催化转化法净化气态污染物

反应温度在350度以 上
反应温度在350度以下
4NH3 5O2 6H2O4NO 2NH3 3H2 N2 4NH3 4O2 6H2O 2N2O 4NH3 3O2 6H2O 2N2
►工艺中
1）控制反应温度400度以下，只有主反应 能够进行
2）选择合适的催化剂，利用催化剂的选择 性，使主反应催化速转化法度净化气大态污染大物 超过副反应速度
童血中铅浓度达0.6~0.8ppm时，会影响儿童的生长和智力发
育，甚至出现痴呆症状。铅还能透过母体进入胎盘，危及胎
儿。
催化转化法净化气态污染物
1.净化原理和方法
►汽车尾气组成？
1）氮氧化物1000-2000cm/m3---燃料在汽缸中高温燃烧
2）一氧化碳5%，碳氢化合物1000cm/m3---燃油燃烧不完全
2.净化用催化剂
► 2.1 对催化剂的要求 ①催化反应器安装在内燃机旁，要求结构简单、质量
轻、体积小 ②催化剂要适应气体流量、组成和温度的变化 ③足够机械强度 ④催化剂活性在高温和低温条件下都比较高 ⑤催化剂具有合适的孔隙结构，使尾气通过时阻力小 ⑥汽车尾气中的烃类和一氧化碳通过催化燃烧的方法
► 燃烧法分类 1）直接氧化燃烧，温度较高>650度,操作简单 ①但由于废气中有机物浓度较低，空气量很大，为了保证燃烧温度
需要添加额外燃料 ②直接燃烧由于混合不充分等原因，燃烧不完全，燃烧过程中除形
成二氧化碳和水外还产生氮氧化物，一氧化碳，致癌的碳氢化合 物（辅助反应） 2）催化燃烧法 在催化剂作用下，将废气中的有害物质完全氧化燃烧生成为无害 物质，可在低温150-350度下进行，无需添加额外燃料
第十章 催化转化法净化 气态污染物
一 汽车尾气的催化还原净化
催化转化法净化气态污染物
汽车尾气的危害！！！
催化转化法净化气态污染物
► 1）汽车尾气最主要的危害是形成光化学烟雾。汽车尾气中 的碳氢化合物和氮氧化合物在阳光作用下发生化学反应，生 成臭氧，它和大气中的其它成份结合就形成光化学烟雾。
► 2）汽车尾气中的氮氧化合物含量较少，但毒性很大。氮氧 化合物进入肺泡后，能形成亚硝酸和硝酸，对肺组织产生剧 烈的刺激作用，最后造成肺气肿。
1.非选择性催化还原
►3.1 反应原理
含有氮氧化物的废气，在一定温和催化剂
的作用下，与还原剂发生反应，二氧化氮
和一氧化氮被还原为氮气，还原剂与废气 H2 NO2 H2ONO
中的氧气发生反应，生成水或二氧化碳 ► 还原剂？H2,CH4,CO,CnHm及其混合气，如
2H2 O2 2H2O
焦炉气，天然气等
2H2 2NO2H2ON2
► 反应步骤：
1）脱色反应，将有色NO2还原为无色NO 2）燃烧反应，还原剂与氧气发生燃烧 3）消除反应，NO被还原为N2
CONO2 NOCO2 2COO2 2CO2 2CO2NON2 2CO2
催化转化法净化气态污染物
非选择性催化还原工艺流程的选择
► 起燃温度，反应温度
► 流程的选择取决于反应温度是否超过催化 剂所能允许的最高温度
►净化方法
1）改进内燃机结构，燃烧完全，减少有害物质排放
2）使用催化剂将尾气中有害物质去除:在催化剂的作用下，利
用尾气中的CO作为还原剂，将氮氧化物还原为氮气，同时
CO转化为CO2
CONO2 NOCO2
1
CO
NO 2
N2
CO2ห้องสมุดไป่ตู้
3）未完全燃烧的一氧化碳和烃类，在催化剂的作用下，与空 气发生氧化作用，生成二催化转氧化法化净化气碳态污和染物水
H2 NO2 H2ONO 2H2 O2 2H2O 2H2 2N催O化 转化法2净H化气2O态污染物N2
选择性催化还原
► 为什么要采用选择性催化还原法？ 使用非催化还原时，必须烧掉尾气中存在的大量氧气（氧气与还原剂发 生反应），致使反应温度，催化剂层的温度急剧升高，给工艺带来一定 困难，因此选用选择性催化还原
4.1 反应原理
使用氨作为还原剂，由于氨在铂催化剂或者非贵金属催化剂的作用下， 只与尾气中的氮氧化物发生反应，不与氧气发生反应，催化反应器内温 度较低
8NH 36NO 212H2O7N2 4NH 36NO6H2O5N2 8NH 34NO 4NO 212H2O8N2
催化转化法净化气态污染物
如何控制副反应的发生？？
► 3）汽车尾气中的碳氢化合物有200多种。汽车尾气中还发现 有32种多环芳烃，包括苯并芘等致癌物质。离公路越近，公 路上汽车流量越大，肺癌死亡率越高。
► 4）汽车尾气中的铅化合物可随呼吸进入血液，并迅速地蓄
积到人体的骨骼和牙齿中，它们干扰血红素的合成、引起贫
血；损害神经系统，严重时损害脑细胞，引起脑损伤。当儿
催化转化法净化气态污染物
催化还原法去除氮氧化物
在催化剂的作用下，将氮氧化物还原为无害的 氮气
优点：对氮氧化物的去除效率高，且能回收热 能
缺点：投资大，运行费用高，消耗氨及燃料气 ，氮氧化物被还原为无用氮气排放
►催化还原法净化氮氧化物，根据还原剂是否 和氧气发生反应分为：
①非选择性催化还原 ②选择性催化还原 催化转化法净化气态污染物
催化转化法净化气态污染物
►催化还原法 1.催化还原法净化废气中的氮氧化物 2.催化还原法净化汽车尾气 ►催化氧化法 高浓度二氧化硫烟气的催化转化 ►催化燃烧法 催化燃烧法脱臭
催化转化法净化气态污染物
催化燃烧法
► 燃烧法处理高浓度VOC和恶臭化合物很有效，原理是通入过量空 气使杂质燃烧，大多数生成二氧化碳和水Cl—HCl S-SO2
T---反应温度
Ta1T b(O 2)
T1---还原剂起燃温度 Φ(O2)---尾气中氧气体积分数%
a---起燃系数，1.05-1.10
b---温升系数，为燃烧掉1%的氧气使反应温度省高值
► 反应温度<催化剂允许温度：一段反应
► 反应温度>催化剂允许温度：两段反应
使尾气中的氧气分别在两催个化转反化法应净化器气态内污染燃物 烧，减少反应温度
反应流程图---两段反应
净化气
还原剂燃料气 预热室
尾气 混合器
反应器
反应器
废
废
热
热
锅
混合器
锅
炉
炉
还原剂燃料气
1.在第一段反应器中先完成二氧化氮转化为一氧化氮的脱色反应，并烧掉一 部分氧，降低反应温度，使其不超过催化剂允许温度，经废热锅炉回收一 部分热量 2.冷却后再与另一部分还原剂燃烧气混合进入第二反应器，将剩余的氧气燃 烧完，并进行脱除反应