Abatement av kväveföreningar
Läs den här artikeln för att lära dig om reduktionsprocesserna av kväveföreningar: 1. Avlägsnande av basiska föreningar och 2. Abatement av sura föreningar.
Avlägsnande av basiska föreningar :
källor:
Vissa industriella verksamheter och tillverkningsprocesser orsakar utsläpp av basiska kväveföreningar, såsom ammoniak, amin, pyridin etc. De viktigaste källorna är ammoniaksyntes- och kvävegödningsindustrier, kolkarboniseringsenheter, amineproduktionsenheter och processer som använder aminer.
Abatement Process:
De ovan angivna föreningarna är basiska i naturen och är mycket reaktiva. Dessa kan lätt avlägsnas från en spillgas genom skrubbning med vatten eller med en utspädd svavelsyra-lösning.
Abatement av sura föreningar / oxider:
källor:
Nitrosyra (HNO 2 ) och salpetersyra (HNO 3 ) kommer från emissionen av salpetersyra / koncentreringsenheter och nitreringsenheter. Tillsammans med dessa syraångor utsöndras kväveoxider (vanligen benämnda NO x ) alltid.
De viktigaste källorna till NO x -utsläpp är mobila såväl som stationära förbränningsmedel som används för förbränning av fossila bränslen och deras derivat. De andra källorna till NO x- utsläpp är salpetersyra betning och anodiseringsoperationer.
De stabila kväveoxiderna är kväveoxid (NO), kvävedioxid (NO 2 ), kvävesesquioxid (N 2 O 3 ), kvävetetraoxid (N 2 O A ) och kvävepentoxid (N 2 O 5 ). Dessa är giftiga och frätande gaser. I troposfären bildar de kväve och salpetersyra och deltar också i fotokemiska reaktioner.
Abatement Processer: Avlägsnande av syrgas
Avlägsnande av lustgas / salpetersyraångor från en avfallsgasström kan genomföras genom skrubbning med vatten eller med en alkalilösning. Valet av ett absorberande ämne skulle bero på huruvida det skulle vara en återvinningsprocess eller en bortkastningsprocess.
Abatement Processer: NEJ x Avlägsnande:
A. Absorption i vatten:
Avlägsnande av NOx genom absorption i vatten är ganska meningslöst. NO 2, reagerar med vatten för att producera HNO 2 och HNO 3 . HNO 2 producerar i sin tur NO. NEJ som sådant är inte lösligt i vatten eller alkalilösning. NO reagerar med O 2 (i luft) och producerar NO 2 .
Denna process är långsam. De reaktioner som uppträder under absorptionen är:
2NO2 + H2O ---> HNO2 + HNO3 .................. (5, 64)
3 HNO2 ---> 2NO + HNO3 + H2O .................. (5, 65)
2 NO + O 2 ---> 2NO 2 .................. (5, 66)
Avlägsnandeeffektiviteten av NOx genom absorption i vatten är ganska låg, ca 30-50%.
B. Absorption i alkalilösning:
Avlägsnande av NOx från avfallsgaser genom skrubbning med vattenhaltiga lösningar av olika alkaliska ämnen, såsom natriumhydroxid, natriumkarbonat, kalciumhydroxid, ammoniumkarbonat, bikarbonat, sulfit och bisfosfit har provats. Alkali-skrubbning kan resultera i en borttagningseffektivitet av ca 90%. Emellertid är avlägsnande av NOx från en rökgas genom alkali-skrubbning inte ekonomisk på grund av närvaron av CO2 i rökgas. CO 2 skulle reagera med alkali, varför kemisk konsumtion skulle vara hög.
C. Katalytisk sönderdelning av NO x
Katalysatorer, såsom platina, platina-rhodiumlegeringar, kopparoxid på kiselgel och olika andra oxider har testats för sönderdelning av NOx. Ingen har visat sig vara tillfredsställande, särskilt för sönderdelning av NO.
D. Katalytisk reduktion av NOx
Reduktion av NO 2 till NO har visat sig vara enklare att använda bränslen som naturgas, koksugnsgas, CO, H 2, fotogen, etc., med platina eller palladiumkatalysatorer. Dessa katalysatorer är kostsamma. Dessutom är bränsleförbrukningen hög och processen blir oekonomisk när NO x- avlägsnande försökas från en spillgas (såsom en rökgas) innehållande en relativt stor andel syre, eftersom allt syre skulle reagera med bränslet som användes före reduktion av NO börjar.
E. Selektiv katalytisk reduktion av NOx (SCR):
Katalytisk reduktion av NOx med ammoniak har visat sig vara ganska effektiv även för behandling av rökgaser. Den använda katalysatorn är Vanadia (V2O5) på Titania (Ti02) -bas. Vanadia främjar oxidation av SO2 (närvarande i rökgas) till SO3, som kombinerar med ammoniak vilket resulterar i högre ammoniakkrav. När tungstenoxid används som en beståndsdel i en katalysator, reducerar den syrekoncentrationen på katalysatorytan och därigenom inhiberar SO2-oxidationen.
