Zwalczanie związków azotowych
Przeczytaj ten artykuł, aby dowiedzieć się o procesach redukcji związków azotowych: 1. Zwalnianie związków podstawowych i 2. Zwalczanie związków kwaśnych.
Zniesienie podstawowych związków :
Źródła:
Niektóre operacje przemysłowe i procesy produkcyjne powodują emisję podstawowych związków azotowych, takich jak amoniak, amina, pirydyna itp. Głównymi źródłami są synteza amoniaku i nawozów azotowych, jednostki do karbonatyzacji węgla, jednostki do produkcji aminy i procesy z użyciem amin.
Proces redukcji:
Wyżej wymienione związki mają charakter zasadowy i są wysoce reaktywne. Można je łatwo usunąć z gazu odlotowego przez przemywanie wodą lub rozcieńczonym roztworem kwasu siarkowego.
Zwalczanie kwaśnych związków / tlenków:
Źródła:
Kwas azotowy (HNO 2 ) i kwas azotowy (HNO 3 ) są emitowane z jednostek wytwarzania / zatężania kwasu azotowego i jednostek nitrowania. Wraz z tymi kwasowymi oparami, tlenki azotu (zwykle określane jako NOx) są niezmiennie emitowane.
Głównymi źródłami emisji NO x są mobilne, a także stacjonarne komory spalania wykorzystywane do spalania paliw kopalnych i ich pochodnych. Inne źródła emisji NO x to trawienie kwasem azotowym i operacje anodowania.
Trwałymi tlenkami azotu są tlenek azotu (NO), dwutlenek azotu (NO2), półtoratlenek azotu (N 2 O 3 ), tetlenek azotu (N 2 O A ) i pięciotlenek azotu (N 2 O 5 ). Są to toksyczne i żrące gazy. W troposferze tworzą azotawy i kwas azotowy, a także biorą udział w reakcjach fotochemicznych.
Procesy redukcji: Acid Vapor Removal
Zmniejszenie par kwasu azotowego / kwasu azotowego ze strumienia gazów odlotowych można przeprowadzić przez przemywanie wodą lub roztworem alkalicznym. Wybór absorbentu zależy od tego, czy byłby to proces odzyskiwania czy proces wyrzucania.
Procesy redukcji: NO x Usunięcie:
A. Absorpcja w wodzie:
Usunięcie NOx przez absorpcję w wodzie jest raczej daremne. NO 2 reaguje z wodą, tworząc HNO 2 i HNO 3 . HNO 2 z kolei produkuje NO. NO jako taki nie jest rozpuszczalny w wodzie lub roztworze alkalicznym. NO reaguje z O2 (w powietrzu) i wytwarza NO2.
Ten proces jest powolny. Reakcje zachodzące podczas wchłaniania to:
2NO 2 + H 2 O ---> HNO 2 + HNO 3 ................... (5.64)
3 HNO 2 ---> 2 NO + HNO 3 + H 2 O ................... (5.65)
2 NO + O 2 ---> 2NO 2 ................... (5.66)
Wydajność usuwania NOx przez absorpcję w wodzie jest raczej niska, około 30-50%.
B. Wchłanianie w roztworze alkalicznym:
Przeprowadzono próbę redukcji NOx z gazów odlotowych przez przemywanie roztworami wodnymi różnych substancji alkalicznych, takich jak wodorotlenek sodu, węglan sodu, wodorotlenek wapnia, węglan amonu, wodorowęglan, siarczyn i siarczyn brunatny. Szorowanie alkaliczne może spowodować skuteczność usuwania około 90%. Jednakże usuwanie NOx z gazów spalinowych przez przemywanie alkaliami nie jest ekonomiczne ze względu na obecność CO2 w spalinach. CO2 reagowałby z alkaliami, stąd zużycie chemiczne byłoby wysokie.
C. Katalityczny rozkład NOx
Katalizatory, takie jak platyna, stopy platynowo-rodowe, tlenek miedzi na żelu krzemionkowym i różne inne tlenki, zostały wypróbowane w celu rozkładu NOx. Nie znaleziono żadnych zadowalających wyników, szczególnie w przypadku rozkładu NO.
D. Katalityczna redukcja NOx
Stwierdzono, że redukcja NO 2 do NO jest łatwiejsza przy użyciu paliw takich jak gaz ziemny, gaz koksowniczy, CO, H2, pary nafty itp., Z katalizatorami platynowymi lub palladowymi. Te katalizatory są kosztowne. Ponadto, zużycie paliwa jest wysokie, a proces staje się nieekonomiczny, gdy próba usuwania NOx jest wykonywana z gazu odlotowego (takiego jak gaz spalinowy) zawierającego stosunkowo dużą ilość tlenu, ponieważ cały tlen reagowałby z paliwem stosowanym przed redukcją. NO zaczyna.
E. Selektywna redukcja katalityczna NOx (SCR):
Stwierdzono, że katalityczna redukcja NOx za pomocą amoniaku jest dość skuteczna nawet w przypadku oczyszczania gazów spalinowych. Stosowanym katalizatorem jest wanadia (V2O5) na bazie Titania (TiO2). Vanadia promuje utlenianie SO 2 (obecnego w spalinach) do SO 3, który łączy się z amoniakiem, co powoduje większe zapotrzebowanie na amoniak. Kiedy tlenek wolframu jest stosowany jako składnik katalizatora, zmniejsza stężenie tlenu na powierzchni katalizatora, a tym samym hamuje utlenianie SO2.
