Тимонин А.С. - Инж-эко справочник т 1 (1044948), страница 58
Текст из файла (страница 58)
Газ, нагретый до 30 С, из цехового коллектора хвостовых неочищенных газов (ХНГ) проходит подогреватель 9, где его температура повышается до 360 — 420 'С за счет тепла отходящих газов. Перед поступлением ХНГ в реактор 12 к нему аобавляют богатый газ (БГ). Смесь хвостового неочищенного и богатого газов входит в реактор, внутри когорого установлена корзина с катализатором 13. На катализаторе происходит восстановление окислов азота. Температура газовой смеси вследствие тепла реакции повышается до 800 'С. После реактора газ имеет следующий состав, % (объемн.): Окислы азота .......
0,005 Кислород ...., . Следы Окись углерода...... 0,5 Азот н прочие примеси ................... 99,495 Очищенный от окислов азота н содержащий окись углерода газ при температуре 800 С проходит теплообменник 14 и циклон 18. Температура газа при этом снижается до 450 — 520 С. Затем газ направляют в межтрубное пространство подогревателя У для подогрева хвостового неочищенного газа до.
температуры Глава 7. Очистка отходящих газов в различных отраслях промышлснности контактирования, после чего он поступает в турбину воздушного гурбокомпрессора 17, где рекуперируется его энергия. Так как в газе содержится 0,2 — 0,5 % окиси углерода, его следует очищать от СО. Описанный выше способ восстановления окислов азота протекает при условии связывания всего количества кислорода, имеющегося в газе. Если газом-восстановителем служит аммиак, восстановление окислов азота протекает селективно, без участия всего кислорода, присутствующего в газе, и при более низких начальных температурах. Степень восстановления окислов азота в присутствии аммиака на лучших образцах катализаторов не превышала 70 %.
Высокая степень восстановления (98 — 99,5 оо) была достигнута лишь на платиновом катализаторе в интервале температур 180 — 250 'С при объемных скоростях газа 1Π— 30 тыс. ч '. Палладиевый и рутениевый катализаторы проявляли в присутствии аммиака незначительную активность и в процессе работы быстро дезактивировались двуокисью азота, присутствующей в исходном газе. Учитывая высокую стоимость и дефицитность палладиевого катализатора, были синтсзированы катализаторы разложения окислов азота.на основе более доступных каталитически активных веществ: хрома, кобальта, никеля, молибдена, марганца, вольфрама, ванадия и других металлов. Лучшие результаты по восстановлению окислов азота в присутствии аммиака были получены на катализаторах, содержащих окислы ванадия. В интервале температур 200 — 300 'С и при объемной скорос- 268 ти 10 — 20 тыс.
ч ' этот катализатор обеспечивал разложение окислов азота до остаточного содержания 0,002 — 0,005 %. Основное достоинство предложенного метода состоит в том, что не требуется подогрев нитрозных газов и что расход газа-восстановителя не зависит от содержания кислорода в исходном газе. К недостаткам метода следует отнести высокую стоимость аммиака и безвозвратную потерю ценных химических продуктов — окислов азота и аммиака. Технологическая схема каталитической очистки хвостовых газов в производстве азотной кислоты с абсорбцией при давлении 3,5 !О' Па и использованием в качестве газа- восстановителя аммиака показана на рис.
7.13. Хвостовые нитрозные газы после абсорбционных колонн при температуре 20 — 30 'С поступают в подогреватели 8, где они нагреваются до 240 — 280 С, после чего их направляют в смеситсль 2. Жидкий . аммиак из заводской линии поступает в испаритель 5, где он испаряется под действием нагретого конденсата, подаваемого из подогревателя 4. Газообразный аммиак из испарителя при давлении 3,5 - 10'— 3,7 .
10' Па поступает в фильтры 6, откуда после очистки подается в подогреватель 7. Подогретый до 120 *С аммиак далее поступает в смеси- тель 2. Здесь оп смешивается с нагретым нитрозным газом и идет в реактор 1, где происходит восстановление окислов азота аммиаком в присутствии катализатора АВК-10. Далее газовая смесь турбокомпрессором 3 направляется в теплообменник.
