1.2. Высокотемпературные некаталитические методы

Одними из наиболее простых и дешевых газофазных технологий денитрации газов являются термические (деструктивные) методы. Они основаны на термическом разложении оксидов азота, путем их перевода в соединения с низкой температурой разложения. В литературе данные методы известны как высокотемпературное восстановление оксидов азота или селективное высокотемпературное восстановление. В последнее время наиболее часто встречающееся название -гомогенное восстановление аммиаком. Суть этого метода заключается в том, что к газу, содержащему NОиNО₂, добавляют газообразный аммиак, количество которого стехиометрически соответствует содержанию оксидов азота. При наличии водяных паров в газовой фазе протекает реакция избирательного взаимодействия аммиака с оксидами азота. Образующиеся при этом аэрозоли нитрита и нитрата аммония имеют температуру разложения в 4... 5 раз ниже, чем у оксидов азота. Вместе с газом они направляются в камеру дожигания, где поддерживается температура 240...250 °С.

Взаимодействие оксидов азота с аммиаком и разложение нитритов и нитратов сопровождается выделением значительного количества тепла, что снижает расход энергетического сырья на поддержание температуры в реакторе. При определенной концентрации оксидов азота процесс может протекать автотермично без подвода тепла извне.

Ввод аммиака в газ, содержащий NО_X, осуществляется при низких температурах, а разложение образующихся нитритов и нитратов - при повышенных. Благодаря низким температурам процесс взаимодействия аммиака и оксидов азота протекает избирательно, без вовлечения в реакцию кислорода. В связи с тем, что реакция взаимодействия аммиака с монооксидом азота (NО) при низких температурах протекает с малой скоростью, эффективность метода существенно зависит от степени окисленности всех оксидов азота доNО₂.

Главным разработчиком процесса гомогенного восстановления аммиаком считается американская фирма "Еххоn" [2]. Процесс очистки основывается на протекании следующей основной реакции:

2NО + 2NН₃ + 1/2 О₂  2N₂ + ЗН₂О.

Рис.1. Зависимость относительной остаточной концентрации NO от температуры при восстановлении оксидов азота аммиаком. Начальная концентрация NO=300 ppm, NH₃=300 ppm

Восстановление протекает в основном при температуре 900...1000 °С. При более высоких температурах возрастает окисление аммиака в оксиды азота по реакции:

NН₃ + 5/4 О₂  NО + 3/2 Н₂О

и снижает степень очистки. Из рис.1 отчетливо видна зависимость эффективности процесса гомогенного восстановления оксида азота аммиаком от температуры [2].

В настоящее время средняя степень очистки газов от NО_Xв промышленных условиях по методу фирмы "Еххоn" не превышает 60...70%. Основным направлением повышения эффективности процесса гомогенной очистки отNО_Xявляются совершенствование системы смешения небольших количеств аммиака с горячими (900...1000 °С) дымовыми газами, что в ряде случаев позволяет добиться степени очистки 80...90 %, и поиск новых восстановителей, допускающих осуществление процесса в более широком температурном интервале. Например, использовать мочевину и вести процесс при 600...1100 °С (исследованием этого процесса занимается ряд ведущих европейских и американских фирм).