Снижение концентрации оксидов азота и серы в приземном слое воз­духа, страница 9

Определенные перспективы имеют методы каталитическо­го окисления оксидов азота и серы. Основная трудность ис­пользования катализаторов в этом случае состоит в том, что сера является каталитическим ядом для многих веществ, ис­пользуемых для каталитического окисления N0 в N0₂. В настоящее время ведется интенсивный поиск недорогих ката­лизаторов, в частности на основе соединений хрома, марган­ца и меди на углеродном носителе. Весьма эффективными являются катализаторы, разработанные в Японии на основе соединений кобальта, марганца, железа, меди и никеля. Эти соединения в сплавленном состоянии наносят в виде тонкой пленки на носитель (активированный уголь). Оксиды азота и серы, сорбированные и окисленные до N0₂ и SОз на ката­лизаторе подобного типа периодически или непрерывно уда­ляются из реактора, при орошении его водой, в виде раст­вора кислот. Может быть применен и сухой метод десорбции катализатора нагревом его до 140—180°С. Эффективность очистки дымовых газов от SO₂ в данном случае достигает 90%, от N0_x — до 80%.

        В США (фирма Тико) разработан комплексный метод очистки дымовых газов, показанный на рис. 2. В дымовые газы добавляют диоксид азота в таком количестве, чтобы со­отношение N0₂ к SO₂ составляло не менее 2: 1. В этом слу­чае при температуре около 140°С в присутствии водяных па­ров происходит реакция

       N0₂ + SO₂ + Н₂0 → NО + Н₂SO₄.

        Образовавшийся N0 вместе с непрореагнровавшим N0₂ окисляется в газосмесителе на катализаторе по реакции 2NО + 0₂→N₂0з и вместе с парами Н₂S0₄ улавливается в абсорбере 80% серной кислотой с образованием раствора нитрозилсерной кислоты по реакции

N₂Оз + Н₂SO₄ → NОНSO₄ + Н₂0,

которая затем выводится в специальный аппарат, где разла­гается при продувке воздухом по реакции

2NОНSO₄ + Н₂О + 0,5 О₂ → 2NО₂ + 2Н₂SO₄ .

         Образовавшийся N0₂ частично подается в реактор для связывания SO₂, а остаток орошается водой с получением 50% азотной кислоты. Серная кислота возвращается в аб­сорбер, а излишек ее выводится из установки в качестве то­варного продукта. При содержании в исходном газе 0,29% SO₂, 0,01% SO₃, 0,06% N0_x в этом процессе достигается сте­пень очистки по SO₂ на 95%, по N0_x на 75%.

         В нашей стране разработан метод окисления оксидов озо­ном Оз. Окисление проводится в парогазофазном состоянии с впрыском в реактор диспергированного раствора аммиака в воде. Окисление проходит до N0₂ и SO₃ с последующим раст­ворением их в воде и нейтрализацией кислот с получением сульфата аммония (NH₄)₂ SO₄, используемого в качестве удобрения. Озонный метод очистки был испытан на Молдав­ской ГРЭС на угольном блоке 200 МВт. При прокачке через реактор ,25% раствора гидрата аммония NH₄OH в коли­честве 1386 т/ч была достигнута степень улавливания по N0x≈90%, по SO₂ около 80%. В ходе процесса наблюдалась сильная коррозия оборудования.

         В последние годы интенсивно разрабатываются новые ме­тоды очистки дымовых газов от оксидов азота и серы с ис­пользованием ускорителей электронов с целью инициирова­ния реакций окисления N0x и SO₂. При облучении дымовых газов пучком электронов энергией до 1,5 МэВ между входя­щими в состав дымовых газов компонентами протекают ионно-молекулярные и радикальные химические реакции с учас­тием продуктов радиолиза паров воды, N₂, О₂, С0₂. Вслед за быстрыми первичными процессами ионизации, возбуждения, диссоциации типа

N₂ → N₂+, е, N+, N, N₂*;

 O₂→O₂+, е, O+, О, O₂*;

 Н₂O→Н₂0+, е, Н, ОН, О, Н₂O*;

СO₂→СO₂⁺, СО+, O+, О, СO₂*.

протекают ионно-молекулярные реакции перезарядки А⁺ + В → B⁺ + А, нейтрализации х⁺ + е → х*→ продукты, а также реакции незаряженных частиц, ведущие к образованию ко­нечных продуктов, в том числе

NO + ОН → НNO₂ ;

NO₂ + ОН → НNО₃ ;

NO + O → NO₂ ;

CО + ОН → СO₂ + Н ;

SO₂ + ОН → Н₂SO₄ ;

SO₂ + O→ SO₃ ;

SO₂ + Н₂0 + Н0₂ → Н₂SO₄.

         При подаче в зону реакций аммиака образуются следую­щие продукты в присутствии паров воды:

NН₃ + ОН → NO₂ + Н₂0 ;

NO + NO₂ → N₂ + Н₂О ;

NНз + НNОз → NН₄ +Н₂0 ;

NН₃ + Н₂SO₄ → (NH₄)₂SO₄ ;

NН₃ + Н₂SO₄ + НNО₃ → (NН₄)₂SO₄ · NН₄NОз .