Очистка газов от оксидов азота, оксидов серы, хлоридов и фторидов

При нормальном температурном режиме оксид азота не имеет цвета, но обладает приятным сладким запахом. Источники образования этого газа – продукты, являющиеся результатом процесса сжигания топлива в печах, а также остатки, выделяемые при работе двигателей внутреннего сгорания. На долю последнего приходится около 95% всех газообразных выбросов в атмосферу. Поэтому актуальность фильтрации веществ от окиси азота очевидна.

Очистка газов от оксидов азота. Различные методы.

Сегодня наибольшей популярностью пользуются 5 способов фильтрации газообразных веществ. Далее в статье будет подробно рассмотрен каждый из них.

№1: абсорбция

Очистительный процесс состоит из этапа взаимодействия вещества с водой и стадии нейтрализации щелочными кислотами. Преимущество такого метода заключается в том, что по итогу его применения образуются вещества, пригодные для дальнейшего использования в сельском хозяйстве, разных отраслях тяжелой/легкой промышленности. Недостаток абсорбционного способа – это необходимость многократного разбавления водой по причине превышения концентрации азота предельно-допустимого значения.

№2: регулирование процесса горения

Метод проводиться в местах, где режим температуры составляет от 850 до 1100 градусов. Уровень результативности очистки от оксидов азота составляет 70%. Фильтрация газовых выбросов происходит в две стадии:

Для высокой результативности процесса фильтрации на второй стадии необходимо:

• уменьшать избыток воздуха;
• снижать температуру подогрева кислорода;
• поддерживать циркуляцию дымовых газов;
• обеспечивать двухстадийное сжигание расходуемого горючего;
• использовать воду вместо пара (в объеме до 10% от общей массы вещества).

Особенностью регуляционного метода является незначительное влияние разновидности топлива на проведение химической реакции. Однако на практике подтверждается прямая зависимость скорости, результативности фильтрации от режима в зоне горения.

№3: адсорбция (хемосорбционные процессы)

Главным реагентом в такой химреакции выступает активированный уголь. Сорбентом могут также служить:

•  силикагель;
•  БПК;
• торфощелочные реагенты.

Одним из условий реакции является соблюдение температурного режима в пределах от 80 до 130 градусов. Результативность такого способа чистки составляет до 90%.

Недостатком адсорбции признана цена применяемых сорбентов. Однако в некоторых странах мира для очистки дымовых газов используются альтернативные, более дешевые реагенты (угли, коксолигнин).

В последние годы в отрасли промышленности самым перспективным способом стало применение селективных сорбентов в жидком состоянии. Более бюджетным вариантом реагента является смесь торфа, обработанного аммиаком, с известью. При взаимодействии с окисью азота уровень результативности реакции равен 99%.

Перспективными методами считаются также электронно-лучевая и озонная чистка. Их преимущество – рекуперативность, т.е. возможность в итоге реакции получить ценные побочные продукты, например, сульфат, нитрат аммония. Такие способы фильтрации практикуют в США и Японии, так как предприятия данных стран оснащены специальными высокомощными озонаторами. Рациональность их применения доказана результативностью очистительного процесса – 95%.

№4: каталитическое восстановление

Очистка от оксидов азота данным методом основывается на реакции, результатом которой является образование молекулярного азота. Восстановительными средствами выступают:

• водород;
• природный газ;
• окись углерода.

Исходя из диапазона температур (400 – 800 градусов), а также категории используемых катализаторов, метод разложения оксида азота классифицируется на три группы:

• высокотемпературную;
• селективную;
• гетерогенную.

Эффективность метода зависит от степени природной активности используемого катализатора. В качестве него могут выступать металлы платиновой группы, сплавы на основе родия/палладия. Исходя из высокой цены на данные компоненты, процесс фильтрации посредством восстановления считается дорогостоящим удовольствием для многих предприятий.

В России используются более дешевые катализаторы на основе меди, хрома, никеля. В этой стране применение данного способа фильтрации проводится на специальных установок – насыпных катализаторах, именуемых «АПК-2». Режим их работы можно регулировать в зависимости от концентрации оксида.

№5: карбамидный метод

Такой способ позволяет очищать газовые выбросы от оксидов азота на 95%. Особенность карбамидного метода заключается в отсутствии зависимости реакции от концентрации оксида. Преимуществом способа также является то, что нет необходимости проводить предварительную подготовку газа. Карбамидный метод очистки от оксидов азота неплохо зарекомендовал себя в различных производствах. Такая фильтрация также проводиться на станциях теплоэнергетики (только с использованием технологии сжигания топлива).

Где применяется очистка газов от оксидов азота?

Сегодня очистка от оксидов азота используется во многих отраслях жизнедеятельности человека:

• медицина: изготовление медикаментов, при процедуре введения наркоза;
• тяжелая промышленность: окись азота используется для производства взрывчатых смесей;
• пищевая сфера: производство добавок, а также заморозка пищевых фабрикатов, заготовок;
• эксплуатация транспортных средств: окись азота необходима для вспрыскивания во впускные коллекторы двигателей;
• ракетное строительство: для получения вещества пропеллента, выступающего в роли окислителя двигателей, топлива для монокомпонентых ракетных моторов.

Исходя из цели фильтрации, необходимости применения конечных продуктов реакции, используется один либо комбинация вышеописанных способов. Данные методы позволяют очистить газообразные вещества от окисей азота с концентрацией от 100 до 1000 мг/м³.

Оборудование для очистки воздуха входит в справочник наилучших доступных технологий (НДТ (22 раздел) Очистка вредных выбросов).