Для более полного протскания процесса, содержание аммиака в газе должно превышать стехиомет- Часть П. Техиояогические решения по обезвреживанию вредных веществ в газовых выбросах Каталиэаэлорная люль, масло Рис. 7,13. Схема каталитической очистки хвостовых газов в производстве азотной кислоты с абсорбцией под давлением 3,5 1О' Па: 1 — реактор; 2 — смсситсль; 3 — турбокомпрсссор; 4 — подогреватель конденсата; 5 — испаритсль жидкого аммиака; б — Фильтр; 7 — подогреватель газообразного аммиака; 8 — подогрсдатель хвостовых газов 269 рическое на 20 — 30 %, что при степени окисления ИО, равной 25 — 30 %, соответствует 1,15 моля ХН, на 1 моль окислов азота.
В схеме йредусмотрено автоматическое регулирование подачи аммиака по концентрации и расходу нитрозных газов. Степень очистки нитрозных газов по этой схеме достигает 96 %; Очистка отходящих газов от окислов азота в схемах, работающих лри давлении 7,3 . 1О' Па. На рис. 7.14 приведена технологическая схема производства азотной кислоты при давлении 7,3 1О' Па с узлом очистки хвостовых газов.
Отходящие газы после абсорбционпой колонны имеют следующий состав, % (объемн.): МО и 1ЧО, ,................................ 0,05 — О, 10 Н, . ............ .. . . 96,0 — 96,2 ' 02 ° ° ................... 2,2 — 3,0 Эти газы направляют в подогреватель-сепаратор хвостовых газов 14. Здесь хвостовые газы очищаются от паров кислоты, уносимой из'абсорбера, и подогреваются до температуры 50 'С.
Дальнейшее нагревание газа до 110 — 135 'С осуществляют в теплообменнике (на схеме не показан), после чего нитрозные газы смешивают с горячими топочными газами, а их температура возрастает до 390 — 500 'С. При такой температуре они поступают в смеситель 5, где смешиваются с природным газом (СН4' О 0 55— 0,6), а затем направляются в реактор 3. В реакторе газы проходят через два слоя катализатора (верхний— палладирова~ная окись алюминия, нижний — окись алюминия). Количество палладированного катализа- Глава 7. Очистка отходящих газов в различных отраслях промышленности Хбостобые газы 4 1 1 В атмосФеру Рис.
7. 14. Схема агрегата для получения слабой азотной кислоты под давлением 7,3 ° 10' Па: 1 — выхлопная труба; 3 — котел-утилизатор; 3 — реактор каталнтичсской очистки; 4 — газотурбина; 5, 7 — смесители; б — подогреватель воздуха; 8 — контактный аппарат; Р— котел- утилизатор; 10 — окислитель; 11 — абсорбционная колонна; 12 — отпарная колонна; 13— холодильник-конденсатор; 14 — подогреватель хвосговых газов; 15 — печьдля сжигания метана 270 гора — 2,2б м', количество окиси алюминия — 2,5 м'.
В реакторе на катализаторе происходит горение водородсодержащих компонентов природного газа и восстановление окислов азота до элементарного азота. На выходе из реактора устанавпивают защитную металлическую сетку для улавливания катализатора. Между стенками сетки уложена геплоизоляция. Состояние фильтра контролируют через каждые 2880 ч работы реактора.
Общий срок службы защитного фильтра составляет 11,5 тыс. ч. Процесс восстановления окислов азота протекает при температуре 700 — 730 'С и давлении 4,5 . 10' — 5,7 10' Па. Температура газов на выходе из реактора меняется в зависимости от содержания кислорода в хвостовых газах. Постоянную температуру газов на выходе из реактора можно обеспечить, поддерживая постоянное процентное содержание кислорода в хвостовых газах. Состав хвостовых очищенных газов 1в % (объемн.)~ после реактора таков: ' 1ч О + ИО, ......,.................,...... 0,0! — 0,005 СО ..., .013 СН4 .....
0,4 О .. . 0,15 Очищенные отходящие газы при температуре 700 — 730 'С после реактора поступают в турбину 4. В турбине газы, расширяясь, охлаждаются до 390 — 410 'С, затем их направляют в котел-утилизатор КУГ-бб, где происходит их охлаждение до 185 'С. В котле-утилизаторе вырабатывается перегретый пар (давление — 13 10' Па и температура— 230 С).
Очищснныс газы из котлаутилизатора через 150-метровую выхлопную трубу выбрасывают в атмосферу. Часть П. Технологические решения но обезвреживаншо вредных веществ в газовых выбросах 5 — 10 В атмосферу В отделение отбеливания Рис. 7.15. Схема очистки отходящих газов в производстве концентрированной кислоты: 1, 2, 8 — теплообмснники; 3, 4 — абсорберы; 5, 6 — каплсотбойиию~; 7 — тазодувка; Р, 12— насосы; 10, 11 — сборники 271 Очистка отходящих газов от окислов азота в производстве крепкой азотпой кислоты.
