Tài liệu trình bày về xử lý NOx bằng công nghệ SCR với hệ xúc tác V2O5/TiO2, phân tích nguồn gốc phát sinh NOx và ảnh hưởng của nó. Nó cũng mô tả các phương pháp xử lý NOx như hấp phụ, hấp thụ và khử NOx bằng xúc tác, cũng như so sánh công nghệ SCR với SNCR. Cuối cùng, tài liệu đề cập đến quy trình và sơ đồ công nghệ từ các phương pháp này.

1. XỬ LÝ NOX BẰNG CÔNG NGHỆ SCR
VỚI HỆ XÚC TÁC V2O5/TIO2
GVHD: Ths.Vương Thanh Huyền
Nhóm sinh viên thực hiện:
1. Nguyễn Hữu Tùng Anh
2. Nguyễn Tùng Anh
3. Nguyễn Đình Đạo
4. Lưu Xuân Bách
5. Nguyễn Trường Giang
6. Hoàng Văn Hiếu

2. 1. Giới thiệu chung về NOx
NOx là tên gọi chung của oxyde nitơ gồm các chất NO,
NO2 và N2O, N2O3, N2O4, N2O5
1.1. Nitơ IV Oxit – NO2

3. 1.1.2. Nitrô Oxit – N2O
1.1.3. Nitơ monoxit –NO

4. 2. Nguồn gốc phát sinh NOx và ảnh hưởng
2.1. Nguồn gốc
2.1.1. Nguồn gốc tự nhiên
Oxit nitric được tạo ra trong cơn giông khi có sét
N2 + O2 → 2NO (tia lửa điện)
2NO + O2 → 2NO2
3NO2 + H2O → 2HNO3 + NO
2.1.2. Nguồn gốc sinh học

5. 2.1.3. Các nguồn công nghiệp

NOx nhiệt (thermal-NOx)
Được hình thành do sự đốt cháy của hỗn hợp oxi và
nitơ ở khoảng 1600oC.Cơ chế hình thành NOx nhiệt với
các phản ứng xảy ra như sau:
N2 +O.→ NO + N
(1)
NO + N.→ N2 + O.
(2)
NO + O. → N. +O2
(3)
N. + O2→ NO + O.
(4)
N. + OH→ NO+H.
(5)
NO+H.→ N. +OH
(6)

6. 
NOx nhiên liệu (fuel-NOx)
HCN + O.→ H. + NCO.
HCN + O.→OH.+ CN.
HCN + O.→NH. +CO
Gốc CN. tạo ra NCO. bằng phản ứng
CN. +O2→NCO. +O.
CN. +OH.→NCO.+H.
Trong môi trường oxi hóa NCO tạo ra NO và CO
NCO. +OH.→NO+CO+H.
NCO.+O. →NO+CO

7. 
NOx sớm (prompt- NOx)
NOx-sớm được tạo thành do phản ứng giữa nito không
khí với các gốc hydrocacbon,CHi (i=0-2) được sinh ra
từ nhiên liệu trong môi trường ít oxi
N2+CH.→HCN +N.
Trong môi trường oxi hóa HCN tiếp tục phản ứng như
trong cơ chế tạo thành NOx nhiên liệu
Cơ chế của quá trình tạo thành NOx sớm cũng xảy ra
ở nhiệt độ thấp vì thế để hạn chế sự tạo thành NOx
sớm người ta sẽ tăng tốc độ nạp của hỗn hợp nhiên
liệu –không khí.

8. 2.2. Ảnh hưởng của NOx

9. 3. Tổng quan các phương pháp xử lý Nox
3.1. Phương pháp hấp phụ


Vật liệu làm chất hấp phụ: là vật liệu xốp với bề mặt bên
trong lớn, được tạo thành do tổng hợp nhân tạo hay tự
nhiên.
Chất hấp phụ:

10. 
Hiệu quả hấp phụ:

NOx được hấp phụ mạnh bởi than hoạt tính.Tuy nhiên
khi tiếp xúc với các oxit nitơ than có thể cháy và
nổ.Ngoài ra, than có độ bền cơ học thấp và khi phục hồi
có thể chuyển NOx thành NO.

Khả năng hấp phụ NOx của silicagel thấp hơn than hoạt
tính nhưng nó bền cơ học, không cháy, cũng giống như
than hoạt tính khi tái sinh có thể chuyển NOx thành NO.

Nhôm hoạt tính hấp phụ NOx với hiệu suất không cao và
độ bền cơ học kém.

