有机亚砜类催化剂催化氧化脱硫脱硝研究
低温有机液态催化氧化脱硝技术简介
综合信息区域治理随着国家对工业炉窑氮氧化物减排工作的不断深入，环保标准已不断提高，排放监督已愈发严格。
针对工业炉窑烟气温度低、组分复杂、烟气量小的特点，应用于传统电力行业的氧化[1-2]、SCR[3-4]、SNCR脱硝等工艺不再适用于工业炉窑烟气脱硝处理。
一、技术来源低温有机液态催化氧化脱硝技术是引进以色列的一种烟气清洁新工艺技术，已获得欧盟、美国的专利，其核心是采用了Lextran公司专利生产的低温有机催化剂。
1技术发展历程1997年Lextran公司成立，是以色列首席科学家商贸部扶持企业；2001年Lextran公司与以色列电力燃油公司成功合作建立试点；2003年Lextran公司有机催化剂获得第一项专利；2004年有机催化剂获得第一项煤炭方面的专利;在美国 URS 国家实验室建立试点；2005年Lextran公司推出第二代催化剂；2007年Lextran公司在雅西试点设立25兆瓦的燃煤电厂催化氧化脱硝项目；2012年Lextran公司推出第三代催化剂，美国电力研究协会对Lextran技术进行评估；2014年Lextran公司与北京长信太和节能有限公司合资成立北京长信乐纯环保科技有限责任公司。
二、技术简介1催化剂简介有机催化剂是一种从石油中衍生提炼，并经专利配方生产的富含硫氧基团的有机化合物。
将这种富含硫氧基团的有机物按一定比例与水混合，得到一种稳定的乳化液——有机催化剂。
2技术适用范围适用温度：50~200℃适用尘含量：≤30mg/Nm3适用吸收剂：形成易溶解盐的碱性物质（如：NaOH、NH4·OH）PH值：5.5~6.53技术原理低温有机液态催化氧化脱硝步骤如下：第一步烟道中加入强氧化剂，NO转化为易溶于水的高价氮氧化物，生成亚硝酸（HNO2）；第二步，实现酸碱中和，采用现有的湿法吸收工艺技术[5]；第三步，通过强制氧化使得亚硝酸盐氧化成稳定的硝酸盐，但脱硝容易氧化难，亚硝酸盐在吸收塔内很难实现充分氧化，这是传统湿法脱硝副产品品质不高的主要原因之一。
催化裂化烟气同时脱硫、脱硝新技术
催化裂化烟气同时脱硫、脱硝新技术随着工业的发展，烟气污染对环境和人类健康造成了严重的影响。
而其中硫氧化物和氮氧化物是主要的污染物之一。
因此，研究开发一种能够同时高效脱除烟气中的硫氧化物和氮氧化物的催化裂化新技术显得尤为重要。
催化裂化烟气同时脱硫、脱硝技术是一种基于催化作用的先进技术，能够在高温条件下实现烟气中硫氧化物和氮氧化物的去除，有效减少其对环境的影响。
该技术综合应用了催化剂、吸附剂等多种材料，通过化学反应达到同时脱硫、脱硝的目的。
首先，催化剂在催化裂化过程中起到了重要的作用。
催化剂可以降低反应温度和活化能，提高反应速率和选择性，从而促进硫氧化物和氮氧化物的催化转化。
催化剂的选择和设计对于技术的效率和稳定性具有关键影响。
目前常用的催化剂包括贵金属类、过渡金属氧化物类等，其性能和稳定性经过多次研究得到不断改善。
其次，吸附剂在催化裂化烟气处理中也起到了重要作用。
吸附剂可以吸附烟气中的硫氧化物和氮氧化物，使其从气相转化为固相，从而实现脱硫、脱硝的效果。
常用的吸附剂有活性炭、分子筛等，其物理性能和吸附能力的改进对于技术的性能和经济效益具有重要意义。
通过将催化剂和吸附剂结合使用，催化裂化烟气同时脱硫、脱硝技术能够较好地解决烟气污染问题。
催化裂化烟气处理工艺中，烟气经过预处理后，进入催化裂化装置，通过催化剂的作用，使硫氧化物和氮氧化物发生催化反应转化为无害物质。
然后，烟气经过吸附剂的处理，吸附剂将烟气中的硫氧化物和氮氧化物吸附下来，使其被固定在吸附剂上，达到脱硫、脱硝的效果。
最后，经过处理后的烟气排放出去时，其硫氧化物和氮氧化物含量大幅降低，对环境的影响也得到了有效的控制。
总的来说，催化裂化烟气同时脱硫、脱硝新技术是一种高效、环保的烟气处理技术。
通过合理选择和设计催化剂和吸附剂，可以实现烟气中硫氧化物和氮氧化物的高效去除，减少对环境的影响。
随着技术的不断进步和优化，催化裂化烟气处理技术将会在工业生产中得到广泛应用，为改善环境质量和保护人类健康做出贡献。
液相催化氧化脱硫脱硝
LPC机催化剂烟气综合清洁技术介绍（一）技术来源有机催化烟气综合清洁利用技术，是来自以色列的一种废烟气清洁新工艺技术，已获得欧盟和美国的专利。
其核心是采用了Lextran公司专利生产的有机催化剂，该有机催化剂的基体是专利生产的一种含有硫氧基团（>S=O）的复杂化合物，将这种富含硫氧基团的有机物按一定比例与水混合，而得到一种稳定的乳化液---有机催化剂，利用其高效脱除酸性气体的优越性能，结合在世界范围已得到广泛使用的成熟的石灰石-石膏湿法空塔喷淋工艺，产生了世界领先的“多效合一”（具有脱硫、脱硝、脱重金属、二次除尘的功能）的新一代湿法烟气综合清洁利用技术。
该专利技术，适用于治理电厂和其它工业装置所排放的烟气污染物。
在美国得克萨斯州实验室对Lextran有机催化剂进行了检测，充分肯定了其处理效果。
有机催化剂的化学原理1、脱硫原理：现在国内针对脱硫主要是采用湿法工艺，像石灰石-石膏法，氧化镁法、氨法都属于湿法应用方案，反应机理一般为烟气里的SO2跟H2O相遇生成H2SO3，再用碱性物质与H2SO3反映生成亚硫酸盐，然后再让亚硫酸盐进行一系列的强制氧化生成硫酸盐。
其过程就会产生很多问题，首先就是H2SO3是很不稳定中间产物很容易二次分解成H2O和SO2，所以不管采用何种技术对H2SO3 的稳定性和控制性就决定了该方法长期脱硫运行的的脱硫效率及脱硫效果稳定性。
其次，对亚硫酸盐的氧化条件较为苛刻，很难完全氧化成硫酸盐，最后生成的产物是硫酸盐与亚硫酸盐的混合物，生成的副产品利用价值很低。
有机催化技术反应原理为烟气中的SO2遇水形成亚硫酸（H2SO3），有机催化剂中的硫氧基团与之结合形成稳定的络合物，有效抑制了不稳定的亚硫酸分解再次释放污染气体，并促进它们被持续氧化成硫酸,然后催化剂与之分离。
SO2 + H2O+ 有机催化剂→H2SO3+ 有机催化剂→稳定的复合物+ O2→H2SO4+ 有机催化剂有机催化烟气综合清洁利用技术完美地实现了上述反应，并通过加入碱性中和剂（氨水）与硫酸中和，制成高品质的硫酸铵（(NH4)2SO4）化肥，其反应原理和过程与工业硫酸铵化肥的生产相似。
一种电催化硫醚分子氧氧化制亚砜和砜类化合物的方法
一种电催化硫醚分子氧氧化制亚砜和砜类化合物的方法嘿，朋友们！今天咱来聊聊一种特别有意思的方法，那就是电催化硫醚分子氧氧化制亚砜和砜类化合物。
这可真是个神奇的事儿呢！你想啊，硫醚就像是一个小宝贝，等着我们用特别的魔法去让它变身。
而这个魔法就是电催化和分子氧啦！就好像我们给硫醚洗了个特别的澡，让它摇身一变，成了亚砜或者砜类化合物。
电催化就像是一个神奇的小魔杖，轻轻一挥，就能引发一系列奇妙的反应。
它能让这个氧化过程变得更加高效、更加可控。
这不就跟咱平时做饭似的，火候掌握好了，做出来的菜才美味可口呀！分子氧呢，就像是给这个反应注入了活力的小精灵。
它跑来跑去，和硫醚玩得不亦乐乎，然后就促成了这神奇的变化。
想象一下，如果没有这种方法，我们要得到亚砜和砜类化合物得多麻烦呀！可能得费好大的劲儿，用各种复杂的步骤和试剂。
但现在有了电催化硫醚分子氧氧化，就好像找到了一条捷径，一下子就把问题解决啦！而且啊，这种方法还有很多好处呢！它环保呀，不会产生太多的废弃物，对咱们的环境可友好啦。
这就像是我们爱护自己的家一样，要让它干干净净、舒舒服服的。
还有哦，它的选择性也很强呢！能精准地把硫醚变成我们想要的亚砜或者砜类化合物，就像一个神枪手，指哪打哪，准得很呢！这多厉害呀！咱再想想，这亚砜和砜类化合物在好多领域都有重要的用处呢！比如在医药、化工等等方面。
那这个电催化硫醚分子氧氧化的方法不就像是给这些领域送了一份大礼嘛！总之呢，这种电催化硫醚分子氧氧化制亚砜和砜类化合物的方法真的是太好啦！它给我们带来了便利，带来了创新，也带来了更多的可能。
它就像一颗闪亮的星星，在科学的天空中熠熠生辉。
让我们一起为这个神奇的方法点赞吧！希望它能在未来发挥更大的作用，给我们的生活带来更多的惊喜和美好！这就是我对这种方法的看法啦，你们觉得怎么样呢？。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第23卷第4期洁净煤技术Vol．23 No．4
2017年7月CleanCoalTechnologyJuly 2017
有机亚砜类催化剂催化氧化脱硫脱硝研究熊英莹,杨 阳,白 涛(山西大学动力工程系,山西太原 030006)
摘 要:为了开发简易、有效和成本低的燃煤烟气污染物控制方法,搭建模化试验系统,对有机亚砜类催化剂催化氧化脱硫脱硝一体化技术进行了研究。结果表明,在烟气温度150℃左右,有机亚砜类催化剂可以高效脱除单质汞和硫氧化物,并且可以脱除合成烟气中的大量氮氧化物;通过添加氢氧化铵控制系统pH值,汞脱除效率可达95%;溶液pH>6．3,SO2脱除率99．5%以上,pH<4时,SO2脱除率低于60%;NOx的脱除取决于烟气中的NO和NO2的相对形态,实际操作中烟气入口处通入强氧化剂O3,将NO氧化为N2O3和NO2
,再进行后续的脱除,可以保证烟气中氮氧化物的脱除效率不低于
80%。结果表明采用有机亚砜类催化剂是在低温条件下处理燃煤烟气多种污染物的可行选择。
关键词:有机亚砜;催化氧化;脱硫脱硝中图分类号:X701 文献标志码:A 文章编号:1006-6772(2017)04-0084-05Catalyticoxidativedesulfurizationanddenitrationoforganicsulfoxidecatalysts
XiongYingying,YangYang,BaiTao(DepartmentofPowerEngineering,ShanxiUniversity,Taiyuan 030006,China)Abstract:Inordertodevelopasimple,effectiveandlow-costcontrolmethodforcoal-firedfluegas,theintegratedtechnologyofcatalyticoxidativedesulfurizationanddenitrationoforganicsulfoxideisbasedonthemodelingtestsystem.Resultsindicatethatwhilethefluegastemperatureisabout150℃,sulfoxideorganiccatalystcanremoveelementalmercuryandsulfurdioxideefficiently,andcanremovealargenumberofnitrogenoxideinfluegas.ControllingsystempHbyaddingammoniumhydroxide,theefficiencyofmercuryremovalcanreach95%.WhenthepHvalueisgreaterthan6.3,theremovalrateofsulfurdioxideisabove99.5%,andwhenthepHvalueislessthan4,theremovalrateofsulfurdioxideislessthan60%.TheremovalofNOxdependsontheformofNOandNO2relativelyinfluegas.Inactualop-eration,thefluegasinletisconnectedtothepowerfuloxidantO3tooxidizeNOtobeN2O3andNO2,thenfollowedbysubsequentremoval.Theremovalefficiencyofnitrogenoxideinfluegascanguaranteeto80%orhigher.Resultsindicatethattheuseoforganicsulfonecata-lystsisafeasibleoptionforthetreatmentofvariouspollutantsincoalcombustionunderlowtemperature.Keywords:organicsulfoxide;catalyticoxidative;desulfurization;denitration
收稿日期:2017-06-01;责任编辑:孙淑君 DOI:10.13226/j.issn.1006-6772.2017.04.013基金项目:山西省科技重大专项资助项目(MD2015-04)作者简介:熊英莹(1979—),女,山西太原人,讲师,博士,从事火电厂高效燃烧及污染物排放治理研究工作。E-mail:xiongyy@sxu.edu.cn引用格式:熊英莹,杨阳,白涛.有机亚砜类催化剂催化氧化脱硫脱硝研究[J].洁净煤技术,2017,23(4):84-88.XiongYingying,YangYang,BaiTao.Catalyticoxidativedesulfurizationanddenitrationoforganicsulfoxidecatalysts[J].CleanCoalTechnology,
2017,23(4):84-88.
0 引 言目前,燃煤机组广泛采用的烟气脱硫脱硝技术是传统的脱硫技术(FGD)与选择性催化还原技术(SCR),该技术能够脱除95%以上的SO2和80%以
上的NOx
,但仍然是单独使用脱硫、脱硝技术,没有
摆脱设备复杂、占地面积大、运行和投资费用较高、易造成二次污染、需要处理废水和废渣等问题[1-3]。
由于SO2和NOx都是酸性气体,具备酸性气体的共性,使得烟气同步脱硫脱硝成为可能[4]。国际上把
开发技术简单、运行成本低、具有良好运行性能的脱硫脱硝一体化技术作为工业烟气治理技术发展的方向之一[5-6]。脱硫脱硝一体化技术经过多年的发
展,有多种技术方法,目前被认为有价值的方法包括干法、湿法、生物法3类[7-10]。RauJY等[11]研究了炭材料的吸附催化技术,试验中脱硝、脱硫、除尘率
