Очистка выхлопных газов от оксидов азота

Обновлено: 05.07.2024

Оглавление диссертации кандидат технических наук Федорова, Анна Васильевна

1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1 Физико-химические свойства оксидов азота.

1.2 Основные проблемы каталитической очистки газовых выбросов.

1.3 Селективное некаталитическое восстановление.

1.4 Неселективное каталитическое восстановление.

1.5 Селективное каталитическое восстановление (СКВ).

1.6. Физико-химические свойства промышленных хроммедных катализаторов

1.7 Физико-химические свойства блочных катализаторов очистки отходящих газов.

2 МЕТОДЫ СИНТЕЗА И ИССЛЕДОВАНИЯ СВОЙСТВ.

ХРОММЕДНЫХ И ТьУ-СОДЕРЖАЩИХ КАТАЛИЗАТОРОВ.

2.1. Характеристика исходных материалов.

2.2. Получение хроммедных катализаторов методом пропитки.

2.3. Методы синтеза ТьУ-содержащих блочных катализаторов.

2.4 Методики определения параметров пористой структуры синтезированных образцов.

2.5 Определение механической прочности гранул носителей и катализаторов на раздавливание.

2.6 Методики изучения химического и фазового состава оксидных носителей и катализаторов.

2.7 Определение активности синтезированных катализаторов.

2.7.1 Восстановление медьсодержащих катализаторов.

2.7.2 Обоснование выбора материала реактора.

2.7.3 Восстановление оксида азота.

2.7.3 Методика определения каталитической активности ТьУ-содержащих образцов .при восстановлении оксида азота №1з.

3 ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ВОССТАНОВЛЕНИЯ ОКСИДА АЗОТА НА ПАЛЛАДИЕВЫХ, НИКЕЛЕВЫХ И ХРОММЕДНЫХ КАТАЛИЗАТОРАХ ВОДОРОДОМ, ОКСИДОМ УГЛЕРОДА И МЕТАНОМ

3.1.Термодинамический анализ смеси СО-СОг-^О-МЗ-ЖЬ-Кз-Оз.

3.2 Восстановление оксида азота на промышленных катализаторах.

3.2.1 Восстановление N0 на никельсодержащем катализаторе марки ГИАП-3-6н.

3.2.2 Восстановление N0 на Рс1-содержащем катализаторе марки АПК-2.

3.3 Восстановление оксида азота на хроммедных катализаторах.

3.3.1 Оптимизация состава хроммедного катализатора.

3.3.2 Кинетика восстановления N0. Выбор размера гранул катализатора.

3.3.3 Влияние избытка восстановителя на степень восстановления.

3.3.4 Влияние паров воды на активность хроммедного катализатора.

3.4 Каталитическое восстановление оксида азота водородом и метаном на синтезированном хроммедном катализаторе.

3.5 Исследование динамики изменения каталитической активности промышленных катализаторов ГИАП-3-6н и АПК-2 при очистке запыленных газов.

ГЛАВА 4 СИНТЕЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ БЛОЧНЫХ V-Ti-КАТАЛИЗАТОРОВ.

4.1 Изготовление опытных образцов блочных катализаторов и их сравнительные испытания.

4.2 Оптимизация характеристик катализаторов введением специальных добавок.

4.2.2 Упрочнение блочных катализаторов цементными связующими.

Разложение и восстановление оксидов азота на никельхромоксидных катализаторах 1984 год, кандидат химических наук Вуд, Мартин Эбоа

Физико-химические основы синтеза катализаторов получения и окисления водородсодержащих топливных смесей 2013 год, кандидат технических наук Ислентьев, Дмитрий Валерьевич

Адсорбционно-каталитическая очистка отходящих газов от оксидов азота 1999 год, кандидат технических наук Моисеев, Михаил Михайлович

Очистка газовых выбросов от NO x , CO, углеводородов и H2 S на оксидных катализаторах 1998 год, доктор химических наук Бурдейная, Татьяна Николаевна

