Các phương pháp xử lý khí NOx

Các ph ư
ơ n g pháp x ửlý khí NOx
NOx là tên g ọi chung c ủa oxyde nit ơg ồm các ch ất NO, NO2 và N2O, N2O3, N2O4,
N2O5 .

C ơch ếhình thành NOx t ừcác ngu ồn công nghi ệp nh ưsau:
1. NOx nhi ệt (thermal-NOx)
Được hình thành do s ựđốt cháy c ủa h ỗn h ợp nit ơvà oxi trong nhi ệt độ ở kho ảng
1600oC. C ơch ết ạo thành NOx nhi ệt x ảy ra theo các ph ản ứn g nh ưsau:
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)

2. NOx nhiên li ệu (fuel-NOx)
HCN + O. →H. + NCO.
HCN + O. →
O H.+ CN.
HCN + O. →
N H. +CO
G ốc CN. t ạo ra NCO. b ằng ph ản ứn g
CN. +O2 →
N CO. +O.
CN. +OH. →
N CO.+H.
Trong môi tr ư
ờ n g oxi hóa NCO t ạo ra NO và CO
NCO. +OH. →
N O+CO+H.

NCO.+O. →N O +CO

3. NOx s ớ
m (prompt- NOx)
NOx-s ớm đ
ư
ợ c hình thành do ph ản ứn g gi ữ
a nit ơkhông khí v ới các g ốc
hydrocacbon,CHi (v ới i b ằng 1 ho ặc 2) đ
ư
ợ c sinh ra t ừnhiên li ệu trong môi tr ư
ờn g
thi ếu oxi
N2+CH. →
H CN +N.
Trong môi tr ư
ờ n g oxi hóa, HCN ti ếp t ục ph ản ứn g nh ưtrong ph ản ứn g t ạo thành NOx
nhiên li ệu.
C ơch ếc ủa s ựhình thành NOx s ớm c ũng x ảy ra khi ở nhi ệt đ
ộ th ấp vì th ếđ
ể h ạn ch ế
s ựt ạo thành NOx s ớm ng ư
ờ i ta th ư
ờ n g t ăng t ốc đ
ộ n ạp c ủa h ỗn h ợp nhiên li ệu
và không khí.

Tác h ại:
Oxit Nit ơđ
ề u có đ

ộ c tính, đ
ặ c bi ệt có đ
ộ c tính cao nh ất k ểđ
ế n là NO2 , khi ch ỉ ti ếp xúc
v ới nó trong vài phút v ớ
i n ồng đ
ộ NO2 trong không khí 5 ph ần tri ệu thì đã có th ểgây


ản h h ưởn g x ấu đến ph ổi, n ếu ti ếp xúc vài gi ờli ền v ới không khí có n ồng độ NO2
kho ảng 15-20 ph ần tri ệu s ẽcó th ểgây nguy hi ểm cho ph ổi, tim và gan; n ếu n ồng độ
NO2 trong không khí đạt m ứ
c 1% có th ểgây t ửvong trong vài phút.

CÔNG NGH ỆX ỬLÝ KHÍ OXIT NIT ƠNOx

Các phương pháp xử lý khí NOx

1. H ấp th ụ khí NOx b ằng n ước
Trong công nghiệp các loại khí thải có ch ứa Oxit Nit ơ v ới n ồng độ khí th ấp th ường được
x ử lý b ằng ph ương pháp h ấp th ụ b ằng n ước trong các lo ại thi ết b ị nh ư ống Venturi, thi ết
bị sục khí sủi bọt, Scrubơ, vv… Hiệu quả quá trình th ường không cao, t ối đa đạt 50%.
Khi h ấp th ụ NO2 b ằng n ước m ột ph ần axit nitric được sinh ra ở pha khí:
3NO2 + H2O ↔ 2HNO3 + NO + Q
Để x ử lý các oxit nit ơ bị h ấp th ụ trong dung dịch, có th ể s ử d ụng dung d ịch oxi già loãng.
Và b ằng cách ch ưng c ất s ản ph ẩm thu được s ẽ là HNO3 và H2O để tái s ử d ụng làm
chất hấp thụ.
NO + H2O2 → NO2 + H2O
NO2 + H2O → 2HNO3 +NO
N2O3 + H2O2 ↔ N2O4 + H2O

