CN110102179A - Lcr液态催化剂脱硝工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种LCR液态催化剂脱硝工艺,包括:S1:催化剂配置:催化剂A:一氧化氮还原酶(NOR),催化剂B:一氧化二氮还原酶(N2OR),将催化剂A、催化剂B加入电子供体配制成水基液体C;S2:将水基液体C通过喷淋与废气进行逆向接触,去除废气中的NOx。本发明可以做到低温催化,脱硝效率最高可达90%,在湿法处理情况下氮氧化物的排放浓度低可达到10mg/m3以下,突破了现有脱硝反应环境要求高温的限制,处理效果稳定;同时投资及运行成本成本较低、使用空间较紧凑、运行成本较低、操作简单及运行安全的优点,无二次污染。

Description

LCR液态催化剂脱硝工艺
技术领域
本发明涉及一种LCR液态催化剂脱硝工艺。
背景技术
由于目前国家环保标准更新,对于电厂等各行业的污染物排放标准要求大大提高,原有单一的SNCR、SCR等环保处理工艺技术已经不能满足最新的环保标准要求。
脱硝技术目前在商业上有成熟运行经验的有选择性非催化脱硝法(SNCR)、选择性催化脱硝法(SCR),具体如下:
SNCR脱硝技术即选择性非催化还原(SelectiveNon-CatalyticReduction,以下简写为SNCR) 技术,是一种不用催化剂,在850~1100℃的温度范围内,将含氨基的还原剂(如氨水,尿素溶液等)喷入炉内,将烟气中的NOx还原脱除,生成氮气和水的清洁脱硝技术。在合适的温度区域,且氨水作为还原剂时,其反应方程式为:
4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O (1),
4NH3+5O2→4NO+6H2O (2)(当温度过高时,也会发生副反应),
SNCR烟气脱硝技术的脱硝效率一般为30%~60%,要求反应区温度高,受锅炉结构尺寸影响很大。
SCR(SelectiveCatalyticReduction)—选择性催化还原法脱硝技术,在催化剂作用下,向温度约320~400℃的烟气中喷入氨,将NOX还原成N2和H2O。
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O (1)(主),
6NO+4NH3→5N2+6H2O (2),
2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O (3)(主),
6NO2+8NH3→7N2+12H2O (4),
选择适当的催化剂上述反应可以在120℃-400℃的温度范围内有效进行。按照催化剂使用的烟气温度条件分类,一般按照不同的温度使用窗口可以将SCR工艺分为:高温、中温、低温三种不同的SCR工艺。一般来说,高温SCR是指催化剂的适用温度在300-400℃,脱硝效率90%,中温SCR是指催化剂的适用温度在220-300℃,脱硝效率70%,低温SCR是指催化剂的适用温度在120-150℃,处理效率80%。
SCR烟气脱硝技术的脱硝效率一般为70%~90%,要求反应区温度高,所使用的固体催化剂价格昂贵且易堵塞,设备地面积大,设备维护复杂,运行成本高。
此外,催化反应法的特点是既有吸有害气体,又有除掉排气中的粉尘,吸收法可分为物理吸收和化学吸收等。物理吸收是用液体吸收有害气体和蒸气时纯物理溶解过程,它适用于在水中溶解比较大的有害气体和蒸气,一般吸收率比较低。化学吸收是在吸收过程中伴有明显的化学反应,不是纯溶解过程,化学吸收效率高,是目前应用较多的有害气体处理方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种LCR液态催化剂脱硝工艺,应用于电厂低温脱硝、各类工业NOx废气处理湿法工艺。
为达到上述目的,本发明采用的技术方案是:
一种LCR液态催化剂脱硝工艺,包括:
S1:催化剂配置:催化剂A:一氧化氮还原酶(NOR),催化剂B:一氧化二氮还原酶(N2OR),将催化剂A、催化剂B加入电子供体配制成水基液体C;
S2:将水基液体C通过喷淋与废气进行逆向接触,去除废气中的NOx。
优选地,所述的催化剂A为亚铁血红素-铜氧化酶;所述的催化剂B为多铜二聚体酶。
优选地,所述的催化剂A的含量为0.005mol/l-0.030mol/l;所述的催化剂B的含量为0.008mol/l-0.030mol/l。
优选地,所述的电子供体为有机化合物,包括醋酸、醋酸钠、丁二酸钠、乙醇、甲醇等小分子有机化合物。
优选地,所述的电子供体的浓度为0.035mol/l-0.12mol/l。
