Тимонин А.С. - Инж-эко справочник т 1 (1044948), страница 56
Текст из файла (страница 56)
Для увеличения скорости реакции разложения ИО необходимо использо- вать различные катализаторы. 'Разложение окислов азота в потоке низкотемпературной плазмы. Для увеличения степени разложения окислов азота был исследован метод термического разложения в присутствии восстановителеи. Равновесие реакции разложения окиси азота 1~г О2 Часть П. Технологические решения по обезвреживанию вредных веществ в газовых выбросах можно сдвинуть в сторону образования И, и О,, если связывать выделяющийся кислород. В качестве соединений, связыва1ощих кислород, могут быть использованы жидкие, газообразные и твердые восстановители. Из газообразных восстановителей изучены природный газ, водород, аммиак, окись углерода, из жидких восстановителей — пары керосина, бензина, а из твердых — кокс, уголь, графит. Жидкие и газообразные восстановители вводили в реакционную зону плазмотрона,.
а для твердых был изготовлен специальный реактор, куда направлялись нагретые до высокой температуры газы. Кривые процесса разложения нитрозного газа различных концентраций в присутствии газообразных восстановителей приведены на рис. 7.11, из которого следует, что в присутствии восстановителей степень разложения окислов возрастает. Если без восстановителей степень разложения 5%-го нитрозного газа составляла 4б % (пунктирная кривая), то в присутствии СО она повышается до 77 %, в присутствии природного газа — до 87 %, в присутствии водорода — до 90 %, а в присутствии аммиака — до 93 %. Следовательно, различные по природе газообразные восстановители обладают почти одинаковой восстановительной способностью.
Природный газ, хотя и менее эффективен по сравнению с другими восстановителями, но является более дешевым и доступным сырьем и может быть рекомендован для использования в промышленности. Аналогичные данные получены и при использовании в качестве восстановителей жидких углеводородов: паров керосина, бензина, мазута, Степень разложения окислов азота в присутствии жидких восстановителей при одинаковых условиях с предыдущим опытом составляет 85 %. Остаточнос содержание ХО при термическом разложении окислов азота в присутствии газообразных и жидких восстановителей составляет 0,05 — О,! %. Нетрудно рассчитать, что этот метод санитарного обезвреживания газов пригоден для систем, выбрасывающих в атмосферу не более 10 — 20 тыс.
м'/ч газа с любым начальным содержанием окислов азота. При большем объеме выбрасываемых газов такой метод очистки не обеспечивает предельно допустимой концентрации (ПДК) окислов азота в приземном слое. 1ОО а О ВО $~ ~ ~бО о Ц 34о $ ~о 0 2 4 б Ю 10 Концентрация ИО на Входе, % Рис. 7.11. Влияние начальной концентрации окиси азота на степень разложения нитрозного газа в присутствии газообразных восстановителей: 1 — аммиака; 2 — водорода; 3 — метана; 4— окиси углерода; 5 — бсз восстановителя 261 Глава 7.
Очистка отходящих газов в различных отраслях промышленности Лучшие результаты получены при испытании твердых восстановителей (кокса, угля, графита). Эти компоненты взаимодействуют с окислами азота следующим образом: С+О,-+СО,+Я С+ 2ИО +СО2+ ы2+ Я Опытные данные показывают, что процесс разложения окислов азота в присутствии кокса начинается при температуре 500 'С.
При увеличении температуры степень и скорость разложения возрастают, при 800 'С степень разложения достигает 96 %, а при 1000 С близка к 100 оо. Разложение окислов азота жидкими восстановителями. Для ряда производств, выбрасывающих в атмосферу небольшие количества окислов азота, представляет интерес изучить процесс их разложения на нейтральные продукты с помощью жидких восстановителей. С этой целью были исследованы соединения, обладающие сильными восстановительными свойствами: мочевина, тиосульфат (гипосульфит) натрия, гидросульфит нагрия, который в водных растворах гидролизуется с образованием бисульфита натрия, муравьиная киспота, муравьиный альдегид, щавепевая кислота, глюкоза, двухлористое олово.
