燃煤烟气脱硫脱硝催化剂放大制备及工艺条件

发布时间：2017-09-04 04:41

  本文关键词：燃煤烟气脱硫脱硝催化剂放大制备及工艺条件

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【摘要】：随着我国科学技术的发展,能源与环境问题逐渐成为人们普遍关注的焦点。我国的能源消耗主要以燃煤为主,而煤炭燃烧所产生SO_2和NO_X的大量排放是酸雨、雾霾和光化学烟雾形成的主要原因。因此,严格控制SO_2和NO_X的排放已经成为环保领域研究的重点。在众多的燃煤烟气脱硫脱硝方法中,催化同时脱硫硝技术具有成本低廉、设备简单等优点,因国内外该技术都不成熟,成为了目前研究开发的热点。本文对同时脱硫脱硝催化反应催化剂铜钒复合式Cu-V-Co-Ni/ZSM-5催化剂,进行了浸渍法制备过程放大制备研究。以SO_2和NO_X的脱除率为目标,利用小试装置评价数据和BET以及外观分析确定了最佳制备方法,用等体积分步浸渍蒸干法,先浸渍铜钒,后浸渍镍钴,重复两次进行浸渍和蒸干、经干燥和焙烧完成10倍的催化剂放大制备。在催化同时脱硫脱硝反应中试装置设计的基础上,进行了50g放大催化剂a的中试反应条件评价,确定了最佳的反应温度450℃、进气流量5.5L/min和气体组成范围。SO_2的反应脱除率可达到50%以上,NO的反应脱除率能达到85%以上。该催化剂连续运行100h较好地保持了上述脱除效果,失活催化剂经500℃空气再生活化后SO_2和NO_X脱除率可恢复到80%以上。同时对反应机理和催化剂的失活机理进行了分析,认为单质硫引起的暂时性中毒失活为主要失活原因。选择了四吨燃煤锅炉作为工艺设计研究对象,利用催化同时脱硫脱硝一体化工艺,在目前研究成果的基础上,以国家最新的SO_2和NO_X排放标准为目标,进行了初步的设计研究。进行了体系的物料衡算、热量计算和主要设备计算,获得了有益的计算结果。在设计的反应条件下脱硫脱硝反应都为放热反应、都可自发进行、其最大转化率可达100%和93.5%、反应器绝热温升为2.8K、催化剂重量14.888吨、换热面积为218.45m2、经吸收后的总硫氧化物和氮氧化物都小于200mg/m3。
【关键词】：烟气 脱硫脱硝 催化剂制备 反应条件 工艺计算
【学位授予单位】：长春工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X701;O643.36
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 文献综述8-18
• 1.1 硫氧化物与氮氧化物的危害8-10
• 1.1.1 SO_2的来源及危害8-9
• 1.1.2 NO_X的来源及危害9-10
• 1.2 国内外SO_2和NO_X的控制情况10-11
• 1.2.1 国外SO_2和NO_X的控制情况10
• 1.2.2 我国二氧化硫和氮氧化物的控制情况10-11
• 1.3 燃煤烟气脱硝脱硫技术以及研究现状11-17
• 1.3.1 烟气脱硫技术的概况11-13
• 1.3.2 烟气脱硝技术的概况13-14
• 1.3.3 燃煤烟气催化同时脱硫脱硝技术的发展14-17
• 1.4 设计的主要内容与思路17-18
• 第二章 催化剂放大制备18-27
• 2.1 主要试剂、材料及仪器设备18-19
• 2.1.1 主要试剂和材料18
• 2.1.2 主要仪器18-19
• 2.2 催化剂的制备19-24
• 2.2.1 催化剂的制备工艺19-20
• 2.2.2 不同工艺催化剂的制备20-21
• 2.2.3 催化剂的放大制备21-24
• 2.3 实验装置及操作步骤24-26
• 2.3.1 催化剂小试装置工艺流程24
• 2.3.2 催化剂中试装置工艺流程24-25
• 2.3.3 催化剂中试装置主要设备尺寸25-26
• 2.4 气体分析及脱除率的计算26
• 2.5 本章总结26-27
• 第三章 实验结果与讨论27-36
• 3.1 催化剂制备结果与分析27-32
• 3.1.1 催化剂制备条件优选与表观分析27-30
• 3.1.2 催化剂比表面分析结果30-32
• 3.2 放大催化剂的反应条件影响32-34
• 3.2.1 反应温度对脱除率的影响32-33
• 3.2.2 原料气流量对脱除率的影响33
• 3.2.3 二氧化碳和氧气进气组成的影响33-34
• 3.3 放大催化剂使用时间的影响34-35
• 3.4 催化剂再生实验及催化剂失活原理分析35-36
• 3.4.1 催化剂再生活化实验35
• 3.4.2 催化剂失活原理分析35-36
• 第四章 同时催化脱硫脱硝装置一体化装置工艺计算36-45
• 4.1 烟气脱硫脱硝方案的确定与反应原理36-37
• 4.1.1 烟气同时脱硫脱硝方案的确定36
• 4.1.2 本设计的反应原理36-37
• 4.2 技术工艺流程与设计依据37-38
• 4.2.1 工艺流程37
• 4.2.2 设计计算依据37-38
• 4.3 工艺计算38-43
• 4.3.1 物料衡算38-40
• 4.3.2 热量衡算40-43
• 4.4 主要设备计算43-44
• 4.4.1 反应器体积和催化剂重量计算43-44
• 4.4.2 吸收塔计算44
• 4.5 小结44-45
• 第五章 结论45-46
• 致谢46-47
• 参考文献47-51
• 攻读硕士学位期间研究成果51

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