Способ очистки дымовых газов от оксидов азота
Изобретение относится к способам очистки от оксидов азота отходящих дымовых газов трубчатых печей, применяемых в энерготехнологических установках производства аммиака. Способ заключается в смешивании дымовых газов с воздухом и аммиаксодержащим восстановительным компонентом. В качестве аммиаксодержащего восстановительного компонента используют танковые газы производства аммиака состава, об.%: аммиак 20-30, метан 18-24, водород 25-35, аргон 3,8-4,8, азот остальное. Селективное каталитическое восстановление оксидов азота дымовых газов проводят в реакторе при температуре 250-450°С на вольфрамованадиевом оксидном катализаторе. Изобретение позволяет достичь степень очистки дымовых газов выше 91%.
Изобретение относится к способам очистки от оксидов азота отходящих дымовых газов трубчатых печей, применяемых в энерготехнологических установках производства аммиака.
Известен способ некаталитической очистки дымовых газов от оксидов азота [SU №1811993, кл. В 01 D 53/34], включающий их гомогенное восстановление аммиаком при вводе его в зону с температурой 900-1000°С, причем с целью снижения затрат при сохранении высокой степени очистки от оксидов азота аммиак вводят в смеси с отпарными газами производства аммиака в зону подовых каналов. Достигаемый положительный результат обусловлен присутствием в отпарных газах метана, оксида углерода, аммиака, метанола, паров воды и других компонентов.
Существенным недостатком указанного способа является пониженная концентрация аммиака в отпарных газах (около 18%) и высокая температура осуществления процесса в подовых каналах, расположенных между рядами реакционных труб в радиантной части печи, что создает повышенные трудности для его практической реализации. Кроме этого возможен проскок аммиака в количествах, превышающих санитарно-допустимые нормы.
Наиболее близким по технической сущности может рассматриваться способ селективного гидрирования [Справочник азотчика. 2-е изд. переработанное. М.: Химия. 1986. С.220] отходящих нитрозных газов производства аммиака и метанола на алюмованадиевых и алюмомарганцевованадиевых катализаторах в реакторах цилиндрического типа при температуре 200-320°С в присутствии избыточного количества аммиака.
К его недостаткам следует отнести необходимость перевода жидкого аммиака в газообразное состояние и проведение его очистки от масла и катализаторной пыли в специальном аппарате, что существенно усложняет технологическую схему осуществления процесса.
Технической задачей изобретения является оптимизация условий очистки дымовых газов от оксидов азота с сохранением на высоком уровне высокой эффективности.
Поставленная задача достигается тем, что поток очищаемых газов смешивается с воздухом и аммиаксодержащим восстановительным компонентом, в качестве которого используют танковые газы производства аммиака, а селективное каталитическое восстановление осуществляют в реакторе при температуре 250-450°С на катализаторе блочного типа, изготавливаемом путем пропитки волокнисто-керамического носителя на основе TiO2 соединениями ванадия и вольфрама с последующей термической обработкой носителя для их перевода в оксидную форму V2О5 и WO3, соответственно.
Сущностью предлагаемого технического решения является способ очистки дымовых газов от оксидов азота путем их смешения с воздухом и аммиаксодержащим восстановительным компонентом, причем в качестве аммиаксодержащего восстановительного компонента используются танковые газы производства аммиака состава, об.%:
| аммиак | 20-30 |
| метан | 18-24 |
| водород | 25-35 |
| аргон | 3,8-4.8 |
| азот | остальное, |
а селективное каталитическое восстановление оксидов азота дымовых газов проводят в реакторе при температуре 250-450°С на вольфрамованадиевом оксидном катализаторе.
Эффективность удаления NOx на данном катализаторе может достигать 90% и более с проскоком аммиака ниже 50 ppm, в то время как некаталитические методы характеризуются гораздо меньшей степенью очистки, а проскок аммиака с трудом может быть отрегулирован на приемлемом уровне.
Важно отметить, что в случае предлагаемого способа очистки наряду с аммиаком оксиды азота взаимодействуют и с другими компонентами восстановительной системы, в частности с водородом и метаном.
При этом протекают каталитические химические реакции, конечными продуктами которых являются азот, вода и двуокись углерода.
При полном окислении аммиака, метана и водорода потенциальный рост температуры в зоне реакции составит 5-10°С.
Пример. Предлагаемый способ осуществляют по следующей схеме.
Дымовые газы с трубчатых печей, содержащие
| O2 | 6,2-8,2 об.% |
| Н2O | 10,0-13,0 об.% |
| NOх | 200-700 мг/м3 |
| CO2 | 4,9-6,9 об.% |
| СО | 70-150 мг/м3 |
| SO2 | 4,9-11,3 мг/м3 |
| N2 | остальное |
и имеющие температуру 290-300°С, смешиваются с воздухом и подогретым до этой же температуры аммиаксодержащим восстановительным компонентом вышеуказанного состава и направляются в реактор селективного каталитического восстановления.
Необходимое массовое соотношение между оксидами азота в дымовых газах и аммиаком в аммиаксодержащем восстановительном компоненте регулируется датчиками расхода, а также газоанализаторами содержания аммиака и оксидов азота, выведенными на блок управления установки. Объем реакторного блока и масса катализатора рассчитываются исходя из количества очищаемых дымовых газов. Расход воздуха зависит от содержания монооксида азота в дымовых газах и достигается с помощью воздуходувки.
К достоинствам предлагаемого способа следует отнести тот факт, что степень очистки нитрозных газов регулируется скоростью их подачи в зону реакции и объемным соотношением дымовые газы:аммиаксодержащий восстановительный компонент.
Пример 1.
В реактор селективного каталитического восстановления оксидов азота непрерывно подают 25 тысяч м3/час дымовых газов с температурой 290°С, содержащих
| О2 | 7,93 об.% |
| Н2О | 12,20 об.% |
| NO | 100 мг/м3 |
| NO2 | 400 мг/м3 |
| СО2 | 5,9 об.% |
| СО | 110 мг/м3 |
| SO2 | 9 мг/м3 |
| N2 | остальное, |
50 м3/час танковых газов состава, об.%:
| NH3 | 26,9 |
| СН4 | 22,3 |
| H2 | 34,9 |
| Ar | 4,3 |
| N2 | остальное |
и 5 м3/час воздуха.
С помощью датчиков расхода и анализаторов аммиака и оксидов азота поддерживают объемное соотношение дымовые газы: аммиаксодержащий восстановительный компонент, равное 500:1.
Степень очистки дымовых газов от оксидов азота составила 91%.
Из описания изобретения видно, что по заявленному техническому решению можно достичь высокой степени очистки дымовых газов от оксидов азота, существенно упростив при этом технологическую схему процесса.
Способ очистки дымовых газов от оксидов азота путем их смешения с воздухом и аммиаксодержащим восстановительным компонентом, отличающийся тем, что в качестве аммиаксодержащего восстановительного компонента используются танковые газы производства аммиака состава, об.%:
| Аммиак | 20-30 |
| Метан | 18-24 |
| Водород | 25-35 |
| Аргон | 3,8-4,8 |
| Азот | Остальное |
а селективное каталитическое восстановление оксидов азота дымовых газов проводят в реакторе при температуре 250-450°С на вольфрамованадиевом оксидном катализаторе.
