Способ снижения содержания оксидов азота в хвостовых газах производства слабой азотной кислоты Советский патент 1993 года по МПК B01D53/14 C01B21/38 C01B21/40 

Изобретение относится к способам очистки газов от оксидов азота и может быть использовано в производстве слабой азотной кислоты.

Целью изобретения является снижение содержания вредных примесей хвостовых газов и расхода аммиака.

Поставленная цель достигается тем, что в способе очистки нитрозных газов от оксидов азота на установке, включающей колонну абсорбции и реактор каталитической очистки, путем орошения нитрозных газов 3-60 %-ным раствором азотной кислоты и восстановления аммиаком оставшихся в хвостовых газах оксидов азота в реакторе каталитической очистки согласно изобретению циркулирующий раствор абсорбента перед орошением обрабатывают озоном из расчета 40-60 мг озона на 1 м3 хвостового газа.

Воздействие озона на абсорбент (водный раствор слабой азотной кислоты) позволяет, с одной стороны, получить пероксид водорода: Н20 + Оз Н20г + 02, который в реакциях с оксидами азота позволяет получать азотную кислоту без образования азотистой кислоты и, соответственно, без

выделения оксидов азота N0, что в конечном итоге позволяет существенно снизить содержание оксидов азота в хвостовых газах.

NO + H202 N02 + H20

2N02 + Н202 2HN03

С другой стороны, хорошо сохраняясь в кислой среде абсорбента, озон как катализатор активирует окисляющее действие присутствующего в нитрозном газе кислорода, при этом активизируется реакция окисления оксидов азота кислородом:

2NO + 02 2N02, что также способствует снижению содержания оксидов азота в хвостовом газе.

На чертеже представлена схема реализации способа. Она состоит из абсорбционной колонны 1, газового теплообменника 2, реактора 3 каталитической очистки, сборника 4, насоса 5, вентилей 6 и 7 регулирования соответственно отвода азотной кислоты и подвода свежей воды на орошение, статического смесителя 8 и генератора озона 9.

Схема работает следующим образом.

Нитрозные газы через газовый теплообменник 2 подают в нижнюю часть колонны 1 абсорбции при температуре 20-40° С.

ел

С

00

о ю ч

2

W

Орошение в колонну 1 подают в верхнюю часть посредством насоса 5. В колонне 1 происходит растворение диоксидов азота с образованием раствора азотной кислоты, который выводят из нижней части колонны 1 в сборник 4. Из сборника 4 45-60 %-ный раствор азотной кислоты выводят из схемы через вентиль 6 на дальнейшую переработку или использование.

Хвостовые нитрозные газы из верхней части колонны 1 в количестве до 2500 м3/час и с содержанием оксидов азота до 0,15 % об. поступают в газовый теплообменник 2, где нагреваются до температуры (250- 280°С) начала каталитической реакции вое- Становления и затем поступают в реактор 3, где за счет реакций с аммиаком

8МНз + 6N02 7Na + 12H20

4NH3 + 6NO-5N2+.6H20 происходит восстановление оксидов азота до молекулярного азота. Степень очистки составляет 83-96 % , Очищенный хвостовой газ сбрасывают в атмосферу.

Для снижения содержания оксидов азота в хвостовом газе, выходящем из колонны 1, абсорбент перед подачей на орошение обрабатывают озоном в статическом смесителе 8, установленном вертикально. Исходный абсорбент (3-8 %-ный водный раствор азотной кислоты) подают в статический смеситель 8 через нижний штуцер, а через боковой штуцер и внутренний распределитель подают газообразный озон от генератора 9 озона в количестве 40-60 мг на 1 м3 хвостового газа. Обработанный в статиче- ском смесителе 8 абсорбент с растворенным озоном подают на верхнюю тарелку абсорбера 1. Наличие пероксида водорода и свободного озона в верхней части колонны 1 препятствует проскоку оксидов азота в составе хвостового газа, при этом существенно снижается расход аммиака на очистку хвостовых газов и уменьшается количество выбрасываемых в атмосферу вредных веществ. Абсорбент, опускаясь вниз по колон- не 1, насыщается азотной кислотой, при этом в кубе колонны 1 образуется 45-60 %-ная азотная кислота, часть которой, смешиваясь с дополнительным количеством воды, подают, предварительно обработав озоном в смесителе 8, опять на верхнюю тарелку колонны 1 в качестве орошения.

Пример 1 (сравнительный). Проводят очистку нитрозных газов по способу прототипа, Получают с выхода колонны 2000 м3/ч хвостовых газов с содержанием 0,12об. % оксидов азота (0,006 % N02 и 0,114 % N0), которые направляют в реактор каталитической очистки. На очистку подают 2,0 м3/ч аммиака. В атмосферу сбрасывают газы с

содержанием оксидов азота 0,010 об. %, аммиака 0,015 об. %, кислорода - 2,9 об. %.

