Методы химической очистки газов от оксидов азота

Методы химической очистки дымовых газов от NO_x подразделяются на:

1) окислительные, основаны на окислении оксида азота в диоксид с дальнейшим поглощением различными поглотителями;

2) восстановительные, основаны на восстановлении NO_x до азота и кислорода с применением катализаторов или без них.

Здесь различают селективное каталитическое восстановление (СКВ) и селективное некаталитическое восстановление (СНКВ).

В качестве катализаторов используются оксиды титана, молибдена, вольфрама, хрома, ванадия;

3) сорбционные, основанные на поглощении NO_x различными сорбентами.

Абсорбция – поглощение в объеме.

Адсорбция – поглощение на поверхности.

Сорбционные методы – дорогие, поэтому не прижились.

Аммиачный метод (восстановительный). Суть состоит в восстановлении NO_x с помощью аммиака.

Метод основан на селективном взаимодействии аммиака с оксидом азота при определенных температурах по следующим реакциям:

4NO + 4NН₃ + О₂ → 4N₂ + 6Н₂О

6NO₂ + 8NН₃→ 7N₂ + 12Н₂О

NO + NO₂ + 2NН₃ → 2N₂ + 3Н₂О

При высоких температурах 900 - 1100 °С реакции протекают очень быстро, за доли секунд без катализаторов.

При более высоких температурах происходит разложение аммиака с образованием дополнительных оксидов азота.

При меньших температурах (573-723 К) реакция резко замедляется, и аммиак будет выбрасываться в дымовую трубу. При низких температурах реакция разложения оксида азота активно протекает только в присутствии катализатора.

В качестве катализатора оксиды различных металлов, которые наносятся на элементы с развитой поверхностью, выполненной в виде гранул, пластин или сот. Эффективность разложения оксида азота с использованием катализаторов достигает 90 %. После нескольких тысяч часов работы эффективность катализатора снижается, тогда добавляют ещё ряд блоков.

Для сокращения времени реакции необходимо обеспечить хорошее перемешивание аммиака с дымовыми газами.

Аммиак подаётся в свободный от поверхности нагрева объем, в верхней части газохода котла в зоне пароперегревателя с газами или паром. Стехиометрически отношение аммиака к оксиду азота

Весовой расход: 0,5 часть аммиака на 1 часть оксида азота.

Достоинства метода: высокий КПД, селективность очистки, низкие эксплутационные затраты.

Недостатки: проскок непрореагировавшего аммиака в очищенные дымовые газы, концентрация до 20 мг/м³. При наличии оксида серы в дымовых газах – вероятность образования бисульфита аммония, который забивает поры катализатора; необходимость точности дозировки аммиака, чтобы он прореагировал полностью; применение дорогостоящих катализаторов.

Озонный метод (окислительный) одновременно очищает дымовые газы от оксидов азота и серы.

Суть способа: окислением озоном низших оксидов азота и отчасти серы, с последующим связыванием аммиаком.

Дымовые газы, пройдя, очистку от золы отправляются в озонную установку, которая состоит из трехступенчатого коагулятора Вентури и каплеуловителя.

Газы поступают в коагулятор, куда одновременно подается орошающая жидкость и озон. В результате окисления озоном низшие оксиды азота NO и NO₂ переходят в высшие, главным образом в N₂O₅. Одновременно SO₂ окисляется в SO₃.

При контакте с водой образуется смесь азотной и серной кислот. Эту смесь нейтрализуют вводом аммиачной воды. Полученные в результате нейтрализации кислот нитраты и сульфаты выводят из цикла для последующего использования в качестве удобрений: NH₄NO₃ и (NH₄)₂SО₄. Одновременно эти удобрения обогащаются микроэлементами из золы.

Недостаток метода: высокая энергоёмкость производства озона, достигающая 6-10 % мощности энергоблока, коррозионная агрессивность смеси серной и азотной кислот.