Диссертация (1143428), страница 22
Текст из файла (страница 22)
Процесс восстановления NO доN2 наиболее эффективно протекает в температурном диапазонеТ = 1200...1300 K (рисунок 2.33) в присутствии избыточного кислорода по реакциям:4NH3 + 6NO = 5N2 + 6H2O ;(2.65)4NH3 + 4NO + O2 = 4N2 + 6H2O .(2.66)109Рисунок 2.33 – Влияние температуры продуктов сгоранияна процесс безкаталитического разложения NO в N2Максимальная степень очистки дымовых газов составляет 70...80 % примолярном соотношении = NH3/NO = 1 [105]. Недостатком метода являетсянеобходимость качественного перемешивания вводимого аммиака с продуктами сгорания в месте ввода NH3 для избежания выброса аммиака в атмосферу.Каталитическое восстановление оксидов азота с помощью аммиакапротекает в температурном диапазоне 600...700 K, в основе которого лежатинтегральные реакции типа [443], катализатор6NO + 4NH3 T 5N2 + 6H2O.(2.67)Этот метод в меньшей степени зависит от температуры, чем предыдущий.В качестве катализатора используются оксид титана или ванадия.
Аммиаквводится в дымовые газы перед катализатором ( = 0,6...1,0). Метод отличаетсявысокой эффективностью. При правильной организации процесса концентрация NO может быть снижена на 80...90 %. Недостатки метода высокие капитальные затраты, связанные со стоимостью катализатора, и ограниченныйсрок службы катализатора (1...3 года) в результате его отравления под воздействием серного ангидрида SO3, присутствующего в дымовых газах.
Дополнительной проблемой является забивание воздухоподогревателя или решеткисамого катализатора бисульфатом аммония в случае проскока аммиака.Эффективным оказалось каталитическое обезвреживание дымовых газов котлоагрегатов от оксидов азота с помощью алюмохромового катализатора при процессе дожигания органических примесей в выбросных газах(Н2 + СО) [444, 445]. Однако из-за высокой стоимости катализатора этот метод не нашел широкого применения.110Восстановление оксидов азота на полукоксе (или активированномугле) по данным Е.С.
Головиной, О.В. Никитиной, В.И. Гусевой и др. [78,431...435, 446, 447] дает возможность выделить из дымовых газов до 80...90 %NO. Особенно активным является только что образовавшийся полукокс,имеющий на поверхности много активных центров, возникших при разрушении структуры угля в процессе выделения летучих. При этом протекает реакция (1.6)2NO + 2C = N2 + 2CO.В работе [433] отмечается, что при температуре T < 450 K основнымпроцессом является хемосорбция, а при T 450 K восстановление NO наполукоксе с образованием газообразных продуктов N2, CO, CO2. В опытах[435] для изучения процесса восстановления NO на углеродном материаледымовые газы продувались через слой полукокса ирша-бородинского угля сдиаметрами частиц 0,7…2,0 мм со скоростью 0,12 и 0,60 м/с при температуре300...600 С.
Высота слоя менялась от 50 до 250 мм. Степень восстановленияNO составила 85 %. Недостаток метода снижение восстановительной активности полукокса уже через 30...35 часов эксплуатации. Это может привести к достаточно высоким эксплуатационным расходам. Для ликвидации этихнедостатков может быть использован регенератор азота, предложенный авторами работы [95], где на поверхности коксовой пористой крошки (КПК) судельной поверхностью пор около 100 м2/г, генерируемой НТВ-топкой, будетпроходить аналогичная реакция разложения оксидов азота (схему экологически чистой котельной установки ЭЧКУ см.
в приложение 3).Озонно-аммиачный метод одновременной очистки дымовых газов отSO2 и NOх (известный за рубежом как процесс Уолтера) в настоящее времяпрошел в России стадию полупромышленного опробования [382, 443, 448].Метод заключается в том, что в уходящие дымовые газы вводится сильныйокислитель – озон, который окисляет низшие малореакционноспособные оксиды серы и азота (SO2 и NO) до высших (SO3 и N2O5), хорошо поглощаемыхводой и водными растворами.
