Очистка газов от оксидов азота реферат

Обновлено: 08.07.2024

Мы более 30 лет на профессиональном базисе занимаемся проектированием и производством систем воздухо- и газоочистки, что позволило добиться технически и экономически выверенного процесса изготовления высокопроизводительных, компактных и недорогих аппаратов для очистки отходящих дымовых газов от азота, окислов серы, углеводородов и любых других опасных или нежелательных примесей.

Изготовленные нами мокрые насадочные скрубберы и абсорберы годами с достоинством подтверждают свою надежность и эффективность на более чем на 180 предприятиях России и Зарубежья.

Опасность оксидов азота и необходимость азотоочистки

Очистка дымовых газов от оксида азота – одна из первостепенных задач в улавливании опасных соединений, образующихся – наряду с несгораемыми углеводородами CH, окислами серы и CO – в результате сжигания угля, мазутов, нефтепродуктов (и другого органического) топлива, а также твердых бытовых отходов неорганической природы.

Азот является 4-ым по распространенности химическим элементом. Содержание в твердых и жидких средах составляет, в общем усреднении, около 2-3% от массовой доли органического вещества. При соединении с кислородом, (например, в отходящих дымовых газах), объем (и токсикологическая опасность) получаемых соединений многократно возрастает.

Негорюч: эта особенность сделала этот инертный газ эффективным средством пожаротушения в замкнутых пространствах – шахтах, подземных выработках. Набирают популярность такие системы пожаротушения и в гражданских / жилых объектах недвижимости.

Современная система пожаротушения, использующая чистый N₂. Как видно из демонстрации, пламя гаснет, но количества кислорода все еще достаточно для выживания пострадавших.

Все бинарные комбинации N₍_X)O_X в той или иной мере опасны для всех высших представителей флоры и фауны Земли – птиц, рыб, растений, животных, человека.

Рассмотрим виды азотных окислов, механизмы их возникновения, химические свойства и эффективные методы нейтрализации выбросов, загрязненных данными химическими ассоциациями.

Оксид азота I (окись диазота N₂O)

В рамках промышленной газоочистки улавливание оксида диазота не является первостепенной задачей, поскольку образование этого конгломерата в отходящих индустриальных выбросах крайне незначительно.

Чаще всего его производят специально – в пищевых (упаковочный газ) и медицинских (ингаляционный наркоз), а также – в узкой специализации – для улучшения технических характеристик авиационных и автомобильных реактивных двигателей (т.н. закись азота).

Все же, в рамках данной страницы, посвященной нейтрализации азотных оксидов, отметим, что наиболее эффективными методами улавливания и деактивации данного солеобразуещего соединения выступает нагрев (разлагает оксид на чистый O₂ и N₂) и реакция с сильными окислителями в присутствии кислот c образованием нитратов, сульфатов и воды, например: N₂O + KMnO₄ + H₂SO₄ = Mn(NO₃)₂ + MnSO₄ + K₂SO₄ + H₂O.

Другое название этого нейротоксичного вещества – веселящий газ. Открытый Джозефом Пристли в 1772 году, он долго не находил применения. Впрочем, вскоре организаторы фестивалей и ярмарок придумали, как использовать окись диазота.

В 19 веке часто организовывались специальные эфирные праздники, где посетители могли за скромную плату вдохнуть веселящего газа. После этого выступления музыкантов и театральных артистов выглядели намного веселее.

Сегодня ограниченно используется в качестве средства наркоза в стоматологии, хирургии, родильных отделениях.

Седативные технологии в детской стоматологии

Монооксид азота NO

Непосредственно очистка от монооксида азота II также не входит в основной комплекс мероприятий газоочистки, поскольку в свободной форме он не может существовать в воздухе, моментально окисляясь до диоксида NO₂, захват и снижение выбросов которого мы рассмотрим чуть ниже.

Интересно, что образование окиси азота по большей части – природный процесс. Формирование NO происходит естественным образом при электрическом разряде, например, во время грозы. По понятным причинам очистка воздуха от таких спонтанных выбросов NO невозможна.

Данный радикал также является одним из важнейших веществ, участвующих в биологических процессах живых существ, выполняя сигнальные клеточные функции. Лабораторно производится окислением аммиака в присутствии хромовой зелени или платины на одном из этапов получения HNO₃. Не реагирует с водой.

Азотистый ангидрид N₂O₃

Снижение выбросов оксида азота III, как правило, представляет собой редкую, сугубо лабораторную практику, поскольку в газообразном состоянии N₂O₃ существует в стабильной форме лишь при температуре меньше 4 градусов Цельсия. В твердом виде – голубой порошок.

