黃磷尾氣催化氧化凈化技術(shù)

前言

　　目前國內(nèi)外黃磷企業(yè)生產(chǎn)黃磷的方法均為電熱法。近年來，全球黃磷生產(chǎn)的重心已轉(zhuǎn)移到中國，我國黃磷生產(chǎn)能力已經(jīng)達(dá)到175萬t／a。隨著我國黃磷生產(chǎn)企業(yè)的整合和技術(shù)進(jìn)步，單臺制磷電爐生產(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，多年來一直沒有較好地得到利用，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)因無成熟的深度凈化技術(shù)，而長期無法全部利用?！　”緯鶕?jù)黃磷尾氣的特點，以黃磷尾氣深度凈化為目標(biāo)，開發(fā)出黃磷尾氣多元高效凈化催化劑，重點研究了過渡金屬氧化物催化劑的吸附性能和凈化機理。通過載體選擇實驗和催化劑制備優(yōu)化實驗，研制了脫磷、硫催化劑配方，研究了制備條件和操作條件對催化劑凈化效果的影響；通過再生實驗評價了催化劑再生效果；通過催化劑的吸附等溫線計算吸附熱，通過吸附速率曲線計算活化能，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)過程體系，得出了反應(yīng)過程的反應(yīng)機理和對應(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氣吸附的方法測定其孔結(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，說明Cu（Ac），浸漬對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、開發(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，催化劑評價，催化反應(yīng)熱力學(xué)、動力學(xué)，催化劑反應(yīng)機理探討，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?！　　饵S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)專業(yè)的師生參考。

書籍目錄

1 緒論1.1 引言1.1.1 黃磷尾氣的產(chǎn)生及存在問題1.1.2 研究意義和研究目的1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢1.2.1 國內(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1.3 本書主要研究內(nèi)容及實施方案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 催化劑性能評價1.3.4 反應(yīng)熱力學(xué)、動力學(xué)研究1.3.5 催化劑反應(yīng)機理探討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)場測試2 催化劑載體的篩選2.1 實驗裝置及方法2.1.1 實驗材料2.1.2 實驗裝置2.1.3 實驗方法2.2 實驗結(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 實驗方法3.1.2 實驗結(jié)果與討論3.2 脫硫催化劑3.2.1 實驗方法3.2.2 實驗結(jié)果與討論3.3 小結(jié)4 負(fù)載金屬催化劑4.1 實驗裝置及方法4.1.1 實驗材料4.1.2 實驗裝置4.2 實驗結(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 催化劑再生實驗研究4.2.4 反應(yīng)熱力學(xué)4.2.5 反應(yīng)動力學(xué)4.3 小結(jié)5 催化劑表征與機理研究5.1 引言5.2 實驗部分5.2.1 實驗方法5.2.2 催化劑樣品5.3 實驗結(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射線衍射（XRD）5.3.4 X射線光電子能譜（XPS）5.4 催化劑催化氧化機理5.4.1 脫硫機理5.4.2 脫磷機理6 催化劑生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)及催化劑應(yīng)用檢驗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)場實際氣體小試檢驗6.2.1 試驗裝置及方法6.2.2 試驗結(jié)果及討論6.2.3 系列催化劑開發(fā)6.3 昆陽磷肥廠中試應(yīng)用檢驗6.3.1 中試工藝流程簡述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 江磷集團中試應(yīng)用檢驗6.4.1 實驗流程和黃磷尾氣的成分分析6.4.2 實驗結(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)生及存在問題　　C0是主要的大氣污染物之一。排放C0的天然來源有：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的人為來源主要是含碳物質(zhì)的不完全燃燒，如煉油廠尾氣、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)報道，人類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程中均產(chǎn)生大量的C0尾氣。城市中大量汽車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)國家尤其嚴(yán)重。　　從天然磷酸鹽中提煉磷元素的過程中產(chǎn)生的尾氣稱為黃磷尾氣。根據(jù)熱量來源的不同，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，其反應(yīng)方程式如下：　　……

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