Получаемый в процессе очистки газов растворкислот затем нейтрализуется аммиаком. Конечным продуктом процесса очистки дымовых газов является жидкая смесь сульфатов и нитратов аммония,которая служит высококачественным удобрением (безотходная технология).Полупромышленные испытания показали, что при расходе озона 0,4 г/м3 эффективность очистки продуктов сгорания достигает по оксидам серы около11190 %, а по оксидам азота 75 % [448]. Недостатки метода большие затратыэнергии для получения озона из воздуха (1,16 кВтч/кг), возможность коррозии и забивания установок.
Реализация метода приводит к снижению температуры уходящих газов до 50...60 С, поэтому необходим их подогрев передпоступлением в дымовую трубу, что также потребует дополнительных затратэнергии и капитальных затрат.Электроннолучевая обработка позволяет очищать дымовые газыодновременно от оксидов азота и серы.
В результате облучения очищаемогогаза потоком электронов образуются активные атомы и радикалы. Последниереагируют с NOx и SOx, образуя нитраты и сульфаты [444, 449...451]. Методпрошел испытания на экспериментальных установках; эффективность очистки по данным [452] составляет: 80 % по NOх, 90 % по SO2. Преимуществамиметода являются высокая скорость протекания процессов очистки и получение порошкообразной смеси удобрений (NH4)2SO2 и NH4NO3, а недостатком– большой расход энергии для получения электронного пучка [452].В большинстве стран с высоким уровнем развития промышленностидесульфуризация (сероочистка) отходящих газов стала отраслью хозяйства со значительными капиталовложениями, управленческим, научнотехническим и производственным аппаратом, с законодательствами, нормативами в области проектирования и эксплуатации установок очистки газов отоксидов серы.
На рисунке 2.34 приведена классификационная схема процессов десульфуризации отходящих промышленных газов, а в таблице 2.2 классификация установок сероочистки [453].Для связывания диоксида серы из дымовых газов предложено более400 методов, основанных на различных физических и химических принципах:химическом связывании с образованием регенерируемых и нерегенерируемых отходов;конверсии диоксида серы в триоксид в газовой фазе с помощью катализаторов или специальных электрических разрядов;селективной сорбции твердыми веществами (активированный угль,цеолит, смолы) с последующей регенерации сорбентов;селективной жидкофазной сорбции специальными органическимижидкостями;жидкофазном каталитическом восстановлении диоксида серы доэлементарной серы.112Рисунок 2.34 – Классификационная схема процессов десульфуризацииотходящих промышленных газов [453]Таблица 2.2 Классификация установок сероочисткиКратностьиспользования реагентаРегенеративные(многократноеиспользование)Степеньулавливания SO2, %10...3535...70Нерегенеративные(однократноеиспользование)> 70Агрегатноесостояниереагента иотходовСухие(реагент и отходв сухом виде)Мокро-сухие(реагент в жидком виде,отход в сухом виде)Мокрые(реагент и отходв виде суспензииили раствора)ДлительностьработыустановкисероочисткиПостояннаяработаСовмещениес котломили другимоборудованиемСовмещенныес котломСовмещенныес золоуловителемПериодическая работаСпециальныеаппаратыВ производстве освоено около 20 промышленных технологий по удалению SO2 с приемлемыми технико-экономическими показателями, основноеместо среди них занимают технологии с использованием кальцита и извести:сухая известняковая; мокрая известняковая; мокрая известковая; мокро-сухаяизвестковая.
К регенеративным технологиям относятся: аммиачноциклическая; магнезитовая циклическая; двойная щелочная.113Сухие методы сероочистки основаны на вводе в дымовые газы сухогореагента в тонко диспергированном виде. Существуют два направления сухой сероочистки: 1) получение реагента из вводимого в дымовые газы вещества с последующим его взаимодействием с диоксидом серы дымовых газов;2) ввод в дымовые газы готового реагента, который сразу же начинает связывать диоксид серы.
К первому типу относится известняк, который сначалакальцинируют путем термического обжига за счет тепла дымовых газов, после чего он начинает взаимодействовать с диоксидом серы. Ко второму типуотносятся известь и сода.Основными химическими реакции при использовании сухой известняковой очистки являются:СаСО3 + О = СаО + СО2;(2.68)CaO + SO2 + 1/2 O2 = CaSO4.(2.69)Для связывания оксидов серы размолотый известняк подают в зону топочной камеры с температурой 1000...1100 С, где частицы известняка разлагаются с образованием активной извести и за счет выделения СО2 становятсяпористыми и рыхлыми, что обусловливает большую поверхность контакта сдымовыми газами.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
