一氧化氮液相络合催化氧化吸收过程的研究

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NO是产生酸雨和光化学烟雾的有害物质,由于NO难溶于水,采用湿法难以将其从废气中脱除。将可溶性钴盐溶解在乙二胺水溶液中生成乙二胺合钴离子(即[Co(en)3]2+),利用乙二胺合钴离子能络合NO和活化氧分子的特性,实现NO的吸收和氧化同时进行,有效地从烟道气中去除NO,并且使其转化成硝酸盐和亚硝酸盐,这是一种有用的化学肥料,无需再次处理固体或液体废弃物。 本文分别在填料塔和双驱动搅拌反应器内对乙二胺合钴溶液脱除NO的反应机理和动力学进行了实验研究,考察了不同pH值、模拟烟气中的氧含量、温度、NO浓度和SO2浓度等因素对NO吸收的影响。 首先在填料塔内对NO的液相催化氧化的反应机理进行了研究。实验结果表明,在乙二胺合钴溶液中,具有脱除NO活性的组分是[Co(en)3]2+而不是[Co(en)3]3;[Co(en)2O2(OH)Co(en)2]3+本身不具有脱除NO的能力,但能将络合态的NO氧化为NO2;[Co(en)3]2+离子与NO络合速率大于O2与[Co(en)3]2+离子络合速率;气相中的氧是NO催化氧化的氧化剂,氧含量越高,NO的脱除率越高;pH值是影响NO脱除的主要因素,气相中无氧时,NO的脱除率随溶液pH值的升高而降低,气相中存在氧时,NO的脱除率随溶液pH值的增加先升高后降低,溶液的最佳pH值是12.86;用不同的脱硫剂调节溶液的pH值时,氧化钙和氨水是最佳选择,最佳的氧化钙加入量是1.8g/l,最佳的氨水加入量是0.52mol/l;气相中SO2的存在不利于NO的脱除,但在乙二胺合钴溶液中添加氧化钙和氨水时可得到较高的NO脱除率和100%的SO2脱除率,实现高效的同时脱硫脱硝。 在双驱动搅拌反应器内对乙二胺合钴溶液单独吸收NO和同时吸收NO和SO2的动力学进行了研究,实验结果表明,乙二胺合钴溶液吸收NO气体为快速二级反应;NO吸收的最佳温度是50℃,温度低于50℃时,NO的吸收速率随温度的升高而增大,温度高于50℃时,气相中存在氧时,NO的吸收速率随温度的升高而降低,气相中无氧时,温度对NO吸收速率的影响可以忽略;气相中氧的存在有利于提高NO的吸收速率,NO的吸收速率随氧含量的增加而增大;对于高浓度的乙二胺合钴溶液,在一定的pH范围内,NO的吸收速率随溶液pH的增加而增大;NO的吸收速率随气相中NO分压的增加而增大;气相中SO2的存在不利于NO的吸收,NO的吸收速率随气相中SO2浓度的增加而减小。 气相中无氧时,NO在乙二胺合钴溶液中的吸收速率方程为:NA=KLCAi√1+89000DA/K2L气相中有氧时,NO在乙二胺合钴溶液中的吸收速率方程为:NA=PA/1/KG+1/H√K2L+(3035×108P0.47O2C0.13OH-)DLACAi(CBL=0.005M)NA=PA/1/KG+1/H√K2L+(2.75×108P0.35O2C0.12OH-)DLACAi(CBL=0.03M)气相中存在SO2时0.03M乙二胺合钴溶液吸收NO的吸收速率方程为:NA=√2.19×106P0.65O2P-0.69SO2C0.06OH-DLAC3Ai 通过对脱硝塔进行模拟分析得到的结论是:应选用通量大、效率高、压降低、耐腐蚀的塑料鲍尔环和阶梯环,其中规格为Dg16的阶梯环填料应优先选择;尽可能选用表面积较大的填料,可以降低填料层的高度,减少填料用量;在保证正常操作的情况下,应尽量选择较低的操作气速,这样可以获得较高的NO脱除率。
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