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

Рис. 16. Промышленная схема каталитического разложения окислов азота- /—по­ догреватель; 2—реактор; 3—теплообменник- 4—циклон; 5—бак подогревателя- 6—вихревой насос; 7—теплообменник; 8—пусковая горелка; 9—запальник; 10—турбокомпрессор: //—теплообменник для подогрева воды; 12—катионитовыё фильтры; 13—фильтр; 14—деаэраториый бак; 15— насос для питания котла;

16—реактор окисления СО.

(БГ). Хвостовой неочищенный газ в смеси с богатым вхо­ дит в реактор, внутри которого установлена корзина с ка­ тализатором 18. На катализаторе происходит разложение окислов азота. Температура газовой смеси за счет тепла реакции повышается до 800°'С.

После реактора газ имеет следующий состав:

гревателя хвостовых газов 1, нагревая хвостовой неочи­ щенный газ (ХНГ) до температуры контактирования, и направляется в турбину воздушного турбокомпрессора 10; где рекуперируется энергия газа. Так как в газе содер­

В настоящее время учтены недостатки работы первой опытной системы и в основу проектов вновь строящихся азотнокислотных систем положена усовершенствованная каталитическая система газов. Ввод в эксплуатацию одной из таких систем получения азотной кислоты под давле-

ниєм 7,3 атм показал высокую эффективность работы узла каталитической очистки газов.

Одним из важнейших факторов, определяющих не только расход горючего газа, но и целесообразность при­ менения самого процесса каталитической очистки, являет­ ся количество кислорода в газе, поступающего на очистку.

Описанные выше способы восстановления окислов азо­ та протекают при условии связывания всего количества кислорода, имеющегося в газе. В случае применения в ка­ честве газа-восстановителя аммиака восстановление окис­ лов азота протекает селективно без участия всего кисло­ рода, присутствующего в газе, и при более низких началь­ ных температурах. Процесс может быть представлен следующими реакциями:

с целью выявления их каталитической активности к реак­ ции разложения окислов азота в присутствии аммиака.

Испытания показали низкую активность катализато­ ров. Степень восстановления окислов азота в присутствии аммиака на лучших образцах не превышала 70%. Высо­ кая степень восстановления (98—99,5%) была достигнута

Палладиевый и рутениевый катализаторы проявили в присутствии аммиака низкую активность и в процессе ра­ боты быстро дезактивировались двуокисью азота, присут­

более доступных каталитически активных веществ: хрома, кобальта, никеля, молибдена, марганца, вольфрама, ва­ надия и других металлов.

Лучшие результаты по восстановлению окислов азота в присутствии аммиака были получены на катализаторах, содержащих окислы ванадия и марганца. В интервале

Основное достоинство предложенного катализатора — ми­ нимальный подогрев азота в присутствии аммиака не за­ висит от содержания кислорода в исходном газе. Следо­ вательно, и расход газа-восстановителя может быть мини­ мальным.

К недостаткам метода следует отнести высокую стои­ мость аммиака.

К недостаткам каталитических методов очистки газов от окислов азота следует отнести дороговизну и дефицит­ ность используемых катализаторов. Кроме того, каталити­ ческие методы восстановления приемлемы для систем, в отходящих газах которых содержится не более 0,5% окис­ лов азота, а содержание кислорода не превышает 4—5% и отсутствует соединение серы. Каталитические методы очистки не позволяют утилизировать окислы азота, что приводит к потере ценного химического сырья. Тем не ме­ нее благодаря обеспечению высокой степени очистки газов каталитические методы находят все более широкое при­ менение в промышленности.

Прошел успешное испытание разработанный метод ка­

ководством проф. В. И. Атрощенко разрабатывается ме­ тод каталитичеокого разложения окислов азота для азотнокислотных систем, работающих под атмосферным дав­ лением.

СОРБЦИОННЫЕ МЕТОДЫ САНИТАРНОЙ ОЧИСТКИ ГАЗОВ ОТ ОКИСЛОВ АЗОТА

Абсорбция окислов азота водными рас­ творами щелочей

При санитарной очистке газов от окислов азота, имеющих степень окисленности, близкую к 50% и выше, целесообразно использовать щелочные поглотитель­ ные растворы. Щелочные методы находят широкое при-

менение в промышленности и позволяют, наряду с сани­ тарной очисткой газов, попутно" получать ценные соли, используемые в народном хозяйстве. Однако до настоя­ щего времени ие существует единого мнения о влиянии природы используемых щелочных поглотителей на. ско­ рость их взаимодействия с окислами азота. Тем не менее вид используемой щелочи в значительной степени опреде­ ляет эффективность и экономичность процесса санитар­ ной очистки газа. Нами проведены исследования, целью которых было установить влияние вида и концентрации щелочи на скорость абсорбции окислов азота и уточнить механизм этого процесса.

Испытанию были подвергнуты следующие водные рас­ творы и суспензии:

выше реакции принципиально возможны и протекают до

род. Время пребывания газовой смеси в смесителе соот­

выбрасывался в атмосферу, а поглотительный раствор сливался в колбу 10 для анализа. По остаточному содер­ жанию в растворе щелочи рассчитывали количество по­

время контакта жидкости с газом — 373 сек. ± 5 сек; количество щелочного раствора в реакторе — 25 мин. Поддерживая все параметры процесса на строго по­ стоянном уровне и меняя только вид щелочи, определяли количество окислов азота, поглощаемых каждым из испы­

туемых растворов, і На рис. 17 показано влияние концентрации и вида

свежеприготовленных щелочных растворов на степень аб­ сорбции окислов азота. Опытные данные показывают, что скорость абсорбции окислов азота при пенном режиме зависит от вида и концентрации щелочных растворов. Увеличение начальной концентрации всех щелочных рас­ творов с 10 до 100 г/л, т. е. в 10 раз, приводит к росту степени абсорбции в четыре-пять раз. Таким образом, каждый процент увеличения концентрации растворов уве­ личивает степень абсорбции в среднем на 5—10%. Из этой же графической зависимости видна роль природы

Рис. 17. Влияние концентрации и вида свежеприготовленных щелоч­ ных растворов на степень абсорбции окислов азота.

ция щелочных растворов принималась равной 100 г/л. Пропуская через растворы нитрозный газ, исследовали скорость реакции нейтрализации окислов азота в период от начала до полного срабатывания растворов. Проведен­ ные опыты позволили изучить влияние • щелоков на ско­ рость процесса в условиях, близких к промышленной аб­ сорбции окислов азота.

Экспериментальные данные, представленные на рис. 18, показывают, что и в этих условиях вид щелочей оказы­ вает значительные влияния на скорость процесса незави­ симо от того, ведется ли абсорбция свежеприготовлен­ ными растворами или растворами в присутствии щелоков. Более того, абсорбция растворами в присутствии щело­ ков, как правило, не сопровождается значительным сни­ жением скорости процесса. Это объясняется, по-видимому, способностью образующихся солей частично абсорбиро­ вать окислы азота в щелочной среде и буферным дейст­ вием растворов. Сравнивая, например, данные по скоросіи поглощения окислов азота для водного раствора КОН

My

—

~N cHC Oj

інса —

Рис. 19. Влияние концентрации и вида щелочных растворов иа рН среды.

На основании экспериментальных да'нных установле­ но, что различная активность щелочных растворов в значи­ тельной степени зависит от рН среды, которую они об­ разуют в водных растворах. Если сравнить положение кривых на рис. 18 п . 19, то можно увидеть возрастание активности щелочных растворов (за некоторым исключени­ ем). Это позволяет сделать' вывод о существующей свя­ зи между рН среды и активностью щелочных растворов.