СПОСОБ ОЧИСТКИ ГАЗОВЫХ ВЫБРОСОВ ОТ МОНООКСИДА АЗОТА Российский патент 1994 года по МПК B01D53/14 B01D53/34 

Изобретение относится к способам очистки промвыбросов от токсичных компонентов, в частности очистки газовых выбросов аффинажа платиновых металлов от оксидов азота.

Известен способ очистки отходящих газов от оксидов азота [1] , по которому газ, содержащий оксиды азота, смешивают с аммиаком и обрабатывают в абсорбционной колонне раствором пентацианоакваферрата (П) натрия при pH раствора, равном 8-10. В этом способе использование аммиака очень эффективно: достигается высокая степень очистки (более 98-99% ).

Недостатками способа является то, что оксиды азота восстанавливаются до элементного азота и безвозвратно теряются, нет возможности создать рецикл реактивов, способ требует относительно высоких затрат.

Известен способ очистки отходящих газов от оксидов азота абсорбцией водным раствором гидроксида натрия с получением смеси солей [2] . Этот способ позволяет не только очистить газы от оксидов азота, но и утилизировать их в виде полезных соединений. Таким образом, вовлекаются в оборот газовые отходы производства и повышаются его технико-экономические показатели.

Однако этот способ характеризуется низкой степенью утилизации оксидов азота, что объясняется следующими причинами. Во-первых, скорость абсорбции и соответственно эффективность абсорбции существенно зависят от концентрации оксидов азота и щелочи в растворе. Во-вторых, монооксид азота практически не взаимодействует с водой и щелочью, а диоксид азота реагирует следующим образом
3NO₂ + H₂O = 2HNO₃ + NO (1)
2NO₂ + 2NaOH = NaNO₃ +
+ NaNO₃ + H₂O (2) В-третьих, из газовой смеси, в которой содержание NO преобладает над количеством NO₂, абсорбируется только их эквимолярная смесь в виде N₂O₃
NO + NO₂ + N₂O₃ (3)
N₂O₃ + 2NaOH = 2NaNO₃^. H₂O (4)
N₂O₃ + H₂O = 2 HNO₂ (5)
3HNO₂ = HNO₃ + 2NO + H₂O (6)
Вследствие разницы в скоростях взаимодействия с щелочью NO₂ и N₂O₃ и наличия в отходящих газах как первичного, так и вторичного NO, образованного по реакциям (1) и (6), щелочной абсорбцией удается снизить содержание оксидов азота в отходящих газах до 0,12% . В то время как в способах очистки газов от оксидов азота, основанных на их восстановлении до элементного азота, удается достичь остаточного содержания оксидов азота на уровне 150-200 ppm (0,015-0,020% ). Несмотря на это очистка газов щелочной абсорбцией перспективна применительно к производству платиновых металлов, поскольку продукты очистки (утилизации) - азотсодержащие соли являются потребляемыми производством реактивами.

Известен способ очистки газовых выбросов от оксидов азота [3] путем обработки газов раствором щелочи с предварительной обработкой их щелочным раствором хлорсодержащего окислителя - гипохлорида натрия. Степень очистки газов от оксидов азота составляет 93,1-98,7% . Способ принят за прототип.

Недостатком этого способа является низкая эффективность утилизации из-за необходимости использования специального реагента - гипохлорида натрия и отсутствия обезвреживания других токсичных компонентов газовых выбросов.

Целью изобретения является повышение эффективности утилизации и одновременное обезвреживание отходящих газов процесса гидрохлорирования концентрата платиновых металлов.

Предлагаемый способ позволяет
достичь высокой степени очистки отходящих газов от оксидов азота;
повысить степень утилизации оксидов азота при использовании одной стадии абсорбции на 17% (при трех стадиях абсорбции на 1,5% ), что во многих случаях позволяет отказаться от многостадийной очистки и промежуточного окисления монооксида азота;
создать рецикловую технологию, т. е. вовлечь в производство газообразные азот- и хлорсодержащие отходы аффинажного производства, и в целом сократить потребление производством азотсодержащих реактивов.