Пример 2. Проводят очистку нитрозных газов по предложенному способу. Абсорбент перед подачей на орошение обрабатывают 1 мае. % - озоно-кислород- ной смесью в количестве 10 кг/ч (из расчета 50 мг оз/м хвостовых газов). Получают 2000 м /час хвостовых газов с содержанием 0,012 об. % оксидов азота (0.003 об. % N02 и 0,009 об. % N0).

Расход аммиака в реактор каталитической очистки составил 0,26 м3/ч.

По сравнению с примером 1 заметно существенное снижение расхода аммиака и выбрасываемых в атмосферу вредных веществ.

Пример 3. Проводят очистку нитрозных газов по предложенному способу. Абсорбент перед подачей на орошение обрабатывают 1 мае. % - озоно-кислород- ной смесью в количестве 12 кг/ч (из расчета 60 мг оз/м ). Получают с выхода колонны 2000 м3/ч хвостовых газов с содержанием 0,008 об. % оксидов азота (0,0025 об. % N02 и 0,0055 об. % N0).

После реактора каталитической очистки в атмосферу сбрасывают газы с содержанием оксидов азота 0,0008 об, %, аммиака - 0,0019 об. %, кислорода 3,2 об. %.

Расход аммиака в реактор каталитической очистки составил 0,2 м3/час.

Таким образом, по сравнению с примером 2 несмотря на увеличение подачи незначительно снизилось содержание оксидов в сбросных газах (с 0,0009 до 0,0008 об. %), однако возросло содержание аммиака с 0,0013 до 0,0019 об. %.

Дальнейшее увеличение подачи озона не приведет по сравнению с примером 2 к заметному снижению содержания оксидов азота в хвостовых газах, но значительно увеличатся расходы на получение озона, что экономически невыгодно.

Кроме того, ввиду небольших расходов аммиака снижается точность регулирования, что приводит к увеличению количества сбрасываемых в атмосферу вредных веществ (аммиака).

Пример 4, Проводят очистку нитрозных газов по предложенному способу. Абсорбент перед подачей на орошение обрабатывают. 1 мае. % - озоно-кислород- ной смесью в количестве 8 кг/ч (из расчета 40 мг оз.мЗ),

Получают с выхода колонны 2000 м3/ч хвостовых газоа с содержанием 0,03 об, % (0,005 об. % N02 и 0,025 об. % N0).

После реактора каталитической очист- ки в атмосферу сбрасывают газы с содержанием оксидов азота 0,0023 об. % аммиака - 0,0015 об. %, кислорода - 3,1 об. %.

Расход аммиака в реактор каталитической очистки составил 0,5 м3/ч.

По сравнению с примером 2 увеличи- лось содержание оксидов азота в сбрасываемых в атмосферу газах в 2,6 раза (с 0,009 % до 0,023 %), а также повысился почти в 2 раза расход аммиака (с 0,26 до 0,5 м3/ч).

Таким образом, дальнейшее снижение подачи озона менее 40 мг/м3 хвостовых газов по сравнению с прототипом не даст заметного снижения расхода аммиака и уменьшения содержания оксидов азота в сбросных газах, и цель изобретения - сии- жение расхода восстановителя на очистку хвостовых газов и уменьшение количества вредных выбросов в атмосферу - не будет достигнута.

Результаты примеров сведены в табли- цу.

Таким образом, по сравнению со способом прототипа на порядок снизилось количество выбрасываемых в атмосферу вредных веществ (оксидов, азота и аммиака), а также уменьшился расход аммиака в среднем на 1,74 м3/ч(1,34 кг/час). Формула изобретен и я Способ снижения содержания оксидов азота в хвостовых газах производства слабой азотной кислоты, включающий абсорбцию нитрозных газов водным раствором азотной кислоты с последующим восстановлением выводимых со стадии абсорбции хвостовых газов, содержащих примеси оксидов азота, аммиаком, отличаю щий- с я тем, что, с целью снижения содержания вредных примесей в хвостовых газах и расхода аммиака, водный раствор азотной кислоты перед абсорбцией обрабатывают озоно-кислородной смесью, содержащей 40-60 мг озона на,1 м3 хвостового газа, выводимого со стадии абсорбции.

Нитрозные газы абсорбируют водным раствором азотной кислоты, предварительно обработанной озоно-кислородной смесью, содержащей 40-60 мг озона на 1 м3 хвостовых газов, выводимых со стадии абсорбции, которые затем восстанавливают аммиаком. 1 табл. 1 ил.