N2O4 + H2O ↔ HNO3 + HNO2
Yếu tố c ơ bản để xác định hi ệu quả kinh t ế của quá trình là l ượng ch ất oxi già (H2O2)
(vào kho ảng 6kg/t ấn axit). Để thúc đẩy quá trình này, ta có th ể dùng ch ất xúc tác. Hi ệu
quả x ử lý có th ể đạt 97%

2. H ấp th ụ b ằng ki ềm


Người ta sử dụng nhiều dung dịch kiềm và muối khác nhau. Dây là phương pháp rẻ tiền
và mang lại hiệu quả xử lý rất cao.
Hấp thụ hóa học NOx bằng dung dịch Soda được diễn ra theo phương trình phản ứng
sau:
2NO2 + Na2CO3 → NaNO3 +CO2 + Q

3. Hấp thụ chọn lọc
Để hấp thụ riêng NO khi không có O2 trong pha khí, ta sẽ sử dụng các dung dịch
FeSO4, FeCl2, Na2S2O2 vàNaHCO3.
Phương trình phản ứng tạo thành các phức, diễn ra như 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

4. 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 thường được dùng là khí metan, khí tự nhiên hay khí than hoặc khí dầu mỏ,
CO, H2 hoặc hỗn hợp nitơ-hydro. Hiệu quả khử NOx sẽ phụ thuộc hoạt tính của chất
xúc tác.
Xúc tác trên cơ sở platin kim loại xảy ra khi vận tốc thể tích của khí đạt (2-12)x10 4 l/h

cho phép đạt nồng độ còn lại trong khí của NOx là 5×10-4 – 5×10-2 % thể tích.
θ 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 người ta thường sử dụng khí tự nhiên để xử lý khí NOx bởi lẽ nó dễ kiếm
và rẻ.
Phương pháp này đã được ứng dụng để xử lý khí NOx trong sản xuất axit nitric, khí thảỉ
chứa (% thể tích): NOx – 0,05÷0,1, N2 – 96,0÷96,2, O2 – 2,2÷3,0.

5. Khử NOx với xúc tác chọn lọc
θ 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.

6. Phân hủy NOx bằng chất khử dị thể
Tại nhiệt độ 500 đến 1.300oC thì sự phân hủy NOx có thể diễn ra trên vật liệu dạng rắn
có chứa cacbon như là than đá, than cốc hoặc grafit. Trong đó cácbon đóng vai trò xúc
tác và là nhiên liệu đốt.
C +NO → (C – 0) + 0,5N2
(C – O) + NO → CO2 +0,5 N2
Tại nhiệt độ 800oC, độ chuyển hóa NOX khi dùng than cốc là 96% và ở tại nhiệt độ

1000oC thì hiệu suất này tiến đến gần 100%.

7. Phân hủy NOx bằng chất khử đồng th ể và dị thể không có xúc tác
Tại nhiệt độ 30 – 40oC sẽ 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 loại acrosol nitric và nitrat tạo
thành những sản phẩm không độc.
NH4NO2 → N2 + 2H2O
NH4NO3 → N2 + 2H2O +1/2 O2
Khi sử dụng cacbanic ở dạng dung dịch với nước hoặc tác dụng với axit HNO3, H2PO4,
H3PO4 sẽ làm giảm nhiệt độ do phân hủy. Tuy nhiên, phương pháp này áp dụng với
vận tốc không lớn và hiệu quả làm sạch sẽ không quá 80%.
θ Dùng dung dịch nước – cacbanic:
NO2 + H2O → HNO3 +HNO2
2HNO2 + CO(NH2)2 → 2N2 + CO2 + 3H2O
N2O3 + CO(NH2)2 → 2N2 + CO2 + 2H2O
θ Dùng dung dịch axit nitric – cacbanit
NO + NO2 + HNO3 + 2CO(NH2)2 → 2N2 + NH4NO3 + 2CO + H2O
Cacbanit được dùng chủ yếu ở dạng bột hoặc hạt, đôi khi chúng được phủ lên các chất
mang xốp hoặc được ép cùng với nó.
Hiệu quả xử lý NOx có thể đạt 85 – 99% và lớn hơn.

8. So sánh công nghệ xử lý khí NOx bằng SCR với SNCR



9. Sơ đồ công nghệ xử lý khí NOx bằng SNCR và SCR

Sơ đồ công nghệ phương pháp xử lý khí NOx bằng SCR và SNCR