Гомогенное и гетерогенное разложение озона 2004 год, доктор химических наук Ткаченко, Сергей Николаевич

Защита атмосферного воздуха от оксидов азота, содержащихся в дымовых газах агрегатов топливно-энергетического комплекса, выхлопных газах двигателей: внутреннего сгорания, отходящих газовых выбросов азотной промышленности и; других производств, является важной; проблемой современной науки и техники 1. Такие отходящие газы содержат, как правило, от 0,05 до 0,4 об.% оксидов азота, которые по санитарным нормам без дополнительной очистки запрещается выбрасывать в атмосферу. Для обезвреживания дымовых газов от оксидов азота разработаны разнообразные методы, в том числе абсорбционные, адсорбционные и каталитические [1-3, 6]. Выбор метода очистки или их сочетание определяется конкретными характеристиками газовых выбросов; (составом;, концентрацией и природой вредных примесей;, объемным расходом, температурой и т.д.). Наиболее рациональным способом очистки газов, содержащих оксиды азота, является их каталитическое восстановление до элементарного азота, которое позволяет преобразовывать вредные примеси в. безвредные,, дает возможность перерабатывать газы с малыми начальными концентрациями,' добиваться высоких степеней, очистки, вести процесс непрерывно, а также избегать образования вторичных загрязнителей. Однако - применение каталитического обезвреживания чаще всего ограничивается трудностью; поиска и изготовления, пригодных для длительной эксплуатации и достаточно дешевых и эффективных катализаторов; что является основным критерием в подборе катализаторов газоочистки [7]. Отсутствуют также экспериментальные данные по обоснованному выбору газа-восстановителя для одного вида катализатора.

Промышленные катализаторы весьма разнообразны; по составу и по условиям применения [8,9,10]. Катализаторы получают методами осаждения, пропитки пористого; носителя или смешения активных компонентов. В качестве исходного сырья для приготовления катализаторов традиционно используют соли, золи/гели или гидроксйды/оксиды активных . компонентов и гранулированные носители (у-, а-оксиды алюминия, алюмосиликаты, силикагель или оксидная керамика). Из исследованной группы катализаторов очистки от N0*: металлов- платиновой группы (Р^ Рс1, Яи, ЯИ) и оксидов ванадия,, никеля, титана, цинка, сформулированным, критериям; отвечают У2О5,. №0; ТЮ2 или их смеси [1-3, 11-17]. Однако СиО и Сг2Оз, а-также; их смеси,, практически не оптимизированы по составу. Никельсодержащие катализаторы, как правило, перед началом эксплуатации проходят стадию восстановления, что проблематично в условиях газоочистки. Учитывая, что газовые выбросы содержат кислород, то необходимо оценить его влияние на активность таких катализаторов. Однако в научно-технической литературе отсутствуют экспериментальные данные по влиянию концентрации 02 на работу никелевых и медьсодержащих катализаторов; при восстановлении оксидов азота.

При сжигании жидкого, газообразного или твердого топлив образуется от

150 до 1600 мг/м3 КОх, из которых на долю N0 приходится до 85-95% [25,26].

Поэтому из. оксидов азота (N0, N02, 1^0) основным загрязнителем является

N0. Газом-восстановителем оксидов-азота может служить метан (природный газ), водород,, оксид углерода или аммиак, целесообразность использования которых определяется конкретными технологическими, (расходом и начальной температурой очищаемого газа, исходной концентрацией оксидов азота, полнотой восстановления) и экономическими (себестоимостью водорода или природного газа, наличием на предприятии метана;, присутствием СО в очищаемом газе и его концентрацией) задачами. Однако систематического исследования применения/ промышленных катализаторов^ в процессе 5 восстановления оксидов азота различными газами-восстановителями проведено не было.

