16.Адсорбционная очистка отходящих газов от оксидов азота

Как абсорбционные, так и адсорбционные приемы поглощения слабоокисленных нитрозных газов малоэффективны вследствие значительной инертности N0. являющегося несолеобразующим соединением В этой связи в ряде случаев рациональным является стремление перевода слабоокисленных компонентов нитрозных газов в оксиды более высоких степеней окисления. В промышленной практике очистки отходящих газов от оксидов азота использование адсорбентов как агентов-аккумуляторов NOx весьма ограничено.

Достаточно эффективными поглотителями NOx являются активные угли. Однако при их контакте с оксидами азота возможен значительный разогрев, приводящий к возгоранию угля и даже взрывам. Наряду с этим активные угли характеризуются низкой механической прочностью и восстановительными свойствами, вызывающими конверсию поглощаемого N02 в слабосорбирующийся NO. Адсорбционная способность по NOx силикагелей несколько ниже, чем у активных углей, однако они лишены недостатков последних, которые у казаны выше. С использованием силикагелей могут достигаться высокие степени улавливания NOx, соответствующие остаточным концентрациям до 0.005%. Однако по экономическим причинам процесс в промышленности не реализован.

Сравнительно небольшой поглотительной способностью по оксидам азота характеризуются алюмогели, обладающие, кроме того, и невысокой стойкостью Значительная емкость по отношению к NOx и высокая механическая и термическая устойчивость свойственны алюмосиликатам.

Достаточно подробно изучены процессы адсорбции NOх на молекулярных ситах, в частности, на высококремнеземных кислотостойких цеолитах на основе морденита. Поглотительная способность этих адсорбентов в активированном состоянии при малых парциальных давлениях NOx нa один-два порядка выше, чем у силикагелей. Проведенные в полупромышленных условиях испытания свидетельствуют, что емкость молекулярных сит по оксидам азота в зависимости от условий реализации процесса находится в пределах 2-10%. Наряду с этим процессы поглощения цеолитами NO обычно сопровождаются его диспропорционированием до NO2 и N2O, причем последний присутствует в прошедшем очистку газе.

В качестве поглотителей NOx исследованы некоторые аниониты, однако, их использование характеризуется низкой эффективностью ввиду протекающего с образованием NO и кислоты процесса поглощения нитрозных газов находящейся в ионитах влагой и малой кислотостойкости этих материалов.

Присутствующая в очищаемых газах влага сорбируется наряду с оксидами азота. При этом величина их поглощения (всей гаммы или отдельных компонентов) либо снижается (активные угли, алюмосиликаты, цеолиты), либо в определенных условиях увеличивается (силикагели, иониты). Минеральные адсорбенты в большей или меньшей степени обладают способностью катализировать процесс превращения NO в NO2. В этой связи при адсорбционной очистке нитрозных газов с повышенным содержанием компонентов низкой степени окисленности, характеризующихся малой сорбируемостью, в них следует вводить кислород. Увеличение отношения NO2/NO благоприятно сказывается на характеристиках процессов адсорбционной очистки нитрозных газов.

На использовании цеолита на основе Н-морденита базируется технология очистки от NOx газовых выбросов контуров энергетических установок с тешюносителем на основе диссоциирующего тетраоксида азота. Выбросы таких энергетических установок представляют собой концентрированные воздушные смеси N2O, NO и NO2 (содержащие NO2 96-98%). Вначале их охлаждают до 265 К с целью выделения основного количества (до 83-87% NO2) NOx, возвращаемого в контур энергетической установки. Затем газовую смесь, содержащую нес конденсировавшиеся No0, NO и NO2, при 345-350 К подвергают адсорбционной очистке с целью полного поглощения NO и NO2. Газовоздушную смесь после адсорбции при 670-770 К каталитически обезвреживают от N2O, используя в качестве катализатора цеолит на основе Н-морденита, и выбрасывают в атмосферу. Насыщенный цеолит регенерируют острым паром, возвращая продукты десорбции в контур энергетической установки. Степень обезвреживания отходящих газов соответствует требованиям санитарных норм.

17.Приемы увеличения степени окисления оксидов азота в отходящих газах.Целесообразно перевести низкоокисленные формы в высокоокисленные, чтобы очистка была эффективной.

Используется метод гомогенного окисления.

Переводят NO и N20 в NO2 и N2O5 спомощью О2(малоэффективно),О3, ClO2.

Или введение NO2: NO+NO2=N2O3

Количество вводимого NO2- V(NO2)= Vг*Сг*альфа2/100- альфа1/1-альфа2[м3/ч]

Cг, Vг –колличество(м3/ч) и концентрация(%об) газ.смеси, подаваемой на очистку

Cг(штрих)=Сг – альфа1/1-альфа2[%]

Более эффективно использовать О3, ClO2. В таких случаях протекают реакции которые обеспечивают полный перевод NO в N2O5.

