Химические методы очистки отходящих газов

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

продукты — молекулярный азот (N2) и Н2О. При мольном отношении NH3 : NOx = = 1:1 восстанавливается 80—90 % оксидов азота, и в отходящем газе содержание аммиака не превышает 20 млн-1. Метод СКВ используется в широком масштабе для очистки газов городских и промышленных котельных, работающих на газе и нефти. В США и Канаде разновидность метода селективного каталитического восстановления широко используется для очистки хвостовых газов заводов по производству азотной кислоты и других химических производств. В настоящее время в США разрабатывается ряд процессов, призванных наглядно продемонстрировать эффективность метода СКВ для очистки топочных газов при использовании всех типов топлива — газ, уголь, нефть. Эффективность метода СКВ определяется параметрами:

1)система сжигания — вид топлива;

2)состав катализатора;

3)активность катализатора, его селективность и время дейтвия;

4)форма катализатора, конфигурация каталитического реактора;

5)отношение NH3 : NOX и концентрация NOx;

6)температура каталитического реактора;

7)скорость газового потока.

Метод СКВ предусматривает наличие катализатора, каталитического реактора, емкости для хранения аммиака и систему его подачи в газовый поток. Большое сопротивление каталитического реактора приводит к падению давления потока; для его компенсации предусматривается система вентиляторов.

Наиболее эффективно каталитическое восстановление происходит в области 300—450 °С. Для обеспечения именно такой температуры газового потока каталитический реактор располагают между экономайзером котла и теплообменником для подогрева входящего воздуха. Общепринятая схема приведена на рис. 11. От конструкции реактора и типа катализатора зависит качество всего процесса восстановления, что требует детального обсуждения.

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

Большинство катализаторов формируется на основе диоксида титана

(ТiO2) и пентоксида ванадия (V2O5). Диоксид титана — удобный носитель и не отравляется SO3. Пентоксид ванадия промотирует реакцию взаимодействия аммиака и оксидов азота и мало чувствителен к действию

SO2. Композиция катализатора и соотношение составных частей защищены в большинстве случаев патентами.

Рис. 2. Схема процесса селективного каталитического восстановления:

1 — топка котла; 2 — экономайзер; 3 — реактор; 4 — теплообменник для нагрева воздуха; 5 — электрофильтр; 6 — блок обессеривания топочного

газа; 7 — дымовая труба; 8 — испаритель аммиака; 9 — емкость для хранения аммиака; 10 — выгрузка аммиака с железной дороги или автотранспорта; 11 — компрессор

Тип реактора и структура катализатора могут изменяться в широких пределах, однако основным фактором при конструировании является содержание мелкодисперсных частиц в топочном газе. Для котельных на газе катализатор используют в виде сферических шариков, колец или цилиндров,

расположенных слоем на сетчатом поддоне. Для котельных, использующих в качестве топлива нефть или уголь, характерно большое содержание золы в

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

потоке топочного газа. В этом случае предпочтительны системы с параллельным газовым потоком в каталитической зоне, В этих устройствах топочный дым проходит по открытым каналам, стенки которых параллельны поверхности катализатора. Мелкие частицы остаются в турбулентном потоке,

в то время как оксиды азота вступают в каталитическую реакцию с поверхностью катализатора в результате турбулентности и диффузии.

Разновидностью данного типа являются устройства, в которых катализатор удерживается в стенках каналов с помощью специальных сеток или экранов.

Рис. 3. Конструкция сменных блоков реактора СКВ :

а — трубчатая конфигурация;

б — сотовая, с использованием гофрированных металлических пластин.

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

Катализатор может быть порошкообразным материалом различной дисперсности или закрепляться на поверхности металлических или керамических носителей. Для удобства изготавливают блоки объемом 1 м3

(рис. 3), которые послойно соединяют в реакторе (рис. 4).

Несмотря на большую работу по совершенствованию реактора и типа катализаторов, некоторые вопросы требуют дальнейшей доработки. Не во всех случаях можно предотвратить отравление катализатора ядами,

присутствующими в топочном газе, и предотвратить осаждение крупных частиц золы и сажи на каталитической поверхности. Мелкие частицы размером <1 мкм могут закрывать каталитические центры на поверхности носителя. Особенно важно продлить время работы катализатора и сохранность реактора без закупорки каналов при использовании в качестве топлива угля. Необходимо увеличить продолжительность работы катализатора с 1 до 2 лет при наличии в топочном дыме оксидов серы и сажи.

В методе СКВ эффективность восстановления определяется скоростью потока, мольным отношением аммиак : оксиды азота и температурой при мольном отношении, равном 1; обычно востанавливается более 90 %

оксидов, содержащихся в исходном В случае большого отношения степень восстановления увеличивается при одновременном нежелательном увеличении в атмосферу аммиака.