Utlenianie SO2 jest korzystne powyżej 370 ° C. Proces SRC można dogodnie prowadzić w temperaturze powyżej 315 ° C, wokół której aktywność amoniaku (w odniesieniu do redukcji NOx) jest wysoka, a tworzenie soli amonowej (siarczanu) jest opóźnione. Do tego procesu można stosować bezwodny amoniak lub wodny roztwór amoniaku (zawierający 20 do 30% NH3). Wydajność usuwania NO x może wynosić nawet 95%. Reakcje (wymienione poniżej) podczas SCR są bardzo wydajne, ze stechiometrią odczynnika około 1, 0 (moli NH3 na mol NOx zmniejszone).
Wartość poślizgu amoniaku (ucieczka nieprzereagowanego amoniaku) może wynosić od 2 do 10 ppm.
F. Niekatalityczna redukcja NOx:
Redukcję NO x można osiągnąć bez żadnego katalizatora przez wstrzykiwanie amoniaku lub mocznika w obszary pieca, w których temperatura spalin wynosi od 830 do 1200 ° C. Wydajność usuwania NO x może być w zakresie 70-80% w optymalnych warunkach (odpowiedni czas reakcji, dobre wymieszanie odczynnika - gaz spalinowy i niższa temperatura).
Temperatura obszaru wtrysku przekraczająca około 930 ° C powoduje wytwarzanie N2 z rozkładu odczynnika iw temperaturze wyższej niż 1200 ° C odczynniki utleniają się do NOx. Poślizg amoniaku może wynosić około 10-50 ppm. Pewne niepożądane reakcje, takie jak utlenianie NH3 do NO i NO2 oraz tworzenie (NH4) 2SO4 będą również miały miejsce.
G. Metoda biologiczna usuwania NO x :
Ta metoda opracowana przez Monsanto Enviro-Chem. System i system UOP są realizowane w dwóch etapach. W pierwszym etapie gaz zawierający NOx jest przemywany za pomocą wodnego roztworu chelatu żelaza [Fe (EDTA)]. NO 2 rozpuszcza się w wodzie, a NO tworzy rozpuszczalny w wodzie kompleks nitrozilowy z chelatem żelaza.
NO + Fe (EDTA) -> Fe (EDTA) NIE (5, 69)
W drugim etapie roztwór zawierający rozpuszczony NO2 i kompleks nitrozylowy EDTA żelaza traktuje się beztlenowo etanolem jako środkiem redukującym.
Ogólna reakcja to:
6NO 2 + 2 C 2 H 5 OH -> 3 N 2 + 4 CO 2 + 6 H 2 O ................... (5.70)
6 Fe (EDTA) NO + C 2 H 5 OH -> 3 N 2 + 2 CO 2 + 3 H 2 O + 6 Fe (EDTA) ................... (5.71)
Zgłaszano skuteczność usuwania NO x ponad 80%.
H. Kontrola NO x Produkcja:
Powszechnie wiadomo, że procesy spalania są głównym źródłem emisji NO x . W związku z tym wiele uwagi poświęcono opracowaniu strategii, w których można kontrolować wytwarzanie NO x podczas spalania paliw kopalnych. Mniejsze wytwarzanie NOx oznacza zmniejszenie NOx, a przez to zmniejszenie jego ekonomiczności.
Stwierdzono, że podczas spalania paliw kopalnych NO x wytwarza się na dwa sposoby:
(i) Produkcja NO x w wyniku utleniania N 2 w powietrzu o wysokiej temperaturze (określanej jako "termiczna NO x ") w strefie spalania,
(ii) Wytwarzanie NO x w wyniku utleniania związków azotu obecnych w paliwach (określane jako "paliwo NO x ")
Stwierdzono, że NOx obecny w spalinach zawiera 90-95% tlenku azotu (NO), a reszta to dwutlenek azotu (NO 2 ).
Aby kontrolować emisję NOx ze stacjonarnych komór spalania, obecnie stosuje się podejście dwuetapowe:
W pierwszym etapie celem jest ograniczenie tworzenia się NOx bez obniżania sprawności spalania.
Osiąga się to przez zastosowanie niektórych lub wszystkich następujących kroków:
(a) Używając palników o niskiej emisji NO x można zredukować tworzenie NO x o 10-60%. Niskie NO x palniki są dostępne dla nowych, jak i modernizowanych aplikacji. Podstawową zasadą palników o niskiej emisji NO x jest kontrola i zrównoważenie stosunku powietrza do paliwa w strefach spalania, tak aby strefy wysokiej temperatury nie były bogate w tlen.
(b) Przy zastosowaniu stopniowania powietrza tworzy się strefę spalania bogatego w paliwo, tj. strefę spalania ubogiego w tlen, w wyniku czego formacje NOx są zmniejszone. Powyżej tej strefy utrzymywana jest strefa bogata w tlen w celu całkowitego spalenia CO i LZO.
(c) Stopniowanie paliwa odbywa się w celu zmniejszenia temperatury stref spalania. W dolnej części pieca około 70-80% całkowitego obciążenia cieplnego jest realizowane przy mniejszym nadmiarze powietrza. W strefie powyżej pozostałe obciążenie cieplne realizowane jest za pomocą regulacji stosunku powietrza do paliwa, a ostatecznie w najwyższej strefie reakcje spalania są zakończone poprzez dostarczenie odpowiedniej ilości powietrza i zapewnienie wystarczającej przestrzeni.
(d) Modyfikacje funkcjonalne, takie jak recyrkulacja spalin do strefy spalania, redukcja ponownego podgrzania powietrza, wtryskiwanie pary wodnej lub wody do strefy spalania, zmniejszają tworzenie NO x przez obniżenie temperatury strefy spalania.
W drugim etapie strategii kontroli emisji NO x spaliny zawierające NO x są poddawane procesowi selektywnej redukcji katalitycznej (SCR). W celu kontrolowania emisji NOx z samochodów katalizatory są obecnie używane przez kilka dni.