11. 3.2. Phương pháp hấp thụ
3.2.1. Hấp thụ bằng nước
Khi hấp thụ NO2 bằng nước một phần axit nitric được
sinh ra ở pha khí:
3NO2 + H2O <=> 2HNO3 + NO + Q
Để xử lý các oxit nitơ có thể sử dụng dung dịch oxi già
loãng.
NO + H2O2 = NO2 + H2O
NO2 + H2O = 2HNO3 +NO
N2O3 + H2O2<=> N2O4 + H2O
N2O4 + H2O <=> HNO3 + HNO2

12. Yếu tố cơ bản xác định kinh tế của quá trình là lưu lượng
oxi già (vào khoảng 6kg/tấn axit).
Để thúc đẩy quá trình có thể dùng chất xúc tác.Hiệu quả
xử lý có thể đạt 97%.
3.2.2. Hấp thụ bằng kiềm
Người ta sử dụng nhiều dung dịch kiềm và muối khác
nhau. Hấp thụ hóa học NO2 bằng dung dịch Soda diễn ra
theo phương trình phản ứng sau:
2NO2 + Na2CO3 = NaNO3 +CO2 + Q

13. 3.2.3. Hấp thụ chọn lọc
Để hấp thụ NO khi không có O2 trong pha khí, có thể sử
dụng các dung dịch FeSO4, FeCl2, Na2S2O2, NaHCO3.
Phương trình phản ứng tạo thành các phức sau:
FeSO4 +NO <=>Fe(NO)SO4
FeCl2 + NO <=>Fe(NO)Cl2
2Na2S2O3 + 6NO = 3N2 + 2na2So4 + 2SO2
2NaHSO3 + 2NO = N2 + 2NaHSO4
2(NH2)2CO + 6NO = 5N2 + 4H2O + 2CO2

14. 3.2.4. Phương pháp hấp thụ đồng thời SO2 và NOx
Khí thải chứa SO2 và NOx sinh ra khi đốt nhiên liệu có lưu
huỳnh. Xử lý đồng thời SO2 và NOx được tiến hành bằng
dung dịch kiềm. Hiệu quả xử lý SO2 thường khoảng 90%,
còn NOx là 70 – 90%.
3.3. Xử lý NOX bằng phương pháp xúc tác và nhiệt
Bản chất của quá trình xúc tác là để làm sạch khí và thực
hiện các tương tác hóa học nhằm chuyển hóa chất độc
thành sản phẩm khác với sự có mặt của chất xúc tác đặc
biệt.

15. 3.3.1. Khử oxit nitơ có xúc tác và nhiệt độ cao
Quá trình diễn ra khi tiếp xúc NOx với khí khử trên bề mặt
xúc tác.
Chất khử là metan, khí tự nhiên, khí than hoặc khí dầu
mỏ, CO, H2 hoặc hỗn hợp nitơ-hydro.
Hiệu quả khử NOx phụ thuộc hoạt tính của xúc tác. Xúc
tác trên cơ sở platin kim loại khi vận tốc thể tích của khí
(2-12)x104 l/h cho phép đạt nồng độ còn lại trong khí của
NOx 5x10-4 – 5x10-2 % thể tích.

16. 
Bản chất quá trình khử được biểu diễn bằng các phản
ứng sau:
4NO + CH4 → 2N2 + CO2 + 2H2O
2NO2 + CH4 → N2 + CO2 + 2H2O
2NO + 2CO → N2 + 2CO2
2NO2 + 4CO → N2 +4CO2
Trên thực tế thường sử dụng khí tự nhiên do dễ
kiếm và rẻ.
Phương pháp này được ứng dụng để khử NOx trong sản
xuất axit nitric, khí thỉ chứa (% thể tích): NOx – 0,05÷0,1,
N2 – 96,0÷96,2, O2 – 2,2÷3,0.

17. 3.3.2. Khử NOx với xúc tác chọn lọc

Quá trình diễn ra các phản ứng tỏa nhiệt sau:
6NO + 4NH3 → 5N2 + 6H2O
6NO2 + 8NH3 → 7N2 +12H2O
8NO +2NH3 → 5N2O + 3H2O
5NO2 + 2NH3 → 7NO + 3H2O
4NO + 4NH3 +O2 → 4N2 + 6H2O
4NH3 + 3O2 → 2N2 + 6 H2O
Quá trình yêu cầu thiết bị đơn giản, hiệu suất xử lý cao và
đã áp dụng vào thực tiển.

