Azoto junginių mažinimas
Perskaitykite šį straipsnį, kad sužinotumėte apie azoto junginių mažinimo procesus: 1. Pagrindinių junginių mažinimas ir 2. Rūgštinių junginių mažinimas.
Pagrindinių junginių mažinimas :
Šaltiniai:
Kai kurios pramoninės operacijos ir gamybos procesai sukelia pagrindinių azoto junginių, pvz., Amoniako, amino, piridino ir kt., Emisiją. Pagrindiniai šaltiniai yra amoniako sintezė ir azoto trąšų pramonė, anglies karbonizacijos įrenginiai, amino gamybos įrenginiai ir procesai, naudojant aminus.
Mažinimo procesas:
Pirmiau minėti junginiai yra pagrindinio pobūdžio ir labai reaktyvūs. Jos gali būti lengvai pašalinamos iš išmetamųjų dujų valant vandeniu arba atskiestu sieros rūgšties tirpalu.
Rūgštinių junginių / oksidų mažinimas:
Šaltiniai:
Azoto rūgštis (HNO 2 ) ir azoto rūgštis (HNO 3 ) išsiskiria azoto rūgšties gamybos / koncentravimo vienetais ir nitratavimo įrenginiais. Kartu su šiais rūgšties garais azoto oksidai (paprastai vadinami NO x ) yra visada išskiriami.
Pagrindiniai NO x emisijos šaltiniai yra mobilūs ir stacionarūs degikliai, naudojami deginant iškastinį kurą ir jų darinius. Kiti NO x emisijos šaltiniai yra azoto rūgšties dengimo ir anodavimo operacijos.
Stabilūs azoto oksidai yra azoto oksidas (NO), azoto dioksidas (NO 2 ), azoto seskvoksidas (N2O3), azoto tetraoksidas (N2O A ) ir azoto pentoksidas (N 2 O 5 ). Tai yra toksiškos ir ėsdinančios dujos. Troposferoje jie sudaro azoto ir azoto rūgštį, taip pat dalyvauja fotocheminėse reakcijose.
Mažinimo procesai: rūgštinis garų pašalinimas
Azoto ir azoto rūgšties garų išmetimas iš išmetamųjų dujų srauto gali būti atliekamas valant vandeniu arba šarminiu tirpalu. Absorbento pasirinkimas priklausys nuo to, ar tai būtų regeneravimo procesas, ar nuo jo išmetimo procesas.
Mažinimo procesai: NO x pašalinimas:
A. Absorbcija vandenyje:
NO x pašalinimas absorbuojant vandenyje yra gana bereikalingas. NO 2, reaguoja su vandeniu, kad susidarytų HNO 2 ir HNO 3 . HNO 2 gamina NO. NO kaip savaime nėra tirpsta vandenyje arba šarminiame tirpale. NO reaguoja su O 2 (ore) ir gamina NO 2 .
Šis procesas yra lėtas. Absorbcijos metu pasireiškusios reakcijos yra:
2N02 + H20 -—-> HNO 2 + HNO 3 ……………… (5.64)
3 HNO 2 ——-> 2 NO + HNO 3 + H 2 O ………………. (5.65)
2 NO + O 2 ——-> 2NO 2 ………………. (5.66)
NO x pašalinimo efektyvumas absorbuojant vandenyje yra gana mažas, apie 30-50%.
B. Absorbcija šarminiame tirpale:
Buvo išbandytas NO x išmetimas iš išmetamųjų dujų valant įvairius šarminius vandeninius tirpalus, tokius kaip natrio hidroksidas, natrio karbonatas, kalcio hidroksidas, amonio karbonatas, bikarbonatas, sulfitas ir bi-sulfitas. Šarminis šveitimas gali sukelti maždaug 90% pašalinimo efektyvumą. Tačiau NO x pašalinimas iš dūmų dujų šarminės šveitimo būdu nėra ekonomiškas dėl išmetamųjų dujų CO 2 . CO 2 reaguotų su šarmu, todėl cheminis vartojimas būtų didelis.