NO+O3=NO2+O2

2NO+O3=N2O5

2NO2+O3=N2O5+O2

Можно использовать разбавленные растворы пероксида водорода с дальнейшим получением азотной кислоты:

NO+H2O2=NO2+H2O, 3NO2+H2O=2HNO3+NO

N2O3+H2O2=N2O4+H2O, N2O4+H2O=HNO3+HNO2

Лучший эффект дают жидкие окислители-по экспериментальным данным получен ряд активности жидких окислителей: KBrO3>HNO3>KMnO4>H2O2>Na2CrO4>(NH4)2Cr2O7>K2Cr2O7

Окисление окиси азота на катализаторах

Наибольшую активность проявляют катализаторы приготовленные на основе драг.металлов.Наиб.активные катализаторы-кокс, пропитанный солями марганца и меди, фарфор, стекло, алюмогель, силикагель, гопкалит и др.В присутствии этих катализаторов скорость реакции гетерогенного окисления окиси азота увеличивается в 1.5-2.5 раза.

18.Улавливание аммиака водой. (ПДКмр=0,2мг/м3)

Наиболее значит выбросы аммиака в атмосферу происходят при продувке инертных газов с танковыми газами, образующихся при заполнении аммиаком различных емкостей(в производстве аммиака)Одним из решений проблемы является сбор и утилизация газовых выбросов с получением аммиачной воды в качестве товарного продукта.Для повышения эффективности процесс ведут при повышенном давлении и низкой температуре.

У становка состоит из 4х адсорбионных колонн(2тарелочные и 2 насадочные)Насадочные заполнены кольцами Рашига. диаметр колонны 1.4м, высота 16м,давление 16*10^5 Па, t=60C.В тарельчатой колонне 20 тарелок, на которых расположены охлаждающие змеевики. Танковые газы поступают в насадочные колонны 1 и 2.После насадочных колонн газы содержат еще некоторое количество аммиака, для более полного улавливания газы направляют в 2 параллельно подключенные тарельч колонны 3 и 4.Перед подачей в тарельч колонны к танковым газам присоединяются продувочные газы из цехасинтеза и катализаторного цеха(сод 3-4% аммиака), после газы проходят в 2 параллельных ресивера 6, что исключает неравномерную подачу газов. Затем газы, содерж 0.2% аммиака редуцируются при давлении 5*10^5 Па, подаются на установку каталитической очистки отход газов азотной кислоты или на сжигание. Адсорбционная система работает по принципу противотока. Адсорбентом является конденсат водяного пара, который подается на верхние тарелки колонн. Тепло адсорбции отводится охладенным конденсатом, циркулирующим в змеевиках, уложенных на тарелках колонн 3 и 4.Пройдя холодильник 5, конденсат собирается в баке конденсата 8. В этот же бак через холодильник поступает свежий конденсат. Из бака 8 насосами 7,9 часть конденсата подается на орошение колонн. Выходящая из нижней части этих колонн аммиачная вода поступает в бак 10, оттуда насосом 11 подается в систему орошения насадочных колонн 1 и 2. Циркулирующая аммиачная вода охлаждается в теплообменнике 14 оборотной водой и насосом 13 перекачивается на орошение насадочных колонн. При достижении концентрации аммиака 25% раствор из системы орошения колонн сливается в сборник 12, он также служит дегазатором, где при атм давлении выделяются водород и метан, поглощенные в адсорбционных колоннах. Степень улавливания 99-99,7%.

Скорость абсорбции NH3 лимит-ся его диффузией в газ. фазе.

2NH3+2Н2О↔ NH3· Н2О+ NH4ОН

Поглощ. NH3 водой – в многоступенч. противоточных абсорберах, регенерация – в десорберах тарельчатого типа, оборуд. дефлегматорами, в кот. насыщ. по NH3 р-р, нагретый глухим или острым водяным паром. Рекуперир. NH3 – товарный продукт или из него делают аммиачную воду для пр-ва солей или жидких удобрений.

Недостатки водн. поглощения: высокая чувствит. к tº, относит. низкая емкость по NH3 водных р-ров, малая селективность поглощения NH3, особ. когда в очищ. газах прис. CO2, т.к.

2NH3+CO2↔ NH2COONH4 – карбомат аммония. На стадии десорбции из р-ра выд-ся не только NH3, но и поглощенные кислые газы, кот. загрязняют NH3 + для получ. из аммиачной воды NH3ж необх. осущ. ректиф. под давлением 1,5-1,7 МПпа, чтобы конденсировать десорбируемый NH3 без исп. хладагентов. В кубе ректиф. колонны из-за выс. tº и примесей кислых газов идет интенсивная коррозия.