氧化氮凈化催化劑
三水錳礦 / 2021-08-18
氧化氮凈化催化劑
用于氧化氮凈化的催化劑,在環(huán)境保護方面主要有還原催化劑、氧化催化劑、分解催化劑和與SO2同時還原的催化劑。
1.還原催化劑
選擇適當?shù)拇呋瘎?用氫、一氧化碳、各種碳氫化合物、紙和硫化氫等作還原劑,不難將氧化氟還原為無害的氮。由于在各種來源的排氣中常含有氧、二氧化硫和水蒸汽,根據(jù)所用還原氣體和溫度的不同,可將催化劑分為兩類,一類是能將氧化氮和氧,二氧化硫同時除去的非選擇性還原,另一類是可將氧化氮優(yōu)先還原的選擇性還原。
(1)非選擇性還原催化劑
可以作為非選擇性還原催化劑活性組份的有鉑、鈀、銠和釕等貴金屬,以及非貴金屬合金或氧化物。
在貴金屬中,工業(yè)上常用鉑和鉈,因為其他貴金屬有的因活較差,有的價格太貴。用鉑或飽為催化劑時,多用氧化鍋為載體,載持量一般在0.1~1%。近期外硝酸工廠采用0.1~0.5%Pt(Pd,Rh)-(Ni)-SiO2 (Al2O3)系蜂窩狀催化劑,用氫、甲烷、天然氣或液化石油汽為燃料,在400~500℃c還原尼氣中的氧化氮?？偟目磥?貴金屬系催化劑的活性高,耐熱性能也好。但其容易被硫化物中毒,所以對于通常都有二氧化硫的燃燒排氣的處理,不一定是透宜的。
在非貴金屬中,活性比較高的有CuO-Al2O3、 CuO-Cr2O4-Al2O3等和蒙乃爾(Monel)合金Cu-Ni。有人用氫還原氧化氮,以各種金屬氧化物裁在γ-Al2O3上為催化劑進行試驗,得到下列結(jié)果:在還原反應(yīng)中生成氨較多的都是高活性物質(zhì)(Pt>Pd >Cuo>NiO),生成氮多的物質(zhì)有
Fe2O3,
Cr2O3和V2O5,不生成N2O的物質(zhì)有CoO, MnO2, MoO3和
Al2O3并根據(jù)催化劑周期的氧化還原機理,認為一氧化氮還原生成氮的反應(yīng),是以N2O為中間產(chǎn)物的連續(xù)反應(yīng)。氨的生成與催化劑、還原劑, NO的濃度和反應(yīng)溫度等有關(guān)。催化劑的選擇性和壽命也與載體的種類、制備方法和廢氣中含有的氧、水蒸汽和二氧化硫等濃度有關(guān)。
非貴金屬催化劑雖然已進行了大量的實驗研究,但工業(yè)上仍然主要采用貴金屬。
（2)選擇性還原催化劑
選擇性還原NO常用氨為還原劑?？梢宰鰹榛钚越M份的有Pt, Pd, Ru, Cu, Fe, Co, Ni等物質(zhì)。其中鉑系催化劑的活性高,表11-10中列出了在鉑催化劑上用氨還原硝酸尾氣的數(shù)據(jù)。
入口溫度為220~260℃,氨過量20-50%,空速高達15000時-,出口NO,濃度仍在200ppm以下。由于鉑除價格貴外,還能生成N2O和被硫中毒;而非貴金屬催化劑雖活性低、需要量大、反應(yīng)溫度高(一般達350~400℃),但價格便宜,選擇性高,NO的生成量少,并且耐硫性也較強,所以非貴金屬系催化劑引起了人們的注意。
根據(jù)村上等人研究,各種金屬氧化物的還原活性順序如下:
CuO≈Fe2O3≈V2O5>Cr2O3>MoO3>WO3>Zn0≈Co3O4≈SnO2≈TIO2>NiO
當廢氣中含有SO2時,可能生成錢鹽,使催化劑的活性降低,在裝置較低的部位發(fā)生堵塞。為此,有人用共沉淀法制得的氧化物進行硫酸鹽化,得到CuSO-Al2O3和Feo,(FeSO4- Fe2 (SO4)Al2O3系催化劑,性能較好。當氣體中存在0.2~20%O2,0~20%H2O時,氨必須過量25~50%。此時脫NOx率,在100℃左右可達95~100%。如果將硫酸鹽直接載在Al2O3上,也可以制得性能良好的催化劑。
除氨外,也有人研究用硫化氫為還原劑的工藝。用金屬置換的浮石催化劑,在100~150℃下反應(yīng),可將排煙中的NOx與SO2同時除去。但還存在許多問題。
選擇性還原盡管也是引人注意的一種方法,但是由于在催化劑和工藝上還存在許多問題，工業(yè)上采用此法的不多。
2.分解催化劑
如果能找到一種催化劑,直接將廢氣中的NO分解為N2和O2,那將是最希望的。分解反應(yīng)如下:
NO→½N2+½O2+21.6千卡
在熱力學(xué)上,在低溫下是十分可能的?？墒侵钡浆F(xiàn)在,試驗過許多氧化物,其活性都很低,甚至在1000℃時分解速度仍很慢,而且水蒸汽的影響也很大。不過仍在繼續(xù)研究銅、鐵、鈷、鎳、錳,堿金屬和堿土金屬氧化物與稀土金屬氧化物催化劑,并對提高話性和選擇性寄予希望。
3.氧化催化劑
目前除用濕法將NO氧化成反應(yīng)能力強的NO2外,還在探索氣相氧化的催化劑。
從熱力學(xué)上看,由NO氧化到NO,溫度越低越有利。但是,在低溫下目前試驗過的催化劑,活性都很低,特別是對低張度NO的氧化,速度很慢。
最近在研究NO的氧化,或NO與SO2同時氧化的催化劑,如貴金屬和Co, Mn, Fe, Cr,Ni等金屬氧化物等。
4.NOx與SOx同時除去的催化劑
用煤或重油為燃料時,在燃燒排煙中常常同時含有NOx與S020有必要同時除去這兩種有害物質(zhì)。
用CO為還原劑,在CuO-Al2O3催化劑上,在538℃c和空速1000時,用氣相催化還原法同時除去NO,和SO2,反應(yīng)如下:
CO+NO→½N2+CO2
2CO+SO2→S+2CO2
NO2+CO→NO+CO2
目前正在研究各種過渡金屬氧化物。
![1,5-二氮雜雙環(huán)[4.3.0]壬-5-烯 DBN](images/202306/thumb_img/5107_thumb_G_1688093666688.jpg)
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