Промислова екологія - Апостолюк C.O. - 4.11. Очищення газів від оксидів азоту

Характерною особливістю процесу очищення газів від оксидів азоту N0 при виробництві концентрованої азотної кислоти є високий вміст цих оксидів у нітрозних газах.

У промисловості використовують лужні та каталітичні методи очищення нітрозних газів від оксидів азоту. Лужні методи базуються на взаємодії N0 з водними розчинами лугів. Однак ці методи мають обмежене застосування внаслідок низького ступеня очищення газів.

Найбільш ефективним способом знешкодження нітрозних газів є каталітичне відновлення оксидів азоту до елементного азоту. Ефективність процесу каталітичного відновлення залежить від виду каталізатора. Найбільшою каталітичною активністю володіють каталізатори на основі платини, радію та паладію.

Як відновлювач часто використовують метан, карбоксид, водень, аміак, нафтовий, коксовий гази та ін.

Знешкодження оксидів азоту за наявності метану відбувається за схемою:

За наявності аміаку знешкодження N0 відбувається за схемою:

де 0 — тепло, виділене під час реакції.

На рис. 4.22 наведена схема установки для каталітичного очищення газів від оксидів азоту.

Рис. 4.22. Схема установки для каталітичного очищення газів з низькою концентрацією оксидів азоту при використанні аміаку для відновлення: 1 — реактор; 2 — змішувач; 3 — турбіна; 4.7,8 — підігрівані; 6 — випаровувач; 6 — фільтр

Очисна установка працює таким чином. Хвостові нітрозні гази після адсорбційної колони при температурі 20—30 °С надходять у підігрівач 6*. Тут температура газів підвищується до 240— 280 °С, після чого їх скеровують у змішувач 2. Рідкий аміак потрапляє у випаровувач 5, де випаровується під дією тепла нагрітого концентрату, що подається із підігрівача 4. Газоподібний аміак із випаровувача під тиском 0,35—0,37 МПа подається у фільтри 6 звідки після очищення — у підігрівач 7. Підігрітий до температури 120 °С аміак знову надходить у змішувач 2, де змішується з нагрітим нітрозним газом і потрапляє в реактор 1, де відбувається відновлення оксидів азоту аміаком за наявності каталізатора АВК-10. У цій установці відновлення оксидів азоту відбувається за реакціями (4.66) і (4.67).

Внаслідок екзотермічних реакцій температура збільшується на 10—20 °С. Очищені від оксидів азоту нітрозні гази при 300 °С скеровуються у рекупераційну установку 3, де здійснюється часткова рекуперація енергії вихідних газів. Після газової турбіни очищений газ при 150—170 °С викидається в атмосферу.

4.12. Очищення газів від аміаку

Аміак, що є вихідною сировиною для виробництва азотної кислоти, володіє токсичними властивостями. Він спричиняє гострі подразнення слизистих оболонок, сльозовиділення, опіки, ускладнює функціонування органів дихання. Гранично допустимі концентрації аміаку становлять: у повітрі робочої зони — 20 мг/м3, у повітрі населених пунктів максимальна разова та середньодобова ГДК — 0,2 мг/м3.

Концентрація аміаку в газах, що підлягають очищенню, може змінюватися в широких межах — від 0,06 до 70—80 %. У промислових газах ГДК аміаку становить (в % заг,): коксовий — 0,7— 1,5; газ при виробництві ціанистого водню — 1,6; газ при виробництві карбаміду — від 0,7 до 72; газ содового виробництва — 65—67.

Найбільш простим і доступним є метод очищення газів від аміаку абсорбцією за допомогою води. У воді аміак добре розчиняється, утворюючи стійкі гідрати:

Процес поглинання аміаку здійснюється в багатоступеневих протитічних абсорберах. Регенерацію насиченого аміаком абсорбера здійснюють у тарілчастих десорберах, обладнаних дефлегматорами, нагріванням глухою або гострою парою. Виділений у регенераторі аміак використовують для отримання аміачної води та виробництва деяких солей або концентрованого робочого аміаку.