Энерготехнологическая схема высокотемпературного обезвреживания отходящих газов от оксидов азота

Очистка газов от оксидов азота на производстве

Опасность оксидов азота и сферы с его повышенным содержанием

Очистка газа от оксида азота (I ) (оксид диазота) не является важной и необходимой задачей. В промышленности в больших количествах вырабатывается редко. Скорее наоборот — промышленность намеренно вырабатывает этот тип оксида азота для медицинской, пищевой, авиационной, автомобильной сфер. В медицине, например, он используется в качестве наркоза, под всем известным названием «веселящий газ».

Очистка газо-воздушной смеси от оксида азота (II) (монооксид азота) также не является необходимой задачей, т.к. в принципе этот оксид не может существовать в воздухе, моментально окисляясь до NO₂ — оксид азота (IV).

N₂O₃ — оксид азота (III) является тёмно-синей жидкостью. При взаимодействии с водой образует азотистую кислоту.

Сначала скажем о высшей степени окисления азота — N₂O₅ — оксид азота (V) — летучее, газообразное, ядовитое соединение. Стабилен исключительно при температуре не выше +10°C. Является взрывоопасным при соединение с органическими веществами. Работа с данным оксидом обычно ведется в лабораториях. При разложении дает NO₂ — оксид азота (IV).

Теперь уделим особое внимание NO ₂ . Оксид азота (IV) — ядовитый газ бурого цвета с неприятным запахом.

Выбросы оксида азота в воздух называют безобидным названием «лисий хвост». Но этот «хвост» несёт в себе большую опасность. Выбросы являются высоко токсичными, вызывают раздражение слизистых оболочек. Огромный урон наносят лёгким и дыхательным путям, изменяют состав крови, уменьшают уровень гемоглобина. Могут вызывать кислотные дожди.

Основными источниками образования оксида азота (IV) являются продукты, которые образуются в процессе сжигания топлива в печах, а также при работе двигателей внутреннего сгорания.

Методы очистки газов от оксидов азота

1. Адсорбция (хемосорбционные процессы)

Хорошо подходит только для небольшого объема газа. Главным реагентом, как и в большинстве случаев, выступает активированный уголь. Также можно использовать силикагель, торфощелочные реагенты. Важным условием правильной очистки газа является соблюдение температурного режима (80-130°C). Степень очистки при такой очистки достигает 90%.

2. Каталитическая очистка газов (каталитическое восстановление)

Такой метод очистки основан на реакции, в результате которой образуется молекулярный азот. В качестве восстановительных средств выступает водород, природный газ, окись углерода.

В зависимости от температур, разложение оксида азота (IV) делят на высокотемпературное, селективное, гетерогенное. Эффективность будет зависеть от используемого катализатора (металлы платиновой группы, сплавы на основе родия/палладия). Данные катализаторы являются дорогостоящими и, соответственно, сам процесс фильтрации становится непосильным для многих предприятий.

3. Регулирование процесса горения

Метод подходит только в том случае, если температурный режим составляет от 850 до 1100°C. Степень очистки не очень высокая — 70%.

Процесс включает в себя 2 этапа: технологические меры и эксплуатация установок, встроенных в печи. На втором этапе необходимо уменьшить избыток воздуха, снизить температуру подогрева кислорода, поддержать циркуляцию дымовых газов, обеспечить сжигание горючего в 2 стадии, использовать не пар, а воду.

4. Карбидный метод

Метод позволяет очистить газ от диоксида азота на 95%. Преимуществом метода является отсутствие зависимости реакции от концентрации оксида и отсутствие необходимости предварительной подготовки газа.

Этот метод является универсальным. Позволяет добиться высокой степени очистки — до 99,99%. В основе метода очистки лежит взаимодействие газа с водой и нейтрализаторами. Огромным преимуществом является то, что по итогу образуются вещества, пригодные для дальнейшего использования в сельском хозяйстве, разных отраслях тяжелой и легкой промышленности.