Основной недостаток метода СКВ — образование и осажден на стенках технологического оборудования твердого сульфат аммония и расплава бисульфата аммония при выходе из каталитического реактора. Эти соединения — (NH4)2SO4 и NH4) SO4 образуются по реакции вводимого аммиака с SO3, который получается при сгорании высокосернистых топлив.

Особенно трудно избежать осаждения солей в воздушном теплообменнике.

Наиболее острой эта проблема является для технологических линий с использованием устройств электростатической очистки топочного газа перед его подачей в каталитический реактор и далее в воздушный теплообменник,

когда в качестве топлива применяются нефть и уголь с высоким

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

содержанием серы. Вероятно, частицы золы в турбулентном газовом потоке способствуют механической очистке стенок от солей или аммонийные соли конденсируются на мелкодисперсных частицах и в таком виде выносятся с потоком из теплообменника. Тем не менее в большинстве случаев необходимо предусматривать способы очистки от копоти горячих и холодных внутренних поверхностей оборудования и промывку теплообменника водой для растворения солей. Воду после промывки, как и сточные воды из блока десульфуризации газового потока (ДГП), необходимо очищать от аммиака перед сбросом, В настоящее время разработаны специальные конструкции теплообменников, не допускающие конденсации солей, однако они не введены в практику.

Другими проблемами являются: выбросы в атмосферу аммиака и его соединений, а также иных нежелательных продуктов, например SO3,

необходимость использования дополнительных устройств для очистки потока — блок обессеривания и др., отсутствие надежной аппаратуры для определения количества аммиака в отходящем газе, чувствительность каталитического процесса к температурному режиму и связанные с этим ограничения в загрузке топлива, замена и дезактивация катализатора удобными с точки зрения охраны окружающей среды методами, надежность устройств очистки и их экономическая целесообразность.

Несмотря на это, метод СКВ успешно используют для очистки газов котельных, работающих на нефти и газе; в стадии проектирования находится ряд сжигающих устройств на угле. При необходимости восстановить 80 %

или более оксидов азота в топочном газе метод СКВ является единственно возможным. Кроме того, метод предполагает совершенствование; его можно успешно сочетать с методами совершенствования системы сжигания для снижения количества оксидов азота

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

2.2 Другие методы очистки газов от оксида азота

Неселективное каталитическое восстановление (НСКВ)

В данном методе восстанавливающий агент — аммиак — заменяется другими восстановителями (Н2, СО, углеводороды). Эти востановители действуют не селективно, поскольку взаимодействуют с кислородом и SOX

газового потока; это взаимодействие идёт параллельно с целевой реакцией восстановления оксидов азота, что требует значительного избытка восстановителей. Чтобы обеспечить неселективное каталитическое восстановление, целесообразно проводить сжигание таким образом, чтобы образующийся топочный газ обладал восстанавливающими свойствами.

Практически это означает подачу в камеру сжигания топлива и кислорода в количествах, близких к стехиометрическому отношению (так называемая обедненная горючим смесь). В этих условиях СО и непрореагировавшие углеводороды вступают в реакцию каталитического восстановления NOX и

отпадает необходимость в дополнительном введении восстановителя в газовый поток. Такому процессу сжигания аналогичен процесс регулирования степени сгорания топлива в двигателях внутреннего сгорания автомобилей. Перенос технических решений автомобильной промышленности на стационарные сжигающие устройства находятся в стадии начальной разработки и не обсуждается более подробно.

Облучение потоком электронов

Другой перспективный метод очистки отходящих газов от оксидов азота — стимулирование химических реакций с помощью электронного пучка. Метод обеспечивает восстановление NOX и SОx в Реакции с аммиаком в отсутствие катализатора под дейcтвием стимулирующего излучения.

Первоначально поток топочных газов очищается от золы, затем подается аммиак и газовая смесь облучается в реакторе. В результате аммиак и оксиды превращаются в сухой порошок неорганических солей: (NH4 )2SO4 и (NH4)2

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

SO4*2NH4NO3. В настоящее время нет точного описан химического механизма. После отделения солей горячий топочный газ выбрасывается через дымоход. Пилотная установка, работающая на этом принципе,

обеспечивает восстановление 85 % оксид азота и 95 % оксидов серы в сильно загрязненных топочных газ котельных, использующих нефть в качестве топлива. Метод находится в стадии развития, однако имеет перспективы благодаря высокой эффективности одновременного удаления оксидов азот и серы, а также возможности получения в сухом виде ценного полупродукта для производства удобрений. Экономическую сторону такого способа очистки следует оценить в условиях длительной эксплуатации.