На основании проведенных экспериментов было установлено, что из всех испытанных восстановитепей только БпС1, восстанавливает НО до И„остальные растворы лишь в разной степени сорбируют ИО. С увеличением концентрации жидких восстановителей скорость абсорбции и абсорбционная ем- 262 кость для большинства растворов возрастают, особенно в области низких концентраций. Максимальной абсорбционной способностью обладают растворы ХДО4 и ЯпС1, (20%-е растворы при комнатной температуре поглощают до 10 объемов 1ЧО), причем раствор гидросульфита натрия лишь абсорбирует окись азота, в то время как БпС!, восстанавливает ее до азота.
В кислой среде абсорбционная активность всех растворов, кроме ЯпС!„снижается. Подщелачивание растворов до рН = 1Π— 11 повышает их активность. Восстановление ИО до И, раствором ЯпС1, интенсивно протекает только в кислой среде. В щелочной среде (рН = 10 — 12) восстановительные свойства БпС1, не проявляются. Повышение температуры благоприятно сказывается на процессе разложения окислов азота раствором ЗпС1, (при увеличении температуры от 20 до 60 С скорость восстановления ХО увеличивается в два раза; при 60 'С и времени реакции 30 с ХО полностью восстанавливается до И,).
Для практического использования жидких восстановителей в процессах очистки газов необходимы дальнейшие поиски новых восстановителей и изучение механизма разложения ИО. 7.2.3. Сорбциоииые методы Абсорбция окислов азота водными растворами щелочей. При санитарной очистке газов от окислов азота, имеющих степень окисления, близкую к 50 % и выше, целесообразно использовать щелочные поглотительные растворы. Такие методы очистки находят широкое применение в Часть П. Технологические решения по обезвреживанию вредных вешеств в газовых выбросах промышленности и позволяют наряду с санитарной очисткой газов попутно получать ценные соли, используемые в народном хозяйстве.
Испытывались следующие водные растворы и суспензии: ИаОН, Иа,СО„МаНСО„КОН, К,СО„ КНСО„Са(ОН)„СаСО„М8(ОН)„ М8СО„Ва(ОН)„ВаСО„1ч1Н,НСО,. Анализ экспериментальных данных позволил установить сравнительную активность всех щелочных растворов при абсорбции 1Ч,О„которая убывает в следующей последовательности: КОН > ИаОН > Са(ОН), > 1,0 0,84 0,80 > ИазСО, > КзСОз > Ва(ОН), > 0,78 0,63 0,56 > 1чаНСОз > КНСОз > М8СОз > 0,51 0,44 ' 0,4 > ВаСО, > СаСО, > М8(ОН), 04 039 035 Цифры под каждым из щелочных растворов показывают их активность относительно раствора КОН, собственная активность которого условно принята за единицу. Установлено, что различная акгивпость щелочных растворов в значительной степени зависит от начального рН среды, устанавливаюшегося в водных растворах.
Причем активность растворов тем выше, чем выше рН среды. Известно, что процесс абсорбции окислов азота щспочами протекает в две стадии: сначала при взаимодействии окислов азота с водой идет образование киспот, а затем их нейтрализация. В результате этих реакций в сисгеме не происходит накопления НИО, и НХОз и скорость абсорбции окислов азота увеличивается. Увеличение концентрации нитрити нитрат-ионов не замедляет хода реакции, так как реакции нейтрализации протекают с большой скоростью и не влияют на процесс.
7.2.4. Очистка отходящих газов в производстве азотной кислоты Азотную кислоту получают контактным окислением аммиака с последующей абсорбцией окислов азота водой. Реакции получения азотной кислоты протекают в три стадии: 4ХНз + 50з = 4ХО + 6Н,О + Я 2ИО + О, = 2ИО, + Я ЗМОз+ НзО = 2НИОз+ ЫО+ (~) Вследствие того, что из трех молекул ХО„участвующих в процессе образования азотной кислоты по реакции, одна молекула вновь восстанавливается до ИО, трудно достичь полного превращения окислов азота в азотную кислоту.
Известны различные методы очистки нитрозных газов от окислов азота, однако в промышленности широкое распространение получили лишь щелочныс и каталитические методы. Щелочныс методы основаны на взаимодействии окислов азота с водными растворами щелочей. Образующиеся при этом азотно-кислые и азотисто-кислые соли используют в промышленности и ссльском хозяйстве. Недостатком щелочных методов является низкая степень очистки. газов, не соответствующая санитарным нормам выбросов окислов азота в атмосферу. Наиболее эффективным способом обезвреживания нитрозных газов является каталитическое восстановление окислов азота до элемен- 263 Гатова 7.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
