Способ улавливания монооксида азота из газовых смесей

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4717325/26 (22) 06,07.89 (46) 15.10,92, Бюл, ¹ 38 (71) Институт катализа CO АН СССР (72) Л, И, Кузнецова, M. А. Федотов, Э,Н,Юрченко, Л. Г. Детушева и Т. П. Лазаренко (56) РЖ Химия, 1984, реферат № 18И557П. (54) СПОСОБ УЛАВЛИВАНИЯ МОНООКСИ

ДА АЗОТА ИЗ ГАЗОВ ЫХ CME СЕЙ (57) Изобретение относится к технологии мокрого улавливания NO из газовых смесей, применяемой в химической промышленности и позволяющей повысить эффективность процесса за счет увеличения поглотительной способности раствора и его

Изобретение относится к способам улавливания NO из газовых смесей и может найти применение в химической промышленности.

Цель изобретения — повышение эффективности процесса за счет увеличения поглотительной способности раствора и его стабильности, Пример 1, 10 мл раствора, содержащего 0,1 М NasPW«Fe(HzO)Ozg (условное обозначение PW«Fe (ll)) и эквимолярное количество NazS04 с начальным значением рНр-1,45 помещают в термостатируемый при 22 реактор типа "утка", общий объем которого 80 мл. Систему продувают чистым

NO, насыщенным парами воды при той же температуре, герметизируют, затем реактор встряхивают с частотой 400 качаний в минуту. По бюретке измеряют объем поглощенного NO. Поглощение газа завершается за 10 — 15 сек и составляет 17,2 мл. Затем реактор останавливают, удаляют NO из га„, БУДД 1768251 А1 (я1)5 В 01 D 53/34, 53/14, С 01 В 21/20 стабильности, Газовую смесь, содержащую

NO контактируют с водным раствором комплексного соединения Fe (ll), В качестве комплексного соединения используют феррито (1!) — гетерополивольфраматы натрия, содержащие в качестве гетероатома P или

Si. Концентрация комплекса в растворе

0,01 — 0,25 мол/л, рН раствора 1,45 — 8,6, температура 15 — 80 С, Образуются нитрозильные комплексы, В присутствии Oz npu рН ниже 6 в растворах не образуется осадок

Fe (ill). Поглотител ьная способность растворов, содержащих Ка5РМ/11Ре(Н20)Оз9, NaaPzW1zFe(HzO)Ogg, NaeSiW«Fe(HzO)Oag, Na1z(PWgOg4)2 (РеОН2)з, составляет 0,80—

0,99 мол No/ìoë Fe при 22 С. 4 табл. зовой фазы током аргона, насыщенным парами воды при 22, вновь герметизируют систему и при встряхивании измеряют объем выделившегося NO, он равен 4.6 мл.

Окисление полученного нитрозильного комплекса кислородом проводят в тех же условиях, после продувки системы чистым Oz, реакция завершается за 30 мин, при этом образуются НАВОЗ и PW«Fe . После заверIII ш е н ия реакции конечный р Н раствора раве н 1,4, осадка н ет .

Пример ы 2 — 5. Аналогичны примеру

1, но рНр раствора равен 2,5; 4,1; 5.15; 6,4, соответственно. Полученные хара ктеристики поглотителя приведены в табл. 1. Осадки не образуются.

Пример 6, 10 мл раствора, ссдержащего 0,1 M гетерополикомплекса (ГПК состава NaaPzW1yFe (H20)On1 (Р2В/17Ре ) и

Na2S04 с рНр = 3,15 испытывают аналогично примеру 1. Результаты даны в табл. 1.

После реакции с кислородом рН = 2,6. и из

1768251 раствора выпадает осадок, содержащий

Ре(! !).

Пример ы i — 9, Аналогичны примеру

6, но рНо растворов равен 4,1; 4,25; 6,4, соответственно. Результаты испытаний даны в табл. 1. Осадки не образуются.

Пример ы 10 — 12. 10 мл раствора, содержащего 0,1 м ГПК состава NaaSIW«

Ре(Н20)Оз9 (ЯЮцРе ) с рН,.; — 4,4; 6,0 и 8,6, соответственно, помещают в реактор и испытывают аналогично примеру 1. Полученные результаты даны в табл 1, Осадок Fe(ill) образуется только и ри р Но = 4,4 (и ример 10).

Пример 13, 10 мл раствора, содержащего 0,05 М

Ма12(РВ/юОз4)г(РеОН2)з/РМ/9)2Еез ), через

5 мин после приготовления ГПК по методике (9) помещают в реактор и испытывают аналогично примеру 1, Полученные результаты даны в табл, 1, Пример 14, 10 мл раствора, содержащего 0,05 М (PWg)zFea, через 1 час после

II приготовления ГПК испытывают аналогично примеру 1, Результаты даны в табл. 1. Осадков нет.

Пример ы 15 — 17. Для сравнения, аналогично примеру 1, испытаны 0,1 М растворы комплекса нитрилотриуксусной кислоты (НТА) с Fe(ll) с pHo = 3,6; 5,45 и 7, соответственно, Результаты даны в табл, 1, После взаимодействия с 02 выпадают осад-. ки, содержащие Fe(ill). При рНО = 7 (пример

15) образуется осадок в исходном растворе.

Пример ы 18 — 20, Аналогично примеру 1 испытаны 0,1 М растворы комплекса этилендиаминтетраацетата (ЭДТА) с

Fe(ll) с pkо = 2,3; 3,2 и 6,3, соответственно, Результаты даны в табл. 1, При pH> = 3,2 и

6,3 (примеры 19 и 20) выпадают осадки, содержащие Fe(ill). При рНО = 6,3 (пример 20) образуется осадок и в исходном растворе, Пример 21, 10 мл раствора FeS04, содержащего 0,2 М Н2304, испытаны аналогично примеру 1, Результаты даны в табл. 1.