Утилизация и переработка отходов, сохраняющих в себе ценные компоненты, эффективное использование вторичных материальных ресурсов -это не только радикальное средство предотвращения загрязнения* окружающей среды, но и одновременное получение ценного сырья и существенной экономической выгоды. Синтез катализаторов для очистки газовых выбросов из отходов производства решает сразу две экологические проблемы: уменьшаются количества твердых и пастообразных отходов (шламов) и снижается антропогенное загрязнение атмосферы предприятий и городов. Однако необходимо отметить, что главным недостатком твердых отходов производства является непостоянство химического и минералогического состава, что требует тщательного контроля и корректирования их свойств.

Для расчета конструктивных параметров и последующего выбора реактора, предназначенного для очистки газовых выбросов от оксидов азота, а также определения технологического режима процесса необходимы кинетические константы и уравнение кинетики, содержащие информацию о закономерностях протекания химического превращения и являющиеся основой математической модели химического превращения. Для промышленных медьсодержащих катализаторов такая информация полностью отсутствует.

Целью работы явилось систематическое исследование процесса восстановления оксида азота водородом, метаном, монооксидом углерода на промышленных Рс1- и ^-содержащих, а также на синтезированных хроммедных катализаторах и восстановления N0 аммиаком на блочных ТьУ-катализаторах, полученных с использованием нетрадиционных видов сырья, оптимизация состава и получение кинетических уравнений восстановления.

1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

Развитие промышленности, транспорта и сельского хозяйства приводит к росту объема газовых выбросов в атмосферу, загрязняя ее вредными веществами. Массовыми загрязнителями атмосферы^ являются оксиды азота, углерода и серы; органические соединения (непредельные и ароматические вещества) и другие токсичные вещества [27]. Наибольший ущерб окружающей среде и здоровью они наносят рядом с источником выделения: в цехе, на территории и в непосредственной близости от предприятия. Поэтому разработка методов обезвреживания и внедрение установок газоочистки является актуальной как социальной, так и эколого-экономической задачей [2834].

Согласно [8], основными методами обезвреживания газовых компонентов являются абсорбция газов жидкостью, адсорбция на поверхности твердого тела и химическое превращение в другой, безвредный газ путем окисления или восстановления, например, сжиганием или катализа [28, 35].

О.А. Федяева
Промышленная экология
Конспект лекций. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2007. — 145 c.

2.4. Очистка отходящих газов от оксидов азота

Основными источниками оксидов азота NO, NO₂ и продуктов их взаимодействия (N₂O₄ и N₂O₃) являются газы, образующиеся при сжигании топлива на стационарных установках, выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания, отходящие газы производства азотной кислоты, газы, образующиеся при получении катализаторов и различных солей, травлении металлов азотной кислотой и в ряде других процессов. Однако основным антропогенным источником выбросов оксидов азота в атмосферу в настоящее время являются процессы сжигания органического топлива на стационарных установках и в двигателях внутреннего сгорания. На их долю приходится более 95% всех выбросов. Одна из основных трудностей улавливания оксидов азота из отходящих газов, как и оксидов серы, связана со сравнительно малой их концентрацией (в основном 0,1-1 г/м 3 ) при огромных объёмах выбрасываемых газов.

Аннотация научной статьи по энергетике и рациональному природопользованию, автор научной работы — Смирнов Борис Юрьевич, Смирнова Светлана Борисовна, Альбитер Леонид Михайлович

Выполнен аналитический обзор основных современных методов очистки отходящих дымовых газов энергетических установок от оксидов азота . Проведена оценка экономической эффективности технологии одновременного освобождения отходящих дымовых газов от оксидов азота и углерода по методу приведенных затрат .

REDUCTION OF NITROGEN OXIDES IN THE DEPARTING SMOKE GASES. ECOLOGICAL-ECONOMICAL ANALYSIS

The analytic review of the main modern methods of purification the departing smoke gases of power stations from nitrogen oxides is executed. The assessment of economic efficiency of technology of simultaneous release the departing smoke gases from nitrogen and carbon oxides on a method of the given expenses is carried out.