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

У Р АЛЬ СКИЙ Ф ЕДЕР АЛЬ НЫ Й

О КР У Г

ЯМАЛО -НЕНЕЦКИЙАВТО НО МНЫ ЙО

КРУ Г

4

КАРТАМЕСТО РО ЖДЕНИЙГО РЮ ЧИХ

П О ЛЕЗ НЫ Х

ИСКО П АЕМЫ Х

45

60°00'

66°00'

72°00'

00'

84°00'

90°00'

78°

0

41

42

м.Белый

о.Вилькицкого

44

43

О.БЕЛЫЙ

коева

о.Неупо

м.Скуратова

п ро л

ив

на

Мал ыги

о.Шокальского

7

1&!

А

й

и

2°

ен

00'

л

!

О

3&! &!2

.

!

о

!

!

!

!

!

!

!

!

!

! !

!

!

Б

Юрацк

!

!

%$

Г

губа

ая

!

!

!

!

!

5%#

6#

4

Ы

Ес

!

Д

!

9&!

7

А

а

!

У

Н

!

С

&!

м.

8#$

К

!

!

А

!

10&!

Хонарасаля

Я

Г

У Б А

R

!

ки

11%$

&$

!

!

!

!

ш

15

й

21

о

!

К

%$14%

&"

е

ы

Г

б

!

и

!

в

#$

р

!

о

оз.Ярато

п

залив

12

13

"

Ю

а

%

а

!

р

Шарапов

!

а

Шар

х

!

я

Ш

сё

16%#

22"

е

!

!!

!

а

н

!

в

ы

!

-

г

!

о

17%$

Н

!

!

Й

18#$

оя

!

!

!

м.БелужийНос

рт

ха

!

Я

!

!

#$

24&"

!

КИ

!

РС

19&$

23

!

БИ

ЫЙ

20#

Нгарка-

!

45"$

СИ

!

!

!

Н

Я

25%$

Л

!

44

ЛЬ

Б

ыбнаг

!

!

47

РА

%"

&"

!

ДЕ

А

$

29

!

!

ФЕ

!

!

Й

о.Литке

26%

27

28!

Г

%"

!

!

!

!

!

!

! !!

!

!

%$а

!

!

%$

У

Д

х

!

Р

я

!

!

!

К

А

а

36%"

!

О

!

!

Р

30#$

35

То

!

!

А

О

!

!

Ц

%"

В

С

46

!

!

К

А

А

З

!

! !

А

31%#

33

К

49#!

&"

!

Я

#$

Т34

!

!

!

А

!

!

!

Г

32

&#

#

48#"

!

У

38#"

39%" #$40

41

Я

!

Б

37&"

!

68°

!

! !

А

а

Г

!

!

МысКаменный

К

#"

хя

51&"

!

!

00'

43

а

!

в

У

!

!

ла

50

52&#

рк

42#"

#$

оё

Б

"$

56

!

!

!

П

А

!

СЕВЕРО

!

Б

а

ут

оз.Ярато 2-е

#$

58

#"

57&"

!

!

!

!

!!

Щучья

аяха

оз.Ярато 1-е

#$

о

!

!

айдарат

53

!!

-

!

С

с

ЗАПАД

!

!!

Ме59 %$

!

! !

ФЕДЕРАЛЬН

НЫЙ

ха

55# &#54

#$

#"

61

63

!

!

!

вая

!

!

!

!

!

! !

!

ЫЙО

!

#$

65#!

КР

ло

&$

60

РУГ

!

н

УГ!

Та

$

!

э

!

К

!

т

70

&$

#$

Л

ут

64

ЛЯРНЫ

!

Хад69#!

72

#

!

О

о

!

н

П

г

Б

!#

62

68!$ !

Й

!

от

ВЕРНЫ

!

ъе

я

81

!

!

Е

ган

76#

79

ха

66

#$67

!

С

!

ь

ч

75%$

77

#

ъя

#!

!

Q

!

! !

у

аб

%$

!

!

Щ

#74

&$

Т80

!

!

!

О

73!$ !

78#

!

#

82&"

&#

101

!$

! ! !

!

а

! !

!

ях

ь

ъ

!

аб

100

!

Об

-Т

#"

102

Н

ка88

99

!

!

!$

Н

ар

#$

!

!

ады

Нг

!

!

!

мск

бь

84

ыда

#

П

ая

#

$

!

О

!

о

!

л

85

89#

#$

у

!$

90

96

104

#$103

!

!

й

!

98!$

!

!

!

83#"

86

#

108

! !

!

!

!

!$

!

&$

Еваяха

105

106

!

!

!

!

!

!

87

97&# 114

&#

112#$

!

! ! !

94&"

$

#$ #

&"

!

!

!

&"

109

!

92&$

&#

115

117

119

107#

!

