способ очистки дымовых газов от оксидов азота
Классы МПК: | B01D53/56 оксиды азота B01D53/86 каталитические способы B01J23/16 мышьяка, сурьмы, висмута, ванадия, ниобия, тантала, полония, хрома, молибдена, вольфрама, марганца, технеция или рения |
Автор(ы): | Афанасьев Сергей Васильевич (RU), Махлай Владимир Николаевич (RU), Буданов Юрий Николаевич (RU), Лисовская Людмила Вячеславовна (RU) |
Патентообладатель(и): | ОАО "Тольяттиазот" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2005-08-03 публикация патента:
27.03.2007 |
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%.
Формула изобретения
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.%:
Аммиак | 20-30 |
Метан | 18-24 |
Водород | 25-35 |
Аргон | 3,8-4,8 |
Азот | Остальное |
а селективное каталитическое восстановление оксидов азота дымовых газов проводят в реакторе при температуре 250-450°С на вольфрамованадиевом оксидном катализаторе.
Описание изобретения к патенту
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 TiO 2 соединениями ванадия и вольфрама с последующей термической обработкой носителя для их перевода в оксидную форму V 2О5 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.%:
аммиак | 20-30 |
метан | 18-24 |
водород | 25-35 |
аргон | 3,8-4.8 |
азот | остальное, |
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
O2 | 6,2-8,2 об.% |
Н2 O | 10,0-13,0 об.% |
NOх | 200-700 мг/м 3 |
CO2 | 4,9-6,9 об.% |
СО | 70-150 мг/м3 |
SO2 | 4,9-11,3 мг/м3 |
N2 | остальное |
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
О2 | 7,93 об.% |
Н2О | 12,20 об.% |
NO | 100 мг/м3 |
NO2 | 400 мг/м3 |
СО 2 | 5,9 об.% |
СО | 110 мг/м3 |
SO2 | 9 мг/м3 |
N 2 | остальное, |
50 м3/час танковых газов состава, об.%:
NH3 | 26,9 |
СН4 | 22,3 |
H 2 | 34,9 |
Ar | 4,3 |
N 2 | остальное |
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.
Класс B01D53/86 каталитические способы
Класс B01J23/16 мышьяка, сурьмы, висмута, ванадия, ниобия, тантала, полония, хрома, молибдена, вольфрама, марганца, технеция или рения