Aerosolkatalysatorer för industriell gasrening

• Aerosol catalysts – small particles (with aerodynamic diameter up to 100 m) of catalytically active material suspended in gas – were examined for the intended use of NOx reduction with ammonia (SCR) in smaller industrial plants and boilers as an alternative to SNCR. The aerosol particles are intended to be injected into the flue gas at high temperature, together with ammonia/urea, and then separated on a particulate filter (bag‐type filter) at low temperature. The NOx reduction can occur during the pneumatic transport in the boiler or/and on the catalytically active filter cake. The catalysts must have sufficiently high activity in order to keep down their consumption, they must be cheap enough to be used as a consumable item, and must be harmless to humans and the environment. Two materials were developed during the work as possible candidates: natural zeolites and a FeSO4/activated carbon‐based catalyst. Cost estimates, for a hypothetical 1 MWth plant, shows that a NOx reduction close to 50% economically justify the introduction of SNCR for small plants (<25 GWh, NOx reductions levels between 30‐50% and 2 in stoichiometric ratio), both for the use of urea and liquid anhydrous ammonia with the percent NOx fee of 50 SEK/kg. The result is modest, at best 15‐20% cost reduction compared to no action. Raised tariffs to 60 SEK/kg NOx will improved the situation, but the results are still modest. When the aerosol catalysts was used in the cost estimate, and an assumed NOx reduction degree of 85% was supposed to be reached, good results were obtained at low catalyst costs (0.5‐2 SEK/kg). However the plant can handle at most a cost of 4 SEK/kg. Estimated cost for the aerosol catalyst is in the range of 10 SEK/kg. In order to be economically attractive, the catalyst should be recycled, thereby lowering the cost of catalyst consumption.

• I detta arbete har aerosolkatalysatorer, det vill säga små partiklar (med aerodynamisk diameter upp till 100 µm) av katalytiskt aktiva material, suspenderade i gas, undersökts med tänkt användning för NOx-reduktion med ammoniak (SCR) i mindre industriella anläggningar och pannor som ett alternativ till SNCR. Aerosolpartiklarna är avsedda att injiceras i rökgasen vid hög temperatur, tillsammans med ammoniak/urea, och avskiljs på ett partikelfilter, av slangfiltertyp, vid låg temperatur. Reduktion av NOx kan då ske dels vid den pneumatiska transporten av katalysatorn genom pannan och dels i den katalytiskt aktiva filterkaka som byggs upp på slangfiltret. Katalysatorerna måste ha tillräckligt hög aktivitet, vid den pneumatiska transporten, för att begränsa förbrukningen, vara tillräckligt billiga för att kunna användas som förbrukningsvara och vara ofarliga för människor och miljö. Två material togs fram under arbetet som tänkbara kandidater; naturliga zeoliter och en FeSO4/träkolkatalysator. Kostnadsuppskattningar för en tänkt 1 MWth-anläggning, visar att det behövs närmre 50 % reduktionsgrad för att ekonomiskt motivera införande av SNCR för små anläggningar (<25 GWh, NOx-reduktion mellan 30-50 % och 2 i stökiometri), detta både för användning av urea och flytande vattenfri ammoniak med dagens NOx-avgift. Resultatet är måttligt, som bäst nås 15-20 % kostnadsreduktion jämfört med utan åtgärd. Höjs avgiften till 60 SEK/kg NOx, förbättras situationen, men resultaten är fortfarande måttliga (20-25 % kostnadsreduktion). Vid användande av aerosolkatalysatorer, och en reduktionsgrad av 85 %, fås bra utfall vid låga katalysatorkostnader (0.5-2 SEK/kg), men anläggningen klarar på sin höjd en kostnad på 4 SEK/kg. Uppskattade priser för aerosolkatalysatorn är i storleksordningen 10 SEK/kg. För att processen ska bli ekonomiskt intressant, måste katalysatorn kunna recirkuleras för att ge en sänkt kostnad för katalysatorförbrukning.

Ämnesord

NATURVETENSKAP  -- Kemi -- Materialkemi (hsv//swe)

NATURAL SCIENCES  -- Chemical Sciences -- Materials Chemistry (hsv//eng)

Publikations- och innehållstyp

ref (ämneskategori)

rap (ämneskategori)