C. NO x katalizinis skilimas
Katalizatoriai, tokie kaip platina, platinos-rodio lydiniai, vario oksidas silikagelyje ir įvairūs kiti oksidai buvo išbandyti NO x skaidymui. Nėra nustatyta, kad nė vienas iš jų yra patenkinamas, ypač NO skaidymui.
D. NO x katalizinis redukavimas
Nustatyta, kad NO 2 redukavimas į NO yra lengvesnis naudojant degalus, pvz., Gamtines dujas, kokso krosnių dujas, CO, H2, žibalo garus ir tt, platinos ar paladžio katalizatoriais. Šie katalizatoriai yra brangūs. Be to, degalų sąnaudos yra didelės ir procesas tampa neekonomiškas, kai NO x pašalinimas bandomas iš išmetamųjų dujų (pvz., Dūmų dujų), turinčio santykinai didelę deguonies dalį, nes visas deguonis reaguotų su degalu, naudojamu prieš sumažinimą prasideda NO.
E. Selektyvus katalizinis NOx mažinimas (SCR):
Nustatyta, kad katalizinis NOx redukavimas su amoniaku yra gana veiksmingas net ir dūmų apdorojimui. Naudojamas katalizatorius yra Vanadia (V 2 O 5 ) ant Titania (TiO 2 ) bazės. „Vanadia“ skatina SO2 (esančių dūmtraukiuose) oksidaciją į SO 3, kuris sujungia su amoniaku ir dėl to padidėja amoniako poreikis. Kai volframo oksidas naudojamas kaip katalizatoriaus sudedamoji dalis, jis sumažina deguonies koncentraciją katalizatoriaus paviršiuje ir taip slopina SO2 oksidaciją.
SO2 oksidacija yra palanki virš 370 ° C. SRC procesas gali būti patogiai atliekamas virš 315 ° C, kuriam esant didelis amoniako aktyvumas (NOx mažinimui) ir amonio druskos (sulfato) susidarymas sulėtėja. Šiam procesui gali būti naudojamas bevandenis amoniakas arba vandeninis amoniakas (kuriame yra nuo 20 iki 30% NH3). NO x pašalinimo efektyvumas gali siekti net 95%. Reakcijos (išvardytos toliau) SCR metu yra labai veiksmingos, kai reagento stechiometrija yra maždaug 1, 0 (molai NOx sumažėjo moliai).
Amoniako slydimas (neatsirado amoniako išsiskyrimas) gali svyruoti nuo 2 iki 10 ppm.
F. Ne katalizinis NO x sumažinimas:
NO x redukciją galima pasiekti be jokių katalizatorių, švirkščiant amoniako ar karbamido į krosnies sritis, kur išmetamųjų dujų temperatūra svyruoja nuo 830-1200 ° C. NO x šalinimo efektyvumas optimaliomis sąlygomis gali būti 70-80% (tinkamas reakcijos laikas, geras reagento maišymas - išmetamųjų dujų ir žemesnė temperatūra).
Įpurškimo srities temperatūra, viršijanti maždaug 930 ° C, lemia N2 susidarymą iš reagento skilimo ir esant aukštesnei nei 1200 ° C temperatūrai, reagentai tampa oksiduojami į NO x . Amoniako slydimas gali būti apie 10-50 ppm. Taip pat vyktų kai kurios nepageidaujamos reakcijos, pvz., NH3 oksidavimas į NO ir NO2 ir (NH4) 2 SO4 susidarymas.
G. Biologinis NO x pašalinimo metodas:
Šis metodas sukurtas Monsanto Enviro-Chem. Sistema ir UOP sistema atliekama dviem etapais. Pirmajame etape NO x guolio dujos yra plaunamos vandeniniu geležies chelatu [Fe (EDTA)] tirpalu. NO2 ištirpsta vandenyje ir NO sudaro vandenyje tirpų nitrozilo kompleksą su geležies chelatu.