ВОССТАНОВЛЕНИЕ ОКСИДОВ АЗОТА В ОТХОДЯЩИХ ДЫМОВЫХ ГАЗАХ. ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ

Самарский государственный технический университет

Поступила в редакцию 02.10.2012

Выполнен аналитический обзор основных современных методов очистки отходящих дымовых газов энергетических установок от оксидов азота. Проведена оценка экономической эффективности технологии одновременного освобождения отходящих дымовых газов от оксидов азота и углерода по методу приведенных затрат.

Ключевые слова: дымовые газы, оксиды азота, восстановление, затраты, экономическая эффективность

• внедрение режимов с малыми значениями коэффициента избытка воздуха;

• рециркуляция дымовых газов через горелки в смеси с воздухом;

• двухступенчатое сжигание топлива, что может

smirnovasb @bk. ru

быть реализовано в конструкции горелок или в топке в целом;

• трехступенчатое сжигание топлива;

• применение специальных горелок;

• специальные методы сжигания (например, кипящий слой, вихревые низкоэмиссионные технологии);

• снижение температуры горячего воздуха.

Однако, как показывают приведенные выше данные Государственных докладов, эффективность этих мероприятий явно недостаточна. При этом планируемое в рамках энергетической стратегии России до 2020 г. увеличение производства электроэнергии на тепловых электростанциях на 3647% неизбежно приведёт к существенному росту выбросов оксидов азота. В этой связи всё более актуальной становится задача совершенствования действующих и разработки новых технологий очистки отходящих дымовых газов от этих компонентов.

Выполненный в рамках настоящих исследований аналитический обзор свидетельствует о том, что сегодня приоритетными методами снижения концентрации оксидов азота в отходящих дымовых газах теплотехнических установок являются их некаталитическое и каталитическое восстановление.

Некаталитические процессы осуществляются с применением восстановительных агентов различного состава. Первоначально в этом качестве широко использовали аммиак, что определяло значительную экологическую опасность технологии, поскольку помимо хранения и транспортировки этого высокотоксичного реагента необходимы высоконадежные методы дозирования, точного контроля и последующей деструкции [9]. В последние годы внимание, в частности, привлекают восстановители, получаемые на основе карбамида. Так, разработан процесс, включающий обработку потока дымовых газов в их высокотемпературной зоне 700-1200°С газообразной восстановительной смесью, предварительно полученной путем

термического разложения твердого карбамида вне зоны обработки очищаемых газов и подаваемой в зону очистки газом-носителем [10]. В [11] предложено применять в качестве восстановительного агента водные растворы карбамида, карбоната аммония и их смеси. Возможно понижение температуры обрабатываемых газов до 200-700°С при использовании восстановителя, полученного совместным термическим разложением карбамида и перекиси водорода [12]. Разработан также двухста-дийный процесс восстановления оксидов азота, в первой высокотемпературной стадии которого осуществляется восстановление карбамидом при температуре 900-1000°C. А во второй, низкотемпературной стадии с использованием карбамида, активированного добавкой АГ-1, при температуре 350-500°C, происходит доочистка газов от остаточных оксидов азота. Такая организация процесса имеет ряд важных преимуществ: увеличивается суммарная эффективность восстановления по сравнению с эффективностью отдельных стадий очистки, существенно уменьшается жесткая зависимость эффективности процесса от колебаний температуры в высокотемпературной стадии [13].

