Лекции.Орг


Поиск:




Категории:

Астрономия
Биология
География
Другие языки
Интернет
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Механика
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Транспорт
Физика
Философия
Финансы
Химия
Экология
Экономика
Электроника

 

 

 

 


Реактор; 2 – змішувач; 3 – рекупераційна турбіна; 4 – ви­паровувач; 5, 7, 8 – підігрівачі; 6 – фільтр




 

 

Нітрозні гази при 20-30°С подають в підігрівач, де їх нагрівають до 240-280°С і направляють в змішувач. Рідкий аміак, що подається в установку, випаровують нагрітим конденсатом. Пари аміаку, що утворюються, при тиску (3,5-3,7)·105 Па очищають у фільтрі, нагрівають до 120°С і змішують з нагрітими нітрозними газами, регулюючи відношення NH3:NOx на рівні (1,2-1,3):1. Отриману суміш направляють в реактор, де на алюмо-ванадієвомуу каталізаторі АВК-10 йде відновлення оксидів азоту аміаком. Знешкоджені нітрозні гази при 300°С після реактора з метою використання їх енергії подають на турбіну рекуперації, звідки їх направляють в підігрівач, після якого при 150-170°С викидають в атмосферу. Через можливість утворення в системі амонійних солей передбачають періодичну зупинку і пропарювання турбіни насиченою парою низького тиску.

Такий процес забезпечує знешкодження нітрозних газів не менше ніж на 96%. Вміст суми NО і NО2 в знешкоджених газах не перевищує 0,01% (об.), NH3 – до 0,015% (об.). При цьому на 1 т азотної кислоти (з розрахунку на 100% HNО3) витрачають 6,12 кг рідкого аміаку, 16,7-10-3 кг каталізатора, 4,03 кг насиченої водяної пари, 52,3 кг парового конденсату, 1,1·10-4 м3 свіжої води і
9·10-4 кВт-год електроенергії.

Як ефективні каталізатори при відновленні нітрозних газів, що містять 1-30% NOx, аміаком можуть бути використані цеоліти. Адсорбція на них NH3 і NОx прискорює їх взаємодію, забезпечуючи при 330-480°С високу ефективність процесу знешкодження оксидів азоту.

Процеси селективного каталітичного відновлення NOx вико­ристовують також для обробки нітрозних газів, що містять пил, і оксид сірки (IV). В цьому випадку можлива організація процесу в двох варіантах: з попереднім очищенням відхідних газів, від пилу і SО2 і з подальшим їх нагрівом (обробка низькотемпературних газових викидів агломераційних машин, коксових печей і деяких інших агрегатів) або без нього у разі достатнього для здійснення каталітичної взаємодії температурного потенціалу (400°С) газів, що підлягають знешкодженню (очищення відхідних газів котельних агрегатів, нагрівальних печей).

Очищення нітрозних відхідних газів, що не містять пил і SО2, зазвичай проводять при об'ємних швидкостях (3-9)·103 год-1, температурі в реакторі 220-400°С і молярному відношенні NH3:NO в межах 0,8-1,3 залежно від використовуваного каталізатора. Обробку газів, що містять SО2 і пил, ведуть при таких же об'ємних швидкостях, температурі 350-400°С і відношенні NH3:NOx= 0,8-1,2. Як каталізатори в першому випадку використовують оксиди заліза, міді, ванадію, хрому, нанесені на оксид алюмінію. Останній взаємодіє з оксидами сірки, унаслідок чого активність каталізатора зменшується. Тому в другому випадку носій замінюють на оксид титану (IV) або використовують каталізатори, що складаються тільки з оксидів рідкісних металів.

Вартість каталізаторів досягає 20-30% всіх витрат на знешкодження нітрозних газів, тому питанню розробки стійких до отруєнь і дешевих каталізаторів із тривалим терміном експлуатації постійно приділяється велика увага.

