Навигация
Термокаталитические методы восстановления оксидов азота
26517
знаков
0
таблиц
0
изображений
2. Термокаталитические методы восстановления оксидов азота
Процессы термокаталитического восстановления NOх характеризуются низкой температурой, меньшим расходом газа-восстановителя и высокой степенью очистки отходящих газов, удовлетворяющей санитарным нормам. В основе этих процессов лежат реакции термического окисления и восстановления, однако число возможных восстановителей при этом значительно больше. В качестве восстановителей при термокаталитических процессах могут быть использованы метан и другие газообразные углеводороды, оксид углерода, водород, пары жидких углеводородов, аммиак, а также промышленные газы, содержащие эти компоненты. Катализаторами термокаталитических процессов восстановления NOX могут быть: платина, палладий, рутений, родий, никель, медь, хром, железо, сплавы никеля с хромом, меди с хромом и др., нанесенные на оксиды алюминия, цинка, силикагель.
В зависимости от избирательного характера действия восстановителя по отношению к NOх термокаталитические методы подразделяются на селективные и неселективные.
Остановимся более подробно на неселективных методах. Оксиды азота относят к умеренно опасным газам (третий класс опасности). В рабочих зонах ПДК оксидов азота в пересчете на NO2 равна 2 мг/м3, а в приземном слое среднесуточная ПДК составляет 0,085 мг/м3.
Содержание оксидов азота на выходе из абсорбционных колонн значительно превышает санитарные нормы. Для обезвреживания отходящих газов от оксидов азота применяют высокотемпературное каталитическое восстановление, селективное каталитическое восстановление и разложение гетерогенными восстановителями.
2.1 Высокотемпературная каталитическая очистка
В качестве восстановителей предложены: водород, азотоводородная смесь, оксид углерода (II), природный, нефтяной, коксовый и богатые газы, пары керосина, мазута и др.. Практическое применение в промышленности нашел природный газ, содержание серы в котором не должно превышать 20 мг/м3.
В качестве катализаторов применяют металлы Pt, Pd, Rh, Ru, Ni, Cu, Cr, Fe и сплавы Ni—Cr, Cu- -Cr, Zn—Cr и др., нанесенные на оксиды алюминия, цинка, силикагель, керамику и природные материалы. В агрегатах УКЛ-7,3 и АК-72 применяют палладиевый катализатор АПК-2 (А12О3 с 2% Pd). Процесс восстановления N0х протекает при 720—7700 С, объемной и линейной скоростях газа соответственно 15000—25000 ч-1 и 1,0—1,5 м/с. Для достижения остаточной концентрации оксидов азота в пределах 0,002— 0,008% (об.) поддерживают 10%-ный избыток природного газа от стехиометрического.
В качестве второго каталитического слоя используется таблетированный А12О3. Срок службы катализатора 3 года, потери Pd составляют 3—5% в год (от массы нанесенного). За период эксплуатации активность катализатора снижается, и концентрация оксидов азота повышается от 0,002—0,003 до 0,008—0,01% при содержании NOх на входе 
0,1% (об.).
Первой стадией процесса является горение и конверсия метана кислородом
СН4 + 2О2
СО2 + 2Н2О +804,58 кДж.
При неполном сгорании метана образуются водород и моноксид углерода:
СН4 + 0,5О2 = СО+ 2Н2+35,13 кДж.
оксид азот промышленный восстановление
Последние могут окисляться кислородом до диоксида углерода и воды.
Выделяемое по этим реакциям тепло приводит к значительному повышению температуры газа. Адиабатический разогрев парогазовой смеси при окислении 1% кислорода составляет 160 °С. Поэтому во избежание перегрева катализатора и одновременного обеспечения температуры его зажигания (450—550 СС), содержание кислорода в отходящем газе поддерживают в пределах 3,2%. При восстановлении водородом содержание кислорода составляет 4,4% О2, так как в этом случае адиабатический разогрев равен 130—140 °С.
Таким образом, в восстановлении оксидов азота участвуют все три восстановителя: Н2, СО, СН4.
Но с большей вероятностью с оксидами азота реагирует на катализаторе водород. Причем на первой стадии диоксид азота восстанавливается до оксида азота N0, а затем последний до N2
Н2+ NO2 = Н2О + N0 + 184,9 кДж,
Н2 + NO = H2O+0,5N2 + 332,45 кДж.
Аналогично взаимодействует N0х с моноксидом углерода. Суммарные реакции природного газа с оксидами азота можно представить в виде:
СН4 + 4N02 = CO + 4NO+2H2O+ 574,4 кДж,
СH4 + 4N0 = C02 + 2N2 + 2H2O + 11 646 кДж.
По условиям эксплуатации катализатора АПК.-2 оптимальным является соотношение
[СН4] : [О2] =0,55- 0,56. Дефиксация окислов азота в восстановительной среде (избыток СН4 над О2) приводит к появлению в выхлопном газе наряду с СО [до 0,15% (об.)] аммиака и водорода.
Активность катализаторов восстановления оксидов азота водородом на основе благородных металлов убывает в последовательности: Ru>Os>Rh>Ir>Pt>Pd.
Восстановление оксидов азота моноксидом углерода в присутствии кислорода затрудняется и может прекратиться полностью при превышении стехиометрического содержания кислорода над оксидом углерода. При восстановлении смеси оксидом углерода он взаимодействует только с N02- По активности испытанные катализаторы этой реакции располагают в следующий ряд.
Fe2O3>CuCr2O4>Cu2O>Cr2O3>NiO>Pt>Al2O3 + SiO2>MnO>V2O5.
Высокотемпературный процесс каталитической очистки органически связан с технологией получения азотной кислоты. При его осуществлении можно не только организовать замкнутый энерготехнологический цикл, но и выдать значительное количество пара на сторону (Гкал/т 100%-ной HNO3):
Похожие работы
... ,111]. Восстановление NOx было изучено на Ag-содержащих катализаторах. Был предложен следующий ряд активности восстановителей: метанол<этанол<2-пропанол, ацетон [112]. 1.3.6. Особенности процесса каталитического восстановления оксидов азота и требования к используемым катализаторам Основной проблемой данного процесса является то, что восстановление оксидов азота необходимо проводить в ...
... ) и выбрасывают в атмосферу. Содержание оксидов азота в очищенных выхлопных газах составляет 0,005–0,008%, содержание СО2 – 0,23%. Глава 2. Реализация технологии некаталитической очистки дымовых газов от оксидов азота на мусоросжигательном заводе Процессы термического обезвреживания отходов сопровождаются образованием комплекса загрязняющих веществ, которые выбрасываются с дымовыми газами в ...
... света и, поглощая квант, переходят в возбужденное состояние. Эти вещества обладают и другой особенностью - способностью передавать энергию возбуждения молекулам кислорода, переводя их тем самым в синглетное состояние. Такие вещества называют сенсибилизаторами (S). Оксиды азота и являются активными сенсибилизаторами, вызывающими образование синглетного кислорода: S + hn S* S* + 3O2 S + 1O2 а ...
... необходимым вернуться к рассмотрению этих вопросов вновь, тем более, что можно многое использовать из ранее проделанной работы. Вредные выбросы прокатных цехов в атмосферу В прокатном производстве, как и в остальных производствах, имеются организованные технологические и неорганизованные выбросы. Основной источник технологических выбросов - нагревательные колодцы, ...
0 комментариев