第十章-催化轉(zhuǎn)化法凈化氣態(tài)污染物3課件

催化燃燒法燃燒法處理高濃度VOC和惡臭化合物很有效，原理是通入過量空氣使雜質(zhì)燃燒，大多數(shù)生成二氧化碳和水Cl—HClS-SO2燃燒法分類1）直接氧化燃燒，溫度較高>650度,操作簡(jiǎn)單①但由于廢氣中有機(jī)物濃度較低，空氣量很大，為了保證燃燒溫度需要添加額外燃料②直接燃燒由于混合不充分等原因，燃燒不完全，燃燒過程中除形成二氧化碳和水外還產(chǎn)生氮氧化物，一氧化碳，致癌的碳?xì)浠衔铮ㄝo助反應(yīng)）2）催化燃燒法在催化劑作用下，將廢氣中的有害物質(zhì)完全氧化燃燒生成為無害物質(zhì)，可在低溫150-350度下進(jìn)行，無需添加額外燃料催化燃燒法燃燒法處理高濃度VOC和惡臭化合物很有效，原理是通1催化還原法去除氮氧化物

在催化劑的作用下，將氮氧化物還原為無害的氮?dú)鈨?yōu)點(diǎn)：對(duì)氮氧化物的去除效率高，且能回收熱能缺點(diǎn)：投資大，運(yùn)行費(fèi)用高，消耗氨及燃料氣，氮氧化物被還原為無用氮?dú)馀欧糯呋€原法凈化氮氧化物，根據(jù)還原劑是否和氧氣發(fā)生反應(yīng)分為：①非選擇性催化還原②選擇性催化還原催化還原法去除氮氧化物

在催化劑的作用下，將氮氧化物還原為無21.非選擇性催化還原3.1反應(yīng)原理含有氮氧化物的廢氣，在一定溫和催化劑的作用下，與還原劑發(fā)生反應(yīng)，二氧化氮和一氧化氮被還原為氮?dú)?，還原劑與廢氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)，生成水或二氧化碳還原劑？H2,CH4,CO,CnHm及其混合氣，如焦?fàn)t氣，天然氣等反應(yīng)步驟：1）脫色反應(yīng)，將有色NO2還原為無色NO2）燃燒反應(yīng)，還原劑與氧氣發(fā)生燃燒3）消除反應(yīng)，NO被還原為N21.非選擇性催化還原3.1反應(yīng)原理3非選擇性催化還原工藝流程的選擇起燃溫度，反應(yīng)溫度流程的選擇取決于反應(yīng)溫度是否超過催化劑所能允許的最高溫度T---反應(yīng)溫度T1---還原劑起燃溫度Φ(O2)---尾氣中氧氣體積分?jǐn)?shù)%a---起燃系數(shù)，1.05-1.10b---溫升系數(shù)，為燃燒掉1%的氧氣使反應(yīng)溫度省高值反應(yīng)溫度<催化劑允許溫度：一段反應(yīng)反應(yīng)溫度>催化劑允許溫度：兩段反應(yīng)使尾氣中的氧氣分別在兩個(gè)反應(yīng)器內(nèi)燃燒，減少反應(yīng)溫度非選擇性催化還原工藝流程的選擇起燃溫度，反應(yīng)溫度4反應(yīng)流程圖---兩段反應(yīng)1.在第一段反應(yīng)器中先完成二氧化氮轉(zhuǎn)化為一氧化氮的脫色反應(yīng)，并燒掉一部分氧，降低反應(yīng)溫度，使其不超過催化劑允許溫度，經(jīng)廢熱鍋爐回收一部分熱量2.冷卻后再與另一部分還原劑燃燒氣混合進(jìn)入第二反應(yīng)器，將剩余的氧氣燃燒完，并進(jìn)行脫除反應(yīng)反應(yīng)流程圖---兩段反應(yīng)1.在第一段反應(yīng)器中先完成二氧化氮轉(zhuǎn)5選擇性催化還原為什么要采用選擇性催化還原法？使用非催化還原時(shí)，必須燒掉尾氣中存在的大量氧氣（氧氣與還原劑發(fā)生反應(yīng)），致使反應(yīng)溫度，催化劑層的溫度急劇升高，給工藝帶來一定困難，因此選用選擇性催化還原4.1反應(yīng)原理使用氨作為還原劑，由于氨在鉑催化劑或者非貴金屬催化劑的作用下，只與尾氣中的氮氧化物發(fā)生反應(yīng)，不與氧氣發(fā)生反應(yīng)，催化反應(yīng)器內(nèi)溫度較低選擇性催化還原為什么要采用選擇性催化還原法？6如何控制副反應(yīng)的發(fā)生？？