Вапняковий метод
Як реагент при цьому методі застосовують дешеві й широко розповсюджені речовини: вапняк, вапно та крейду. Поглинання здійснюється суспензіями за такими реакціями:
Сульфід кальцію погано розчиняється у воді (0,136 г/л), у процесі очищення швидко перенасичує розчин і випадає у вигляді дрібних кристалів. У країнах СНД працюють очисні установки загальною продуктивністю 2,5 млн м3/год.
Магнезитовий метод ґрунтується на поглинанні Б02 суспензією оксиду магнію:
Ступінь очищення залежить від рН циркулюючої рідини. У кислому середовищі утворюється розчинний бісульфіт магнію. Процес поглинання характеризується реакцією
Щоб попередити реакцію утворення сульфіту магнію, в розчин додають інгібітор — парафенілендіамін:
Різновидом магнезитового способу є метод Грілло, в якому використовують природні матеріали: кієзеліт, що містить моногідрат сульфату магнію, і піролюзит з вмістом до 87 % двоокису марганцю.
Марганцевий метод
Розроблений японською компанією "Мітцубісі", полягає в тому, що подрібнений діоксид марганцю вводять у потік газу, забрудненого діоксидом сірки. У результаті реакції утворюється сульфат марганцю:
Аерозоль сульфіту марганцю у твердому вигляді та надлишок непрореагованого діоксиду марганцю виділяють у батарейних циклонах та електрофільтрах. Ступінь вилучення діоксиду досягає 99,9 %. Виділену суміш твердих частинок вводять у водний розчин аміаку та аерують в окислювальній колоні. При цьому відбувається реакція
Розчин сульфату амонію відділяють фільтрацією або центрифугуванням від твердих частинок діоксиду марганцю, який потім подрібнюють і повертають у технологічний процес.
Адсорбційні методи
Адсорбенти є ефективним засобом очищення газу від діоксиду сірки та рекуперації цього компонента з метою отримання на його основі цінних товарних продуктів: сірки, сірчаної кислоти або зрідженого діоксиду сірки. Для вловлювання в02 найчастіше використовують вуглецеві пористі речовини — активоване вугілля, напівкокси та ін. Переважно в газах, що підлягають очищенню, крім діоксиду сірки, є водяна пара й кисень. У цьому випадку первинні процеси завершуються при перетворенні цих компонентів із газової фази в адсорбовану:
де * — стан компонента в адсорбованій фазі.
В абсорбованій фазі відбуваються вторинні реакції з утворенням сірчаної кислоти як кінцевого продукту:
Очищення газів від оксидів азоту
Характерною особливістю процесу очищення газів від оксидів азоту N0 при виробництві концентрованої азотної кислоти є високий вміст цих оксидів у нітрозних газах.
У промисловості використовують лужні та каталітичні методи очищення нітрозних газів від оксидів азоту. Лужні методи базуються на взаємодії N0 з водними розчинами лугів. Однак ці методи мають обмежене застосування внаслідок низького ступеня очищення газів.
Найбільш ефективним способом знешкодження нітрозних газів є каталітичне відновлення оксидів азоту до елементного азоту. Ефективність процесу каталітичного відновлення залежить від виду каталізатора. Найбільшою каталітичною активністю володіють каталізатори на основі платини, радію та паладію.
Як відновлювач часто використовують метан, карбоксид, водень, аміак, нафтовий, коксовий гази та ін.
Знешкодження оксидів азоту за наявності метану відбувається за схемою:
За наявності аміаку знешкодження N0 відбувається за схемою:
де 0 — тепло, виділене під час реакції.
На рис. 4.22 наведена схема установки для каталітичного очищення газів від оксидів азоту.
Рис. 4.22. Схема установки для каталітичного очищення газів з низькою концентрацією оксидів азоту при використанні аміаку для відновлення: 1 — реактор; 2 — змішувач; 3 — турбіна; 4.7,8 — підігрівані; 6 — випаровувач; 6 — фільтр
Очисна установка працює таким чином. Хвостові нітрозні гази після адсорбційної колони при температурі 20—30 °С надходять у підігрівач 6*. Тут температура газів підвищується до 240— 280 °С, після чого їх скеровують у змішувач 2. Рідкий аміак потрапляє у випаровувач 5, де випаровується під дією тепла нагрітого концентрату, що подається із підігрівача 4. Газоподібний аміак із випаровувача під тиском 0,35—0,37 МПа подається у фільтри 6 звідки після очищення — у підігрівач 7. Підігрітий до температури 120 °С аміак знову надходить у змішувач 2, де змішується з нагрітим нітрозним газом і потрапляє в реактор 1, де відбувається відновлення оксидів азоту аміаком за наявності каталізатора АВК-10. У цій установці відновлення оксидів азоту відбувається за реакціями (4.66) і (4.67).
Внаслідок екзотермічних реакцій температура збільшується на 10—20 °С. Очищені від оксидів азоту нітрозні гази при 300 °С скеровуються у рекупераційну установку 3, де здійснюється часткова рекуперація енергії вихідних газів. Після газової турбіни очищений газ при 150—170 °С викидається в атмосферу.