Отличительной особенностью данного процесса является высокая концентрация окислов азота в нитрозных газах, выходящих из конденсаторов (до 20 % 1ЧО,). Для улавливания окислов азота используют двухступенчатую очистку. Установка, показанная на рис. 7.15, состоит из абсорберов, заполненных кольцами Рашига. В первом абсорбере 3 поглощение окислов азота осуществляется с помощью захоложенной (Π— 10 'С) концентрированной азотной кислоты, поступающей на орошение в верхнюю часть абсорбера из теплообмснника 1.
Из средней части первого абсорбера кислота поступает на охлаждение в теплообменник 2 и затем вновь подается на орошение в нижнюю часть абсорбсра. Концентрация газа при этом снижается до 1,5 — 2,0 %. Концентрированная азотная кислота сливается в сборник 11, откуда на- сосом 12 вновь подается в теплообменник 1. Часть азотной кислоты из емкости 11 перекачивается в отделение отбеливания, где она освобождается от окислов азота, и уже как товарныи продукт поступает на склад. Нитрозные газы„содержащие 1,5— 2,0 % окислов азота, направляют во вторую абсорбционную башню 4, орошаемую захоложепным конденсатом. Образующийся при этом кислый конденсат направляют в цех для получения разбавленной азотной кислоты. Очищенный газ проходит через каплеотбойник 5 и вентилятором 7 выбрасывается в атмосферу.
Работа схемы характеризуется следующими показателями: Концентрация окислов азота, % (объемн.): на входе. . 19 на выходе . . 0,33 Степень очистки газа, % .....,...........,..... % Температура газон в абсорберах, С ................................ 1лава 7. Очистка отходящих газов в различных отраслях промышленности 7.2.5. Очистка откодпщик газов от окислов азота в производстве щавелевой кислоты Производство щавелевой кислогы основано на окислении сахара азотной кислотой: С„Н„О„+ 12НХО, +.Н,О = 6С Н 04 ' 2Н О + 12ИО1 В результате этого взаимодействия в атмосферу выбрасывается до 200 кг азотной кислоты (в виде окислов азота) на 1 т получаемой щавелевой кислоты.
Для очистки отходящих газов производства щавелевой кислоты, содержащих 2,0 — 3,0 % окислов азота и 10 — 15 % кислорода, нельзя применить известные мегоды, например, каталитические или шелочные. Последние экономически невыгодны из-за низкой эффективности и необходимости строительства целого комплекса оборудования для переработки образующихся в процессе очистки щелоков в твердые соли. Для таких систем наиболее целесообразно применять термические методы разложения окислов азота.
Эти методы обеспечивают санитарную норму очистки отходящих газов и экономически выгодны. Термическое разложение окислов азота основано на их свойстве восстанавливаться до молекулярного азота под действием высоких температур в присутствии газа-восстановителя. Опытные данные показывают, что процесс термического разложения окислов азота в присутствии газа-восстановителя начинается при гемпературе 700 С и скорость его по мере увеличения температуры до 1000 — 1200 'С возрастает. На основа- 272 нии проведенных исследований установлено, что средняя степень очистки газа при 1000 'С составляет 94 %, а остаточное содержание окислов азота в отходящих газах не превышает 0,08 — 0,1 %.
Схема промышленной установки показана на рис. 7.16. Основным аппаратом промышленной установки является реактор 1, представляющий собой горизонтальную цилиндрическую емкость диаметром 1,5 м и длиной 2 м, футерованную внутри огнеупорным кирпичом. Вплотную к реактору примыкает камера дожигания б, которая соединена с камерой смешения 8и теплообменником 7. Нитрозные газы из заводского газохода поступают в межтрубное пространство теплообменника. Здесь они подогреваются до 400 С и по изолированному газоходу 3 направляются в реактор, Разложение окислов азота на нейтральные продукты происходит при температуре 1000 — 1100 'С в присутствии природного газа, подаваемого в реактор через форсунку 2, Отходящие газы псред теплообменником смешиваются в камере 8 с воздухом, в результате чего их температура снижается до 600 'С. Дальнейшее охлаждение отходящих газов до 200 'С происходит в теплообменпике 7, после чего они с помощью вентилятора высокого давления 9 через 50-метровую трубу 10 выбрасываются в атмосферу.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
