Способ улавливания оксидов азота

 

Использование: в химической промышленности, теплоэнергетике, автотранспорте. Сущность изобретения состоит в том, что отходящие газы, содержащие оксиды азота и насыщенные парами воды, охлаждают в холодильнике-конденсаторе ниже точки росы, а затем пропускают через слой гранул фракционного состава крупностью 0,5 - 5,0 мм при высоте слоя не менее 1,0 см. При этом в исходных газах поддерживают соотношение NO_x:H₂O таким, что после охлаждения концентрация азотной кислоты в конденсате не превышает 10 мас.%. Способ позволяет повысить эффективность очистки как от диоксида азота, так и от монооксида азота. 2 табл.

Изобретение относится к технологии газоочистки и может быть использовано для снижения выбросов оксидов азота в химической промышленности, теплоэнергетике, автотранспорте.

Основным традиционным способом улавливания оксидов азота является абсорбция их водой или щелочными растворами, однако эффективность такого улавливания недостаточно высока [1] Известен способ очистки отходящих газов от загрязнений, присутствующих в виде паров, заключающийся в пропускании их через теплообменные аппараты и сборе конденсата [2] Предполагается, что исходные газы насыщены парами воды.

Сущность процесса заключается в том, что при охлаждении в теплообменнике имеют место пленочная и объемная конденсации. При пленочной конденсации образуется жидкая фаза конденсата загрязняющей примеси, которую можно отделить. При объемной конденсации образуются аэрозоли загрязняющей фазы, которые остаются в очищаемом газовом потоке, что снижает эффективность очистки. Это является недостатком способа.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ улавливания оксидов азота, в котором применяют контактные экономайзеры (теплообменники) с целью снижения выбросов оксидов азота с дымовыми газами. Эффективность очистки от оксидов азота достигает 70% [3] Недостаток способа тот же, что и в предыдущем способе образование неулавливаемых конденсационных аэрозолей, следствием чего является малая эффективность улавливания диоксида азота. К недостаткам способа можно также отнести отсутствие улавливания монооксида азота (NO).

Задача изобретения повысить эффективность улавливания оксидов азота как в форме NO₂, так и в форме NO.

Сущность изобретения состоит в том, что отходящие газы, содержащие или обогащенные парами воды, пропускают через холодильник-конденсатор и охлажденные ниже точки росы по парам воды направляют на слой пористых гранул с развитой поверхностью (крупностью 0,5-5,0 мм).

При этом аэрозоли воды, растворив диоксид азота, улавливаются слоем гранул, одновременно пористая поверхность гранул адсорбирует монооксид азота (NO), последний окисляется до NO₂ и растворяется в воде, сконденсированной в порах гранул.

Таким образом в способе устраняются недостатки прототипа и повышается эффективность улавливания оксидов азота.

Применение пористых гранул размером больше 5,0 мм снижает эффективность очистки, использование гранул размером меньше 0,5 мм приводит к резкому возрастанию сопротивления системы и повышению энергозатрат.

Высота слоя гранул должна быть не меньше 1,0 см при линейной скорости газового потока 0,1 м/с.

Для того, чтобы избежать проскока оксидов азота через слой гранул за счет достижения равновесия между газовой фазой и азотной кислотой, необходимо в поступающих на очистку газах поддерживать соотношение паров воды и оксидов азота таким, чтобы после охлаждения в теплообменнике содержание азотной кислоты в конденсате не превышало 10 мас.

Газовый поток при 80-90^oC, содержащий 1-5 г/м³ NO_x и 80-100 г/м³ паров воды, полученных из парогенератора, направляют в холодильник, где поток охлаждается до 30-40^oC. Пары воды при этом частично конденсируются. Объемная скорость газового потока 150 л/ч.

В одной серии экспериментов газовый поток после холодильника анализировался на содержание оксидов азота, в другой серии поток после холодильника пропускался через слой гранул силикагеля с размерами 0,5-5,0 мм, высотой от 5 до 150 мм с линейной скоростью 0,1 м/с, а потом анализировался на содержание оксидов азота. Результаты представлены в табл. 1.

Зависимость эффективности улавливания от высоты слоя представлена в табл. 2.

Как видно из табл. 2, высота слоя гранул должна быть по крайней мере 10 мм или выше.

Таким образом, предлагаемый способ, заключающийся в пропускании газов, содержащих оксиды азота, через холодильник и через насыпной фильтр из пористых гранул (например, силикагеля) крупностью 0,5-5,0 мм, позволяет существенно повысить эффективность очистки как от диоксида азота (NO₂), так и от монооксида азота (NO).

Формула изобретения

Способ улавливания оксидов азота из отходящих газов, насыщенных парами воды, пропусканием через холодильник-конденсатор и охлаждением ниже температуры точки росы, отличающийся тем, что охлажденные газы пропускают через слой гранул фракционного состава крупностью 0,5 5,0 мм с высотой не менее 1 см, а в исходных газах поддерживают соотношение NO_x H₂O таким, чтобы после охлаждения концентрация азотной кислоты в конденсате не превышала 10 мас.

РИСУНКИ

Рисунок 1