Навигация
Селективное каталитическое восстановление оксидов азота
26517
знаков
0
таблиц
0
изображений
2.2 Селективное каталитическое восстановление оксидов азота
Сущность селективного термокаталитического восстановления NOX до молекулярного азота заключается в том, что аммиак при определенных условиях селективно взаимодействует с оксидами азота и не реагирует с кислородом:
4NH3 + 6NO = 5N2+ 6Н2О
8NH3 + 6NO2 = 7N2 + 12H2O
Однако в зависимости от типа катализатора возможно также восстановление NO2 до N0 и окисление аммиака кислородом до N2 и N2O:
2NH3 +8NO=5N2O + 3H2O
4NH3 + 4O2 = 2N2O +6H2O
4NH3 +3O2 = 2N2 + 6H2O
Сопоставление констант равновесия основных и побочной реакций
указывает на предпочтительность реакций восстановления оксидов азота аммиаком по сравнению с реакцией аммиака с кислородом.. В России селективная каталитическая очистка используется в агрегатах, оборудованных низкотемпературной рекуперативной турбиной. Селективное восстановление NO2 и N0 аммиаком до молекулярного азота происходит с равной скоростью при температурах 250 - 450°С на катализаторах из платины, оксидов меди, ванадия, магния и др. в отличие от неселективного термокаталитического процесса селективное восстановление оксидов азота осуществляется при любых концентрациях кислорода в хвостовых газах с достижением степени очистки 98% и более. Например, алюмованадиевый катализатор АВК-10М (10% ванадия) при объемной скорости газового потока 15000 ч-1 , линейной скорости до 1 м/с и температуре 375 - 450 °С обеспечивает степень восстановления NOX98 – 98,5 % и имеет срок службы 2 – 3 года. При соотношении NH3 : NOх равном (1,1-1,5):1, содержание оксидов азота в выхлопных газах не превышает 0,002– 0,003 %. Время пробега катализатора 2—3 года, за этот период степень очистки снижается до 96%, содержание остаточного аммиака в очищенном газе не превышает 0.01% (об). Расход аммиака при 25—30%-ном избытке против стехиометрии составляет 2,5—3,0 кг на каждую десятую долю процента оксидов азота, содержащихся в исходном газе. Небольшой избыток аммиака объясняется тем, что часть его все же взаимодействует с кислородом:
4NH3 +3O2 = 2N2 + 6H2O
В качестве катализаторов селективного восстановления оксидов азота испытаны различные металлы (в том числе и благородные), оксиды металлов, шпинели, перовскиты в чистом, смешанном и нанесенном видах. Каталитическая активность катализаторов процесса при 200—350°С и скорости 10 тыс. ч-1 убывает в последовательности:
Pt>MgO>V2О5>CuO>Fe2O3>Cr2O3>Co2O3>MoO3>NiO>Ag2O>ZnO>Bi2O3>Al2O5>SiO2>PbO2.
Палладий резко снижает свою активность в ходе процесса. Высокой активностью обладают оксиды марганца, ванадия, железа, хрома, меди и кобальта.
К недостаткам этого вида очистки относятся трудность точной дозировки небольших количеств аммиака в газ после абсорбционных колонн и равномерного распределения его в газовом потоке, а также образования в трактах после очистки нитрит-нитратов аммония. Для исключения образования последних температуру газов, выбрасываемых в атмосферу после рекуперационных турбин, поддерживают выше 200 °С.
Схема технологического процесса селективного восстановления NOXв производстве азотной кислоты приведена на рис. 1.
Хвостовые газы из абсорбера поступают в подогреватель и с температурой 50°С направляются в блок нагрева газов БНГ – 172. последний состоит из регенератора тепла, конвективного и радиантного подогревателей и воздухоподогревателя.
В блоке нагрева хвостовые газы вначале проходят через регенератор, где нагреваются до 290°С. Для этого используется тепло расширенных газов после газовой турбины, температура которых понижается от 370 до 146°С. После регенератора хвостовые газы проходят через конвективный подогреватель, обогреваемый дымовыми газами. При этом температура хвостовых газов повышается от 290 до 453°С, а дымовых – понижается от 935 до 390°С. Затем хвостовые газы поступают в радиантный подогреватель, обогреваемый также дымовыми газами, где нагреваются от 453 до 780°С и подаются в смеситель газов 5. для более полной утилизации тепла дымовых газов воздух, подаваемый в горелки природного газа, предварительно нагревается до 200°С, а дымовые газы при этом охлаждаются от 390 до 250°С.
В смесителе горячие хвостовые газы смешиваются с аммиаком и поступают в реактор каталитической очистки. Реактор представляет собой горизонтальный цилиндрический аппарат со слоем алюмомедьцинкового катализатора (АЦМ-10) высотой 800 мм и объемом 22,8 м3. продолжительность работы катализатора – 3 года. Селективное каталитическое восстановление NOXаммиаком происходит при температуре порядка 350°С и давлении 1,14 МПа. При этом линейная скорость газов составляет 0,4 м/с, а объемная скорость – 7500 м3 /ч на 1 м3 катализатора. После рекуперации тепла в блоке нагрева и энергии давления в газовой турбине очищенные газы смешиваются с дымовыми газами и выбрасываются в атмосферу. Назначение турбин 8-10 такое же, как при неселективном восстановлении оксидов азота.
Содержание NOXв выхлопных газах не превышает 0,006% об., аммиака – 0,01%.
По сравнению с неселективными методами, данный способ позволяет снизить расход природного газа на 15%, исключает применение дорогостоящего катализатора АПК-2, в выхлопных газах отсутствуют оксид углерода и метан.
Очистка газов от оксидов азота в производстве неконцентрированной азотной кислоты на алюмованадиевом оксидном катализаторе АВК-10 в присутствии аммиака не всегда удовлетворяет требованиям по остаточному содержанию аммиака в очищенном газе. Использование так называемого двухслойного катализатора позволяет достигать высокие степени очистки от оксидов азота и аммиака.
Двухслойный катализатор состоит из слоя алюмованадиевого (АВК-10, АВК-10М, АВК-10Ш) и слоя железохромового (СТК-1, СТК-2, СИК-482, СТК-482-МФ) катализатора. Соотношение объемов составляет 1:1. оптимальные условия очистки следующие: Т = 250-290°С; Р = 0,4 МПа; объемная скорость составляет 7000 ч-1 . содержание оксидов азота в исходном газовом потоке 0,1-0,3 об., соотношение NOх : NH3 = 1: (0,8-1,1).
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