工藝中1）控制反應(yīng)溫度400度以下，只有主反應(yīng)能夠進(jìn)行2）選擇合適的催化劑，利用催化劑的選擇性，使主反應(yīng)速度大大超過副反應(yīng)速度反應(yīng)溫度在350度以上反應(yīng)溫度在350度以下如何控制副反應(yīng)的發(fā)生？？工藝中反應(yīng)溫度在350度以上反應(yīng)溫7第十章催化轉(zhuǎn)化法凈化氣態(tài)污染物一汽車尾氣的催化還原凈化第十章催化轉(zhuǎn)化法凈化氣態(tài)污染物一汽車尾氣的催化還原凈化8汽車尾氣的危害?。。∑囄矚獾奈：Γ。。?1）汽車尾氣最主要的危害是形成光化學(xué)煙霧。汽車尾氣中的碳?xì)浠衔锖偷趸衔镌陉柟庾饔孟掳l(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成臭氧，它和大氣中的其它成份結(jié)合就形成光化學(xué)煙霧。2）汽車尾氣中的氮氧化合物含量較少，但毒性很大。氮氧化合物進(jìn)入肺泡后，能形成亞硝酸和硝酸，對(duì)肺組織產(chǎn)生劇烈的刺激作用，最后造成肺氣腫。3）汽車尾氣中的碳?xì)浠衔镉?00多種。汽車尾氣中還發(fā)現(xiàn)有32種多環(huán)芳烴，包括苯并芘等致癌物質(zhì)。離公路越近，公路上汽車流量越大，肺癌死亡率越高。4）汽車尾氣中的鉛化合物可隨呼吸進(jìn)入血液，并迅速地蓄積到人體的骨骼和牙齒中，它們干擾血紅素的合成、引起貧血；損害神經(jīng)系統(tǒng)，嚴(yán)重時(shí)損害腦細(xì)胞，引起腦損傷。當(dāng)兒童血中鉛濃度達(dá)0.6~0.8ppm時(shí)，會(huì)影響兒童的生長(zhǎng)和智力發(fā)育，甚至出現(xiàn)癡呆癥狀。鉛還能透過母體進(jìn)入胎盤，危及胎兒。1）汽車尾氣最主要的危害是形成光化學(xué)煙霧。汽車尾氣中的碳?xì)浠?01.凈化原理和方法汽車尾氣組成？1）氮氧化物1000-2000cm/m3---燃料在汽缸中高溫燃燒2）一氧化碳5%，碳?xì)浠衔?000cm/m3---燃油燃燒不完全凈化方法1）改進(jìn)內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)，燃燒完全，減少有害物質(zhì)排放2）使用催化劑將尾氣中有害物質(zhì)去除:在催化劑的作用下，利用尾氣中的CO作為還原劑，將氮氧化物還原為氮?dú)?，同時(shí)CO轉(zhuǎn)化為CO23）未完全燃燒的一氧化碳和烴類，在催化劑的作用下，與空氣發(fā)生氧化作用，生成二氧化碳和水1.凈化原理和方法汽車尾氣組成？112.凈化用催化劑2.1對(duì)催化劑的要求①催化反應(yīng)器安裝在內(nèi)燃機(jī)旁，要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量輕、體積?、诖呋瘎┮m應(yīng)氣體流量、組成和溫度的變化③足夠機(jī)械強(qiáng)度④催化劑活性在高溫和低溫條件下都比較高⑤催化劑具有合適的孔隙結(jié)構(gòu)，使尾氣通過時(shí)阻力小⑥汽車尾氣中的烴類和一氧化碳通過催化燃燒的方法去除，氮氧化物通過催化還原去除，因此要采用兩種催化劑在不同反應(yīng)條件下進(jìn)行處理2.凈化用催化劑2.1對(duì)催化劑的要求122.2凈化尾氣常用催化劑1）使氮氧化物還原的催化劑為貴金屬催化劑和金屬氧化物催化劑2）使一氧化碳和烴類氧化的催化劑為鈀催化劑3）三效催化劑將烴類、一氧化碳和氮氧化物同時(shí)氧化和還原催化劑①在粒狀氧化鋁載體上涂覆活性組分②在蜂窩狀載體上涂覆載有活性組分的氧化鋁活性組分：Pt,Pd---氧化催化劑Ph---還原催化劑2.2凈化尾氣常用催化劑133.轉(zhuǎn)化器與凈化流程兩段轉(zhuǎn)化法：還原段轉(zhuǎn)化器+氧化段轉(zhuǎn)化器