Указанная цель достигается тем, что в известном способе очистки отходящих газов от оксидов азота, включающем предварительную обработку выбросов хлорсодержащим окислителем с последующим контактом с водным поглотителем - раствором гидроксида натрия, отходящие газы, содержащие оксиды азота, предварительно смешивают с промгазами, содержащими хлор, например от процессов гидрохлорирования ломов или других концентратов платиновых металлов, при мольном соотношении NO: Cl₂ = 1: (0,45-0,50), и направляют на щелочную абсорбцию.

Сущность способа заключается в том, что монооксид азота легко вступает во взаимодействие с газообразным хлором
2NO + Cl₂ = 2NOCl (7) Продукт их взаимодействия - хлорид нитрозина при контакте с водой быстро гидролизуется
NOCl + H₂O = HNO₂ + H⁺ + Cl^- (8) При взаимодействии с щелочью он образует смесь хлорида и нитрида натрия
NOCl + 2NaOH = NaCl +
+ NaNO₂ + H₂O (9)
Таким образом, в предлагаемом способе монооксид азота превращается из практически инертного к щелочи в весьма активное и легко взаимодействующее с NaOH соединение, утилизируемое известным путем.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

П р и м е р 1. Поток газа, поступающего со скоростью 60 л/ч, содержащий 10 об. % . NO и 6,5 об. % NO₂, смешивали с промгазами, содержащими 50 об. % Cl₂ в соотношении NO: Cl₂ = 1: 0,45, и пропускали через абсорбционную колонку, заполненную стеклянными шарами в течение 20 мин. Через колонку непрерывно прокачивали 2,5 М раствор гидроксида натрия. За это время с отходящими газами в абсорбер поступило 2,063 г связанного азота. Раствор после абсорбции содержал 40,01 г гидроксида натрия, 2,94 г нитрата натрия и 6,97 г нитрита натрия (суммарное содержание азота 1,90 г), т. е. извлечение из газа в щелочной раствор (по азоту) составило 92,1% . При пропускании газа через три абсорбционные колонки извлечение оксидов азота составило 99,8% . Хлор на выходе не обнаружен.

П р и м е р 2. Поток газа (состав и скорость по примеру 1) смешивали с промгазом, содержащим 50 об. % хлора в соотношении NO: Cl₂ = 1: 0,50, и в условиях примера 1 пропускали через абсорбционную колонку. Раствор после абсорбции содержал 38,16 г гидроксида натрия, 3,18 г нитрата натрия и 6,82 г нитрита натрия. Суммарное содержание связанного азота составило 1,91 г, т. е. извлечение из газа в щелочной раствор (по азоту) составило 92,5% . При пропускании газа через три абсорбера извлечение оксидов азота составило 99,9% . Хлор на выходе не обнаружен. (56) 1. Авторское свидетельство СССР N 1105530, кл. B 01 D 53/36, 1984.

2. Харлампович Г. Д. и Кудряшова Р. И. Безотходные технологические процессы в химической промышленности. М. : Химия, 1978, с. 280.

3. Гладкий А. В. и др. Очистка газовых выбросов от оксидов азота. М. : ЦИНТИХНЕФТЕМАШ, 1989, с. 11.

Использование: очистка газовых выбросов аффинажа платиновых металлов от NO_x. Сущность изобретения: газовые выбросы обрабатывают хлорсодержащим окислителем. В качестве окислителя используют промышленные газы, содержащие хлор, преимущественно отходящие газы процесса гидрохлорирования концентратов платиновых металлов. Соотношение NO:Cl₂ = 1 : (0,45 - 0,050). Затем газовые выбросы контактируют с водным раствором NaOH. Раствор после контактирования содержит NaOH, NaNO₃ и NaNO₂ и может использоваться в основном процессе. Степень очистки от NO_x составляет 92,5% .

СПОСОБ ОЧИСТКИ ГАЗОВЫХ ВЫБРОСОВ ОТ МОНООКСИДА АЗОТА путем предварительной обработки выбросов хлорсодержащим окислителем с последующим контактом с водным поглотителем - раствором гидроксида натрия, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса утилизации и одновременного обезвреживания отходящих газов процесса гидрохлорирования концентратов платиновых металлов, в качестве хлорсодержащего окислителя используют промышленные газы, содержащие хлор, преимущественно отходящие газы процесса гидрохлорирования концентратов платиновых металлов, а предварительную обработку ведут при молярном соотношении монооксида азота и хлора 1: 0,45 - 0,50.