Азотный сесквиоксид очень ядовит. Мутаген. Промышленно используется в производстве азотистой кислоты через реакцию ассоциации с водой.

Амил N₂O₄

В рамках детального рассмотрения бинарных соединений N₂ и O₂ коснемся такого вещества как амил или тетраоксид азота.

Взрывоопасная летучая ядовитая жидкость бурого цвета, обладающая высочайшими окислительными и, соответственно, коррозийными свойствами. Мероприятия по удалению амила из воздуха или газа не проводятся, поскольку N₂O₄ не присутствует в отходящих дымовых выбросах, а синтезируется исключительно лабораторно.

Защищенная цистерная для транспортировки амила

Амил используется только в качестве окислителя ракетного топлива (второй по распространенности окислитель после кислорода в ракетостроении).

Улавливание и очистка газов от диоксида азота

Диоксид азота – один из самых опасных – в глобальном экологическом масштабе – загрязнителей окружающей среды. Он в значительных количествах образуется при сжигании углеводородного топлива: мазута, бензина, природного газа, керосина, дров, угля.

При температуре свыше 21 градуса Цельсия NO₂ – ядовитый газ оранжево-бурого цвета. При снижении температуры превращается в коричневатую жидкость, полностью сохраняя токсичные свойства.

Отражение воздействия кислотного дождя на лист дерева

Лисий хвост – именно такое название устоялось в общественной терминологии для обозначения бурого дыма, исходящего из труб металлургических, энергетических и химических фабрик.

Основная опасность для экологии заключается в том, что выброшенный в воздушный бассейн NO₂ при реакции с атмосферной водой образует азотную кислоту, которая потом выпадает с дождями, снегом, смогом, туманом, драматически воздействуя на всех представителей живой природы.

Использование углеводородного топлива сегодня очень широко, поэтому очистка воздуха от диоксида азота и других производных горения (серы, бензпирена, фенола, бензола, сажи, золы, кислот) является одной из первостепенных задач индустриальной воздухоочистки.

Методы очистки отходящих дымовых газов от оксида азота

Улавливание NO₂ обычно не производится селективно, поскольку в промышленных выхлопах этот поллютант практически всегда идет бок о бок с другими газообразными (угарным газом, серой, кислотами, металлооксидами, несжигаемыми углеводородами) и твердопыльными включениями – копотью, сажей, золой.

В этой связи, оборудование должно показывать высокий КПД комплексной газоочистки. Наиболее эффективными аппаратами, осуществляющими такие процессы являются мокрые насадочные скрубберы.

Основной метод воздухоочистки, реализуемый этим классом аппаратов, основан на захвате газообразных и твердых компонентов в жидкопленочном межфазном псевдоожиженном слое, образующемся на специальных телах высокой удельной емкости – насадках (англ. packed bed material).

Газоочистной комплекс на основе скрубберной системы ШВ. На выходе – безопасный белый пар. Обрабатываемый источник загрязнения – выбросы асфальтобетонного предприятия, обильно загрязненные дымом, маслами, липкими частицами и пылью.

Абсорбционный метод очистки: мокрые насадочные скрубберы / абсорберы

Задымленный поток поступает в скрубберную систему, (которая, в зависимости от объемов очистки и состава газовой среды, может быть одно-, двух- или многоступенчатой);
Поднимаясь снизу вверх по колонне или проходя горизонтально (в горизонтальном скруббере), поток встречает на своем пути один или несколько насадочных ярусов, орошаемых форсуночным блоком;
Кипящий межфазный слой, покрывающий насадки, с высочайшей эффективностью непрерывно захватывает газообразный оксид азота IV, серу, пыль, сажу и другие дымовые компоненты, которые, связываясь с водой, сливаются в шламоприемник. Шламный бункер может быть оснащен системой автоматической чистки;
Оставшиеся микрокапли поднимаются вверх и задерживаются дополнительным туманоуловителем (каплеотбойником), что полностью исключает брызгоунос из системы;
Через выпускной патрубок выходит увлажненный, охлажденный очищенный поток, доля нежелательных компонентов в котором не превышает 0,1 – 1%.

В случае сильной закисленности газопотока вместо технической воды реагентом может выступать слабощелочной раствор. Многоступенчатые аппараты могут быть оборудованы первичными секциями грубой пылеочистки, а также дополнительными фильтрами, установка которых – если она необходима – обсуждается индивидуально с Заказчиком оборудования.

Сводный рейтинг азотоочистных методов и оборудования

Нитрат нитрила N₂O₅

Нельзя не упомянуть и о высшей степени окисления – пентаоксиде диазота, который представляет собой неустойчивое, летучее взрывоопасное и токсичное соединение. При комнатной температуре разлагается (часто со взрывом) на азотный диоксид и кислород. Стабильность наблюдается только при температуре от +10 градусов и ниже.