优选地,所述的水基液体C与废气反应的温度为20℃-30℃。
优选地,所述的水基液体C与废气反应的PH值维持在6.5-8.5。
优选地,所述的水基液体C与废气反应后含催化剂吸收液体进行循环7-12次。
优选地,所述的工艺还包括S3:对参与反应后的催化剂进行活化后再次参与催化剂配置。
LCR(Liquid catalytic reduction)液态催化剂脱硝工艺可以针对锅炉(焦炉)、NOx 净化塔的废气排放所含物质,使用脱硝塔进行整体治理,脱硝塔是利用液态催化剂原理基本,分别采用催化剂A、催化剂B,催化剂A针对NOx催化还原反应成N2O,催化剂B将 N2O催化还原反应成氮气N2,通过催化反应法达到处理废气的目的,特别适用电力、钢铁、化工、焦化、水泥、电子、光伏等行业,减少维护与投资成本,降低运行成本。
本发明采用的方法是利用物理、化学、催化方法处理废气,催化反应过程采用液态催化剂做LCR催化反应法。
其中,催化剂A一氧化氮还原酶(NOR)将一氧化氮还原成一氧化二氮形成N-N键,还原生成的一氧化二氮在催化剂B一氧化二氮还原酶(N2OR)的催化下,继续还原成氮气,完成脱硝。
其反应过程:
一氧化氮还原酶(NOR)、一氧化二氮还原酶(N2OR)可以通过活体反硝化细菌提供。具体可参见文献1:反硝化细菌研究进展(环境科学与技术,第33卷第6E期2010年6月),文献2:反硝化酶及其环境影响因子的研究进展(水生生物学报,第38卷第1期2014年1 月)。
由于上述技术方案运用,本发明与现有技术相比具有下列优点和效果:
本发明可以做到低温催化,脱硝效率最高可达90%,在湿法处理情况下氮氧化物的排放浓度低可达到10mg/m3以下,突破了现有脱硝反应环境要求高温的限制,处理效果稳定;同时投资及运行成本成本较低、使用空间较紧凑、运行成本较低、操作简单及运行安全的优点,无二次污染。
具体实施方式
下面结合实施案例对本发明作进一步描述:
一种LCR液态催化剂脱硝工艺,包括将经过降温、除尘、脱硫的含NO废气由喷淋塔的下部通入,将催化剂A一氧化氮还原酶与催化剂B一氧化二氮还原酶于催化剂配制系统中并加入电子供体配制成水基液体C;水基液体C沿管路泵入喷淋塔内的上部,通过喷淋的方式与废气逆向接触,在催化剂A与催化剂B的共同作用下,将废气中含有的NO被还原成氮气,完成脱硝,含催化剂吸收液体在喷淋塔内循环多次后,通过催化剂活化系统,以生物、化学复合手段活化后再次参与催化剂配置,电子供体材料消耗后,于催化剂配制系统中补加。
实施例一:
将经过降温、除尘、脱硫的含NO200ppm的废气由喷淋塔1的下部通入,将催化剂A一氧化氮还原酶与催化剂B一氧化二氮还原酶于催化剂配制系统2中配制成NOR含量相当于0.01mol/l、N2OR含量相当于0.01mol/l的水基液体C,在该水基液体C中加入甲醇,使甲醇浓度达到0.05mol/l,然后沿管路泵入喷淋塔1内的上部,通过喷淋与废气逆向接触,维持喷淋塔1内温度为30℃,PH值为7,在催化剂A与催化剂B的共同作用下,通过催化还原反应,废气中含有的NO被还原成氮气,完成脱硝,含催化剂吸收液体在喷淋塔1内循环10次后,进入催化剂活化系统3活化,然后在催化剂配制系统2中补加各催化剂及甲醇后继续使用;该例总体NO脱除效率为90%。
实施例二:
将经过降温、除尘、脱硫的含NO180ppm的废气由喷淋塔1的下部通入,将催化剂A一氧化氮还原酶与催化剂B一氧化二氮还原酶于催化剂配制系统2中配制成NOR含量相当于0.005mol/l、N2OR含量相当于0.008mol/l的水基液体C,在该水基液体C中加入醋酸钠,使醋酸钠浓度达到0.035mol/l,然后沿管路泵入喷淋塔1内的上部,通过喷淋与废气逆向接触,维持喷淋塔1内温度为20℃,PH值为8.5,在催化剂A与催化剂B的共同作用下,通过催化还原反应,废气中含有的NO被还原成氮气,完成脱硝,含催化剂吸收液体在喷淋塔1内循环7次后,进入催化剂活化系统3活化,然后在催化剂配制系统2中补加各催化剂及醋酸钠后继续使用;该例总体NO脱除效率为80%。
实施例三:
将经过降温、除尘、脱硫的含NO300ppm的废气由喷淋塔1的下部通入,将催化剂A一氧化氮还原酶与催化剂B一氧化二氮还原酶于催化剂配制系统2中配制成NOR含量相当于0.015mol/l、N2OR含量相当于0.018mol/l的水基液体C,在该水基液体C中加入乙醇,使乙醇浓度达到0.085mol/l,然后沿管路泵入喷淋塔1内的上部,通过喷淋与废气逆向接触,维持喷淋塔1内温度为30℃,PH值为6.5,在催化剂A与催化剂B的共同作用下,通过催化还原反应,废气中含有的NO被还原成氮气,完成脱硝,含催化剂吸收液体在喷淋塔1 内循环12次后,进入催化剂活化系统3活化,然后在催化剂配制系统2中补加各催化剂及乙醇后继续使用;该例总体NO脱除效率为88%。