氮氧化物采用催化還原去除，碳?xì)浠衔锖鸵谎趸疾捎么呋趸コ?，兩個(gè)催化反應(yīng)分別在不同的轉(zhuǎn)化器內(nèi)進(jìn)行流程圖3.轉(zhuǎn)化器與凈化流程兩段轉(zhuǎn)化法：還原段轉(zhuǎn)化器+氧化段轉(zhuǎn)化器14兩段轉(zhuǎn)化法存在的問題1.這種流程是采用部分未完全燃燒的燃料作為氮氧化物的還原劑，增加了燃料的消耗量2.兩個(gè)催化床層串聯(lián)增加了排氣阻力3.還原段轉(zhuǎn)化器是靠一氧化碳和烴類的氧化燃燒來為其反應(yīng)提供熱量，氧化-還原交替進(jìn)行的方式減少了氮氧化物催化劑的使用壽命兩段轉(zhuǎn)化法存在的問題1.這種流程是采用部分未完全燃燒的燃料15二高濃度二氧化硫煙氣的催化轉(zhuǎn)化二高濃度二氧化硫煙氣的催化轉(zhuǎn)化16二氧化硫的來源二氧化硫含量2%以上成為高濃度煙氣，主要來自金屬冶煉和火力發(fā)電廠二氧化硫含量在2%以下，低濃度煙氣，主要來自燃料燃燒二氧化硫的來源二氧化硫含量2%以上成為高濃度煙氣，主要來自金17二氧化硫的危害-形成酸雨由于人類大量使用煤、石油、天然氣等化石燃料，燃燒后產(chǎn)生的硫氧化物或氮氧化物，在大氣中經(jīng)過復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，形成硫酸或硝酸氣溶膠，或?yàn)樵?、雨、雪、霧捕捉吸收，降到地面成為酸雨。如果形成酸性物質(zhì)時(shí)沒有云雨，則酸性物質(zhì)會(huì)以重力沉降等形式逐漸降落在地面上，這叫做干性沉降。酸霧中的酸性由于沒有得到直徑大得多的雨滴的稀釋，因此它們的酸性要比酸雨強(qiáng)得多。硫酸和硝酸是酸雨的主要成分，約占總酸量的90％以上，我國(guó)酸雨中硫酸和硝酸的比例約為10∶1。二氧化硫的危害-形成酸雨由于人類大量使用煤、石油、天然氣等化18第十章-催化轉(zhuǎn)化法凈化氣態(tài)污染物3課件19酸雨的危害◆腐蝕建筑物和工業(yè)設(shè)備；◆破壞露天的文物古跡；◆損壞植物葉面,導(dǎo)致森林死亡；◆使湖泊中魚蝦死亡；◆破壞土壤成分,使農(nóng)作物減產(chǎn)甚至死亡；◆飲用污染的地下水,胎兒畸形。酸雨的危害20由于使用大量的煤炭，我國(guó)SO2的排放量相當(dāng)龐大，而且呈逐年增加的趨勢(shì)1988年，全國(guó)SO2總排放量約為1700萬噸1995年，我國(guó)SO2的總排放量已達(dá)2341萬噸/年,超過美國(guó)成為世界SO2排放第一大國(guó)世界銀行為我國(guó)作過簡(jiǎn)單的計(jì)算：每年必須投資60億美元才能把SO2的排放量穩(wěn)定在現(xiàn)有的水平上。由于使用大量的煤炭，我國(guó)SO2的排放量相當(dāng)龐大，而且呈逐年增211995年，年均降水pH值小于5.6的區(qū)域已占到國(guó)土面積的40%左右我國(guó)成為繼歐洲、北美之后的第三大酸雨區(qū)嚴(yán)重的酸性降水和脆弱的生態(tài)系統(tǒng)使我國(guó)的經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重，1995年酸雨污染僅給森林和農(nóng)作物造成的直接經(jīng)濟(jì)損失已達(dá)到幾百億元。

1995年，年均降水pH值小于5.6的區(qū)域已占到國(guó)土面積的4221.二氧化硫氣體污染控制方法改革工藝流程高煙囪排放稀釋

高煙囪排放含硫煙氣是以擴(kuò)大污染范圍來減少局部地面污染的大氣SO2污染控制方法，治標(biāo)不治本燃料脫硫煙氣脫硫---凈化后回收制硫酸1.二氧化硫氣體污染控制方法改革工藝流程232.燃料脫硫方法燃燒前脫硫---潔凈煤技術(shù)1）洗煤技術(shù)---去除含硫礦物2）煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù)---氣化液化3）型煤固硫技術(shù)---黏膠劑、熱壓成型（塑性變形）+固硫劑---脫硫效率低燃燒中脫硫---加入固硫劑（石灰石、白云石）---流化床中應(yīng)用效率高2.燃料脫硫方法燃燒前脫硫---潔凈煤技術(shù)243.