1. Газофазные (сухие) методы денитрации газов

Очистка отходящих газов от токсичных примесей так или иначе связана либо с их улавливанием и повторным использованием, либо с превращением этих газов в полезные или практически безвредные соединения.

Среди газофазных (сухих) методов денитрификации газов наибольшее распространение получили каталитические методы. При использовании этих методов, как правило, проводят восстановление оксидов азота восстанавливающими агентами: NН₃,СО,СН₄, и другими углеводородами:Н₂, коксовый газ (Н₂,СН₄,СО,СО₂), из которых чаще всего применяют аммиак.

В качестве катализаторов используют кокс, катализаторы на основе металлов платиновой подгруппы, оксидов, гидроксидов и солей металлов переменной валентности (в порядке убывания частоты использования) ванадий (V), железо (Fе), вольфрам (W), медь (Сu), молибден (Мо), марганец (Мn), церий (Се), кобальт (Со), никель (Ni), олово (Sn), лантан (La), металлы подгруппы урана (U), кальций (Са), магний (Мg), барий (Ва), висмут (Вi), кадмий (Сd), сурьма (Sb), свинец (РЬ). Активность соединений убывает в ряду: Рt (платина),МnО₂,V₂O₅,СuО,Ге₂О₃,Сг₂О₃,Со₂О₃,МоO3,NiO,WО₃,Аg₂О,ZгO₂,Вi₂O₃,Al₂O₃,SiO₂,РЬО. Катализаторы изготавливают в виде шаров, гранул, пластин, трубок, колец. В последнее время одной из наиболее оптимальных форм их применения считается блоки сотовой структуры.

Деструктивные методыденитрификации дымовых газов также основаны на применении катализаторов. Оксиды азота при температурах 600...1000 °С разлагаются до молекулярного азота и кислорода.

Гомогенные восстановительныеметоды, как и каталитические, предусматривают использование восстанавливающих агентов (NН₃, пиридин, пары мочевины,СО,Н₂,СН₄и другие углеводороды). Процессы протекают при температурах 700...2000 °С в газовой фазе. Наиболее целесообразно методы этого типа применять для денитрификации относительно концентрированных поNО_Хгазов (более 5 % по объему). При более низких его концентрациях (0,2... 0,7% по объему), что характерно для дымовых газов электростанций, эффективность очистки невелика и составляет 47...55% [5]. Для ее повышения необходимо применять избыток восстановителя.

Для денитрации дымовых газов применяют также адсорбционные методы. В качестве адсорбентов оксидов азота применяют активированный уголь, Al₂O₃,SiО₂, алюмосиликаты, Са(ОН)₂,СаО₂и соли кальция, соду, цемент, цеолиты, соли аммония. Процессы протекают как правило при низких температурах. Данные методы целесообразно применять при очистке концентрированных газов поNО_Х.

Существенным недостатком этих методов является поглощение адсорбентом пыли, которая быстро забивает поры адсорбента и не удаляется при десорбции. При промывке адсорбента водой образуются стоки разбавленной азотной кислоты, загрязненные различными примесями, в том числе и тяжелыми металлами. Адсорбционные методы можно применять для очистки небольших объемов газов с небольшим содержанием оксидов азота.

В последнее время появились данные, свидетельствующие о возможности применения лазерного облучения очищаемых газов. Длина волны при этом выбирается из расчета преимущественного поглощения и диссоциации SО₂иNО_Хс получением соответственноSиN₂.

Применение озонных методов для очистки газов развивается в направлении совместного обезвреживания дымовых газов от SO₂иNО_Х. Введение озона ускоряет реакцию окисленияNОдоNО₂[6] иSO₂доSO₃[7]. После ввода озона в дымовые газы и образованиеNO₂иSO₃осуществляют ввод аммиака и выделение смеси образовавшихся комплексных удобрений (сульфата и нитрата аммония). Время контакта«газ - озон», необходимое для очистки отSO₂(80...90 %) иNO₃(70...80 %), составляет 0,4...О,9 сек. Энергозатраты на очистку газов озонным методом оцениваются в пределах 4...4,5 % от эквивалентной мощности энергоблока, то есть довольно велики, что является, по-видимому, основной причиной, сдерживающей промышленное применение данного метода [7].

В настоящем разделе кратко описываются особенности каждого из перечисленных методов и их применение для обезвреживания одного из наиболее массовых загрязнителей атмосферы - оксидов азота. Основное внимание уделяется очистке газов от оксидов азота на основе каталитических методов.