С начала 90-х годов ХХ века, когда в работах Held [14] и Iwamoto [15] была открыта принципиальная возможность селективного каталитического восстановления оксидов азота углеводородами в кислородсодержащей среде, в России и во всем мире интенсивно ведутся разработки катализаторов и условий реализации этой технологии [16]. Сегодня известны сотни публикаций и патентов по этой проблеме. Наибольшую активность для реакции восстановления оксидов азота демонстрируют катализаторы, содержащие металлы платиновой группы. Основным их недостатков является высокая стоимость. Поэтому усилия исследователей направлены на поиск иных более дешевых катализаторов. Выполненные системные исследования механизма катализа при восстановлении оксидов азота углеводородами в избытке кислорода позволили разработать каталитические композиции на основе катионов Cu, Co, Ni и Fe, в том числе, про-мотированных Ag или Pt, нанесенных на высококремнистые цеолиты, природные глины, обладающие высокой активностью и селективностью по отношению к целевой реакции [16]. В [17] исследован Cu-Cr катализатор и получено кинетическое описание восстановления оксидов азота метаном и водородом. Авторами [18] разработана каталитическая система, содержащая Ni, Cu с добавками Mn, Co и Pd (0,2%), обладающая высокой прочностью, достаточным сроком службы и активностью, сопоставимой с палладиевым катализатором. Ряд исследований посвящен изучению возможности использования известных промышленных катализаторов для решения проблемы очистки газовых выбросов от оксидов азота. Так, в [19] при изучении селективного восстановления оксидов азота пропаном на механической смеси промышленных катализаторов НТК-10-1 и СТК был обнаружен эффект синергизма. Проведенные исследования механизма процесса позволили предложить

эффективные промышленные нейтрализаторы для локальных энергетических установок на основе доступных промышленных катализаторов, не содержащих благородных металлов.

Принципиально иная безреагентная каталитическая очистка от оксидов азота по механизму диссоциативного разложения на атомарно-диспергированных металлических активных центрах оксокомплексного нанокатализатора на блочных носителях предложена в работах Р.А. Газарова [20, 21].

Особый интерес представляет каталитическое восстановление оксидов азота сопряженное с окислением оксида углерода, поскольку в результате такого процесса происходит освобождение отходящих дымовых газов сразу от двух наиболее токсичных компонентов 24. Выполненные нами ранее термодинамические и проектные исследования показали технологическую целесообразность этой технологии [26]. В рамках настоящих исследований предпринята попытка оценки её экономической привлекательности.

С точки зрения коммерческой структуры наиболее существенным является тот факт, что затраты ложатся на ее бюджет. В состав позитивных результатов могут войти: прямой денежный результат - снижение платежей и штрафов за загрязнение окружающей среды, а также уменьшение риска экологически значимых аварий, чреватых тяжелыми последствиями для фирмы, позитивное влияние на психологический климат персонала, на отношения с органами местного самоуправления и общественностью, расширение возможностей получения экологических сертификатов и т.д. Возможным подходом для определения эффективности инвестиций и выгодности проекта в охране окружающей среды может служить методика

приведенных затрат. В данном подходе главное -найти такой вариант развития, который минимизировал бы затраты для достижения заранее поставленной цели. То есть важны только цель и требуемые для ее достижения затраты [29].

где C - текущие затраты, K - капитальные вложения, г - коэффициент дисконтирования.

Сравним эффективность использования двух катализаторов - Pt-Rh/A^Os и Pt-Rh/Al2O3-CeÜ2 для очистки отходящих дымовых газов от оксидов азота по методу приведенных затрат. Капитальные затраты в данном случае состоят из стоимости катализатора и стоимости реактора. Для расчета стоимости катализаторов воспользуемся ориентировочной ценой катализаторов платиновой группы, в частности Pt/Al2O3, равной 2 тыс. руб/кг. Массовая доля родия в исследуемых катализаторах составляет 0,2% масс. На основе аналитического обзора рыночных цен родия на российском и зарубежном рынках его цена в среднем 7105 тыс. руб/кг. Объем реактора, необходимого для данного катализатора - 3 м3. Стоимость катализатора составит 43037,5 тыс. руб. Во втором катализаторе -Pt-Rh/Al2O3-CeO2 доля оксида церия (CeO2) в нем составляет 12% масс. Данный катализатор является более активным, следовательно, для достижения такой же степени очистки требуется меньшее его количество и соответственно необходим реактор меньшего размера. Цена оксида церия составляет 0,09 тыс. руб/кг. Стоимость катализатора составит

