu xử lý NOx đạt 85 – 99% lớn 3.2.8 Công nghệ xử lý NOx SCR với SNCR   SNCR SCR Nguyên lý Là công nghệ xử lý NOx cháy Là công nghệ xử lý NOx sau cháy   Đều khử NOx hợp chất mà nito mang hóa trị âm ammoniac, đạm ure,… • Lợi dụng nhiệt độ cao khí thải nhiệt độ • lò đốt để khử NOx • Nhiệt độ phản ứng >800 C Sử dụng chất xúc tác để giảm nhiệt độ phản ứng khử NOx N2 • Khi có mặt chất xúc tác, nhiệt độ phản ứng xảy khoảng 180 – 450 độ C Cơ chế phản ứng   • • • nhiệt độ > 800-980 C, cho dd ure vào hỗn hợp khí • Trong trình khói thải di chuyển bề mặt qua thải có pt pư: lỗ xốp vật mang chất xúc tác, NOx bị khử NO + NO2 + (NH2)2CO → 2N2 + CO2 + 2H2O amoniac ure (NH2)2CO + H2O → 2NH3 + CO2 • Các chất xúc tác thường sử dụng là: V2O5, zeolit mang kim loại, TiO2, hỗn hợp oxit kim loại chuyển tiếp…   6NO + 4NH3 → 5N2 + 6H2O 4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 2H2O NO2 + 8NH3 → 7N2 + 12H2O 2NO2 + 4NH3 + O2 → 3N2 + 6H2O Đặc điểm Chi phí đầu tư vận hành thấp hiệu lại không cao   • • • • Không phát sinh sp phụ cần phải xử lý Kết cấu đơn giản, dễ lắp đặt Chi phí thấp Khử 80% NOx với tỷ lệ NH3/NOx 0,81 – 0,82   Quy trình • • • • B1: Khử NOx nhiệt độ cao B2: Trao đổi nhiệt B3: Tách bụi thô • • • B4: XL cuối để tách nốt bụi nhỏ khí độc khác B1: Trao đổi ổn định nhiệt B2: Trộn khí B3: Oxi hóa khử có xúc tác tháp xúc tác có chọn lọc •   B4: điều hòa thải 3.3 Sơ đồ công nghệ SCR SNCR 3.3.1 Sơ đồ công nghệ SNCR 3.3.2 Sơ đồ công nghệ SNCR ... hay ép với nó.Hiệu xử lý NOx đạt 85 – 99% lớn 3.2.8 Công nghệ xử lý NOx SCR với SNCR   SNCR SCR Nguyên lý Là công nghệ xử lý NOx cháy Là công nghệ xử lý NOx sau cháy   Đều khử NOx hợp chất mà nito... nhiệt độ cao Quá trình diễn tiếp xúc NOx với khí khử bề mặt xúc tác Chất khử metan, khí tự nhiên, khí than khí dầu mỏ, CO, H hỗn hợp nitơ-hydro Hiệu khử NOx phụ thuộc hoạt tính xúc tác Xúc tác... thành NOx nhiên liệu Cơ chế trình tạo thành NOx sớm xảy nhiệt độ thấp để hạn chế tạo thành NOx sớm người ta tăng tốc độ nạp hỗn hợp nhiên liệu –không khí 2.2 Ảnh hưởng NOx Tổng quan phương pháp xử