二氧化硫的催化轉(zhuǎn)化機(jī)理催化還原法催化氧化法機(jī)理含二氧化硫的煙氣進(jìn)入催化轉(zhuǎn)化反應(yīng)器后，在一定溫度條件下，二氧化硫與氧發(fā)生反應(yīng)生成三氧化硫放熱反應(yīng)，降低反應(yīng)溫度，反應(yīng)向右進(jìn)行，提高轉(zhuǎn)化率，反應(yīng)過程中，及時(shí)釋放熱量3.二氧化硫的催化轉(zhuǎn)化機(jī)理催化還原法254.二氧化硫催化轉(zhuǎn)化用催化劑（圖示）鉑催化劑活性最高，但價(jià)格昂貴，容易中毒；其他金屬氧化物要求使用溫度高，釩催化劑（V2O5）活性最高，且使用溫度低，價(jià)格便宜，應(yīng)用最為廣泛圖10-15幾種催化劑的活性比較4.二氧化硫催化轉(zhuǎn)化用催化劑（圖示）鉑催化劑活性最高，但價(jià)格26釩催化劑（V2O5）活性組分+助劑+載體V2O5K2OSiO2毒物：砷化物1）溫度低于550度，砷化物和催化劑活性組分V2O5發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，破壞其原來狀態(tài)和性質(zhì)2）溫度高于550度，砷和V2O5生成揮發(fā)性化合物，活性組分揮發(fā)含量減少3）砷被吸附在催化劑表面，堵塞其孔隙結(jié)構(gòu)氟化物1）氟化物與載體SiO2生成氟硅氧化物，引起粉化2）氟化物與載體作用后SiO2析出，覆蓋在活性組分表面，阻礙氣體和活性組分接觸釩催化劑（V2O5）活性組分+助劑+載體27釩催化劑催化作用機(jī)理-降低氧原子之間化學(xué)鍵斷裂所需活化能要使二氧化硫氧化，關(guān)鍵在于使氧化劑-氧分子中兩個(gè)氧原子之間的化學(xué)鍵斷裂，在沒有催化劑的作用下，使其斷裂消耗能量巨大，二氧化硫氧化活化能為2090kJ/mol在催化劑作用下，催化劑吸附了氧原子，且催化劑與氧原子結(jié)合的牢固程度，遠(yuǎn)小于與氧原子之間的結(jié)合，因此降低了二氧化硫氧化的活化能92-96kJ/mol釩催化劑催化作用機(jī)理-降低氧原子之間化學(xué)鍵斷裂所需活化能要使28催化反應(yīng)過程1)氧分子被催化劑表面吸附，氧分子中原子之間的化學(xué)鍵被破壞（控制步驟）2)催化劑表面從氣體中吸附二氧化硫分子3)催化劑表面的SO2分子與O原子結(jié)合生成SO34)生成的SO3分子離開催化劑表面進(jìn)入氣相中催化反應(yīng)過程1)氧分子被催化劑表面吸附，氧分子中原子之間的化295.二氧化硫催化轉(zhuǎn)化流程和設(shè)備5.1二氧化硫催化轉(zhuǎn)化過程對(duì)溫度的要求二氧化硫的轉(zhuǎn)化反應(yīng)為放熱反應(yīng)，必須將反應(yīng)熱從系統(tǒng)中不斷導(dǎo)出這樣才能使反應(yīng)既進(jìn)行得快，又能獲得較高的轉(zhuǎn)化率。反應(yīng)初期，反應(yīng)體系離平衡狀態(tài)較遠(yuǎn)，宜采用較高溫度加快反應(yīng)速率；反應(yīng)后期，反應(yīng)已接近平衡，故要降低溫度使反應(yīng)向深度發(fā)展，獲得更高轉(zhuǎn)化率。溫度的改變應(yīng)在催化劑活性范圍內(nèi)400-600度內(nèi)進(jìn)行5.二氧化硫催化轉(zhuǎn)化流程和設(shè)備5.1二氧化硫催化轉(zhuǎn)化過程對(duì)溫305.2二氧化硫催化轉(zhuǎn)化流程的特點(diǎn)（圖示）

由于二氧化硫的轉(zhuǎn)化反應(yīng)為放熱反應(yīng)，在反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)是在絕熱條件下進(jìn)行，反應(yīng)后氣體溫度必然升高，不利于轉(zhuǎn)化反應(yīng)的進(jìn)行，因此要將氣體進(jìn)行冷卻至一定溫度后，再進(jìn)入下一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)后再通過換熱降低氣體溫度。使轉(zhuǎn)換反應(yīng)和換熱（降溫）交替進(jìn)行，直到達(dá)到要求的轉(zhuǎn)化率為止。5.2二氧化硫催化轉(zhuǎn)化流程的分類---根據(jù)換熱方法的不同1）間接換熱式利用經(jīng)過轉(zhuǎn)化反應(yīng)的熱氣體與冷氣體進(jìn)行熱交換，既降低轉(zhuǎn)化氣體溫度，又能加熱冷氣體使其達(dá)到轉(zhuǎn)化反應(yīng)所需溫度2）直接換熱式