Пример 22, 10 мл 0,23 М раствора

PW«Fe с рН = 3, аналогично примеру 1, Ill помещают в реактор, напускают 100 NO, систему герметизируют, встряхивают реактор, Поглощения NO не наблюдается.

Пример ы 23 — 28. Растворы с концентрацией ГПК PW«Fe, равной 0,009;

ll

0,0225; 0,045; 0,09; 0,18 и 0,208 моль/л, соответственно, и NazS04 с рНО = 3 помещают в реактор и аналогично примеру 1 измеряют поглощение NO, Полученные при 25 С результаты даны в табл. 2, где V — объем NO, поглощенный 10 мл раствора, Примеры 29 — 33. По 10 мл 0 08 M

PW«Fe и Ма2304 с рНО = 2,7 помещают в

II реактор и аналогично примеру 1 измеряют

55 количество поглощенного NO при разных температурах, Результаты измерений даны в табл. 3.

Пример 34, По 10 мл раствора 0,25 M

PW«Fe и NazS04 с рНо = 4 помещают в

II реактор объемом 80 мл и встряхивают при

22 с частотой 500 качаний в минуту при пропускании газовой смеси 0,857 o NO + аргон со скоростью 4,85 л/ч в течение 5, 10, 25 и т. д, мин (табл, 4), Количество NO, поглощенное каждой порцией раствора, определяют по концентрации образующегося нитрозил ьного комплекса спектрофотометрически при v = 27000 см и сравнивают с

-1 количеством пропущенного через раствор

NO. Наблюдается полное поглощение МОдо концентрации образующегося нитрозильного комплекса 0,1 моль/л (табл. 4), Окисление растворов, содержащих нитрозильный комплекс, кислородом воздуха проходит за - 60 мин, П р ." м е р 35. В опытах, аналогичных примеру 34, газовую смесь 0,85% NO + аргон пропускали со скоростью 2,4 л/ч, При этом достигается полное поглощение NO до концентрации нитрозильного комплекса

0,2 моль/л (см. табл, 4).

Опыты по взаимодействию ГПК железа (II) с NOz показали, что данный поглотитель может быть использован и для поглощения

N0z в смеси с NO. При этом часть Fe(ll) окисляется в Fe(ill) и протекают следующие реакции;

ГПК Fe(ll)+ NOz+ 2Н вЂ” ГПК Fe(ill)+ NO+ Н20, ГП К Fe(il) + NO»" .ГПК Fe(ll)(NO)

Поглощенный NO окисляется кислородом до HNOz и НМОз, Fe(ll) до Fe(III).

Окисленные растворы ГПК Fe(ill) восстанавливаются действием H S до исходных комплексов ГПК Fe(! I) с .образованием

S, чем достигается регенерация поглотителя. Реакция ГПК Fe(ill) с HzS протекает до полного расходования HzS npu его напуске в раствор поглотителя в стехиометрическом отношении (Fe(III))/(HzS) = 2. Скорость реакции соизмерима со скоростью растворения

HzS.

Как следует из табл, 1, поглотительная способность растворов при 22 С с использованием ГП К возрастает до 0,80 — 0,99 мол

N0/мол Fe против 0,76 мол NO/ìîë Fe в известном способе с использованием ЭДТА, Fe(li), При рН растворов ниже б в заявленном способе в отличие от известного в области устойчивости лиганда ГПК в присутствии кислорода не образуется осадок, что указывает на повышение стабильности раствора.

1768251

Формула изобретения

Способ улавливания монооксида азота из газовых смесей при контактировании с водным раствором комплексного соединения железа (II), отличающийся тем, 5 что, с целью повышения эффективности процесса за счет увеличения поглотительной способности раствор и его стабильности, в качестве комплексного соединения железа используют феррато(1!)Гетерополивольфраматы натрия, содержащие в качестве гетероатома фосфор или кремний, Таблица 1 и, мол NO мол Fe

Отношение NO, выделенНОГО К ПО глощенном, Пример Комплекс рН0 рН кон

Примечание

m, мол 02 мол Fe NO

0,9

0,9

0,9

0,95

0,6

1,1

PNI>1Fe

Осадок Fe

Осадок FeIII

Р2И17Ее

1,0

0,9

0,5

0,5

SiWaaFe (Р Wg)z Рез

0,4

0,9

32 Ре осажд

80 Fe осажд осадок

III

НТА Fe

0,87

5,45

6,2

2,75

7,0") ЭДТА Fe

0,80

5,2

5,5

2,3

3,2

6,3") 0,63

0,72

14,2

18,8

1,05

0,7

1,65

2,4

1070 Fe осажд

15 Ee осажд, 20

ЕеЯ04

0,76

15,5

0,8

2,6

0,2М

HzS04

0,43

2,0 х) Образуется осадок в исходном растворе, Таблица 2

2

5

7

9

11

12

13

14

16

1,45

2,5

4,1

5,15

6,4

3,15

4,1

4,25

5,95

44

6,0

8,6

6,4

6,9

3,6

0,72

0,99

0,95

0,96

0,91

0,50

0,92

0,86

0,91

0,70

0,98

0,92

0,95

0,96

0,87

27

4,1

4,0

4,2

5,1

11

11

2,3

23

2,1

0,9

2,7

1,4

2,8

2,9

2,85

3,25

2,6

3,75

4,35

2,45

4,85

7,4

4,0

5,0

2,65

1768251

Табл

Таблица 4

Составитель Г. В инокуров

Редактор Н, Соколова Техред М.Моргентал Корректор Л. Ливринц

Заказ 3603- Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101