一种烟气脱氮用催化-吸附剂的再生方法及装置制造方法及图纸

一种烟气脱氮用催化－吸附剂的再生方法，属于烟气治理技术领域，采用水蒸气再生法，将经过燃煤烟气脱氮处理后的氧化镁基催化－吸附剂装入电阻炉中，将电阻炉升温至２００℃～５００℃，通入温度为１００℃～２００℃的水蒸气，控制水蒸气压力０．０５ＭＰａ～１ＭＰａ，时间为２０～６０ｍｉｎ，控制水蒸气的流量为空速１０００～２０００ｈ↑［－１］，电阻炉内部压力０．０５～０．５ＭＰａ，使水蒸气通过电阻炉内的催化剂层，将尾气经Ｎａ↓［２］ＣＯ↓［３］溶液吸收、排出。该电阻炉为立式水蒸气活化电阻炉，壳体和内筒为圆筒形，壳体和内筒构成的环形空间中由外向内依次是耐火材料保温层、加热管。采用本发明专利技术方法，催化－吸附剂经过多次再生仍能保持高活性，保持脱氮的稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于环保
，涉及燃煤烟气的治理技术，具体涉及烟气脱氮用催化-吸附剂的再生活化技术。
技术介绍
随着对可持续发展战略认识的不断深入，环境污染与防治问题已引起世界各国的高度重视。其中酸雨的污染及其造成的危害已成为世界各国关注的全球环境问题之一。大气中酸性气体的主要来源是燃烧、火力发电、钢铁冶炼、有色金属冶炼、水泥和有关化工厂等企业外排烟气中的有害气体氮氧化物、硫氧化物、碳氧化物等，它们与大气中的水分，经光化学和非光化学的、均相的和非均相的大气化学反应，形成PH＜5.6的酸雨。SO2和NOx是大气污染中排放量最多，危害性最大的两种气体，也是形成酸雨的主要物质，它们的干沉降和降对生态造成严重破坏，影响人体健康。我国是以煤为主要能源的国家，煤在一次能源中占约70％，而且其中84％(10亿吨/年)以上是通过燃烧方式利用的，而煤燃烧产生的含SO2(1000～4000ppm)和NOx(300～800ppm)的燃气，是工业废气污染(酸雨危害)的主要根源。随着国民经济的迅速发展，我国已经成为能源生产和消费大国，由此产生的二氧化硫和氮氧化物的排放量也逐年增加，目前已经居世界第一位。到2003年全国二氧化硫的排放量增加到2220万吨，而氮氧化物的排放量已经达到了1500万吨。由于我国的经济结构和社会生活建立在国产能源的基础上，而煤炭又占常规能源探明储量的90％，因此，在今后相当长的时期内，煤炭仍将是我国的主要能源，据有关统计若不采取有效的削减措施，2020年我国SO2排放量将达到3500万吨，NOx排放量将达到2700万吨之多。近30-40年来各国科学有致力于防止酸雨的脱硫脱氮研究，目前世界上对SO2的控制技术已经比较成熟，我国自行研制的工业化装置也也已试验成功并投产。面对于NOx的排放控制，国内处虽然已经进行了一系列研究，并取得了一定的进展，但由于烟气排入量很大，废气中NOx的浓度很低，技术难度较大，目前还没有找到一个技术上合理、经济上可行、适合我国国情的治理方案。NOx的危害性就相对突出了。因此，NOx的脱除已被工业化国家列入大气污染防治的主要内容，各国相继制定了含NOx废气的排放指标，对NOx的排放量进行限制。随着人类对环保要求的提高，对含NOx废气的排放要求会越来越严格。燃煤烟气中NOx90％以上为NO，NOx脱除的主要困难在于NO难溶于水，因此NOx的回收的立足点是强化NO的吸收。吸附法净化NOx的优点是工艺简单，净化效率高，无需消耗化学物质，设备简单，操作方便。缺点是由于吸附剂吸附容量小，需要的吸附剂量大，设备庞大，吸附剂再生困难，处理不当容易造成二次污染，而且该过程为间歇操作。故吸附法的工业应用并不广泛，不太适合于燃煤锅炉的烟气处理，仅适用于净化处理含NOx浓度较低的废气。由于选择性催化还原法和选择性非催化还原法均需消耗大量的NH3，若能将NOx直接催化分解为N2和O2，便可达到既消除污染，又节约能源和资源的目的。相对于催化还原法，催化分解法在脱除NOx的方法中更具有吸引力。首先，从热力学数据来看，NOx在较低温度下相对于N2和O2是不稳定的，298K时，NO分解反应在标准状态下的平衡常数约为1015.773K时约为1071。可见，直接分解NOx在热力学上是完全可行的；此外，反应不需任何还原剂，因添加还原剂需增加庞大设备和投资运行费用高等问题将不复存在；另外，由于反应产物是N2和O2，不会造成二次污染。所以催化分解法应是最简单和最直接的NOx脱除法。对NOx的分解有催化作用的催化剂有铂系金属、过渡金属、稀土金属及其氧化物等。有些催化剂的分解效率高但不能持久，主要原因是NOx分解后产生的氧不易从载体上脱除，从而使催化剂失活。若用固体炭代替传统的载体物质(Al2O3和SiO2等)制成催化剂，炭易与表面吸附的氧发生反应生成气态物质CO，CO2等，使氧得以脱除，从而避免催化剂表面上的活性中心因吸附氧而中毒。另外，固体炭本身就是还原剂，它易于将NOx还原为NO或N2O。但因反应过程消耗炭载体，催化剂寿命将取决于炭的消耗速度，尤其是对氧含量较高的气体，寿命较短，该法还在进一步的研究中上述方法的关键就在于NO的选择性还原。由于在工业生产中，燃烧烟气成分比较复杂，经静电除尘后，温度为140～150℃，含尘100～150mg/m3，H2O5～8％，SO21000～4000ppm，NO300～800ppm，O24～7％，CO212～15％，N275％左右。可以直接利用烟道气中的O2来氧化NO，此反应为一可逆放热，但由于NO浓度低，反应很慢，因此需要利用高活性催化剂以加快反应。SO2和H2O的存在可能使催化剂中毒。在废气治理中的NOx通常指的是NO和NO2。许多法规上表明的NOx，指的是NO2(即假设所有的NO都转化为NO2)。NOx不仅是酸雨形成的主要因素，而且可与碳氢化物等反应形成光化学则雾。NO2在大气中的另一个主要的危害是有助于形成O3，会导致光化学烟雾的形成。当今脱除废气中NOx的方法可以分为两种一种是湿法，即把废气中NOx直接转化为NO3或NO2加以回收，如延长吸收法、化学吸收法及物理化学吸附法；另一种是干法，即通过还原剂使NOx转化为可排放的氮气，其典型代表是催化还原法，包括选择性催化还原法(SCR)和非选择性催化还原法(SNCR)。对不同的含NOx废气，需采用不同的治理方法。延长吸收法脱除效果较好，吸收液可直接返回生产系统，不过需对现有装置进行较大改动。化学吸收法处理NOx废气具有反应产物可以综合利用或部分回收、无二次污染等优点，对于提高气体净化程度、控制达标排放是非常有利的，可以获得环境和经济的双重效益，但消耗动力较大、净化效率低。吸附法在国外虽早有工业化报道，国内尚处于实验研究阶段。催化还原法是目前研究较多的一种方法，在国外已是成熟技术，并已在工业上广泛应用。但催化还原法运转过程中消耗大量的NH3和燃料气，以至投资和日常操作费用比较高，经济上不合算。虽然一些技术已经达到很高的净化水平，但往往是以消耗大量能源、资源为代价的，而且需要昂贵的设备投资。我国是发展中国家，废气治理更要考虑其经济性和技术条件，选择有一定经济效益、操作简单的处理方法比较合适。选择性催化法治理含NOx废气，是化学工业生产过程中普遍采用的方法。这里主要介绍催化法治理含NOx废气。NOx可以通过催化剂直接分解成N2和O2NO(g)→1/2N2+1/2O2；ΔG°＝-86.9KJ/mol(25℃)硝酸厂尾气处理可以用这种方法。所用的催化剂除铂等贵金属系催化剂外，还可用Co、Ni、Cu、Cr等贱金属。这被认为是最简单而且最彻底的排除NOx的方法。由于不需要还原剂和氧化剂，因此也是最经济的。但尽管热力学上该分解反应能够进行，而且早在50年前就有人利用固体催化剂研究过这个反应，迄今尚未找出实用的催化剂。其原因是无论是分解生成的还是排放气体中的氧都能使催化剂中毒，阻碍NO的进一步吸附。适用于NOx分解的催化剂组分有铂系金属、过渡金属、稀土金属及其氧化物、金属离子交换沸石等。Pt等贵金属以及钙钛石型复合氧化物在高温下有较高的活性，但受氧中毒的影响很大。具备3d电子的过渡金属氧化物能有效地分解NO，一般认为它分解NO的活性与其晶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种烟气脱氮用催化－吸附剂的再生方法，其特征在于采用水蒸气再生法，将经过燃煤烟气脱氮处理后的催化－吸附剂装入电阻炉中，将电阻炉升温至２００℃～５００℃，通入温度为１００℃～２００℃的水蒸气，控制水蒸气压力０．０５ＭＰａ～１ＭＰａ，时间为２０～６０ｍｉｎ，控制水蒸气的流量为空速１０００～２０００ｈ↑［－１］，电阻炉内部压力０．０５～０．５Ｍｐａ，使水蒸气通过电阻炉内的催化剂层，将尾气经１０％～２０％的Ｎａ↓［２］ＣＯ↓［３］溶液吸收、排出。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡筱敏，高宇，李蕴，刘鹏杰，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]