Introducción

La energía fósil se refiere al petróleo, el gas natural y el carbón. Debido a las características de los recursos de China de ser rico en carbón y pobre en petróleo y gas, la energía fósil de China está fuertemente sesgada hacia el carbón. El uso extensivo del carbón causará muchos impactos ambientales, especialmente durante su combustión, que liberará muchos contaminantes atmosféricos, incluyendo partículas, dióxido de carbono, dióxido de azufre, óxidos de nitrógeno, causando contaminación ambiental.

Entre ellos, los óxidos de nitrógeno (NOx) como principal contaminante atmosférico pueden causar lluvia ácida, smog fotoquímico, neblina urbana, agotamiento de la capa de ozono y muchos otros problemas ambientales. Puede combinarse fácilmente con la hemoglobina en el cuerpo humano, bloqueando el transporte de oxígeno en la sangre, lo que lleva a la parálisis del sistema nervioso central y pone en peligro las funciones pulmonares y cardiovasculares humanas.

Las tecnologías de control de NOx ampliamente utilizadas en la producción industrial incluyen la tecnología de combustión con bajo contenido de nitrógeno, la tecnología de reducción no catalítica selectiva (SNCR) y la tecnología de reducción catalítica selectiva (SCR).

2. Introducción a la tecnología CO-SCR

La tecnología CO-SCR reduce el NOx a N2 mediante el uso de monóxido de carbono (CO) como agente reductor. El CO es un gas reductor que está ampliamente presente en los gases de combustión de sinterización y coquización y en los gases de escape de los vehículos. También es un gas tóxico incoloro e inodoro, que puede provocar intoxicaciones cuando la concentración de CO en el aire supera el 0,1%. El uso de CO en lugar de NH3 para la reducción catalítica selectiva de NOx no solo puede reducir los costos de control de la contaminación, sino también eliminar el NO y el CO en los gases de combustión, logrando el tratamiento de desechos a través de los desechos.

2.1 Principio de la tecnología CO-SCR

El proceso de reacción del CO que reduce el NO se puede dividir en cuatro pasos: adsorción de moléculas reactivas (el CO y el NO pasan primero por difusión en fase gaseosa y entran en contacto con la superficie del catalizador, y son adsorbidos por los sitios activos de metal insaturado en la superficie del catalizador, formando especies de NO(a) y CO(a), mientras que el CO y el NO se difunden gradualmente en la estructura de poros del catalizador a medida que continúa la reacción); disociación de moléculas adsorbidas (cuando la reacción alcanza cierta temperatura, el NO(a) activo se descompone en especies N(a) y O(a)); recombinación de sustancias tensioactivas y desorción de moléculas de producto (el CO(a) es oxidado por la especie activa O(a) para generar CO2, mientras que la especie activa N(a) se combina para generar N2, y los productos finales CO2 y N2 generados por la reacción se descargan de la chimenea). Mientras tanto,

Adsorción de moléculas reactivas:

CO(g) → CO(a)

NO(g) → NO(a)

Disociación de moléculas adsorbidas:

NO(a) → N(a) + O(a)

Recombinación de sustancias tensioactivas y desorción de moléculas de producto:

CO(a) + O(a) → CO(g)

N(a) + N(a) → N2(g)

N(a) + NO(a) → N ₁ O(a)

N:O(a) → NO(g)

NO(a) → N ₂ (g) + O(a)

2.2 catalizador CO-SCR

El catalizador es el material clave en todo el sistema de reacción catalítica. Actualmente, en la tecnología de desnitrificación CO-SCR que utiliza CO como agente reductor para eliminar los NOx, los catalizadores de uso común incluyen catalizadores de metales nobles, catalizadores de metales de transición únicos y catalizadores de metales de transición compuestos. Los catalizadores de metales nobles generalmente se refieren a platino, paladio, rodio, iridio, plata, etc. Los metales nobles suelen estar presentes en un estado nanométrico como catalizadores, o pueden estar soportados en soportes o existir en tamices moleculares por intercambio iónico. Los óxidos de metales no nobles como el cobre, el cobalto, el hierro, el cromo y el manganeso tienen buena actividad para eliminar los óxidos de nitrógeno. Los catalizadores de un solo metal a menudo tienen las desventajas de una ventana de temperatura de reacción estrecha, poca actividad de reacción en condiciones ricas en oxígeno, y poca resistencia al envenenamiento por SO2. Los catalizadores de compuestos metálicos que dopan los aditivos apropiados pueden mejorar estos problemas hasta cierto punto. En comparación con los catalizadores de óxidos de metales de transición únicos, los catalizadores de óxidos de metales de transición compuestos de dos o varios componentes suelen tener una mayor dispersión de los componentes activos y una mejor actividad y estabilidad de los catalizadores.

2.3 Características de la tecnología CO-SCR

La tecnología CO-SCR utiliza el gas nocivo CO en los gases de combustión para reducir los óxidos de nitrógeno y lograr la desnitrificación de los gases de combustión. Sus ventajas incluyen principalmente:

(1) el CO, como gas reductor, tiene una gran capacidad de reducción a 100-400 ℃ y es un buen agente reductor de NOx;

(2) el agente reductor proviene del propio gas de combustión y el costo de desnitrificación se reduce considerablemente;

(3) también reduce las emisiones de CO y NOx, consiguiendo el objetivo de “tratar residuos con residuos”;

(4) no hay escape de amoníaco y no se produce contaminación secundaria.