將冷氣體直接加入轉(zhuǎn)化反應(yīng)后的熱氣體當(dāng)中，待降溫后一起進(jìn)入下一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)化反應(yīng)注：只有當(dāng)煙氣中二氧化硫濃度超過7%時(shí)使用5.2二氧化硫催化轉(zhuǎn)化流程的特點(diǎn)（圖示）315.3間接換熱式1）轉(zhuǎn)化反應(yīng)和換熱同時(shí)進(jìn)行---內(nèi)部換熱式5.3間接換熱式1）轉(zhuǎn)化反應(yīng)和換熱同時(shí)進(jìn)行---內(nèi)部換熱式322）轉(zhuǎn)化反應(yīng)和換熱分兩組設(shè)備進(jìn)行---外部換熱式2）轉(zhuǎn)化反應(yīng)和換熱分兩組設(shè)備進(jìn)行---外部換熱式336.催化反應(yīng)器氣態(tài)污染物凈化過程采用氣-固催化反應(yīng)器1）固定床優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單缺點(diǎn)：催化劑層溫度分布不均勻，當(dāng)床層較厚時(shí)氣體通過阻力較大。不能采用細(xì)顆粒催化劑，一是防止堵塞，二是防止催化劑被氣流帶走2）流化床優(yōu)點(diǎn)：能夠采用較細(xì)的催化劑，因而提高了催化劑表面與廢氣的接觸，提高反應(yīng)轉(zhuǎn)化率。且流化床內(nèi)溫度分布較為均勻缺點(diǎn)：催化劑激烈運(yùn)動(dòng)中相互碰撞，使得催化劑易磨損和破碎6.催化反應(yīng)器氣態(tài)污染物凈化過程采用氣-固催化反應(yīng)器34催化燃燒法燃燒法處理高濃度VOC和惡臭化合物很有效，原理是通入過量空氣使雜質(zhì)燃燒，大多數(shù)生成二氧化碳和水Cl—HClS-SO2燃燒法分類1）直接氧化燃燒，溫度較高>650度,操作簡(jiǎn)單①但由于廢氣中有機(jī)物濃度較低，空氣量很大，為了保證燃燒溫度需要添加額外燃料②直接燃燒由于混合不充分等原因，燃燒不完全，燃燒過程中除形成二氧化碳和水外還產(chǎn)生氮氧化物，一氧化碳，致癌的碳?xì)浠衔铮ㄝo助反應(yīng)）2）催化燃燒法在催化劑作用下，將廢氣中的有害物質(zhì)完全氧化燃燒生成為無害物質(zhì)，可在低溫150-350度下進(jìn)行，無需添加額外燃料催化燃燒法燃燒法處理高濃度VOC和惡臭化合物很有效，原理是通35催化還原法去除氮氧化物

在催化劑的作用下，將氮氧化物還原為無害的氮?dú)鈨?yōu)點(diǎn)：對(duì)氮氧化物的去除效率高，且能回收熱能缺點(diǎn)：投資大，運(yùn)行費(fèi)用高，消耗氨及燃料氣，氮氧化物被還原為無用氮?dú)馀欧糯呋€原法凈化氮氧化物，根據(jù)還原劑是否和氧氣發(fā)生反應(yīng)分為：①非選擇性催化還原②選擇性催化還原催化還原法去除氮氧化物