Розкладання оксидів азоту гетерогенними відновниками. При високих температурах (500-1300°С) дефіксація азоту у відхідних газах може бути проведена на твердих вуглецьвмісних матеріалах, зокрема, на вугіллі, коксі, графіті. У таких процесах вуглець виконує функції як каталізатора, так і палива. Каталітична дія вуглецю пов'язана з утворенням комплексів вуглець-кисень:

 

C+ NO →(C-O) + ½ N2, (5.18)

(C-O) + NO →CO2 + ½ N2. (5.19)

 

Проте порівняно швидка втрата активності такими каталі­заторами призводить до того, що розкладання оксидів азоту, особливо в початковому інтервалі вказаної температурної області, відбувається неповно. У зв'язку з цим з метою збільшення ступеня розкладання NOx запропоновано, наприклад, вводити в графіт карбонат натрію. Із збільшенням температури ступінь і швидкість процесу відновлення зростають: при 800°С ступінь відновлення NOx при використанні коксу може досягати 96%, а при 1000°С наближається до 100%. Високі температури таких процесів нега­тивно позначаються на їх техніко-економічних показниках, хоча значна частина енергетичного потенціалу знешкоджуваних газів може бути використана.

Розкладання NOx гомогенними і гетерогенними відновниками без каталізатора. Як гомогенні відновники використовуються різні горючі гази і аміак. На використанні природного газу заснований метод термічного розкладання оксидів азоту газів виробництва щавлевої кислоти, що містять 2-3% NOx і 10-15% О2. Їх підігрівають до 400°С в теплообміннику (теплом знешкоджених газів) і подають в реактор, в який одночасно вводять природний газ і повітря для його спалювання. У реакторі при 1000-1100°С відбувається розкладання NOx з утворенням нешкідливих продуктів. Гарячі гази з реактора поступають в сполучену з ним камеру допалювання, куди додатково подають повітря. З камери допалювання гази при 600°С входять в теплообмінник, в якому віддають своє тепло нітрозним газам, що поступають на знешкодження, і при температурі 200°С вентилятором через вихлопну трубу їх викидають в атмосферу.

При обробці відносно невеликих об'ємів слабоокиснених відхідних газів, метод високотемпературного розкладання NOx гомогенним відновником є економічно вигіднішим, ніж каталітичні і лужні методи. При температурі в реакційній зоні 1000°С він забезпечує ступінь розкладання NOx 92–96%, що забезпечує вміст NOx в знешкоджених газах до 0,05–0,1 % і можливість дотримання ГДК в приземному шарі при їх розсіюванні через 50-метрову трубу.

Для обробки значних об'ємів високоокиснених нітрозних відхідних газів з низьким вмістом NOx як гомогенний відновник може бути використаний газоподібний аміак, що дозволяє значно зменшити температуру процесу розкладання. При взаємодії аміаку з NОх у присутності парів води в газовій фазі при температурі 30-40°С протікають наступні екзотермічні процеси:

 

NH3 + H2O →NH4OH, (5.20)

2 NO2 + 2 NH4OH →NH4NO2 + NH4NO3, (5.21)

N2O3 + 2 NH4OH →2 NH4NO2 + H2O. (5.22)

 

Подальше нагрівання газового потоку приводить до розкладання аерозолів нітриту і нітрату амонію, що утворилися, на нешкідливі продукти:

 

NH4NO2 →N2 + 2 H2O, (5.23)

NH4NO3→N2 + ½ O2 + 2 H2O. (5.24)

 

Нітрит амонію інтенсивно і повністю розкладається при 70-80°С. Розкладання нітрату амонію відбувається при 230-240°С. При вмісті NOx в нітрозних газах 0,4% (об.) і введенні в них стехіометричної кількості аміаку ступінь розкладання солей при 250°С складає 98%, при 300°С - 100%. Низькі температури процесу обумовлюють вибірковість взаємодії NH3 з NOx і відсутність необхідності введення додаткових кількостей NH3 на компенсацію його втрат при взаємодії з киснем.

