Навигация
Каталитическое окисление токсичных органических соединений и оксида углерода
25649
знаков
1
таблица
3
изображения
1.3 Каталитическое окисление токсичных органических соединений и оксида углерода
Широко распространен способ каталитического окисления токсичных органических соединений и оксида углерода в составе отходящих газов с применением активных катализаторов, не требующих высокой температуры зажигания, например металлов группы платины, нанесенных на носители.
В промышленности применяют также каталитическое восстановление и гидрирование токсичных примесей в выхлопных газах. На селективных катализаторах гидрируют СО до CH4 и Н2О, оксиды азота — до N2 и Н2О. Применяют восстановление оксидов азота в элементарный азот на палладиевом или платиновом катализаторах.
Каталитические методы получают все большее распространение благодаря глубокой очистке газов от токсичных примесей (до 99,9%) при сравнительно невысоких температурах и обычном давлении, а также при весьма малых начальных концентрациях примесей. Каталитические методы позволяют утилизировать реакционную теплоту, т.е. создавать энерготехнологические системы. Установки каталитической очистки просты в эксплуатации и малогабаритны.
Недостаток многих процессов каталитической очистки — образование новых веществ, которые подлежат удалению из газа другими методами (абсорбция, адсорбция), что усложняет установку и снижает общий экономический эффект.
1.4 Термические методы обезвреживания газовых выбросов
Термические методы обезвреживания газовых выбросов применимы при высокой концентрации горючих органических загрязнителей или оксида углерода. Простейший метод — факельное сжигание — возможен, когда концентрация горючих загрязнителей близка к нижнему пределу воспламенения. В этом случае примеси служат топливом, температура процесса 750—900 °С и теплоту горения примесей можно утилизировать.
Когда концентрация горючих примесей меньше нижнего предела воспламенения, то необходимо подводить некоторое количество теплоты извне. Чаще всего теплоту подводят добавкой горючего газа и его сжиганием в очищаемом газе. Горючие газы проходят систему утилизации теплоты и выбрасываются в атмосферу. Такие энерготехнологические схемы применяют при достаточно высоком содержании горючих примесей, иначе возрастает расход добавляемого горючего газа.
Для полноценной очистки газовых выбросов целесообразны комбинированные методы, в которых применяется оптимальное для каждого конкретного случая сочетание грубой, средней и тонкой очистки газов и паров. На первых стадиях, когда содержание токсичной примеси велико, более подходят абсорбционные методы, а для доочистки — адсорбционные или каталитические.
2. Очистка газов от оксида азота
2.1 Введение аммиака
газ химический очистка токсичный
Методы очистки газов от NOX являются наиболее удачным примером применения химических методов для обеспечения экологической чистоты промышленных выбросов. Особо отмечены два метода: некаталитическое гомогенное восстановление NOX добавками аммиака и селективный гетерогенно-каталитический процесс восстановления оксидов азота в присутствии NH3.
Основы методов
Метод основан на восстановлении NO до N2 и Н2О в присутствии кислорода и вводимого восстановителя — аммиака (NH3) и предназначен для очистки отходящих газов систем сжигания от оксидов азота. Процесс описывается следующими брутто-уравнениями :
NO + NH3 + ¼02 → N2 + 3/2Н20;
NH3 + 5/402 + NO + 3/2Н20.
Первая реакция преобладает при температуре газового потока в интервале 880—1000 °С. Начиная с 1100°С вклад реакции становится существенным и наблюдается нежелательное образование NO . Таким образом, процесс восстановления очень чувствителен к температуре и наиболее эффективен в достаточно узком температурном интервале 970 ± 50 °С. Экспериментальные данные наглядно демонстрируют связь селективности процесса с изменением температуры . Добавка водорода снижает нижний температурный предел, и таким образом значительно расширяется допустимый температурный интервал. При мольном отношении Н2 : NH3 = 2:1 восстановление оксидов азота происходит достаточно быстро при температуре около 700 °С.