NO + Fe (EDTA) -> Fe (EDTA) NO (5.69)
Antruoju etapu tirpalas, turintis ištirpusio NO2 ir nitrozilo komplekso geležies EDTA, anaerobiškai apdorojamas redukuojančiu agentu.
Bendros reakcijos yra šios:
6NO2 + 2C2H5OH ——> 3 N 2 + 4 CO 2 + 6 H 2 O ………………. (5.70)
6 Fe (EDTA) NO + C2H5OH -> 3 N 2 + 2 CO 2 + 3H 2 O + 6 Fe (EDTA) ……………… (5.71)
Buvo pranešta apie daugiau kaip 80% NO x pašalinimo efektyvumą.
H. NO x gamybos kontrolė:
Gerai žinoma, kad degimo procesai yra pagrindinis NO x emisijos šaltinis. Todėl daug dėmesio buvo skirta strategijoms, kuriomis NO x gamyba iškastinio kuro deginimo metu gali būti kontroliuojama. Mažesnė NO x gamyba reiškia mažesnį NO x sumažėjimą ir taigi ekonomiškesnį.
Nustatyta, kad deginant iškastinį kurą NO x gaminamas dviem būdais:
i) Gamyba NO x dėl N 2 oksidacijos ore aukštoje temperatūroje (vadinama „termine NO x “) degimo zonoje, \ t
ii) NO x gamyba dėl azoto junginių, esančių degaluose, oksidacijos (vadinamas „NO NO“);
Nustatyta, kad išmetamosiose dujose esantis NO x turi 90–95% azoto oksido (NO), o likusi dalis yra azoto dioksidas (NO 2 ).
Norint kontroliuoti NO x emisiją iš stacionarių degiklių, dabar laikomasi dviejų etapų metodo:
Pirmajame etape siekiama sumažinti NO x susidarymą neprarandant degimo efektyvumo.
Tai pasiekiama naudojant kai kuriuos arba visus šiuos veiksmus:
a) Naudojant mažo NO x degiklius galima sumažinti NO x susidarymą 10-60%. Mažos NO x degikliai yra prieinami naujoms ir modifikuotoms reikmėms. Pagrindinis mažo NO x degiklių principas yra kontroliuoti ir subalansuoti oro ir kuro santykį degimo zonose, kad aukštoje temperatūroje esančios zonos nebūtų turtingos deguonimi.
(b) Naudojant oro režimą, kuriama daug kuro, ty liesos deguonies degimo zona, kurioje NO x formacijos yra mažesnės. Virš šios zonos išlaikoma deguonies turtinga zona, kad CO ir VOC degtų visiškai.
c) Kuro sustojimas atliekamas siekiant sumažinti degimo zonų temperatūrą. Apatinėje krosnies dalyje apie 70-80% visos šilumos apkrovos realizuojama mažiau oro. Virš likusios šilumos apkrovos realizuojama oro ir kuro santykio kontrolė ir galiausiai viršutinėje zonoje degimo reakcijos baigiamos tiekiant pakankamą oro kiekį ir suteikiant pakankamai vietos.
d) eksploataciniai pakeitimai, pvz., dūmų dujų recirkuliacija į degimo zoną, oro pašildymo sumažinimas, garo ar vandens įpurškimas į degimo zoną sumažina NO x susidarymą mažinant degimo zonos temperatūrą.
Antruoju NO x emisijos kontrolės strategijos etapu išmetamųjų dujų, kurių sudėtyje yra NO x, objektas yra „Selektyvus katalizinio redukcijos (SCR)“ procesas. Norint kontroliuoti NO x išmetimą iš automobilių, dabar kataliziniai konverteriai yra naudojami per dieną.
