固定床活性焦脱硫脱硝一体化的设计

2.1 脱硝机理
O2（g）→2O*
NH3（g）→NH3* NO*+O*→NO2* 8NO2*+6NH3*→7N2+12H2O*
（2-9）
（2-10） （2-11） （2-12）
式中，*号表示吸附态。其中2-8~2-11式为活性焦吸附过程，2-12式为 催化氧化过程，2-13式为选择性催化还原过程。总反应式可表示为： 4NO+O2+4NH3→4N2+6H2O
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三、反应器类型的确定
活性焦作为吸附剂和催化剂。反应类型为气—固相催化反应。所以可以 初步确定采用固相催化反应器。接下来的任务就是确定采用固定床反应器还 是流化床反应器。
考虑到本设计是在实验室内进行的小型模拟烟气净化实验，以及反应为 气—固相反应，所以采用列管式反应器。 固定床反应器与流动床反应器相比：在固定床中催化剂不易磨损而可长 期使用，而流动床反应器内颗粒间的磨损和带出造成催化剂的损耗；不需要 提供使催化剂颗粒处于流态化状态的动力，能量消耗较小；反应器内的流动 接近平推流，不会产生返混现象，反应效率较快；④选择性和转化率较高。 综上所述，活性焦脱硫脱硝一体化工艺采用固定床列管式反应器。
3.2 实验仪器
烧杯（500mL） ；量筒（25mL、100mL、250mL） ；锥形瓶（250mL） ；万 分之一精密天平（塞多利斯 BS124S） ；减压阀（N2、O2、SO2、NO、NH3）；转子 流量计（0.03-0.3L/min、0.1-1 L/min、0.1-1m3/h、 0.016-0.16 m3/h）；
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二、活性焦脱硫脱硝的反应机理
目前在有O2和水蒸气存在时，被普遍认同的脱硫机理是： SO2（g）→SO2* （2-1）
2.1 脱硫机理
O2（g）→2O*
H2O（g)→H2O* SO2 *+O*→SO3 * SO3 *+H2O*→H2SO4 * H2SO4 *+nH2O*→（H2SO4·nH2O） *
（ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ-2）
（2-3） （2-4） （2-5） （2-6）
上述方程式中，*号表示吸附态。其中2-1~2-3式为活性焦吸附过程，24式为催化氧化过程，2-5和2-6式为水合稀释过程。【4】总反应式可表示为：
SO2+H2O+1/2O2→H2SO4
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二、活性焦脱硫脱硝的反应机理
目前在有O2和NH3存在时，被普遍认同的脱硝机理： NO（g）→NO* （2-8）
4 4 2 反应器截面积Af： Af 1.15Ax 1.15 0.8310 0.954510 m
则其对应的直径D2; D2 2
Af

1.1cm
反应器高度Hf：H f H x 0.5cm 36.5cm
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五、 实验系统
3.1实验材料
粒状活性焦（粒径为1mm)，NaOH溶液，钠/碱石灰，浓磷酸，硅胶。
固定床脱硫脱硝反应器（自行设计，为玻璃管）；
筒式电阻加热器，THORLABS生产，型号HT15W； 烟气分析仪：奥地利马杜公司，型号GA-21puls； 干燥箱：上海贺德实验设备厂生产，型号DHD-9070A，PID 控制，不锈钢内 胆；
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固定床活性焦脱硫脱硝一体化的设计
一、活性焦脱硫脱硝一体化设计的工艺流程
整个工艺流程包括模拟烟气系统、吸附解除系统、解吸脱附系统、烟 气处理及分析系统。反应温度为120℃。
1-氮气瓶，2-氧气瓶，3-NO瓶，4-NH3瓶，5-SO2瓶，6-转子流量计，7~11-控制阀 门，12-氢氧化钠溶液，13-钠/碱石灰，14-浓磷酸，15-硅胶瓶，16-固定床脱硫 反应器，17-加热器
0.5 103 4 2 A 0 . 83 10 m 吸附剂截面积Ax： x Vm 0.1 60 Qy
则其对应的直径D1：
D1 2
Ax

1.02cm
Vx 3 105 吸附剂高度Hx： H x A 8.3 105 0.36m x
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4.2 反应器尺寸的计算
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四、固定床反应器的尺寸设计吸附剂计算
4.1 吸附剂的计算 烟气流量为0.5L/min,面积速度为0.1m/s,空间速度为 1000h-1,充填密度为418kg/m3,床层孔隙率为40%
0.5 10-3 60 5 3 V 3 10 m 吸附剂体积Vx： x V 1000 k Qy
3.3 实验设备
气体钢瓶：氮气、氧气钢瓶（12MPa，方辛气体有限公司）；SO2气体钢瓶 （8MPa，杭州新世纪混合气体有限公司）；NO气体钢瓶（8MPa，杭州新世纪混合 气体有限公司）；NH3气体钢瓶（8MPa，杭州新世纪混合气体有限公司）； 水蒸气发生器：大连唯恩测控技术有限公司生产，型号HEV-N-L3；