книги из ГПНТБ / Кузнецов И.Е. Защита атмосферного воздуха от загрязнения

Зависимость константы скорости реакции от температуры выражается формулой:

Увеличение степени окисленности N0 путем прибавления к газу концентрированной дву­ окиси азота

Наряду с интенсификацией процесса окис­ ления N0, необходимой для увеличения скорости абсорб­ ции окислов азота, аналогичный эффект может быть до­ стигнут путем прибавления к газу соответствующего коли­

чества N 0 2 :

NO + N 0 2 —> N 2 0 3

Полученная трехокись может быть успешно абсорбиро­ вана по одному из известных методов.

Степень окисления N 0 выражается формулой:

к газовой смеси необходимо добавить двуокись азота, ко­ личество которой можно определить из выведенного нами уравнения:

Метод дозировки N 0 2 с целью увеличения степени окис­ ленности приемлем лишь для систем с низкой начальной концентрацией газа (0,1—0,5%) и низкой степенью окис­ ленности'N0. В этом случае метод дозировки N 0 2 с целью

получения реакционноспособной смеси N2O3 экономически

окислов азота в газе возрастает, в отходящих газах после

ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ МЕТОДЫ САНИТАРНОЙ ОЧИСТКИ ГАЗОВ ОТ ОКИСЛОВ АЗОТА

Восстановительные методы основаны на вос­ становлении окислов азота до нейтральных продуктов в присутствии катализаторов или без катализаторов под дей­ ствием высоких температур в присутствии твердых, жидких или газообразных восстановителей.

В окислах азота на один атом азота приходится от 0,5 до 3-х атомов кислорода. В зависимости от внешних усло­ вий атом азота может присоединять либо терять часть или все атомы кислорода. В первом случае он может окис­

При наличии кислорода (озона) реакция окисления оки­ си азота в областях низких температур протекает самопро­

Полное разложение N 0 2 на N 0 и Ог наступает при темпе­ ратуре около 600° С. Если продолжать нагревание газовой смеси, то окись азота начинает диссоциировать на N 2 и Ог, причем чем выше температура, тем выше степень диссо­ циации N0 . Почти полное разложение N 0 на элементы на­ ступает при температурах порядка 6000—10 000°. Причем основная часть окислов азота разлагается при температуре 1500—2000° С.

Из построенной нами диаграммы (рис. 6) можно опре­ делить состав нитрозного газа в интервале температур от 0 до 1600° С. Ключ пользования диаграммой показан пунк­ тирной линией. Восстановив перпендикуляр с оси темпе­ ратур до пересечения с температурной кривой, на двух про­ тивоположных осях (ординатах) определяем содержание окислов в газовой смеси.

Из диаграммы видно, что разложение окислов азота протекает сравнительно легко для высших окислов (N0 2 и N 2 0 4 ) . Разложение NO на элементы связано с необходи­ мостью нагрева газа до высоких температур.

Равновесная концентрация окиси азота, получаемая в интервале температур от 1000 до 4000° К, может быть опре­ делена по формуле:

Ниже приведены значения равновесных концентраций оки­ си азота и время установления динамического равновесия в зависимости от температуры.

200 коо

Рис. 6. Диаграмма состояния окислов азота при нагревании до 1600° С.

Приведенные данные показывают, что низкие концент­ рации N0 могут быть получены при температурах 1000° К и 10 000° К. Нагревание газа до температуры 10 000° К свя­ зано с большими энергетическими затратами, кроме того требуется мгновенное охлаждение, «закалка» газа, что не­ достижимо, в практических условиях. Поэтому больший интерес представляет область «низких» температур: 1000—

Вторая стадия, при использовании природного газа:

графически на рис. 10, из которого следует, что в присут­ ствии восстановителей реакция (19) сдвигается в правую сторону и степень разложения окислов азота возрастает. Например, если без восстановителей степень разложения 5%-ного нитрозного газа составляла 46% (кривая 5), то в присутствии СО она повышается до 77%, в присутствии природного газа — до 87%, в. присутствии водорода — до 90%, а в присутствии аммиака — до 93%. Эти данные ш> казывают, что разные по природе газообразные восстано­ вители почти одинаково сдвигают реакцию равновесия в сторону распада NO на элементы. Природный газ хотя и менее эффективен по сравнению с другими восстанови­ телями, однако более дешев как сырье и может быть реко­ мендован для использования в промышленности.

Аналогичные данные получены и при использовании в качестве восстановителей жидких углеводородов: керосина, бензина, мазута. Степень разложения окислов азота в при­ сутствии жидких восстановителей при равных с предыду­ щим опытом условиях составляет около 85%.

восстановителей составляет 0,05—0,1%. Пользуясь номо­ граммой (см. рис. 1), можно установить, что этот метод санитарного обезвреживания газов пригоден для систем, выбрасывающих в атмосферу не более 10 ООО—20 000 м3/час газа с любым начальным содержанием окислов азота. При большем объеме выбрасываемых газов он не обеспечивает предельно допустимой концентрации (ПДК) окислов азота в приземном слое.

во (

Концентрация /УОнавходе, %

Рис. 10. Влияние начальной концентрации NO на степень разложения окислов азота в присутствии газообразных восстановителей: /—NH3 ; 2—Н2 ;3—СН4 ; 4—СО; 5—без восстановителя.

Совершенно иначе ведут себя твердые восстановители: кокс, уголь, графит. Эти компоненты взаимодействуют с окислами азота следующим образом:

5

к 100%.

Разложение окислов азота в термическом реакторе в потоке газа-восстановителя

Исследования, проведенные на плазмотроне, показали принципиальную возможность санитарного обез­ вреживания окислов азота термическим методом в присут­ ствии восстановителей. Одновременно было показано, что процесс разложения окислов азота можно вести эффектив-