Підігрівач-сепаратор; 2 – теплообмінник; 3 – змішувач; 4 – реак­тор; 5 – рекупераційна турбіна; 6 – котел-утилізатор; 7 – ви­хлопна труба; 8 – топка

Для знешкодження нітрозні відхідні гази подають в підігрівач-сепаратор, де їх очищають від парів кислоти і нагрівають до 50°С теплом технологічних нітрозних газів, потім нагрівають до 110-135°С в теплообміннику, після чого змішують з гарячими топковими газами, отримуючи газову суміш при температурі 390-500°С. У цю суміш вводять природний газ з таким розрахунком, щоб відношення СН₄: О₂ складало 0,55-0,6. Отриману суміш направляють в реактор, де на паладійвмісному каталізаторі спалюють водневміщуючі компоненти природного газу і відновлюють NO_x до елементного азоту. Цей процес проводять при 700-730°С під тиском (4,5-5,7)∙10⁵ Па. Знешкоджені нітрозні гази з реактора направляють в турбіну де рекуперують їх енергію, отримуючи на виході розширені гази при 390-410°С, які подають в котел-утилізатор для отримання перегрітої пари з температурою 230°С і тиском 13·10⁵ Па. Температура газу при цьому знижується до 185°С, після чого гази викидають в атмосферу через вихлопну 150-метрову трубу. У їх складі міститься, у % (об.): NO_x – 0,005-0,01; СО – 0,13; СН₄ – 0,4; О₂ – 0,15.

Витрата метану на каталітичне очищення вихлопних газів азотокислотних цехів складає 120-130 м³ на 1 т продукційної кислоти у вигляді моногідрату, втрати паладію - до 0,05 г/т HNО₃.

Процеси високотемпературного каталітичного відновлення окси­дів азоту забезпечують високий ступінь їх знешкодження. Разом з тим вони характеризуються і рядом істотних недоліків, серед яких значні витрати газів-відновників, необхідність очищення конверто­ваних газів від утвореного оксиду вуглецю, вміст якого складає 0,1-0,15%, можливість використання тільки низькоконцентрованих газів (до 0,5% NO_x і до 4-5% О₂).

Селективне каталітичне відновлення оксидів азоту.

Цей процес вигідно відрізняється від високотемпературного тим, що протікає в основному вибірково: віднов­ник (як правило, аміак) реагує переважно з NO_x і майже не взаємодіє з киснем, що знаходиться в нітрозних газах, у зв'язку з чим його витрачають в кількостях, еквівалентних вмісту в знешкоджуваних газах оксидів азоту або вище стехіометрії на 10-50% з метою повнішого протікання наступних екзотермічних реакцій:

6 NO + NH₃ → 5 N₂ + 6 H₂O, (5.12)

6 NO₂ + 8 NH₃ → 7 N₂ + 12 H₂O, (5.13)

8 NO + 2 NH₃ → 5 N₂O + 3 H₂O, (5.14)

5 NO₂ + 2 NH₃ → 7 NO + 3 H₂O. (5.15)

Таким чином, нешкідливі продукти реакцій (азот і вода) є ще однією вигідною відмінністю цього методу. Присутність кисню у відхідних газах сприяє реалізації каталітичного відновлення, реакції прискорюються, і процес йде таким чином:

4 NO + 4 NH₃ + O₂ → 4 N₂ + 6H₂O. (5.16)

Селективне каталітичне відновлення відбувається при відносно низьких температурах (180-360°С) з виділенням невеликих кількостей тепла. Внаслідок цього температура конвертованих газів збільшується в зоні каталізу лише на 10-20°С.

При надлишку аміаку його основна кількість окиснюється окисляється присутнім в нітрозних газах киснем за екзотермічною реакцією:

4 NH₃ + 3 O₂ →2 N₂ + 6H₂O. (5.17)

Процес достатньо простий за апаратурним оформленням і запроваджений у виробництвах азотної кислоти під тиском 0,63 МПа. Відхідні нітрозні гази таких виробництв, містять до 0,2% (об.) NO + NО₂. Технологічна схема процесу представлена на рис. 5.6.

Рисунок 5.6 – Схема каталітичного очищення газів від оксидів азоту у виробництві слабкої азотної кислоти під тиском 0,63 МПа