Істотно нижчі температури відновлення оксидів азоту можливі також у ряді варіантів відновного методу, заснованого на знешкодженні нітрозних газів за допомогою карбаміду. Продуктами цього процесу є нетоксичні речовини: N2, CО2 і Н2О. Карбамід використовують у вигляді водних розчинів або розчинів в азотній, сірчаній, фосфорній кислотах. Проте швидкість таких процесів відносно невелика, що на практиці забезпечує ефективність очищення, що не вище 80%. При використанні водних розчинів карбаміду йдуть наступні реакції:

 

2 NO2 + H2O →HNO3 + HNO2, (5.25)

2HNO2 + CO(NH2)2 →2 N2 + CO2 + 3 H2O, (5.26)

N2O3 + CO(NH2)2 →2 N2 + CO2 + 2H2O. (5.27)

 

У азотокислому розчині карбаміду, може протікати реакція:

 

NO + NO2 + 2HNO3 + 2CO(NH2)2 → 2N2 + 2NH4NO3 + 2CO2 + H2O.

 

Для знешкодження нитрозних газів карбамід може бути використаний у вигляді порошку або гранул, а також нанесеним на різноманітні пористі носії або сформованим разом з ними. У таких процесах ступінь знешкодження NOx може досягати 85-99% і більше. Разом з тим вони ще не знайшли застосування в практиці санітарного газоочищення.

 

 

5.4 Каталітичне очищення газів від оксиду сірки (IV)

 

Розроблена технологія каталітичного очищення відхідних газів від оксиду сірки (IV) заснована на принципі окиснення SО2 в SО3 котрий використовується у виробництві сірчаної кислоти нітрозним (баштовим) або контактним методами. У першому випадку в димові гази спалювання палива, що містять оксид сірки (IV) і оксиди азоту додатково вводять NО2, що забезпечує (при температурах біля 140°С і відношенні NО2:SО2≥2:1) протікання реакції:

 

SO2 + H2O + NO2 →NO + H2SO4. (5.29)

 

Концентрація сірчаної кислоти, що утворюється, така, що за даних умов вона знаходиться в пароподібному стані. Димові гази, що містять пари сірчаної кислоти, поступають на стадію окиснення NО в N2О3 введеним в них киснем повітря, а потім з них відмивають пари H24 і N2О3 80%-ю сірчаною кислотою, що завершує очищення газів і приводить до утворення нітрозилсірчаної кислоти. Продуваючи останню повітрям з неї виділяють NО2 з утворенням H24, основну частину якої повертають на відмивання димових газів, а її надлишок, еквівалентний кислоті що утворилася з SО2, який містився в газах, відводять як товарний продукт. Певну частину продувального повітря, що містить NО2, вводять в димові гази, що поступають на очищення, а іншу його частину контактують з водою з метою отримання HNО3. Гази азотокислотного виробництва які містять NО, змішують з димовими газами, що підлягають очищенню. Описана технологія при обробці димових газів, що містять близько 0,3% SО2, 0,01% SО3 і приблизно 0,06% NOx, забезпечує 95% очищення від оксидів сірки і 75%-е видалення NOx з отриманням 80% сірчаної кислоти і 50% азотної кислоти.

Відповідно до другого методу димові гази, на 99% звільнені від леткого попелу, при 450°С подають в реактор, в якому на ванадієвому каталізаторі SO2 окиснюють в SО3 присутнім в газах киснем. Конвертовані гази охолоджують до 230°С, промивають в абсорбері сірчаною кислотою і після уловлювання у волокнистому фільтрі сірчанокислотного туману викидають в атмосферу через димар. Продуктом процесу газоочищення є сірчана кислота середньою концентрацією 80%.

У іншому варіанті цього методу в конвертовані на ванадієвому каталізаторі димові гази вводять аміак. Аерозоль сульфату амонію, що утворюється при цьому, видаляють з газів в електрофільтрі, направляючи знешкоджений газовий потік в димар.

 

 





Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2015-09-20; Мы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 593 | Нарушение авторских прав


Поиск на сайте:

Лучшие изречения:

Человек, которым вам суждено стать – это только тот человек, которым вы сами решите стать. © Ральф Уолдо Эмерсон
==> читать все изречения...

2337 - | 2190 -


© 2015-2025 lektsii.org - Контакты - Последнее добавление

Ген: 0.012 с.