Скрубберы или газопромыватели являются лучшими фильтрами в данном случае. Принцип их работы такой:

1. Загрязненный газ входит во входной фланец и проходит в колонный аппарат к насадкам.
2. Насадки постоянно под давлением орошаются несколькими форсунками сверху, благодаря чему очищается входящий газ. В колонном аппарате находится 1–1,5 кубических метра насадок сложной формы, благодаря чему создается оптимальная площадь соприкосновения воды с газом и, соответственно, большая площадь фильтрации.
3. Насадки орошаются водой или специальной жидкостью, в зависимости от потребностей производства.
4. Дальше очищенный газ с водой поступает в сетчатый каплеуловитель.
5. Выводится наружу с помощью вентилятора

Читать про аппараты очистки газовых выбросов

Источник статьи: http://fakel-f.ru/blog/26-03-20

Очистка отходящих газов и воздуха от оксидов азота

Завод газоочистных аппаратов ООО «ПЗГО» с участием встречает всех Посетителей и Клиентов, заинтересованных в методах улавливания NO_X, принципах работы, изготовлении и приобретении оборудования для реализации таких процессов как очистка газов от оксида азота.

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.

По любым вопросам, касающимся расчета стоимости или получения информационной поддержки по пылегазоуловителям производства ООО «ПЗГО», пожалуйста, обращайтесь удобным способом в Клиентский отдел или заполняйте Анкету Заказчика.

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.

Сам по себе элемент химически безопасен. Более того, он – один из важнейших «строительных материалов» для белков и белковых комплексов – гемоглобина, хлорофилла, клеточных органелл, ДНК и РНК.

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.

Содержание во вдыхаемом воздухе – 78-79%, поэтому, когда говорят о таком мероприятии как азотоочистка газовых или воздушных сред, обычно имеют в виду улавливание оксидов азота, поскольку под обезвреживанием, как правило, подразумевается очистка от вторичных, а не первичных компонентов среды.

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.

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.

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

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

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.

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

Технология	Описание
Абсорбция оксидов азота, серы и угарного газа в мокрых скрубберах «ШВ» производства ООО «ПЗГО»	Универсальная технология, позволяющая очищать дымовой поток с эффективностью до 99-100%. Высокая вариативность производительности по потоку для любых масштабов предприятий, индивидуальный выбор ориентации и размеров для экономии полезного пространства промзоны. Полная автоматизация пылегазоочистки. Работа в условиях пневмогидравлических перепадов. Возможность экономически выгодной утилизации шламов. Строгое соответствие выходящего потока нормам СанПИН, ГОСТ, ГН, ISO.
Сухая адсорбция	Технология хорошо показывает себя только в очистке небольших объемов газа. Один из самых популярных сорбентов для захвата NOX – пористый активированный уголь – быстро и сильно окисляется с разогревом, что может привести к возгоранию адсорбента и адсорбционной колонны. Менее пожароопасен в этом отношении силикагель, но его адсорбционные характеристики несколько ниже угольных.
Карбамидная нейтрализация	Азотоочистка карбамидом (мочевиной) носит экспериментальный характер. Технология разработана в Российском химико-технологическом университете имени Менделеева и опробована на текущий момент на Змиёвской тепловой электрической станции, (Харьковская область). Несмотря на положительные результаты, руководство ТЭС оставило в качестве основного метода снижения выброса азотных оксидов многоступенчатое сжигание топлива.
Каталитическая очистка газов от оксидов азота	Каталитическая очистка используется для селективной и неселективной нейтрализации NOX. Недостатками технологии (по сравнению с мокрой абсорбцией) является необходимость введения в очистной цикл восстановителя, (например, водорода), и дорогостоящих катализаторов, (обычно, редких металлов платиновой группы).
Многоступенчатое сжигание и другие мероприятия	Многоступенчатый метод рационален на крупномасштабных энергетических предприятиях. Снижение выбросов диоксида азота предполагает учет избытка воздуха при сжигании, рециркуляцию дымовых потоков в топочную камеру, водное орошение зоны горения, сжигание обедненных смесей, установку дополнительных элементов, интенсифицирующих горение, а также точный геометрический расчет топочной зоны. Все эти аспекты обычно учитываются на этапе проектирования электростанции. Впрочем, всегда возможна модернизация и переоборудование газоочистной системы ТЭС или ТЭЦ. Обращайтесь в «ПЗГО».

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

Для того, чтобы заказать индивидуальное проектирование и приобрести оборудование для очистки газов от азота, пожалуйста, контактируйте с ООО «ПЗГО» удобным Вам способом или заполняйте Опросный Лист.

Осуществим быструю доставку и проведем монтаж аппаратов «под ключ» как по России, так и в страны СНГ, Европы, Азии. При необходимости выполним профессиональный монтаж и пусконаладочные работы. Обучим персонал. Гарантия, полный комплект документации.

Источник статьи: http://gas-cleaning.ru/article/ochistka-gazov-ot-oksidov-azota