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

NGHIỆPCÔNG NGHỆ XỬ LÍ KHÍ NOx

1 Giới thiệu chung về NOx

NOx là tên gọi chung của oxyde nitơ gồm các chất NO, NO2 và N2O, N2O3, N2O4, N2O5

1.1 Nitơ IV Oxit – NO2

1 Giới thiệu chung về NOx

NOx là tên gọi chung của oxyde nitơ gồm các chất NO, NO2 và N2O, N2O3, N2O4, N2O5

1.1 Nitơ IV Oxit – NO2

1.1.2 Nitrô Oxit – N2O

1.1.3 Nitơ monoxit  –NO

2 Nguồn gốc phát sinh NOx và ảnh hưởng  2.1 Nguồn gốc

2.1.3 Các nguồn công nghiệp

 NOx nhiệt (thermal-NOx)

Được hình thành do sự đốt cháy của hỗn hợp oxi và nitơ ở khoảng 1600oC.Cơ chế hình thành NOx nhiệt với các phản ứng xảy ra như 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)

 NOx sớm (prompt- NOx)

NOx-sớm được tạo thành do phản ứng giữa nito không khí với các gốc hydrocacbon,CHi 2) được sinh ra từ nhiên liệu trong môi trường ít oxi

(i=0-N2+CH.→HCN +N.

Trong môi trường oxi hóa HCN tiếp tục phản ứng như trong cơ chế tạo thành NOx nhiên liệu

Cơ chế của quá trình tạo thành NOx sớm cũng xảy ra ở nhiệt độ thấp vì thế để hạn chế sự tạo thành NOx sớm người ta sẽ tăng tốc độ nạp của hỗn hợp nhiên liệu –không khí

2.2 Ảnh hưởng của NOx

3 Tổng quan các phương pháp xử lý Nox

3.1 Phương pháp hấp phụ

tạo hay tự nhiên

 Chất hấp phụ:

3.2 Phương pháp hấp thụ

3.2.1 Hấp thụ bằng nước

Khi hấp thụ NO2 bằng nước một phần axit nitric được sinh ra ở pha khí:

3NO2 + H2O 2HNO3 + NO + Q

Để xử lý các oxit nitơ có thể 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 cơ bản xác định kinh tế của quá trình là lưu lượng oxi già (vào khoảng 6kg/tấn axit).

Để thúc đẩy quá trình có thể dùng chất xúc tác.Hiệu quả xử lý có thể đạt 97%

3.2.3 Hấp thụ chọn lọc

Để hấp thụ NO khi không có O2 trong pha khí, có thể sử dụng các dung dịch FeSO4, FeCl2, Na2S2O2, NaHCO3

Phương trình phản ứng tạo thành các 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 và nhiệt độ cao

Quá trình diễn ra khi tiếp xúc NOx với khí khử trên bề mặt xúc tác

Chất khử là metan, khí tự nhiên, khí than hoặc khí dầu mỏ, CO, H2 hoặc hỗn hợp nitơ-hydro

Hiệu quả khử NOx phụ thuộc hoạt tính của xúc tác Xúc tác trên cơ sở platin kim loại khi vận tốc thể tích của khí (2-12)x104 l/h cho phép đạt nồng độ còn lại trong khí của NOx 5x10-4 – 5x10-2 % thể tích

 Bản chất quá trình khử được biểu diễn bằng các 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 do dễ kiếm và rẻ

Phương pháp này được ứng dụng để khử NOx trong sản xuất axit nitric, khí thỉ chứa (% thể tích): NOx – 0,05÷0,1, N2 – 96,0÷96,2, O2 – 2,2÷3,0

8NO +2NH3 → 5N2O + 3H2O

5NO2 + 2NH3 → 7NO + 3H2O

4NO + 4NH3 +O2 → 4N2 + 6H2O

4NH3 + 3O2 → 2N2 + 6 H2O

Quá trình yêu cầu thiết bị đơn giản, hiệu suất xử lý cao và đã áp dụng vào thực tiển

