最新工业催化原理环保催化和光催化PPT课件.ppt

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1、工业催化原理环保催化和光催化第二节催化脱硫过程硫氧化物SOx包括SO2、SO3等，其中与大气污染有关的主要是SO2。酸性氧化物SO2是无色有刺激味的气体，易溶于水并生成亚硫酸，亚硫酸是中等强度的二元酸，亚硫酸水溶液能被空气逐渐氧化成硫酸，因此SO2是形成酸雨和光化学烟雾的成因之一。我国SO2主要来源是燃煤，常用的催化脱硫方法有如下几种：（一）催化还原脱硫1、H2S还原SO2（Claus法，H2S还原SO2，回收S）SO2+2H2S→3S+2H2O通常是在铝矾土类催化剂作用下，在反应温度220～350℃范围内，利用H2S与SO2反

2、应生成硫磺。该过程要求H2S的初始浓度应大于15％～20％，否则H2S的燃烧不能提供足够的热量来维持反应所需要的温度，直接催化氧化法的工艺流程见图。第二节催化脱硫过程1－气水分离器；2－一段预热炉；3—混合器；4—一段转化器；5—一级冷凝器；6—一级捕集器；7,11—储槽；8—二段预热器；9—二段转化器；10—二级冷凝器；12—二级捕集器；13—尾气燃烧炉；14—烟囱；15—冷却盘管；16—硫磺成型盒直接催化氧化法工艺流程第二节催化脱硫过程5、氨还原法以NH3为还原剂，还原SO2主要用于焦炉煤气的脱硫过程，因为该反应条件适合于还

3、原反应的发生。常用TiO2负载过渡金属（Mn、Fe、Co、Ni、Cu）硫化物作为催化剂，几种过渡金属硫化物催化剂活性顺序为:CoS2-TiO2>FeS2-TiO2>NiS2-TiO2>CuS2-TiO2>MnS2-TiO2。硫化物催化剂的反应机理：NH3首先在过渡金属硫化物上发生分解反应，然后分解的H2与SO2反应，紧接着生成H2S与SO2发生克劳斯反应：2NH3＝N2+3H2SO2+3H2＝H2S+2H2O2H2S+SO2＝1.5S2+2H2O总反应为：4NH3+3SO2=2N2+6H2O+3S第二节催化脱硫过程（二）催化氧化

4、脱硫1、液相催化氧化法该法是用水或稀H2SO4吸收废气中的SO2，再利用溶液中的Fe3+或Mn2+作为催化剂将其直接氧化，可生成硫酸，即如千代田法烟气脱硫就是利用这一原理来实现的。该法首先将废气由鼓风机送入除尘器除灰尘，同时增湿冷却到60℃，然后送入吸收塔，用含有Fe3+催化剂的稀硫酸（浓度2～3%）吸收SO2，脱硫后的废气经除雾器放空。其流程如下：第二节催化脱硫过程1—除尘器；2—压滤器；3—吸收塔；4—除雾器；5—氧化塔；6—吸收液槽；7—结晶槽；8—增稠器；9—离心分离器；10—母液槽千代田法烟气脱硫工艺流程第二节催化脱硫

5、过程2、气相催化氧化法气相催化氧化法是在工业接触法制酸的工艺基础上发展起来的，一般以V2O5作催化剂将SO2氧化为SO3而制成硫酸。该法用于处理硫酸尾气在技术上比较成熟，也已成功应用于有色冶炼烟气制酸。SO2在催化剂表面上的反应可用下式表示：该法首先除尘，有时还要对烟气再升温至反应温度才可进入催化转化室。进入吸收塔之前的降温和热量利用视整个系统情况而定，对锅炉（包括电站锅炉）系统，一般作为省煤器和空气预热器的热源，通常采用一转一吸的流程即可达到90%左右的净化率。其流程如下：第二节催化脱硫过程1—除尘器；2—反应器；3—节能器；

6、4—风机；5—空气预热器；6—吸收塔；7—除雾器气相催化氧化法一转一吸的流程第三节催化脱氮过程氮氧化物NOx也是大气中最重要的污染物种之一。氮的氧化物有氧化亚氮(N2O，笑气)、一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)、三氧化二氮(N2O3)、四氧化二氮(N2O3)及五氧化二氮(N2O5)等。其中污染大气的主要是NO和NO2。NOx可以来自天然过程、生物源和闪电场。人类生产活动也向大气排放大量NOx，如汽车尾气、工业窑炉和一些化工生产等，排放量与日俱增，下面是几种催化脱NOx方法。1、催化分解法：NOx→N2+O2NO的分解反应在热

7、力学上是一个有利的反应，分子筛担载的金属氧化物催化剂具有很好的活性，尤其是Cu交换的ZSM-5催化剂，对NO分解具有最好的活性和稳定性。有研究表明在450℃下，Cu-ZSM-112（按一个Cu2+交换两个Na+为100计）上NO转化率稳定在95％，N2的生成率为75％，O2的生成率为55％，持续30h以上活性不变。大量研究证明，Cu+是NO分解反应的活性中心，ZSM-5载体起了稳定Cu+的作用。除ZSM-5外，Y沸石、丝光沸石上交换的Cu都表现出相当的NO分解活性，但都不如Cu-ZSM-5。高效分解N2O的催化剂分为沸石催化剂和

8、水滑石热分解产物催化剂两类。如阳离子交换Y型沸石催化剂（Fe-Y，FeEu-Y，Eu-Y，FeLa-Y，La-Y，Cu-Y，Co-Y，Cr-Y，Ni-Y和Mn-Y）等，其中FeEu-Y和Cu-Y活性最好。水滑石（M-Al-CO3-HT）热分解产物作为催化剂来催化