14355.4 тыс. руб. Стоимость реактора для катализатора Pt-Rh/Al2O3 составляет 19 тыс.руб., для катализатора Pt-Rh/Al2O3-CeO2 - 11 тыс.руб. Капитальные затраты для катализатора Pt-Rh/Al2O3 составят 43056,5 тыс.руб., для катализатора Pt-Rh/Al2O3-CeO2 - 14366,4 тыс.руб. Текущие затраты в данном случае состоят из затрат на обслуживание реактора и амортизационных отчислений. Затраты на обслуживание в год реактора для первого и второго катализатора соответственно составят 0,95 тыс. руб. и 0,55 тыс. руб. Амортизация рассчитывается отдельно по реактору и катализатору. Срок использования катализатора составляет 5 лет, реактора 25 лет. Амортизация катализатора для первого варианта составит 8607, 5 тыс. руб., для второго 2873,3 тыс. руб., амортизация реактора 0,76 тыс. руб. и 0,44 тыс. руб., соответственно. Следовательно, текущие затраты при использовании катализатора Pt-Rh/Al2O3 - 8608,4 тыс.руб., катализатора Pt-Rh/Al2O3-CeO2 - 2873,8 тыс.руб. Приведенные затраты для катализатора Pt-Rh/Al2O3 составили

44089.5 тыс. руб., для катализатора Pt-Rh/Al2O3-CeO2 - 14711,3 тыс. руб. Проведенные расчеты показали, что приведенные затраты для катализатора Pt-Rh/Al2O3-CeO2 на 66,7% ниже, чем для катализатора Pt-Rh/Al2O3-CeO2, следовательно, согласно подходу для определения эффективности инвестиций по методу приведенных затрат, использование катализатора Pt-Rh/Al2O3-CeO2 экономически более целесообразно.

3. Котлер, В.Р. Успешный опыт снижения выбросов NOx на угольных электростанциях США / В.Р. Котлер, А.В. Штегман // Энергох-во за рубежом. 2006. № 4. С. 36-39.

5. Метод трехступенчатого сжигания как средство защиты атмосферы от выбросов NOx // Экол. пр-ва. 2006. № 3 Прил. Энергетика. С. 13-15.

6. Росляков, П.В. Снижение вредных выбросов в атмосферу на действующих котлах при комбинировании малозатратных технологических мероприятий / П.В. Росляков, И.Л. Ионкин, К.А. Плешанов // Теплоэнергетика. 2010. № 12. С. 54-59.

7. Финкер, Ф.3. Снижение эмиссии оксидов азота в котельных установках, оборудованных шаровыми барабанными мельницами и бункером пыли / Ф.З. Финкер, И.Б. Кубышкин, А.Г. Митрюхин и др. // Электр. станции. 2007. № 3. С. 39-43.

8. Чупров, В.В. Технологические методы подавления оксидов азота на энергетических газомазутных котлах. Рекомендации по снижению вредных выбросов на ТЭС в атмосферу / В.В. Чупров, Ю.П. Енякин. - М.: СоюзТехЭнерго, 1990. 22 с.

9. Третьяков, В.Ф. Экологический катализ: достижения и перспективы // Зеленая химия в России: Сб.статей / В.Ф. Третьяков, Т.Н. Бурдейная // М.: Изд-во МГУ, 2004. С.52-63.

10. Пат. 2286839 Россия, МПК7 В 01 D 53/56. Способ очистки дымовых газов от оксидов азота / С.А. Куже-ватов, Е.В. Куценко, И.Ш. Глейзер, В.М. Сенявин. -Росс. Гос. Ун-т нефти и газа. -№ 2004137363/15; заявл. 22.12.2004; опубл. 10.11.2006.

11. Mahmood, A. Assessment and identification of some novel NOX reducing reagents for SNCR process / A.

Mahmood, A. Hamid, N. Irfan et al. //18 International Congress of Chemical and Process Engineering, Prague, 24-28 Aug., 2008. Р. 4835-4837.

