مقدمة

تشير الطاقة الأحفورية إلى النفط والغاز الطبيعي والفحم. نظرًا لخصائص موارد الصين لكونها غنية بالفحم والفقيرة في النفط والغاز ، فإن الطاقة الأحفورية في الصين منحازة بشدة نحو الفحم. سيؤدي الاستخدام المكثف للفحم إلى العديد من الآثار البيئية ، خاصة أثناء احتراقه ، مما سيؤدي إلى إطلاق العديد من الملوثات الجوية ، بما في ذلك الجسيمات وثاني أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكبريت وأكاسيد النيتروجين ، مما يتسبب في تلوث البيئة.

من بينها ، أكاسيد النيتروجين (NOx) باعتبارها ملوثًا رئيسيًا للغلاف الجوي يمكن أن تسبب المطر الحمضي والضباب الكيميائي الضوئي والضباب الحضري ونضوب طبقة الأوزون والعديد من المشاكل البيئية الأخرى. يمكن أن يتحد بسهولة مع الهيموجلوبين في جسم الإنسان ، مما يعيق نقل الأكسجين في الدم ، مما يؤدي إلى شلل الجهاز العصبي المركزي وتعريض وظائف القلب والأوعية الدموية والرئة للإنسان للخطر.

تشمل تقنيات التحكم في أكاسيد النيتروجين المستخدمة على نطاق واسع في الإنتاج الصناعي تكنولوجيا الاحتراق المنخفض النيتروجين ، وتكنولوجيا التخفيض الانتقائي غير التحفيزي (SNCR) ، وتكنولوجيا التخفيض التحفيزي الانتقائي (SCR).

2. مقدمة تكنولوجيا CO-SCR

تقلل تقنية CO-SCR من أكاسيد النيتروجين إلى N2 باستخدام أول أكسيد الكربون (CO) كعامل اختزال. ثاني أكسيد الكربون هو غاز مختزل موجود على نطاق واسع في تلبيد وفحم غاز المداخن وعادم المركبات. وهو أيضًا غاز سام عديم اللون والرائحة ، والذي يمكن أن يسبب التسمم عندما يتجاوز تركيز ثاني أكسيد الكربون في الهواء 0.1٪. لا يمكن أن يؤدي استخدام ثاني أكسيد الكربون بدلاً من NH3 في التخفيض التحفيزي الانتقائي لأكاسيد النيتروجين إلى تقليل تكاليف التحكم في التلوث فحسب ، بل يؤدي أيضًا إلى التخلص من أكاسيد النيتروجين وثاني أكسيد الكربون في غاز المداخن ، وتحقيق معالجة النفايات من خلال النفايات.

2.1 مبدأ تكنولوجيا CO-SCR

يمكن تقسيم عملية تفاعل اختزال ثاني أكسيد الكربون أكسيد النيتروجين إلى أربع خطوات: امتزاز جزيئات المادة المتفاعلة (أول أكسيد الكربون وأكسيد النيتروجين يخضعان لانتشار طور الغاز والتلامس مع سطح المحفز ، ويتم امتصاصهما بواسطة المواقع النشطة للمعادن غير المشبعة على سطح المحفز ، وتشكيل نوعي NO (a) و CO (a) ، بينما ينتشر ثاني أكسيد الكربون وأكسيد النيتروجين تدريجياً في بنية المسام للمحفز مع استمرار التفاعل) ؛ تفكك الجزيئات الممتصة (عندما يصل التفاعل إلى درجة حرارة معينة ، يتحلل NO (a) النشط إلى نوعين N (a) و O (a)) ؛ إعادة تركيب المواد النشطة السطحية وامتصاص جزيئات المنتج (يتأكسد CO (a) بواسطة أنواع O (a) النشطة لتوليد ثاني أكسيد الكربون ، بينما تتحد الأنواع النشطة N (a) لتوليد N2 ، والمنتجات النهائية CO2 و N2 المتولدة من خلال التفاعل يتم تفريغها من المداخن). في أثناء،

امتزاز الجزيئات المتفاعلة:

ثاني أكسيد الكربون (ز) ← أول أكسيد الكربون (أ)

لا (ز) → لا (أ)

تفكك الجزيئات الممتصة:

NO (a) → N (a) + O (a)

إعادة تركيب المواد الفعالة السطحية وامتصاص جزيئات المنتج:

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 محفز CO-SCR

المحفز هو المادة الرئيسية في نظام التفاعل التحفيزي بأكمله. حاليًا ، في تقنية نزع النيتروجين CO-SCR التي تستخدم ثاني أكسيد الكربون كعامل اختزال لإزالة أكاسيد النيتروجين ، تشتمل المحفزات شائعة الاستخدام على محفزات المعادن النبيلة ، ومحفزات معدنية أحادية الانتقال ، ومحفزات معدنية انتقالية مركبة. تشير المحفزات المعدنية النبيلة عمومًا إلى البلاتين ، والبلاديوم ، والروديوم ، والإيريديوم ، والفضة ، وما إلى ذلك. غالبًا ما توجد المعادن النبيلة في حالة نانومتر كمحفزات ، أو يمكن دعمها على ناقلات أو موجودة على المناخل الجزيئية عن طريق التبادل الأيوني. أكاسيد المعادن غير النبيلة مثل النحاس والكوبالت والحديد والكروم والمنغنيز لها نشاط جيد لإزالة أكاسيد النيتروجين. غالبًا ما تحتوي المحفزات المعدنية المفردة على عيوب نافذة درجة حرارة التفاعل الضيقة ، ونشاط التفاعل الضعيف في ظل الظروف الغنية بالأكسجين ، وضعف المقاومة للتسمم بثاني أكسيد الكبريت. يمكن أن تؤدي المحفزات المعدنية المركبة التي تستخدم المنشطات للإضافات المناسبة إلى تحسين هذه المشكلات إلى حد ما. بالمقارنة مع محفزات أكسيد الفلز ذات الانتقال الأحادي ، فإن محفزات أكسيد الفلز الانتقالي المكون من ثنائي أو متعدد المكونات غالبًا ما يكون لها تشتت أعلى للمكونات النشطة ونشاط واستقرار أفضل للمحفزات.

2.3 خصائص تقنية CO-SCR

تستخدم تقنية CO-SCR الغاز الضار في غاز المداخن لتقليل أكاسيد النيتروجين وتحقيق نزع النتروجين من غاز المداخن. تشمل مزاياها بشكل أساسي:

(1) CO ، باعتباره غازًا مختزلًا ، لديه قابلية اختزال قوية عند 100-400 وهو عامل اختزال جيد لأكاسيد النيتروجين ؛

(2) يأتي عامل الاختزال من غاز المداخن نفسه ، ويتم تقليل تكلفة نزع النتروجين إلى حد كبير ؛

(3) أنه يقلل أيضًا من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون وأكاسيد النيتروجين ، وتحقيق هدف "معالجة النفايات بالنفايات" ؛

(4) لا يوجد هروب للأمونيا ، ولا يسبب تلوث ثانوي.