СПОСОБ ОЧИСТКИ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ ОТ ОКСИДОВ АЗОТА Российский патент 2007 года по МПК B01D53/56 B01D53/86 B01J23/16 

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.%:

аммиак20-30метан18-24водород25-35аргон3,8-4.8азотостальное,

а селективное каталитическое восстановление оксидов азота дымовых газов проводят в реакторе при температуре 250-450°С на вольфрамованадиевом оксидном катализаторе.

Эффективность удаления NO_x 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

O₂6,2-8,2 об.%Н₂O10,0-13,0 об.%NO_х200-700 мг/м³CO₂4,9-6,9 об.%СО70-150 мг/м³SO₂4,9-11,3 мг/м³N₂остальное

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

О₂7,93 об.%Н₂О12,20 об.%NO100 мг/м³NO₂400 мг/м³СО₂5,9 об.%СО110 мг/м³SO₂9 мг/м³N₂остальное,

50 м³/час танковых газов состава, об.%:

NH₃26,9СН₄22,3H₂34,9Ar4,3N₂остальное

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.

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%.

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.%:

Аммиак20-30Метан18-24Водород25-35Аргон3,8-4,8АзотОстальное

а селективное каталитическое восстановление оксидов азота дымовых газов проводят в реакторе при температуре 250-450°С на вольфрамованадиевом оксидном катализаторе.