在催化劑的作用下，將氮氧化物還原為無361.非選擇性催化還原3.1反應(yīng)原理含有氮氧化物的廢氣，在一定溫和催化劑的作用下，與還原劑發(fā)生反應(yīng)，二氧化氮和一氧化氮被還原為氮?dú)?，還原劑與廢氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)，生成水或二氧化碳還原劑？H2,CH4,CO,CnHm及其混合氣，如焦?fàn)t氣，天然氣等反應(yīng)步驟：1）脫色反應(yīng)，將有色NO2還原為無色NO2）燃燒反應(yīng)，還原劑與氧氣發(fā)生燃燒3）消除反應(yīng)，NO被還原為N21.非選擇性催化還原3.1反應(yīng)原理37非選擇性催化還原工藝流程的選擇起燃溫度，反應(yīng)溫度流程的選擇取決于反應(yīng)溫度是否超過催化劑所能允許的最高溫度T---反應(yīng)溫度T1---還原劑起燃溫度Φ(O2)---尾氣中氧氣體積分?jǐn)?shù)%a---起燃系數(shù)，1.05-1.10b---溫升系數(shù)，為燃燒掉1%的氧氣使反應(yīng)溫度省高值反應(yīng)溫度<催化劑允許溫度：一段反應(yīng)反應(yīng)溫度>催化劑允許溫度：兩段反應(yīng)使尾氣中的氧氣分別在兩個(gè)反應(yīng)器內(nèi)燃燒，減少反應(yīng)溫度非選擇性催化還原工藝流程的選擇起燃溫度，反應(yīng)溫度38反應(yīng)流程圖---兩段反應(yīng)1.在第一段反應(yīng)器中先完成二氧化氮轉(zhuǎn)化為一氧化氮的脫色反應(yīng)，并燒掉一部分氧，降低反應(yīng)溫度，使其不超過催化劑允許溫度，經(jīng)廢熱鍋爐回收一部分熱量2.冷卻后再與另一部分還原劑燃燒氣混合進(jìn)入第二反應(yīng)器，將剩余的氧氣燃燒完，并進(jìn)行脫除反應(yīng)反應(yīng)流程圖---兩段反應(yīng)1.在第一段反應(yīng)器中先完成二氧化氮轉(zhuǎn)39選擇性催化還原為什么要采用選擇性催化還原法？使用非催化還原時(shí)，必須燒掉尾氣中存在的大量氧氣（氧氣與還原劑發(fā)生反應(yīng)），致使反應(yīng)溫度，催化劑層的溫度急劇升高，給工藝帶來一定困難，因此選用選擇性催化還原4.1反應(yīng)原理使用氨作為還原劑，由于氨在鉑催化劑或者非貴金屬催化劑的作用下，只與尾氣中的氮氧化物發(fā)生反應(yīng)，不與氧氣發(fā)生反應(yīng)，催化反應(yīng)器內(nèi)溫度較低選擇性催化還原為什么要采用選擇性催化還原法？40如何控制副反應(yīng)的發(fā)生？？工藝中1）控制反應(yīng)溫度400度以下，只有主反應(yīng)能夠進(jìn)行2）選擇合適的催化劑，利用催化劑的選擇性，使主反應(yīng)速度大大超過副反應(yīng)速度反應(yīng)溫度在350度以上反應(yīng)溫度在350度以下如何控制副反應(yīng)的發(fā)生？？工藝中反應(yīng)溫度在350度以上反應(yīng)溫41第十章催化轉(zhuǎn)化法凈化氣態(tài)污染物一汽車尾氣的催化還原凈化第十章催化轉(zhuǎn)化法凈化氣態(tài)污染物一汽車尾氣的催化還原凈化42汽車尾氣的危害?。?！汽車尾氣的危害?。?！431）汽車尾氣最主要的危害是形成光化學(xué)煙霧。汽車尾氣中的碳?xì)浠衔锖偷趸衔镌陉柟庾饔孟掳l(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成臭氧，它和大氣中的其它成份結(jié)合就形成光化學(xué)煙霧。2）汽車尾氣中的氮氧化合物含量較少，但毒性很大。氮氧化合物進(jìn)入肺泡后，能形成亞硝酸和硝酸，對(duì)肺組織產(chǎn)生劇烈的刺激作用，最后造成肺氣腫。3）汽車尾氣中的碳?xì)浠衔镉?00多種。汽車尾氣中還發(fā)現(xiàn)有32種多環(huán)芳烴，包括苯并芘等致癌物質(zhì)。離公路越近，公路上汽車流量越大，肺癌死亡率越高。4）汽車尾氣中的鉛化合物可隨呼吸進(jìn)入血液，并迅速地蓄積到人體的骨骼和牙齒中，它們干擾血紅素的合成、引起貧血；損害神經(jīng)系統(tǒng)，嚴(yán)重時(shí)損害腦細(xì)胞，引起腦損傷。當(dāng)兒童血中鉛濃度達(dá)0.6~0.8ppm時(shí)，會(huì)影響兒童的生長(zhǎng)和智力發(fā)育，甚至出現(xiàn)癡呆癥狀。鉛還能透過母體進(jìn)入胎盤，危及胎兒。1）汽車尾氣最主要的危害是形成光化學(xué)煙霧。汽車尾氣中的碳?xì)浠?41.