Очистку газов от оксидов азота описываемым способом можно применять в широком масштабе в различных стационарных сжигающих устройствах, например в городских и промышленных котельных и при очистке газов металлургических производств (доменные печи, вагранки). Метод прошел успешную проверку на ряде котельных и промышленных топок в Японии и при очистке газов парогенераторов в США, предназначенных для повышения нефтеотдачи пластов. В Калифорнии наряде устройств подтверждена эффективность очистки отходящих газов с точки зрения допустимой чистоты выброса в соответствии с экологическими требованиями. До настоящего времени метод, однако, не опробован для очистки дымов топок, работающих на угле.
Факторы определяющие степень восстановления оксидов азота
Степень восстановления оксидов азота определяется следующими факторами:
1. Тип топки, характеристики топлива.
2. Время пребывания газовой смеси в области оптимальной температуры в процессе движения потока.
3. Распределение температуры в топке.
4. Отношение NН3/NОх и концентрация NOX.
5. Перемешивание в потоке.
С практической точки зрения наиболее важно установить место ввода аммиака в газовый поток, чтобы обеспечить максимально быстрое смешивание аммиака (и в случае необходимости Н2) в оптимальном температурном интервале, совпадающем со стационарным режимом топки. Для этого необходимо иметь профиль распределения температуры по потоку при различных мощностях загрузки топлива. Обычно при правильном выборе температурной области для протекания реакции достаточно 0,2— 0,3; при содержании оксидов азота в количестве не выше 200 млн-1 используется отношение NH3 : NO* = 1,5. При дальнейшем увеличении количества NOх это отношение уменьшается до 1,0. Эффективность восстановления возрастает с уменьшением количества кислорода в газовом потоке, однако лишь до определенного уровня в соответствии с уравнением брутто-реакции . Следует отметить, что это согласуется с практикой, когда для уменьшения образования оксидов поддерживают небольшой избыток воздуха.
Поскольку данный метод очистки топочных газов находится в стадии развития, необходимо отметить ряд недостатков, нерешенных вопросов и факторов, позволяющих в будущем его усовершенствовать.
1. Необходимо очень точно устанавливать место ввода аммиака в топочный газ, поскольку процесс восстановления NO аммиаком эффективно протекает в узком температурном интервале.
2. Строгие требования к процессу восстановления и зависимость температуры потока от загрузки топлива и его калорийности могут ограничивать мощность сжигающего устройства.
3. Выброс в атмосферу аммиака (обычно не выше 50 млн-1) и других побочных продуктов.
Похожие работы
... простотой оборудования и открывает возможности для утилизации улавливаемых примесей 2. АДСОРБЦИОННЫЕ И ХЕМОСОРБЦИОННЫЕ МЕТОДЫ ОЧИСТКИ ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ 2.1 Основные понятия Адсорбционные методы используют для очистки газов с невысоким содержанием газообразных и парообразных примесей. В отличие от абсорбционных методов они позволяют проводить очистку газов при повышенных температурах. ...
... как белкового аллергена, установлены жесткие нормы на содержание микробиологического белка в атмосфере: в селитебной (жилой) зоне — 0,001 мг/м3, в рабочей зоне предприятия 0,1 мг/м3. 3. Характеристика производства кормовых дрожжей 3.1 Подготовка и приготовление питательных растворов Состав мелассы непостоянен. Он меняется не только в разные периоды сахарного производства, но даже в ...
... газов от газообразных и парообразных токсичных веществ применяют следующие методы: абсорбции (физической и хемосорбции), адсорбции, каталитические, термические, конденсации и компримирования. Абсорбционные методы очистки отходящих газов подразделяют по следующим признакам: 1) по абсорбируемому компоненту; 2) по типу применяемого абсорбента; 3) по характеру процесса – с циркуляцией и без ...
... от кислых газов (м3/с) Концентрированные кислые газы, полученные при регенерации метанола, общим потоком подаются на установку переработки кислых газов с получением товарной серы. Из практики известно, что в промышленных условиях при очистке природного газа от кислых газов метанолом с последующим выделением кислых газов при регенерации, получают концентрированный кислый газ, содержащий 58% Н2S ...
0 комментариев