113

!

!

! !

#$

!

#$110

!

!

91

#$

&$

117

#

!

!

!

!$

95

127 128&#!

#$116!

#$

!

!

!

126

120

!

!

!

!

!

!

93

150#"!$ 129

118#"

!

111

125

!

! !

!

!

! !

!

121

#$ 123

! ! !

!

!

152#"!$

130

#$

#

179

!

$

!

!

##$

163

122#$

!

143144

162

&$

134!

160

#$

!

&$

165

!$

!

137

171

124

&$

182

!

"$

151156 #"159

!$

!$

$

#$

!#

161

!

"$

!

131

!$

!

!

!$164

181

64°

133

$

145

#$

!

!$

!$ !

!

#$

!#

!

175#$

178!$

!

&$180#$

&$

!

!

!

!

!

'

!

136!$

138&

!

! !

! !

!

!$

166

!

!$

!

!

00

!

!

!

132

146

157

#

139

#

#

#!

167!"

"

!

!#

140

!

!

!$173

!

!

#$

!

!!#

!

155&

#"153

#"

176

177

!

!

147

!$

"$

!

!

$

158

!

174

!

186!#

141!

"

154

$

!

!#

!

!

!

!$183

142!

#$148

204

169#"

209!

187

!

!"

!

210

211"#

!

!

!

! !

!$

!

#" !$

168

208

!$

212

! ! !

!

!$

192

!

!

!

$

"

!$

!$

!

189!191

!$

!

!

!

# 149#

!

220

214

P

188!#

190#

"

207

!#

!

!

!

!

206

!$

219!$

!

!

!

!

!$

!$

$

199!#201

!$

"

$

218

#

!$

!

!

!

184

189"$ 194!

!

!

213

!

185

!$

!#

!

203

205

#

"$ 217

221!$

!

196!$

!#

216

!

Х

АНТЫ -М

!

"

!

198

215

!

!

АНС

!$

ИЙСКИЙАВТО НО МНЫ ЙО

КР

У

Г

197!$

!#

!$

222

!

193

!

$

200

224!$

195!

223#"

!

!

!

!

!

Картасоставленапосостоянию на01.09.2019г.

в1сантиметре50километров

П одготовленоФ ГБУ

«ВСЕГЕИ»в рамкахвыполнения

СведенияополезныхископаемыхприведеныпоГБЗ на01.01.2019.

50

0

50

100

150

200

250

км

Государственного

задания

Ф едерального агентства

понедропользованию от27.12.2018г.№049-00013-19-00

У СЛО ВНЫ ЕО БО З НАЧЕНИЯ

Топографическаяоснова:

Нефть(крупное)

Горючие полезные ископаемые:

Газгорючий(среднее)

!"

#!

Нефтьигазоконденсат(уникальное)

%#

Границы:

!

!

! !

!

Ф едеральныхокругов

!#

Нефть(среднее)

Нефтьигазоконденсат(крупное)

%$

Газгорючий(малое)

! !

! !

! !

#"

Субъектов РФ

Районов иавтономныхокругов

Нефть(малое)

Нефтьигазоконденсат(среднее)

&!

Газоконденсатигаз(уникальное)

Гидрография:

!$

#

Моря,озера,водохранилища,реки

" Нефтьигаз(крупное)

Нефтьигазоконденсат(малое)

&" Газоконденсатигаз(крупное)

Речнаясеть,береговаялиния

#$

"# Нефтьигаз(среднее)

%!

Газгорючий(уникальное)

&# Газоконденсатигаз(среднее)

"$ Нефтьигаз(малое)

%"

Газгорючий(крупное)

&$

Газоконденсатигаз(малое)

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

Литература

1.Защита атмосферы от промышленных загрязнений. Справочник в 2-х

частях. Под ред. С. Калверта. - М.: Металлургия. - 1988. - 760 с.

2.Родионов А.И. и др. Техника защиты окружающей среды. Учебник для вузов. - М.: Химия, 1989. - 512 с.

3.Родионов А.И. и др. Техника защиты окружающей среды. Учебник для вузов. - М.: Химия, 1989. - 512 с.

4.Власенко В. М. Каталитическая очистка газов. Киев: Техника, 1973. 199 с.

5.Катализ в кипящем слое/Под ред. Мухленова И. П. и Померанцева В. М,

Изд. 2-е. Л.: Химия, 1978. 232 с.

6.Хмыров В. И., Фисак В. И, Термическое обезвреживание промышленных газовых выбросов. Алма-Ата: Наука, 1978. 116 с.

7.Лукин В. Д., Курочкина М. М. Очистка вентиляционных выбросов в химической промышленности. Л.: Химия, 1980. 232 с.

Размещено на Allbest.ru