Abatement av nitrogenholdige forbindelser
Les denne artikkelen for å lære om reduksjonsprosesser av nitrogenholdige forbindelser: 1. Abatement of Basic Compounds and 2. Abatement of Acid Compounds.
Tilbaketrekking av grunnleggende forbindelser :
kilder:
Enkelte industrielle operasjoner og produksjonsprosesser fører til utslipp av basiske nitrogenholdige forbindelser, som ammoniakk, amin, pyridin etc. De viktigste kildene er ammoniakksyntese og nitrogengjødselindustri, kullkarboniseringsenheter, aminproduksjonsenheter og prosesser som bruker aminer.
Tilbakemeldingsprosess:
De ovennevnte forbindelser er grunnleggende i naturen og er svært reaktive. Disse kan lett reduseres fra avfallsgass ved å skrubbe med vann eller med en fortynnet svovelsyreoppløsning.
Nedbrytning av sure forbindelser / oksyder:
kilder:
Nitrous syre (HNO 2 ) og salpetersyre (HNO 3 ) kommer ut fra salpetersyrefremstilling / konsentreringsenheter og nitreringsenheter. Sammen med disse syre dampene, blir nitrogenoksider (ofte referert til som NO x ) utelatt.
De viktigste kildene til NO x -utslipp er mobile, så vel som stasjonære forbrenningsmidler som brukes til forbrenning av fossile brensler og deres derivater. De andre kildene til NO x- utslipp er salpetersyre-beting og anodiseringsoperasjoner.
De stabile nitrogenoksidene er nitrogenoksid (NO), nitrogenoksid (NO 2 ), nitrogen sesquioxid (N 2 O 3 ), nitrogentetraoksid (N 2 O A ) og nitrogenpentoksid (N 2 O 5 ). Disse er giftige og korroderende gasser. I troposfæren danner de nitrous- og salpetersyre og deltar også i fotokjemiske reaksjoner.
Reduksjonsprosesser: Syredamp fjerning
Nedbrytning av nitrous / salpetersyre damp fra en avfallsgasstrøm kan utføres ved skrubbing med vann eller med en alkaliløsning. Valget av absorbent vil avhenge av om det ville være en gjenopprettingsprosess eller en kasteveisprosess.
Avhendingsprosesser: NO x Fjerning:
A. Absorpsjon i vann:
Fjerning av NO x ved absorpsjon i vann er ganske ubrukelig. NO 2, reagerer med vann for å produsere HNO 2 og HNO 3 . HNO 2 produserer i sin tur NO. NEI som sådan er ikke løselig i vann eller alkaliløsning. NO reagerer med O 2 (i luft) og produserer NO 2 .
Denne prosessen er langsom. Reaksjonene som oppstår under absorpsjon er:
2NO 2 + H 2O ---> HNO 2 + HNO 3 .................. (5, 64)
3 HNO 2 ---> 2 NO + HNO 3 + H 2 O .................. (5, 65)
2 NO + O 2 ---> 2NO 2 ................... (5, 66)
Fjerningseffektiviteten av NO x ved absorpsjon i vann er ganske lav, ca. 30-50%.
B. Absorpsjon i alkaliløsning:
Reduksjon av NO x fra avfallsgasser ved skrubbing med vandige oppløsninger av forskjellige alkaliske stoffer, så som natriumhydroksyd, natriumkarbonat, kalsiumhydroksyd, ammoniumkarbonat, bikarbonat, sulfitt og bi-sulfitt er blitt forsøkt. Alkali skrubbing kan resultere i en fjerningseffektivitet på ca 90%. Imidlertid er fjerning av NO x fra en røggass ved alkalisk rensing ikke økonomisk på grunn av tilstedeværelsen av CO 2 i røggass. CO 2 ville reagere med alkali, derfor ville kjemisk forbruk være høy.
C. Katalytisk dekomponering av NO x
Katalysatorer, slik som platina, platina-rhodiumlegeringer, kobberoksyd på silikagel og forskjellige andre oksyder har blitt forsøkt for nedbrytning av NOx. Ingen har blitt funnet å være tilfredsstillende, spesielt for dekomponering av NO.
D. Katalytisk reduksjon av NO x
Reduksjon av NO 2 til NO har blitt funnet å være lettere å bruke brensel som naturgass, kokeovn gass, CO, H 2, parafin damp, etc., med platina eller palladiumkatalysatorer. Disse katalysatorene er kostbare. Dessuten er drivstoffforbruket høyt og prosessen blir uøkonomisk når NO x- fjerning forsøks fra avfallsgass (som en røykgass) som inneholder en relativt stor andel oksygen, da alt oksygen vil reagere med brennstoffet som brukes før reduksjon av NO starter.
E. Selektiv katalytisk reduksjon av NOx (SCR):
Katalytisk reduksjon av NOx med ammoniakk har vist seg å være ganske effektiv, selv for behandling av røykgass. Den anvendte katalysatoren er Vanadia (V205) på Titania (Ti02) base. Vanadia fremmer oksydasjon av SO2 (tilstede i en røykgass) til SO3, som kombinerer med ammoniakk som resulterer i høyere ammoniakkbehov. Når Tungstenoksid brukes som en bestanddel av en katalysator, reduserer den oksygenkonsentrasjonen på katalysatoroverflaten og hemmer dermed SO 2- oksydasjonen.