凈化原理和方法汽車尾氣組成？1）氮氧化物1000-2000cm/m3---燃料在汽缸中高溫燃燒2）一氧化碳5%，碳?xì)浠衔?000cm/m3---燃油燃燒不完全凈化方法1）改進(jìn)內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)，燃燒完全，減少有害物質(zhì)排放2）使用催化劑將尾氣中有害物質(zhì)去除:在催化劑的作用下，利用尾氣中的CO作為還原劑，將氮氧化物還原為氮?dú)?，同時(shí)CO轉(zhuǎn)化為CO23）未完全燃燒的一氧化碳和烴類，在催化劑的作用下，與空氣發(fā)生氧化作用，生成二氧化碳和水1.凈化原理和方法汽車尾氣組成？452.凈化用催化劑2.1對(duì)催化劑的要求①催化反應(yīng)器安裝在內(nèi)燃機(jī)旁，要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量輕、體積?、诖呋瘎┮m應(yīng)氣體流量、組成和溫度的變化③足夠機(jī)械強(qiáng)度④催化劑活性在高溫和低溫條件下都比較高⑤催化劑具有合適的孔隙結(jié)構(gòu)，使尾氣通過時(shí)阻力小⑥汽車尾氣中的烴類和一氧化碳通過催化燃燒的方法去除，氮氧化物通過催化還原去除，因此要采用兩種催化劑在不同反應(yīng)條件下進(jìn)行處理2.凈化用催化劑2.1對(duì)催化劑的要求462.2凈化尾氣常用催化劑1）使氮氧化物還原的催化劑為貴金屬催化劑和金屬氧化物催化劑2）使一氧化碳和烴類氧化的催化劑為鈀催化劑3）三效催化劑將烴類、一氧化碳和氮氧化物同時(shí)氧化和還原催化劑①在粒狀氧化鋁載體上涂覆活性組分②在蜂窩狀載體上涂覆載有活性組分的氧化鋁活性組分：Pt,Pd---氧化催化劑Ph---還原催化劑2.2凈化尾氣常用催化劑473.轉(zhuǎn)化器與凈化流程兩段轉(zhuǎn)化法：還原段轉(zhuǎn)化器+氧化段轉(zhuǎn)化器

氮氧化物采用催化還原去除，碳?xì)浠衔锖鸵谎趸疾捎么呋趸コ瑑蓚€(gè)催化反應(yīng)分別在不同的轉(zhuǎn)化器內(nèi)進(jìn)行流程圖3.轉(zhuǎn)化器與凈化流程兩段轉(zhuǎn)化法：還原段轉(zhuǎn)化器+氧化段轉(zhuǎn)化器48兩段轉(zhuǎn)化法存在的問題1.這種流程是采用部分未完全燃燒的燃料作為氮氧化物的還原劑，增加了燃料的消耗量2.兩個(gè)催化床層串聯(lián)增加了排氣阻力3.還原段轉(zhuǎn)化器是靠一氧化碳和烴類的氧化燃燒來為其反應(yīng)提供熱量，氧化-還原交替進(jìn)行的方式減少了氮氧化物催化劑的使用壽命兩段轉(zhuǎn)化法存在的問題1.這種流程是采用部分未完全燃燒的燃料49二高濃度二氧化硫煙氣的催化轉(zhuǎn)化二高濃度二氧化硫煙氣的催化轉(zhuǎn)化50二氧化硫的來源二氧化硫含量2%以上成為高濃度煙氣，主要來自金屬冶煉和火力發(fā)電廠二氧化硫含量在2%以下，低濃度煙氣，主要來自燃料燃燒二氧化硫的來源二氧化硫含量2%以上成為高濃度煙氣，主要來自金51二氧化硫的危害-形成酸雨由于人類大量使用煤、石油、天然氣等化石燃料，燃燒后產(chǎn)生的硫氧化物或氮氧化物，在大氣中經(jīng)過復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，形成硫酸或硝酸氣溶膠，或?yàn)樵?、雨、雪、霧捕捉吸收，降到地面成為酸雨。如果形成酸性物質(zhì)時(shí)沒有云雨，則酸性物質(zhì)會(huì)以重力沉降等形式逐漸降落在地面上，這叫做干性沉降。酸霧中的酸性由于沒有得到直徑大得多的雨滴的稀釋，因此它們的酸性要比酸雨強(qiáng)得多。硫酸和硝酸是酸雨的主要成分，約占總酸量的90％以上，我國(guó)酸雨中硫酸和硝酸的比例約為10∶1。二氧化硫的危害-形成酸雨由于人類大量使用煤、石油、天然氣等化52第十章-催化轉(zhuǎn)化法凈化氣態(tài)污染物3課件53酸雨的危害◆腐蝕建筑物和工業(yè)設(shè)備；◆破壞露天的文物古跡；◆損壞植物葉面,導(dǎo)致森林死亡；◆使湖泊中魚蝦死亡；◆破壞土壤成分,使農(nóng)作物減產(chǎn)甚至死亡；◆飲用污染的地下水,胎兒畸形。