18. 3.3.3. Phân hủy NOx bằng chất khử dị thể
Ở nhiệt độ 500 – 1.300oC sự phân hủy NOx có thể diễn ra
trên vật liệu rắn có chứa cacbon như than, than cốc, grafit.
Các bon đóng vai trò xúc tác và nhiên liệu.
C +NO → (C – 0) + 0,5N2
(C – O) + NO → CO2 +0,5N2
Ở nhiệt độ 800oC độ chuyển hóa của NOX khi dùng than
cốc là 96% và ở 1000oC tiến đến gần 100%.

19. 3.3.4. Phân hủy NOx bằng chất khử đồng thể và dị
thể không có xúc tác
Ở nhiệt độ 30 – 40oC diễn ra các phản ứng tỏa nhiệt sau:
NH3 + H2O <=> NH4OH
2NO2 + 2NH4OH → NH4NO2 + NH4NO3 + H2O
N2O3 + 2NH4OH → 2NH4NO2 + H2O
Sự đun nóng dòng khí tiếp theo dẫn đến sự phân hủy các
acrosol nitric và nitrat tạo thành các sản phẩm không độc.
NH4NO2 → N2 + 2H2O
NH4NO3 → N2 + 2H2O +1/2 O2

20. 
Sử dụng cacbanic ở dạng dung dịch với nước hoặc
trong axit HNO3, H2PO4, H3PO4 làm giảm nhiệt độ phân
hủy. Tuy nhiên, vận tốc không lớn và hiệu quả làm sạch
không quá 80%.

Sử dụng dung dịch nước – cacbanic:
NO2 + H2O → HNO3 +HNO2
2HNO2 + CO(NH2)2 → 2N2 + CO2 + 3H2O
N2O3 + CO(NH2)2 → 2N2 + CO2 + 2H2O

Sử dụng dung dịch axit nitric – cacbanit
NO + NO2 + HNO3 + 2CO(NH2)2 → 2N2 + NH4NO3 +
2CO + H2O
Cacbanit được dùng ở dạng bột hoặc hạt, phủ lên các
chất mang xốp hay được ép cùng với nó.Hiệu quả xử lý
NOx có thể đạt 85 – 99% và lớn hơn.

21. 3.4. So sánh công nghệ xử lý NOx SCR với SNCR
Nguyên lý
SNCR
SCR
Là công nghệ xử lý NOx trong khi Là công nghệ xử lý NOx sau khi
cháy
cháy
Đều khử NOx bằng các hợp chất mà trong đó nito mang hóa trị âm như
ammoniac, đạm ure,…
•
•
Cơ chế phản ứng •
•
•
Lợi dụng nhiệt độ cao của khí •
thải hoặc nhiệt độ ngay trong lò
đốt để khử NOx
Nhiệt độ phản ứng >8000C
•
Sử dụng chất xúc tác để giảm
nhiệt độ phản ứng khử NOx về
N2
Khi có mặt chất xúc tác, nhiệt
độ phản ứng sẽ xảy ra trong
khoảng 180 – 450 độ C
ở nhiệt độ > 800-9800C, cho dd •
ure vào hỗn hợp khí thải thì có
các pt pư:
NO + NO2 + (NH2)2CO → 2N2 +
CO2 + 2H2O
(NH2)2CO + H2O → 2NH3 + •
CO2
Trong quá trình khói thải di
chuyển trên bề mặt qua các lỗ
xốp của vật mang chất xúc tác,
NOx sẽ bị khử bởi amoniac
hoặc ure
Các chất xúc tác thường sử
dụng là: V2O5, zeolit mang kim
loại, TiO2, hỗn hợp oxit kim loại
chuyển tiếp…

22. 6NO + 4NH3 → 5N2 + 6H2O
4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 2H2O
6 NO2 + 8NH3 → 7N2 + 12H2O
2NO2 + 4NH3 + O2 → 3N2 + 6H2O
Đặc điểm
Chi phí đầu tư và vận hành thấp •
nhưng hiệu quả lại không cao
•
•
•
Không phát sinh sp phụ cần
phải xử lý
Kết cấu đơn giản, dễ lắp đặt
Chi phí thấp
Khử được 80% NOx với tỷ lệ
NH3/NOx là 0,81 – 0,82
Quy trình
•
•
•
•
B1: Trao đổi và ổn định nhiệt
B2: Trộn khí
B3: Oxi hóa khử có xúc tác
tại tháp xúc tác có chọn lọc
B4: điều hòa và thải
B1: Khử NOx ở nhiệt độ cao
B2: Trao đổi nhiệt
B3: Tách bụi thô
B4: XL cuối cùng để tách nốt
bụi nhỏ và khí độc khác
•
•
•
•

23. 3.5. Sơ đồ công nghệ SCR và SNCR
3.5.1. Sơ đồ công nghệ SNCR
3.5.2. Sơ đồ công nghệ SNCR