S02-oksydasjon er gunstig over 370 ° C. SRC-prosessen kan hensiktsmessig utføres over 315 ° C rundt hvilken ammoniakkaktivitet (for NOx-reduksjon) er høy og dannelse av ammoniumsalt (sulfat) blir retardert. For denne prosessen kan enten vannfri ammoniakk eller vandig ammoniakk (inneholdende 20 til 30% NH3) anvendes. NO x fjerningseffektivitet kan være så høy som 95%. Reaksjonene (oppført nedenfor) under SCR er svært effektive, med en reaksjonsstøkiometri på ca. 1, 0 (mol NH3 per mol NO x redusert).
Ammoniumslipp (verdi av uomsatt ammoniakk) kan variere fra 2 til 10 ppm.
F. Ikke-katalytisk NO x Reduksjon:
NO x reduksjon kan oppnås uten katalysator ved å injisere ammoniakk eller urea i områder med en ovn hvor røykgass temperaturen varierer fra 830-1200 ° C. NO x- fjerningseffektiviteten kan ligge i området 70-80% under optimale forhold (tilstrekkelig reaksjonstid, god blanding av reagensgass og lavere temperatur).
Injeksjonsområde temperatur over 930 ° C resulterer i produksjon av N2 fra reagens dekomponering og ved en temperatur høyere enn 1200 ° C blir reagensene oksidert til NOx. Ammoniumglass kan være rundt 10-50 ppm. Noen uønskede reaksjoner som oksydasjon av NH3 til NO og NO2 og dannelse av (NH4) 2S04 ville også finne sted.
G. Biologisk metode for NO x fjerning:
Denne metoden utviklet av Monsanto Enviro-Chem. System og UOP-systemet utføres i to trinn. I det første trinnet blir en NO x- bærende gass skrubbet med en vandig jernkelat [Fe (EDTA)] løsning. NO 2 oppløses i vann og NO danner et vannoppløselig nitrosylkompleks med jernkelat.
NO + Fe (EDTA) -> Fe (EDTA) NO (5, 69)
I det andre trinnet behandles oppløsningen inneholdet oppløst NO 2 og nitrosylkompleks av jern EDTA anaerobt med etanol som reduksjonsmiddel.
De generelle reaksjonene er:
6NO 2 + 2 C 2 H 5 OH -> 3 N 2 + 4 CO 2 + 6 H 2 O .................. (5, 70)
6 Fe (EDTA) NO + C2H5OH -> 3N2 + 2C02 + 3H20 + 6 Fe (EDTA) .................. (5, 71)
En NO x- fjerningseffektivitet på mer enn 80% er rapportert.
H. Kontroll av NO x Produksjon:
Det er velkjent at forbrenningsprosessene er den viktigste kilden til NO x -utslipp. Derfor har det blitt lagt stor vekt på å utvikle strategier hvorved NO x- produksjon under fossilt brenselforbrenning kan styres. Mindre produksjon av NO x betyr mindre NO x å bli redusert og dermed mer økonomisk.
Det har blitt fastslått at NO x er produsert på to måter ved forbrenning av fossile brensler:
(i) Produksjon NO x på grunn av oksydasjon av N 2 i luft ved høy temperatur (referert til som termisk NO x ) i forbrenningssonen,
(ii) Produksjon av NO x på grunn av oksydasjon av nitrogenholdige forbindelser som finnes i drivstoffene (referert til som "drivstoff NO x ")
NO x til stede i røykgasser har vist seg å inneholde 90-95% nitrogenoksyd (NO) og resten er nitrogenoksid (NO 2 ).
For kontroll av NO x -utslipp fra stasjonære forbrenningsmidler følges en to-trinns tilnærming nå:
I første fase er målet å redusere dannelsen av NO x uten å forkaste forbrenningseffektiviteten.
Dette oppnås ved å bruke noen eller alle de følgende trinnene:
(a) Ved å bruke lave NO x brennere er det mulig å redusere NO x formasjonen med 10-60%. Lav NO x brennere er tilgjengelige for både nye og ettermonterte applikasjoner. Det grunnleggende prinsippet om lav NO x brennere er å kontrollere og balansere forholdet mellom luft og drivstoff i forbrenningszonene, slik at høytemperatursonene ikke er oksygenrike.
(b) Ved å bruke luftstrømning er det en brennstoffrik, dvs. en mager oksygenforbrenningssone opprettes der NO x formasjoner reduseres. Over denne sonen opprettholdes en oksygenrik sone for å fullføre forbrenning av CO og VOC.
(c) Brenselplassering er utført med sikte på å redusere temperaturen i forbrenningszonene. På bunnen av en ovn oppnås ca. 70-80% av den totale varmebelastningen med mindre overskuddsluft. I sonen over gjenstår varmelastene med luft-til-brennstoffkontroll og til slutt i den øverste sonen blir forbrenningsreaksjonene fullført ved tilførsel av tilstrekkelig mengde luft og tilstrekkelig plass.
(d) Driftsmessige modifikasjoner, som røykgass-resirkulering til forbrenningssonen, reduksjon av luftoppvarming, injeksjon av damp eller vann inn i forbrenningssonen, reduserer NO x- formasjonen ved å senke forbrenningssone-temperaturen.
I den andre fasen av NO x- utslippskontrollstrategien blir røykgassen inneholdende NO x underkastet prosessen "Selektiv katalytisk reduksjon (SCR)". For å kontrollere NO x- utslipp fra biler brukes katalysatorer nå en dag.