12. Пат. 2314861 Россия, МПК B 01 D 53/56 (2006.01). Способ селективной некаталитической очистки дымовых газов от оксидов азота / О.Н. Кулиш, С.А. Ку-жеватов, А.И. Ребров и др. - Росс. гос. ун-т нефти и газа. - № 2006124604/15; заявл. 10.07.2006; опубл. 20.01.2008.

13. Кулиш, О.Н. Перспективы применения технологии некаталитического восстановления оксидов азота для очистки дымовых газов стационарных топливоис-пользующих агрегатов / О.Н. Кулиш, С.А. Кужеватов, М.Н. Орлова, Е.В. Иванова // Чист. город. 2009. № 4. С. 17-23.

14. Held, W. Catalytic NOx Reduction in Net Oxidizing Exhaust Gas / W. Held, A. Koenig, T. Richter, L. Puppe // SAE Tech. Paper Ser. № 900496, 1990.

15. Iwamoto, M. Selective Reduction of NO by Lower Hydrocarbons in the Presence of О2 and S02 over Copper Ion-Exchanged Zeolites / M. Iwamoto, H. Yahiro, S. Shundo et al. // Shokubai (Catalyst). 1990. V. 32. P. 430433.

16. Садыков, В.А. Разработка в России новых катализаторов и процессов селективного восстановления оксидов азота углеводородами в избытке кислорода / В.А. Садыков, В.В. Лунин, А.Я. Розовский и др. // Зеленая химия России: Сб.статей. - М.: Изд-во МГУ, 2004. С. 64-100.

17. Власов, Е.А. Каталитическое восстановление оксида азота водородом и метаном // Вестн. ИНЖЭКОНа. 2009. № 8. С. 87-94.

18. Моисеев, М.М. Катализаторы очистки отходящих газов от оксидов / ММ. Моисеев, В.Н. Ефремов, Е.З. Го-лосман, В. Т. Леонов // Теория и практика массообмен-ных процессов химической технологии (Марушкин-ские чтения): Тезисы докладов 3 Всероссийской научной конференции, Уфа, 16-18 окт., 2006. - Уфа, 2006. С. 119-120.

19. Третьяков, В.Ф. Промышленные катализаторы в решении экологических проблем // Наукоемкие химические технологии - 2008: 12 Международная научно-техническая конференция, Волгоград, 9-11 сент., 2008. - Волгоград, 2008. С. 62.

REDUCTION OF NITROGEN OXIDES IN THE DEPARTING SMOKE GASES. ECOLOGICAL-ECONOMICAL ANALYSIS

Samara State Technical University

Key words: smoke gases, nitrogen oxides, reduction, expenses, economic efficiency

Boris Smirnov, Candidate of Chemistry, Associate Professor at the Department "Chemical Technology and Industrial Ecology ". E-mail: ecology@samgtu. ru

20. Газаров, Р.А. Новый каталитический безреагентный метод очистки оксидов азота в отходящих газах газоперекачивающих агрегатов КС / Р.А. Газаров, В.А. Широков, С.И. Славин и др. // Наука и техн. в газ. пром-сти. 2009. № 2. С. 24-32.

21. Газаров, Р.А. Новый каталитический безреагентный метод очистки оксидов азота в отходящих газах газоперекачивающих агрегатов КС / Р.А. Газаров, В.А. Широков, К.Р. Газаров и др. // Защита окруж. среды в нефтегаз. комплексе. 2010. № 1. С. 12-16.

23. Granger, P. Kinetics of the NO and CO Reaction over Platinum Catalysts / P. Granger, C. Dathy, J.J. Lecomte // Journal of catalysis. 1998. №173. P. 304-314.

24. Granger, P. Kinetics of the CO+NO Reaction over Rhodium and Platinum-Rhodium on Alumina / P. Granger, J.J. Lecomte, C. Dathy // Journal of catalysis. 1998. №175. P. 194-203.

