Introdução

A energia fóssil refere-se ao petróleo, gás natural e carvão. Devido às características dos recursos da China de serem ricos em carvão e pobres em petróleo e gás, a energia fóssil da China é fortemente inclinada para o carvão. O uso extensivo de carvão causará muitos impactos ambientais, principalmente durante sua combustão, que liberará muitos poluentes atmosféricos, incluindo material particulado, dióxido de carbono, dióxido de enxofre, óxidos de nitrogênio, causando poluição ambiental.

Entre eles, os óxidos de nitrogênio (NOx) como um dos principais poluentes atmosféricos podem causar chuva ácida, poluição fotoquímica, neblina urbana, destruição da camada de ozônio e muitos outros problemas ambientais. Ele pode facilmente se combinar com a hemoglobina no corpo humano, bloqueando o transporte de oxigênio no sangue, levando à paralisia do sistema nervoso central e colocando em risco as funções cardiovasculares e pulmonares humanas.

As tecnologias de controle de NOx amplamente utilizadas na produção industrial incluem tecnologia de combustão com baixo teor de nitrogênio, tecnologia de redução não catalítica seletiva (SNCR) e tecnologia de redução catalítica seletiva (SCR).

2. Introdução à tecnologia CO-SCR

A tecnologia CO-SCR reduz NOx a N2 usando monóxido de carbono (CO) como agente redutor. O CO é um gás redutor amplamente presente em gases de combustão de sinterização e coque e escapamento de veículos. É também um gás tóxico incolor e inodoro, que pode causar intoxicação quando a concentração de CO no ar ultrapassa 0,1%. O uso de CO em vez de NH3 para redução catalítica seletiva de NOx pode não apenas reduzir os custos de controle de poluição, mas também eliminar NO e CO no gás de combustão, alcançando o tratamento de resíduos através de resíduos.

2.1 Princípio da tecnologia CO-SCR

O processo de reação de CO reduzindo NO pode ser dividido em quatro etapas: adsorção de moléculas reagentes (CO e NO primeiro sofrem difusão em fase gasosa e contato com a superfície do catalisador, e são adsorvidos pelos sítios ativos de metais insaturados na superfície do catalisador, formando espécies de NO(a) e CO(a), enquanto CO e NO se difundem gradualmente na estrutura de poros do catalisador à medida que a reação continua); dissociação de moléculas adsorvidas (quando a reação atinge uma certa temperatura, o NO(a) ativo é decomposto em espécies N(a) e O(a)); recombinação de substâncias ativas de superfície e dessorção de moléculas de produto (CO(a) é oxidado pela espécie O(a) ativa para gerar CO2, enquanto a espécie N(a) ativa se combina para gerar N2, e os produtos finais CO2 e N2 gerados pela reação são descarregados pela chaminé). Enquanto isso,

Adsorção de moléculas reagentes:

CO(g) → CO(a)

NÃO(g) → NÃO(a)

Dissociação de moléculas adsorvidas:

NÃO(a) → N(a) + O(a)

Recombinação de substâncias ativas de superfície e dessorção de moléculas de produto:

CO(a) + O(a) → CO(g)

N(a) + N(a) → N2(g)

N(a) + NO(a) → N ₁ O(a)

N:O(a) → NÃO(g)

NO(a) → N ₂ (g) + O(a)

2.2 Catalisador CO-SCR

O catalisador é o material chave em todo o sistema de reação catalítica. Atualmente, na tecnologia de desnitrificação CO-SCR que usa CO como agente redutor para remover NOx, os catalisadores comumente usados ​​incluem catalisadores de metais nobres, catalisadores de metais de transição únicos e catalisadores de metais de transição compostos. Catalisadores de metais nobres geralmente se referem a platina, paládio, ródio, irídio, prata, etc. Os metais nobres estão freqüentemente presentes em um estado nanométrico como catalisadores, ou podem ser suportados em transportadores ou existir em peneiras moleculares por troca iônica. Os óxidos de metais não nobres como cobre, cobalto, ferro, cromo e manganês têm boa atividade para remover óxidos de nitrogênio. Os catalisadores de metal único geralmente têm as desvantagens de uma janela estreita de temperatura de reação, baixa atividade de reação sob condições ricas em oxigênio, e baixa resistência ao envenenamento por SO2. Catalisadores de metal composto dopando aditivos apropriados podem melhorar esses problemas até certo ponto. Em comparação com os catalisadores de óxido de metal de transição simples, os catalisadores de óxido de metal de transição composto bicomponente ou multicomponente geralmente têm maior dispersão de componentes ativos e melhor atividade e estabilidade dos catalisadores.

2.3 Características da tecnologia CO-SCR

A tecnologia CO-SCR usa o gás nocivo CO no gás de combustão para reduzir os óxidos de nitrogênio e alcançar a desnitrificação do gás de combustão. Suas vantagens incluem principalmente:

(1) CO, como gás redutor, tem forte redutibilidade em 100-400 ℃ e é um bom agente redutor de NOx;

(2) o agente redutor vem do próprio gás de combustão e o custo de desnitrificação é bastante reduzido;

(3) reduz também as emissões de CO e NOx, atingindo o objetivo de “tratar lixo com lixo”;

(4) não há vazamento de amônia e nenhuma poluição secundária é causada.