实施例四:
将经过降温、除尘、脱硫的含NO500ppm的废气由喷淋塔1的下部通入,将催化剂A一氧化氮还原酶与催化剂B一氧化二氮还原酶于催化剂配制系统2中配制成NOR含量相当于0.020mol/l、N2OR含量相当于0.020mol/l的水基液体C,在该水基液体C中加入甲醇,使甲醇浓度达到0.095mol/l,然后沿管路泵入喷淋塔1内的上部,通过喷淋与废气逆向接触,维持喷淋塔1内温度为25℃,PH值为7,在催化剂A与催化剂B的共同作用下,通过催化还原反应,废气中含有的NO被还原成氮气,完成脱硝,含催化剂吸收液体在喷淋塔1 内循环8次后,进入催化剂活化系统3活化,然后在催化剂配制系统2中补加各催化剂及甲醇后继续使用;该例总体NO脱除效率为85%。
实施例五:
将经过降温、除尘、脱硫的含NO400ppm的废气由喷淋塔1的下部通入,将催化剂A一氧化氮还原酶与催化剂B一氧化二氮还原酶于催化剂配制系统2中配制成NOR含量相当于0.015mol/l、N2OR含量相当于0.015mol/l的水基液体C,在该水基液体C中加入乙醇,使乙醇浓度达到0.070mol/l,然后沿管路泵入喷淋塔1内的上部,通过喷淋与废气逆向接触,维持喷淋塔1内温度为30℃,PH值为6.5,在催化剂A与催化剂B的共同作用下,通过催化还原反应,废气中含有的NO被还原成氮气,完成脱硝,含催化剂吸收液体在喷淋塔1 内循环12次后,进入催化剂活化系统3活化,然后在催化剂配制系统2中补加各催化剂及乙醇后继续使用;该例总体NO脱除效率为90%。
实施例六:
将经过降温、除尘、脱硫的含NO800ppm的废气由喷淋塔1的下部通入,将催化剂A一氧化氮还原酶与催化剂B一氧化二氮还原酶于催化剂配制系统2中配制成NOR含量相当于0.030mol/l、N2OR含量相当于0.030mol/l的水基液体C,在该水基液体C中加入乙醇,使乙醇浓度达到0.120mol/l,然后沿管路泵入喷淋塔1内的上部,通过喷淋与废气逆向接触,维持喷淋塔1内温度为30℃,PH值为7,在催化剂A与催化剂B的共同作用下,通过催化还原反应,废气中含有的NO被还原成氮气,完成脱硝,含催化剂吸收液体在喷淋塔1 内循环10次后,进入催化剂活化系统3活化,然后在催化剂配制系统2中补加各催化剂及乙醇后继续使用;该例总体NO脱除效率为85%。
脱硝工艺技术性能对比:
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点,其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施,并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种LCR液态催化剂脱硝工艺,其特征在于:包括:
S1:催化剂配置:催化剂A:一氧化氮还原酶(NOR),催化剂B:一氧化二氮还原酶(N2OR),将催化剂A、催化剂B加入电子供体配制成水基液体C;
S2:将水基液体C通过喷淋与废气进行逆向接触,去除废气中的NOx。
2.根据权利要求1所述的LCR液态催化剂脱硝工艺,其特征在于:所述的催化剂A为亚铁血红素-铜氧化酶;所述的催化剂B为多铜二聚体酶。
3. 根据权利要求1所述的LCR液态催化剂脱硝工艺,其特征在于:所述的催化剂A的含量为0.005mol/l-0.030mol/l;所述的催化剂B的含量为0.008 mol/l-0.030mol/l。
4.根据权利要求1所述的LCR液态催化剂脱硝工艺,其特征在于:所述的电子供体包括醋酸、醋酸钠、丁二酸钠、乙醇、甲醇。
5.根据权利要求1所述的LCR液态催化剂脱硝工艺,其特征在于:所述的电子供体的浓度为0.035mol/l-0.12mol/l。
6.根据权利要求1所述的LCR液态催化剂脱硝工艺,其特征在于:所述的水基液体C与废气反应的温度为20℃-30℃。
7.根据权利要求1所述的LCR液态催化剂脱硝工艺,其特征在于:所述的水基液体C与废气反应的PH值维持在6.5-8.5。
8.根据权利要求1所述的LCR液态催化剂脱硝工艺,其特征在于:所述的水基液体C与废气反应后含催化剂吸收液体进行循环7-12次。
9.根据权利要求1所述的LCR液态催化剂脱硝工艺,其特征在于:所述的工艺还包括S3:对参与反应后的催化剂进行活化后再次参与催化剂配置。
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