Очистка отходящих газов от оксидов азота

Основным антропогенным источником выбросов оксидов азота в атмосферу в настоящее время являются процессы сжигания органического топлива на стационарных установках и двигателях внутреннего сгорания. На их долю приходится более 95% всех выбросов. Одна из основных трудностей улавливания оксидов азота из отходящих газов, как и оксидов серы, связана со сравнительно малой концентрацией при объемах выбрасываемых газов.

Весьма распространенными поглотителями оксидов азота являются растворы соды, едкого натра и карбоната аммония, известковое молоко. Известно, что процесс очистки отходящих газов от оксидов азота протекает в две стадии: сначала оксиды азота взаимодействует с водой с образованием кислот, затем происходит нейтрализация кислот щелочами.

Адсорбционные методы

В случае небольших объемов газов нашли применение адсорбционные методы. Хорошим сорбентом оксидов азота служит активированный уголь, но его применение затрудняется из-за легкой окисляемости, что может привести к сильному разогреву и даже к возгоранию угля (при значительных концентрациях оксидов азота). Силикагель по адсорбционным свойствам несколько уступает углю, но он более прочен и не окисляется кислородом, а окисление NO в NO₂ в его присутствии протекает даже быстрее. Однако широкому распространению этих методов препятствует то, что одновременно сорбируются и другие примеси, в результате снижается адсорбционная емкость сорбентов и осложняются процесс десорбции и использование ценных компонентов.

Каталитическое восстановление.

Одним из основных, хорошо освоенных промышленных методов очистки отходящих газов от оксидов азота является их восстановление на катализаторе до молекулярного азота. При использовании неселективного катализатора восстановитель расходуется не только на восстановление азота, но и вступает во взаимодействие с кислородом, обычно содержащимся в газовом потоке. В качестве восстановителя применяются водород, природный газ, оксид углерода. Катализаторами обычно служат элементы платиновой группы. Температура процесса колеблется от 400 до 800⁰С.

Наиболее широкое распространение получило селективное каталитическое восстановление оксидов азота аммиаком:

 

NO + 4NН₃ = 5N₂ + 6Н₂О

NO₂ + 8NН₃ = 7N₂ + 12Н₂О

 

Карбамидный метод.

Метод позволяет очищать дымовые газы от оксидов азота на 95% и практически полностью удалять оксиды серы из них. Процесс не требует предварительной подготовки газов, в результате очистки образуются нетоксичные продукты - N₂, CO₂, H₂O, и (NH₄)₂SО_4. Эффективность метода практически не зависит от колебаний входных концентраций оксидов азота и серы. [1]

В общем виде процесс описывается приведенными ниже уравнениями реакций:

 

NO + NO₂ + (NH₂)₂СО = 2Н₂О + СО₂ + 2N₂

SO₂ + (NH₂)₂СО + 2Н₂О + 1/2 О₂ =(NH₄)₂SO₄ + СО₂

 

Снижение выбросов оксидов азота в атмосферу путем регулирования процесса горения.

Наряду с установкой газоочистного оборудования в конце технологического цикла сжигания топлива весьма эффективными являются ряд режимных и технологических мероприятий, позволяющих существенно снизить количество образующихся в процессе горения оксидов азота. К этим мероприятиям относятся:

сжигание с низким коэффициентом избытка воздуха;

рециркуляция части дымовых газов в зону горения;

сжигание топлива в две и три ступени;

применение горелок, позволяющих понизить выход No_х;

подача влаги в зону горения;

интенсификация излучения в топочной камере;

выбор профиля топочной камеры, которому отвечает наименьший выход No_х.

Следует отметить, что указанные мероприятия способны в той или иной мере подавить образование No_х из азота воздуха, но не могут предотвратить их образования из азота, имеющегося в составе топлива. [6]

выброс печь атмосфера загрязнение