一、新型催化法脱硫技术原理简述
新型催化法烟气脱硫技术是一种以炭基催化剂为核心,在较低温度(40–150℃)下,利用烟气中的O2和H2O将SO2转化为硫酸的环境友好型污染控制技术。公司研发团队开创性地采用计算模拟手段,明确了炭材料空位、氮掺杂和受限空间协同催化氧化SO2的机理,为公司新型脱硫催化剂的研发提供了可靠的理论指导。催化脱硫反应机理遵循Langmuir-Hinshelwood反应模式,脱硫反应包括气-固催化和液-固再生两个相耦合的过程,催化脱硫性能是反应物吸附、氧化和产物硫酸脱附的综合结果。炭基催化剂利用自身丰富的孔隙结构将SO2,O2和H2O吸附到孔隙内表面:SO2(g)→SO2*(*指吸附态,下同),O2(g)→O2*,H2O(g)→H2O*。催化剂中丰富的碳原子空位和微孔受限空间是SO2吸附与氧化的主要场所,SO2被O2分子直接氧化:SO2*+O*→SO3*,SO3*+H2O*→H2SO4*。其中,氮掺杂通过改变临近碳原子的电子结构激发炭材料的催化活性,并能增强O2吸附和显著降低其解离能垒;羟基通过氢键作用将电子传递给吸附态SO2,形成炭-羟基-吸附态SO2和环氧基的电子传递环,从而降低氧化能垒。当催化剂孔隙内硫酸达到饱和后,采用简单的水洗再生即可实现产物硫酸的脱附,释放出催化剂活性位,从而实现催化剂的循环使用与副产硫酸的回收。
图1 核心技术原理与计算模拟
二、新型催化法脱硫技术优势亮点
目前市面常见的 SO2的脱除方法通常可分为湿法、半干法和干法技术,湿法脱除技术:石灰石-石膏法、氨法烟气脱硫、双碱法、氧化镁法、磷铵肥法和微生物法等,湿法脱硫技术大都有脱硫率高的优点,但也存在运行费用高、二次污染等缺点;半干法脱除技术:旋转喷雾干燥法和循环流化床等,这些技术有工艺流程简单、运行成本低的优点,但也存在脱硫效率低、对脱硫剂要求高的缺点;常见的干法脱硫技术有:炉内喷钙尾部增湿活化脱硫、电子束辐照法、荷电干式吸收剂喷射脱硫法和活性炭/活性炭纤维/分子筛吸附法等,这些技术有设备简单、副产物可以利用等优点,但也存在运行和维护成本高、脱硫效率参差不齐等的缺点。
新型催化法脱硫技术作为必威平台具有自主知识产权的一项技术,具有高效、低碳、环境友好、收益好等的优势。
首先新型催化法烟气脱硫技术具有高效的性能:经特殊处理的炭基材料具有大的比表面积,可高效吸附烟气中的SO2,提高接触催化氧化效果,脱硫效率可达95%以上。
其次新型催化法烟气脱硫技术具有低碳的运行工艺:脱硫剂一次添加可长期使用,操作人员仅需按时进行再生,运行费用只有少量电费和水费等,因此有较低的运行成本,同时具有低碳的运行特点。
然后新型催化法烟气脱硫技术具有污染少的运行环境:因其吸附及催化转化在同一设备中完成,流程短,设备少,操作简单,无需消耗其他原料并且副产物硫酸可回收利用,所以具备污染少的特点。
另外新型催化法烟气脱硫技术还具有收益好的运行结果:除了高效脱除二氧化硫和硫酸雾之外,在脱除污染物时不消耗其他原料,利用烟气中的组分实现脱硫,并且副产物稀硫酸可回收利用,无二次污染。且因其吸附性好,可避免PM2.5超标,意外情况下还可承担多种污染物综合减排的任务。
针对新型催化法脱硫技术高效、低碳、污染少、收益好的这几项优势,在使用理论数据证明的同时,还在实验室内进行了多次的实验,实验数据也真实的验证了这些优势。
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