Очистные мероприятия – строго лабораторные. Легко взаимодействует со щелочами с образованием безопасных нитратов и воды, что и лежит в основе эффективной нейтрализации данной химассоциации.

Заказ, изготовление, доставка и монтаж оборудования азотоочистки

Очистка от кислых газов нередко предполагает использование в скрубберах и абсорберах щелочных реагентов. Наш завод на профессиональной основе изготавливает станции нейтрализации щелочных стоков после химических скрубберов и абсорберов. Для ознакомления с предлагаемыми станциями нейтрализации, пожалуйста, посетите соответствующий раздел нашего сайта.

Поскольку производство азотной кислоты является активным загрязнителем атмосферы, в действующих агрегатах отдельно следует выделить и стадию очистки отходящих газов, выбрасываемых в атмосферу, от оксидов азота.
При этом разработка новых, высокоэффективных методов очистки, максимально снижающих концентрацию загрязнителей в отходящих после очистки газах, также является немаловажным вопросом технологии производств азотной кислоты.

Содержание работы

Введение
1. Аналитический обзор методов производства
2. Физико-химические основы производства
3. Технологическая схема производства и её описание
4. Нормы технологического режима
5. Материальные расчеты
6. Тепловые расчеты
7. Проблемы производства
8. Основы экологии производства
Литература:

Содержимое работы - 1 файл

очистка от NO.doc

Таким образом, становится очевидным, что давление, объемная скорость и состав газа являются независимыми от данной конкретной стадии процесса параметрами, а основную роль в процес се ВНВК играет температура, целиком определяемая выбором катализатора.

К числу эффективных катализаторов для процесса ВНВК относятся самые различные вещества – от минералов, используемых почти без предварительной обработки, и простых металлов до сложных соединений заданного состава и строения.

Обычно каталитическую активность проявляют вещества с ионной связью, обладающие сильными межатомными полями. Одно из основных требований, предъявляемых к катализатору – устойчивость его структуры и свойств в условиях реакции. Например, металлы не должны в процессе реакции превращаться в неактивные соединения.

В настоящее время достигнут значительный прогресс в теории и практике гетерогенных каталитических процессов, связанных с глубоким превращением различных веществ. На основе изучения химических закономерностей катализа, развития теории физической и химической адсорбции, детального изучения кинетики и механизмов каталитических реакций разработаны научные основы приготовления катализаторов для различных промышленных процессов.

В промышленных процессах в качестве катализаторов ВНВК используют различные металлы, чаще всего нанесенные на разнообразные носители. Основными активными компонентами служат платина, палладий, родий, никель, медь, хром, а также ряд сплавов.

Форма носителей также разнообразна. Это как таблетированные, так и формованные катализаторы. Производимые в промышленности катализаторы в виде колец и блоков сотовой структуры обладают малым гидравлическим сопротивлением и высокой удельной поверхностью.

В СНГ наибольшее распространение получили палладиевые катализаторы марки АПК-2, представляющие собой таблетированный оксид алюминия, на который нанесен Рd в количестве 2 % по массе.

Данный катализатор позволяет работать в области температур на входе 673-773 (при использовании природного газа) при объемных скоростях 15000-25000 ч -1 .

3. Технологическая схема производства и её описание

Общая схема очистки отходящих газов в производстве азотной кислоты по методу ВНВК приведена на рис 3.1.

Рис. 3.1 - Схема очистки отходящих газов в производстве азотной кислоты по методу ВНВК

1 – подогреватель; 2 - смеситель; 3 - реактор; 4 - газовая турбина

и восстановления оксидов азота:

газ направляют в реактор каталитической очистки 3, где на алюмопалладиевом катализаторе АПК-2 происходят реакции (3.1)-(3.3). Вследствие протекания реакций температура газа повышается до 973-1023 К (в-основном, за счет реакции горения метана).

После реактора каталитической очистки 3 очищенный газ с температурой 1073-1123 К и давленим до 0,7 МПа направляется в газовую турбину 4, где тепловая энергия выхлопных газов преобразуется в механическую с одновременным снижением давления газа до 0,95–1,05 МПа. Энергия, вырабатываемая в газовой турбине, используется для привода компрессоров воздуха и нитрозных газов.

После турбины 4 газ с содержанием оксидов азота не болем 0,01 % (об.) выбрасывается в атмосферу.

4. Нормы технологического режима

Процесс очистки отходящих газов в производстве азотной кислоты по методу ВНВК характеризуется следующими основными технологическими параметрами и нормами:

Читайте также: