黃磷尾氣催化氧化凈化技術(shù)

前言

　　目前國(guó)內(nèi)外黃磷企業(yè)生產(chǎn)黃磷的方法均為電熱法。近年來(lái)，全球黃磷生產(chǎn)的重心已轉(zhuǎn)移到中國(guó)，我國(guó)黃磷生產(chǎn)能力已經(jīng)達(dá)到175萬(wàn)t／a。隨著我國(guó)黃磷生產(chǎn)企業(yè)的整合和技術(shù)進(jìn)步，單臺(tái)制磷電爐生產(chǎn)能力的逐步大型化以及黃磷企業(yè)產(chǎn)能的擴(kuò)大，綜合利用黃磷尾氣這一重要碳一化學(xué)資源、保護(hù)環(huán)境，已成為我國(guó)黃磷企業(yè)走可持續(xù)發(fā)展道路所面臨的重大課題；解決這一重大課題可以為黃磷尾氣綜合利用的規(guī)?；峁┍匾獥l件。黃磷尾氣含有高濃度的一氧化碳，多年來(lái)一直沒(méi)有較好地得到利用，其原因主要是尾氣中含有較多的雜質(zhì)（硫、磷、氟等），這些雜質(zhì)因無(wú)成熟的深度凈化技術(shù)，而長(zhǎng)期無(wú)法全部利用?！　”緯?shū)根據(jù)黃磷尾氣的特點(diǎn)，以黃磷尾氣深度凈化為目標(biāo)，開(kāi)發(fā)出黃磷尾氣多元高效凈化催化劑，重點(diǎn)研究了過(guò)渡金屬氧化物催化劑的吸附性能和凈化機(jī)理。通過(guò)載體選擇實(shí)驗(yàn)和催化劑制備優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，研制了脫磷、硫催化劑配方，研究了制備條件和操作條件對(duì)催化劑凈化效果的影響；通過(guò)再生實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)了催化劑再生效果；通過(guò)催化劑的吸附等溫線(xiàn)計(jì)算吸附熱，通過(guò)吸附速率曲線(xiàn)計(jì)算活化能，確定了金屬氧化物之間相互作用的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)條件及其變化規(guī)律，確定了主要反應(yīng)的反應(yīng)常數(shù)；并利用SEM、BET、XRD、XPS等表征手段研究了催化微觀結(jié)構(gòu)變化及中間產(chǎn)物的生成和變化規(guī)律，在此基礎(chǔ)上建立了脫磷和脫硫反應(yīng)過(guò)程體系，得出了反應(yīng)過(guò)程的反應(yīng)機(jī)理和對(duì)應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程。　　首先，采用浸漬法改性活性炭吸附凈化低濃度的PH3和H2S，研究了不同浸漬液改性活性炭吸附凈化PH3、H2s的性能，研究結(jié)果表明：0．05mol／L的浸漬液，80℃和氧含量O．8％（體積分?jǐn)?shù)）是最佳反應(yīng)條件。改性后的活性炭用氮?dú)馕降姆椒y(cè)定其孔結(jié)構(gòu)特征，表明改性減少了空隙率，特別是減少了微孔體積，說(shuō)明Cu（Ac），浸漬對(duì)活性炭的改性是有效的，cu（Ac）2改性可以顯著增加活性炭對(duì)PH3和H2S的吸附能力。

內(nèi)容概要

　　《黃磷尾氣催化氧化凈化技術(shù)》介紹了黃磷尾氣深度凈化技術(shù)和用于凈化催化劑的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、制備和應(yīng)用技術(shù)，內(nèi)容包括催化劑配方篩選及催化劑制備，催化劑分析和表征，催化劑評(píng)價(jià)，催化反應(yīng)熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)，催化劑反應(yīng)機(jī)理探討，催化劑的再生，催化凈化工藝優(yōu)化，數(shù)值模擬，以及催化劑工業(yè)應(yīng)用研究等。　　《黃磷尾氣催化氧化凈化技術(shù)》可供從事化學(xué)工程、材料工程以及工業(yè)廢氣治理的環(huán)保工程工作的技術(shù)人員和高等院校相關(guān)專(zhuān)業(yè)的師生參考。

書(shū)籍目錄

1 緒論1.1 引言1.1.1 黃磷尾氣的產(chǎn)生及存在問(wèn)題1.1.2 研究意義和研究目的1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)1.2.1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.2 黃磷尾氣凈化方法綜述1.2.3 發(fā)展趨勢(shì)1.3 本書(shū)主要研究?jī)?nèi)容及實(shí)施方案1.3.1 催化劑配方篩選與工藝優(yōu)化1.3.2 催化劑分析和表征1.3.3 催化劑性能評(píng)價(jià)1.3.4 反應(yīng)熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)研究1.3.5 催化劑反應(yīng)機(jī)理探討1.3.6 催化劑的再生1.3.7 CO原料氣分析1.3.8 催化劑性能現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試2 催化劑載體的篩選2.1 實(shí)驗(yàn)裝置及方法2.1.1 實(shí)驗(yàn)材料2.1.2 實(shí)驗(yàn)裝置2.1.3 實(shí)驗(yàn)方法2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析2.2.1 脫硫催化劑載體選擇2.2.2 脫磷催化劑載體選擇2.2.3 催化劑載體的孔結(jié)構(gòu)分布2.3 小結(jié)3負(fù)載酸堿催化劑3.1 脫磷催化劑3.1.1 實(shí)驗(yàn)方法3.1.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論3.2 脫硫催化劑3.2.1 實(shí)驗(yàn)方法3.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論3.3 小結(jié)4 負(fù)載金屬催化劑4.1 實(shí)驗(yàn)裝置及方法4.1.1 實(shí)驗(yàn)材料4.1.2 實(shí)驗(yàn)裝置4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論4.2.1 金屬氧化物配方篩選4.2.2 操作條件的影響4.2.3 催化劑再生實(shí)驗(yàn)研究4.2.4 反應(yīng)熱力學(xué)4.2.5 反應(yīng)動(dòng)力學(xué)4.3 小結(jié)5 催化劑表征與機(jī)理研究5.1 引言5.2 實(shí)驗(yàn)部分5.2.1 實(shí)驗(yàn)方法5.2.2 催化劑樣品5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論5.3.1 掃描電鏡（SEM）5.3.2 低溫氮吸附5.3.3 X射線(xiàn)衍射（XRD）5.3.4 X射線(xiàn)光電子能譜（XPS）5.4 催化劑催化氧化機(jī)理5.4.1 脫硫機(jī)理5.4.2 脫磷機(jī)理6 催化劑生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)及催化劑應(yīng)用檢驗(yàn)6.1 催化劑生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)和裝備研究6.1.1 催化劑改性設(shè)備6.1.2 催化劑活化設(shè)備6.2 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際氣體小試檢驗(yàn)6.2.1 試驗(yàn)裝置及方法6.2.2 試驗(yàn)結(jié)果及討論6.2.3 系列催化劑開(kāi)發(fā)6.3 昆陽(yáng)磷肥廠(chǎng)中試應(yīng)用檢驗(yàn)6.3.1 中試工藝流程簡(jiǎn)述6.3.2 堿吸收單元中試結(jié)果6.3.3 催化氧化單元中試結(jié)果6.3.4 催化劑的再生6.4 江磷集團(tuán)中試應(yīng)用檢驗(yàn)6.4.1 實(shí)驗(yàn)流程和黃磷尾氣的成分分析6.4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果6.5 四川省投資公司5000m3/h（標(biāo)態(tài)）黃磷尾氣凈化產(chǎn)業(yè)化工程6.6 小結(jié)7結(jié)論參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　1　緒論　　1.1　引言　　1.1.1　黃磷尾氣的產(chǎn)生及存在問(wèn)題　　C0是主要的大氣污染物之一。排放C0的天然來(lái)源有：火山爆發(fā)、天然氣、森林火災(zāi)、海洋中生物的作用、葉綠素的分解以及上層大氣中甲烷的光化學(xué)氧化和C0，的光分解等。C0的人為來(lái)源主要是含碳物質(zhì)的不完全燃燒，如煉油廠(chǎng)尾氣、煉鐵高爐廢氣、黃磷爐尾氣（C0含量90％左右）、天然氣部分氧化尾氣、煉鋼轉(zhuǎn)爐煙氣（C0含量60％左右）、密封電石爐氣、合成氨銅洗池放氣（C0含量65％～80％左右）、炭黑爐尾氣等。據(jù)報(bào)道，人類(lèi)每年消耗的能源中煤、石油、天然氣占95％。在煤、石油、天然氣三大資源的利用過(guò)程中均產(chǎn)生大量的C0尾氣。城市中大量汽車(chē)的排放尾氣也是大氣中C0的重要污染源，這種情況在發(fā)達(dá)國(guó)家尤其嚴(yán)重?！　奶烊涣姿猁}中提煉磷元素的過(guò)程中產(chǎn)生的尾氣稱(chēng)為黃磷尾氣。根據(jù)熱量來(lái)源的不同，黃磷制取一般有電爐法和高爐法。兩種方法原理基本相同，本節(jié)主要介紹普遍采用的電爐法制磷工藝。該方法是將磷礦石（Ca3（P04）2）、硅石（Si02）和焦炭（C）按照一定比例混合，加熱熔融，在1300～1500。C的溫度范圍內(nèi)，使磷元素升華釋放出來(lái)，其反應(yīng)方程式如下：　　……

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