48熊英莹等:有机亚砜类催化剂催化氧化脱硫脱硝研究2017年第4期分别为46%、81%、87%。MeCreaDH等[12]进行了CuO/γ-A12O3移动床脱硫研究,得出该项技术可脱除95%~98%的SO2和NOx。张虎等[13]在固定床反应器中考察了强氧化剂KMnO4作为添加剂对钙基吸收剂同时脱硫脱硝效果,优化条件下钙基吸收剂可获得31．4%的脱硫率和13．5%的脱硝率。BrogrenC等[14]在填料塔内研究了KMnO4/NaOH溶液吸收NO的过程,发现该反应对于KMnO4和NO反应速率是常数,是NaOH浓度的函数。钟毅等[15]则在典型湿法烟气脱硫系统运行条件下,确定了反应级数、反应速率常数以及活化能,得出同时吸收烟气中的SO2和NO时,SO2会降低NO的吸收速率。以上技术具有一定的发展前景,但都难以工程化应用。综上所述,开发简易、有效和成本低的大气污染控制方法显得尤为重要。笔者对含有机亚砜的催化剂进行研究,验证有机亚砜类催化剂从模拟烟气中吸附单质汞并同时去除二氧化硫和氮氧化物的能力。1 技术原理用水溶液吸收酸性气体,特别是二氧化硫和氮氧化物,酸性气体在水中形成的中间产物(例如,HNO2和H2SO3)的不稳定性是吸收过程的主要问题,不稳定性导致中间产物分解,重新释放出废气。有机亚砜类催化剂,可以结合HNO2和H2SO3等不稳定中间产物形成稳定络合物,通过氧化形成稳定的产物,且该络合物分解,从而使催化剂自由结合污染物分子新溶解形成的不稳定中间产物。同时,有机亚砜可萃取酸。因此,含有机亚砜和水的乳液与化石燃料燃烧废气接触,可去除其中的SO2、NOx、汞蒸汽。有机亚砜可以通过氧化油中所包含的有机硫化物而获得油衍生的亚砜或者是合成亚砜。含有机亚砜的洗涤液分为2类:一类是有机亚砜与碱金属氢氧化物、氨水、碱土金属氧化物中的至少一种形成的水的乳液作为洗涤液;另一类是油与C8-14醇的组合体和有机亚砜、含卤盐的水溶液形成的乳液作为洗涤液。利用含有机亚砜的洗涤液去除废气中SO2、NOx的技术原理是NOx吸附和SO2吸附。1)NOx吸附化石燃料燃烧过程中产生的NOx总质量浓度为300~1500mg/m3,其中大部分以NO的形式存在,约5%以NO2的形式存在。NO是较惰性的气体,其不溶于水且不与水或碱形成化合物,因此,不能够被碱性水溶液吸收。为使NO能被水溶液吸收,需要先用氧气或臭氧将其氧化,反应式为2NO+O2→2NO2(1)
或2NO+O3→NO2+O2(2)
当气体混合物含有NO和NO22种气体时,二者
会发生NO+NO2→N2O3(3)
NO和NO2与水发生相互作用,即
2NO2+H2O→HNO2+HNO3(4)
3HNO2→HNO3+2NO+H2O(5)3NO2+H2O→2HNO3+NO(6)N2O3+H2O→2HNO2(7)3HNO2→HNO3+2NO+H2O(8)3N2O3+H2O→2HNO3+4NO(9) 从反应式(9)可看出,在所有情况下,通过NO2(或NO和NO2)与水的相互反应,HNO2得以形成
并分解,释放NO。洗涤液中的有机亚砜可防止亚硝酸的分解,有机亚砜作为催化剂的有效分子片段为
硫原子的自由电子对与HNO2形成化学键
因而,有机亚砜与HNO2结合,防止其分解。在氧化剂存在时,有机亚砜结合的亚硝酸被氧化为硝酸,同时,失去与有机亚砜结合的能力,水溶性非常高的HNO3能够自由溶解于水中,而有机亚砜则可以重新结合另一个亚硝酸分子。2)SO2吸附
化石燃料燃烧产生的烟气中98%~99%的硫以SO2形式存在,1%~2%的硫以SO3形式存在。对于低硫煤和高硫煤,SOx总质量浓度通常在1000~6000mg/m3范围内。然而,工业过程可能产生含SO2更高浓度(10000~30000mg/m3)的
烟气。SO2溶解于水形成亚硫酸SO2+H2O→H2SO3(10)
亚硫酸不稳定,仅存在于水溶液中,且随温度的
升高,化学反应平衡(10)向左移动,释放SO2
。在温
58