SO2-oxidation är gynnsam över 370 ° C. SRC-processen kan lämpligen genomföras över 315 ° C runt vilken ammoniakaktivitet (för NOx-reduktion) är hög och bildning av ammoniumsalt (sulfat) retarderas. För denna process kan antingen vattenfri ammoniak eller vattenhaltig ammoniak (innehållande 20 till 30% NH3) användas. NO x borttagningsverkningsgrad kan vara så hög som 95%. Reaktionerna (listade nedan) under SCR är mycket effektiva, med en reagensstökiometri av ungefär 1, 0 (mol NH3 per mol NOx reducerad).
Ammoniumsubstansvärdet (flyktigt ur oreagerat ammoniak) kan sträcka sig från 2 till 10 ppm.
F. Icke-katalytisk NO x Reduktion:
NO x reduktion kan uppnås utan någon katalysator genom att injicera ammoniak eller urea i områden i en ugn där rökgasens temperatur varierar från 830-1200 ° C. NOx-borttagningseffektiviteten kan ligga i intervallet 70-80% under optimala förhållanden (tillräcklig reaktionstid, bra blandning av reagensflödesgas och lägre temperatur).
Injiceringsområdets temperatur överstigande cirka 930 ° C resulterar i produktionen av N2 från reagensnedbrytning och vid en temperatur högre än 1200 ° C får reagenserna oxideras till NOx. Ammoniumslipan kan vara omkring 10-50 ppm. Vissa oönskade reaktioner som oxidation av NH3 till NO och NO2 och bildning av (NH4) 2SO4 skulle också äga rum.
G. Biologisk metod för NO x borttagning:
Denna metod utvecklad av Monsanto Enviro-Chem. System och UOP-system utförs i två steg. I det första steget skruvas en NOx-bärgas med en vattenlösning av järnkelat (Fe (EDTA)]. NO 2 löses upp i vatten och NO bildar ett vattenlösligt nitrosylkomplex med järnkelat.
NO + Fe (EDTA) -> Fe (EDTA) NO (5, 69)
I det andra steget behandlas lösningen innehållande upplöst NO2- och nitrosylkomplex av järn EDTA anaerobt med etanol som reduktionsmedel.
De övergripande reaktionerna är:
6NO2 + 2C2H5OH -> 3N2 + 4CO2 + 6H2O .................. (5, 70)
6 Fe (EDTA) NO + C2H5OH -> 3N2 + 2CO2 + 3H20 + 6 Fe (EDTA) .................. (5, 71)
En NO x- borttagningseffektivitet på mer än 80% har rapporterats.
H. Kontroll av NO x Produktion:
Det är välkänt att förbränningsprocesserna är huvudkällan för NOx-utsläpp. Därför har stor uppmärksamhet ägnats åt att utveckla strategier där NO x- produktion vid förbränning av fossila bränslen kan kontrolleras. Mindre produktionen av NOx betyder mindre NO x att minskas och därmed mer ekonomiskt.
Det har konstaterats att vid förbränning av fossila bränslen produceras NO x på två sätt:
(i) Produktion NO x på grund av oxidation av N 2 i luft vid hög temperatur (kallad termisk NO x ) i förbränningszonen,
(ii) Produktion av NO x på grund av oxidation av kväveföreningar som finns i bränslena (benämnt "bränsle NO x ")
NOx närvarande i rökgaser har visat sig innehålla 90-95% kväveoxid (NO) och resten är kvävedioxid (NO2).
För kontroll av NO x -utsläpp från stationära förbränningsanordningar följer nu ett tvåstegsförfarande:
I det första steget är målet att minska bildandet av NO x utan att förbränna förbränningsverkningsgraden.
Detta uppnås genom att använda några eller alla följande steg:
(a) Användning av låga NOx-brännare är det möjligt att minska NOx-bildningen med 10-60%. Låg NO x brännare finns tillgängliga för såväl nya som eftermonteringsapplikationer. Grundprincipen för låga NOx-brännare är att styra och balansera luft-bränsleförhållandet i förbränningszoner så att högtemperaturzonerna inte är syrgasrika.
(b) Användning av luftstationer är en bränslerik, dvs en mager syreförbränningszon skapas, varvid NOx-formationer reduceras. Ovanför denna zon hålls en syrerik zon för att slutföra förbränning av CO och VOC.
c) Bränslestation sker med sikte på att minska förbränningszonernas temperatur. I bottendelen av en ugn uppnås cirka 70-80% av den totala värmebelastningen med mindre överskottsluft. I zonen ovan realiseras återstående värmebelastning med luft-bränsleförhållande kontroll och slutligen i den övre zonen är förbränningsreaktionerna fullbordade genom att tillföra tillräcklig mängd luft och åstadkomma tillräckligt med utrymme.
d) Driftsförändringar, såsom rökgasåtercirkulation till förbränningszonen, minskning av luftuppvärmning, injektion av ånga eller vatten i förbränningszonen reducerar NO x- bildning genom sänkning av förbränningszonens temperatur.
I den andra etappen av NOx-emissionskontrollstrategin utsätts rökgasen innehållande NOx för processen "Selektiv katalytisk reduktion (SCR)". För att kontrollera NO x -utsläpp från bilar används katalytiska omvandlare nu en dag.