酸雨的危害54由于使用大量的煤炭，我國(guó)SO2的排放量相當(dāng)龐大，而且呈逐年增加的趨勢(shì)1988年，全國(guó)SO2總排放量約為1700萬噸1995年，我國(guó)SO2的總排放量已達(dá)2341萬噸/年,超過美國(guó)成為世界SO2排放第一大國(guó)世界銀行為我國(guó)作過簡(jiǎn)單的計(jì)算：每年必須投資60億美元才能把SO2的排放量穩(wěn)定在現(xiàn)有的水平上。由于使用大量的煤炭，我國(guó)SO2的排放量相當(dāng)龐大，而且呈逐年增551995年，年均降水pH值小于5.6的區(qū)域已占到國(guó)土面積的40%左右我國(guó)成為繼歐洲、北美之后的第三大酸雨區(qū)嚴(yán)重的酸性降水和脆弱的生態(tài)系統(tǒng)使我國(guó)的經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重，1995年酸雨污染僅給森林和農(nóng)作物造成的直接經(jīng)濟(jì)損失已達(dá)到幾百億元。

1995年，年均降水pH值小于5.6的區(qū)域已占到國(guó)土面積的4561.二氧化硫氣體污染控制方法改革工藝流程高煙囪排放稀釋

高煙囪排放含硫煙氣是以擴(kuò)大污染范圍來減少局部地面污染的大氣SO2污染控制方法，治標(biāo)不治本燃料脫硫煙氣脫硫---凈化后回收制硫酸1.二氧化硫氣體污染控制方法改革工藝流程572.燃料脫硫方法燃燒前脫硫---潔凈煤技術(shù)1）洗煤技術(shù)---去除含硫礦物2）煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù)---氣化液化3）型煤固硫技術(shù)---黏膠劑、熱壓成型（塑性變形）+固硫劑---脫硫效率低燃燒中脫硫---加入固硫劑（石灰石、白云石）---流化床中應(yīng)用效率高2.燃料脫硫方法燃燒前脫硫---潔凈煤技術(shù)583.二氧化硫的催化轉(zhuǎn)化機(jī)理催化還原法催化氧化法機(jī)理含二氧化硫的煙氣進(jìn)入催化轉(zhuǎn)化反應(yīng)器后，在一定溫度條件下，二氧化硫與氧發(fā)生反應(yīng)生成三氧化硫放熱反應(yīng)，降低反應(yīng)溫度，反應(yīng)向右進(jìn)行，提高轉(zhuǎn)化率，反應(yīng)過程中，及時(shí)釋放熱量3.二氧化硫的催化轉(zhuǎn)化機(jī)理催化還原法594.二氧化硫催化轉(zhuǎn)化用催化劑（圖示）鉑催化劑活性最高，但價(jià)格昂貴，容易中毒；其他金屬氧化物要求使用溫度高，釩催化劑（V2O5）活性最高，且使用溫度低，價(jià)格便宜，應(yīng)用最為廣泛圖10-15幾種催化劑的活性比較4.二氧化硫催化轉(zhuǎn)化用催化劑（圖示）鉑催化劑活性最高，但價(jià)格60釩催化劑（V2O5）活性組分+助劑+載體V2O5K2OSiO2毒物：砷化物1）溫度低于550度，砷化物和催化劑活性組分V2O5發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，破壞其原來狀態(tài)和性質(zhì)2）溫度高于550度，砷和V2O5生成揮發(fā)性化合物，活性組分揮發(fā)含量減少3）砷被吸附在催化劑表面，堵塞其孔隙結(jié)構(gòu)氟化物1）氟化物與載體SiO2生成氟硅氧化物，引起粉化2）氟化物與載體作用后SiO2析出，覆蓋在活性組分表面，阻礙氣體和活性組分接觸釩催化劑（V2O5）活性組分+助劑+載體61釩催化劑催化作用機(jī)理-降低氧原子之間化學(xué)鍵斷裂所需活化能要使二氧化硫氧化，關(guān)鍵在于使氧化劑-氧分子中兩個(gè)氧原子之間的化學(xué)鍵斷裂，在沒有催化劑的作用下，使其斷裂消耗能量巨大，二氧化硫氧化活化能為2090k