3.2.6 Phân hủy NOx bằng chất khử dị thể

Ở nhiệt độ 500 – 1.300oC sự phân hủy NOx có thể diễn ra trên vật liệu rắn có chứa cacbon như than, than cốc, grafit Các bon đóng vai trò xúc tác và nhiên liệu

C +NO → (C – 0) + 0,5N2

(C – O) + NO → CO2 +0,5N2

Ở nhiệt độ 800oC độ chuyển hóa của NOX khi dùng than cốc là 96% và ở 1000oC tiến đến gần 100%

3.2.7 Phân hủy NOx bằng chất khử đồng thể và dị thể không có xúc tác

Ở nhiệt độ 30 – 40oC diễn ra các phản ứng tỏa nhiệt sau:

NH3 + H2O NH4OH

2NO2 + 2NH4OH → NH4NO2 + NH4NO3 + H2O

N2O3 + 2NH4OH → 2NH4NO2 + H2O

Sự đun nóng dòng khí tiếp theo dẫn đến sự phân hủy các acrosol nitric và nitrat tạo thành các sản phẩm không độc

NH4NO2 → N2 + 2H2O

NH4NO3 → N2 + 2H2O +1/2 O2

  

 Sử dụng cacbanic ở dạng dung dịch với nước hoặc trong axit HNO3, H2PO4, H3PO4 làm giảm nhiệt độ phân hủy Tuy nhiên, vận tốc không lớn và hiệu quả làm sạch không quá 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 được dùng ở dạng bột hoặc hạt, phủ lên các chất mang xốp hay được ép cùng với nó.Hiệu quả xử lý NOx có thể đạt 85 – 99% và lớn hơn

3.2.8Công nghệ xử lý NOx SCR với SNCR

Nguyên lý

Là công nghệ xử lý NOx trong khi cháy Là công nghệ xử lý NOx sau khi cháy

Đều khử NOx bằng các hợp chất mà trong đó nito mang hóa trị âm như ammoniac, đạm ure,…

• Lợi dụng nhiệt độ cao của khí thải hoặc nhiệt độ ngay trong lò đốt để khử NOx

• Nhiệt độ phản ứng >8000C

• Sử dụng chất xúc tác để giảm nhiệt độ phản ứng khử NOx về N2

• Khi có mặt chất xúc tác, nhiệt độ phản ứng sẽ xảy ra trong khoảng 180 – 450 độ C

Cơ chế phản ứng

• ở nhiệt độ > 800-9800C, cho dd ure vào hỗn hợp khí thải thì có các pt pư:

• NO + NO2 + (NH2)2CO → 2N2 + CO2 + 2H2O

• (NH2)2CO + H2O → 2NH3 + CO2

• Trong quá trình khói thải di chuyển trên bề mặt qua các

lỗ xốp của vật mang chất xúc tác, NOx sẽ bị khử bởi amoniac hoặc ure

• 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

6 NO2 + 8NH3 → 7N2 + 12H2O 2NO2 + 4NH3 + O2 → 3N2 + 6H2O Đặc điểm

Chi phí đầu tư và vận hành thấp nhưng hiệu quả lại không cao

• Không phát sinh sp phụ cần phải xử lý

• Kết cấu đơn giản, dễ lắp đặt

• Chi phí thấp

• Khử được 80% NOx với tỷ lệ NH3/NOx là 0,81 –

0,82  

Quy trình • B1: Khử NOx ở nhiệt độ cao

• B2: Trao đổi nhiệt

• B3: Tách bụi thô

• B4: XL cuối cùng để tách nốt bụi nhỏ và khí độc khác

• B1: Trao đổi và ổn định nhiệt

3.3 Sơ đồ công nghệ SCR và SNCR

3.3.1 Sơ đồ công nghệ SNCR

3.3.2 Sơ đồ công nghệ SNCR