Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Экология arrow ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ: ПРОЦЕССЫ И АППАРАТЫ ЗАЩИТЫ АТМОСФЕРЫ
Посмотреть оригинал

Твердофазная каталитическая очистка газов от оксидов азота

Для обезвреживания отходящих газов от оксидов азота применяют высокотемпературное каталитическое восстановление, селективное каталитическое восстановление и разложение гетерогенными восстановителями.

Высокотемпературное каталитическое восстановление оксидов азота.

Процесс происходит при контактировании нитрозных газов с газами-восстановителями на поверхности катализаторов.

В качестве катализаторов используют металлы платиновой группы (палладий, рутений, платина, родий) или более дешевые, но менее эффективные и стабильные в эксплуатации составы, включающие никель, хром, медь, цинк, ванадий, церий и другие элементы. С целью увеличения поверхности контакта их наносят на пористые или непористые материалы (керамика, оксид алюминия, силикагель, металлические ленты и т.п.) различной формы. Восстановителями являются метан, природный, коксовый или нефтяной газ, оксид углерода, водород или азото-водородная смесь.

Эффективность обезвреживания NOx зависит прежде всего от активности используемого катализатора. В частности, катализаторы на основе платиновых металлов при объемных скоростях газа (2—12)* 104 ч"1 позволяют достигать остаточных содержаний NOx 5* 10-4—5-10-2 % (об.).

Отходящие нитрозные газы азотнокислотных производств обычно необходимо нагревать от 30-35°С до температуры зажигания катализатора. Последняя зависит от природы используемого восстановителя: 450-480°С — для метана, 350°С — для пропана и бутана, 150-200°С — для водорода и оксида углерода.

Суть протекающих восстановительных процессов выражается следующими реакциями:

Нагрев и восстановление нитрозных газов производят путем их смешения с газом-восстановителем и сжигания образующейся смеси над слоем катализатора. На практике обычно используют природный газ ввиду его доступности и низкой стоимости. Несмотря на то, что все процессы восстановления NOx экзотермичны, нагрев реакционной смеси происходит в основном за счет реакции восстановителя с кислородом, так как содержание последнего в нитрозных газах обычно во много раз превышает концентрацию в них NOx. В процессе восстановления температура газа быстро возрастает до 700°С и более, поэтому возникает необходимость использования термостойких катализаторов или восстановителей с низкой температурой зажигания либо проведения ступенчатого контактирования с промежуточным охлаждением обрабатываемого газового потока.

Используемые технологические схемы обезвреживания отходящих газов различаются в основном способами подвода тепла к обрабатываемым газовым потокам, применяемыми катализаторами, и приемами утилизации энергетического потенциала обезвреженных газов.

Схема высокотемпературного каталитического восстановления NOx в производстве азотной кислоты представлена на рис. I -52. Отходящие газы содержат, в % (об.): NOx— 0,05-0,1; N2 — 96,0-96,2; 02— 2,2-3,0 и некоторое количество паров увлекаемой из абсорбционной колонны азотной кислоты.

Для обезвреживания отходящие нитрозные газы подают в подогреватель-сепаратор, где их очищают от паров кислоты и нагревают до 50°С теплом технологических нитрозных газов, затем нагревают до 110—135°С в теплообменнике, после чего смешивают с горячими топочными газами, получая газовую смесь при температуре 390- 500°С. В эту смесь вводят природный газ с таким расчетом, чтобы отношение СН4: 02 составляло 0,55-0,6. Получаемую смесь направ-

Схема установки каталитического обезвреживания отходящих нит- розных газов производств азотной кислоты под давлением 0,73 МПа

Рис. 1-52. Схема установки каталитического обезвреживания отходящих нит- розных газов производств азотной кислоты под давлением 0,73 МПа: 1 — подогреватель-сепаратор; 2 — теплообменник; 3 — смеситель; 4 — реактор; 5 — ре- куперационная турбина; 6 — котел-утилизатор; 7 — выхлопная труба; 8 — топка

ляют в реактор, где на палладийсодержащем катализаторе сжигают водородсодержащие компоненты природного газа и восстанавливают NOx до элементного азота. Этот процесс проводят при 700-730°С под давлением (4,5-5,7) 105 Па. Обезвреженные нитрозные газы из реактора направляют в турбину, где рекуперируют их энергию, получая на выходе расширенные газы при 390-410°С, которые подают в котел-утилизатор, где получают перегретый пар при температуре 230°С под давлением 13-105 Па. Температура газа при этом снижается до 185°С, после чего газы выбрасывают в атмосферу через выхлопную 150-метровую трубу. В их составе содержится, в % (об.): NOx — 0,005-0,01; СО — 0,13; СН4— 0,4; 02 — 0,15.

Расход метана на каталитическую очистку выхлопных газов азотнокислотных цехов составляет 120-130 м} на 1 т производимой кислоты в виде моногидрата, потери палладия — до 0,05 г/т HNOr

Процессы высокотемпературного каталитического восстановления оксидов азота обеспечивают высокую степень их обезвреживания. Вместе с тем они характеризуются и рядом существенных недостатков, среди которых значительные расходы газов-восстановителей, необходимость очистки конвертированных газов от образующегося оксида углерода, содержание которого составляет 0,1- 0,15%, возможность использования только низкоконцентрированных газов (до 0,5% NOx и до 4-5% 02).

 
Посмотреть оригинал
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Популярные страницы