25. Granger, P. Kinetics of the CO+NO Reaction over Bimetallic Platinum-Rhodium on Alumina: Effect of Ceria Incorporation into Noble Metals / P. Granger, L. Delannoy, J.J. Lecomte // Journal of catalysis. 2002. №207. P. 202212.

27. Чепурных, Н.В. Экономика природопользования: эффективность, ущербы, риски / Н.В. Чепурных, А.Л. Новоселов, Л.В. Дунаевский. - М.: Наука, 1998. 253c.

28. Петрова, Е.Е. Анализ эффективности природоохранных затрат в инвестиционном анализе // Вектор науки ТГУ. 2010. №4(14). С. 252-254.

29. Бобылев, С.Н. Экономика природопользования / С.Н. Бобылев, А.Ш. Ходжаев. - М.: МГУ, 2003. 567 с.

Существенно расширяет объем применения СКВ-технологии разработка рядом фирм, в том числе фирмами BASF и Siemens, катализаторов нейтрализации диоксинов и фуранов в тех же условиях, в которых реализуется денитрификация.

В результате каталитического превращения диоксинов и фуранов образуются нетоксичные реагенты: вода и СO2. Токсичностью образующегося в очень незначительных количествах НСl можно пренебречь, поскольку содержание диоксинов и фуранов в неочищенном газе, как правило, не превышает 5*10 -9 грамм.

На рисунке ниже приведены данные, показывающие эффективность очистки от диоксинов в зависимости от их концентрации в неочищенном газе (пунктирная линия) и загрузки катализатора. Из рисунка видно, что норматив по выбросам диоксинов (0,1 нг/м3) реализуется при концентрации последних в неочищенном газе менее 2 нг/м3. При этом достигается эффективность очистки 95 %. При более высоких концентрациях диоксинов должен быть увеличен объем загружаемого катализатора. Сплошная кривая показывает насколько нужно увеличить его количество, чтобы обеспечить нормативный выброс диоксинов при концентрациях их в неочищенном газе 2-6 нг/м3.

Зависимости эффективности очистки от концентрации диоксинов в неочищенном газе (пунктирная линия) и количества катализатора, необходимого для нормативной очистки (сплошная линия)

При новой технологии одновременной очистки дымовых газов от NOx и диоксинов в реакторе часть ярусов загружают катализатором СКВ-технологии, другие ярусы — вновь разработанным катализатором.

Предварительно оценить объем загружаемых катализаторов фирм BASF, используемых на мусоросжигательных установках, можно исходя из следующих значений: 1,0-1,3 м3 СКВ-катализатора (типа 04-85) и 1,5-3,0 м3 катализатора нейтрализации диоксинов (типа 04-86) при сжигании 1 т бытового мусора или 0,5 т промышленных отходов в час. Расход аммиака в этих условиях составит 1 кг/ч, гидравлическое сопротивление реактора — (10…20)*10 2 Па.

При этом, как и при СКВ-процессе, возможны три различные компоновки: High Dust , Low Dust и Tail-end.

Принципиальная схема сопряжения ката штичегкого реак тора очистки от NOx и диоксинов с мусоросжигательным котлом: 1 — ярус с СКВ-катализптором; 2, 3 — ярусы с катализатором нейтрализации диоксинов; 4 — резервный ярус для катализатора

На рисунке выше приведена оптимальная принципиальная схема сопряжения каталитического реактора очистки от оксидов азота и диоксинов с мусоросжигательным котлом. При этом используется Low Dust-компоновка.

Важнейшими преимуществами этой компоновки являются:

отсутствие адсорбции диоксинов летучей золой в горячем электрофильтре;
очистка одновременно от диоксинов, NOx и ртути. Последняя реагирует с НСl на катализаторе до хлорида, который отмывается при водной отмывке в скруббере.

Сервисный центр Blueweld — ремонт сварочных полуавтоматов и инверторов итальянских производителей. BlueWeld — ведушая марка свреди сварочного оборудования на рынках России и Европы.

Читайте также: