usuwanie tlenków azotu z gazów odlotowych

Usuwanie tlenków azotu z gazów odlotowych

Metody usuwania NOx z gazów odlotowych:

Metody mokre;

metody absorpcyjne

Metody suche;

adsorpcja

selektywna redukcja katalityczna,

nieselektywna redukcja katalityczna,

katalityczny rozkład

Usuwanie tlenków azotu z gazów odlotowychMetody mokre

Metody mokre - absorpcyjne

1. Stosunek molowy NO2/NO = 1, procesy absorpcji w roztworach

alkalicznych takich, jak NaOH, Na2CO3, Ca(OR)2, CaCO3, Mg(GH)2,

MgCO3 , (NH4)2CO3 (90%)

2. Stosunek molowy NO2/NO << 1 prowadzi się absorpcję

alkaliczną w obecności substancji utleniających, takich jak

podchloryn sodu, podchloryn wapnia, sole żelazowców, ozon,

ditlenek chloru, woda utleniona oraz bardzo ekonomiczna metoda -

gazy odlotowe są zraszane kwasem azotowym w wieżach

absorpcyjnych

Adsorpcja NOx na zeolitach

1. Cykl adsorpcji i utleniania2. Cykl regeneracji

Zdesorbowany NO2 kieruje się do kolumny absorpcyjnej w

instalacji kwasu azotowego.

Metoda adsorpcyjna - wysoka sprawność, jest bezodpadowa, - koszt adsorbentów jest wysoki i regeneracja kolumny

Usuwanie tlenków azotu z gazów odlotowych Metody suche, bezodpadowe


Metoda selektywnej redukcji katalitycznej (SRK)

Redukcja tlenków azotu do azotu cząsteczkowego za pomocą amoniaku w obecności katalizatora


w zakresie 200-300°C

2NH3 + NO + NO2 2N2 + 3H2O


w temperaturze niższej od 150°C zachodzi reakcja2NO2 + 2NH3 N2 + H2O + NH4NO3

w temperaturze powyżej 320°C5NO2 + 2NH3 7NO + 3H2O

Katalizatory: platynowce: Pt, Rh, Pd oraz tlenki metali przejściowych,

np. V2O5, TiO2, MoO3,

V2O5 osadzony na TiO2 lub na mieszanym nośniku TiO2-SiO2


Wady metody SRK• stosowanie bardzo drogiego i wysoce korozyjnego oraz toksycznego amoniaku• katalizator platynowy•mała odporność na zatrucia przez metale ciężkie, tlenki siarki i związki halogenowe•wymagane jest wcześniejsze wstępne oczyszczenie gazów odlotowych, gdyż zawarte w nich cząstki popiołów lotnych powodują obniżenie aktywności katalitycznej


Metoda nieselektywnej redukcji katalitycznej

2NO + 2H2 N2 + 2H2O

2NO2 + 4H2 N2 +4H2O

4NO + CH4 2N2+CO2+2H2O

2NO2 + CH4 N2 + CO2 + 2H2O

2NO + 2CO N2 +2CO2

2NO2 +4CO N2 + 4CO2

Redukcję nieselektywną katalizują katalizatory platynowe i

palladowe, a także tlenki metali przejściowych osadzone na

tlenkach krzemu, glinu lub glinokrzemianach.


Budowa i działanie katalizatora 1 - warstwa katalityczna2 - warstwa pośrednia z promotorami3 - nośnik ceramiczny

Oczyszczanie gazów odlotowychkataliza

Metoda katalitycznego rozkładu tlenków azotu

NOx N2 + x/2O2

Katalizatory dla rozkładu NOx - zeolity dotowane jonami miedzi

lub platyny

NOx jest adsorbowany na centrach aktywnych, w tym wypadku

atomach metalu ( np. Cu lub Pt). W wyniku oddziaływania z

atomem metalu przebiega reakcja chemiczna:

M + NO M-NO M-O + M-N

2M-O + 2M-N 4M + N2 + O2


Zapobieganie emisji dwutlenku węgla

http://www.czystaenergia.pl/pdf/poleko2008_2_4.pdf

Oczyszczanie gazów odlotowych z dwutlenku węgla

Sposoby separacji ditlenku węgla z gazów odlotowych:

Absorpcja

Adsorpcja

Separacja membranowa

Separacja kriogeniczna


Absorpcja

Absorpcja przy niskich temperaturach i wysokim ciśnieniu;

desorpcja proces odwrotny.

Wstępnie oczyszczony CO2 ; rozpuszczalniki to aminy np.:

monoetyloamina, dietyloamina, roztwór amoniaku,

wodorowęglan potasu


Adsorpcja

Adsorbenty: węgiel aktywny, koks aktywny, zeolity, żel glinowy i

krzemnionkowy.

Dwa cykle:

1. Adsorpcja

2. Odzysk ditlenku węgla (regeneracja adsorbenta)

zmiennociśnieniowa

zmiennotemperaturowa


Schemat instalacji do pochłaniania CO2 z gazów spalinowych w

elektrowni węglowej CO2 + CaO CaCO3


Geologiczne składowanie CO2

1.Głębokie poziomy wodonośne-solankowe.

2.Wyeksploatowane i częściowo wyeksploatowane złoża ropy i

gazu.

3.Głębokie nieeksploatowane pokłady węgla, zawierające metan.

Separacja kriogeniczna

Sprężanie i chłodzenie gazu, a następnie wydzielenie CO2 w

postaci ciekłej.

Do usuwania związków organicznych z gazów odlotowych wykorzystuje się następujące procesy:

•Absorpcję

•adsorpcję

•kondensację (skraplanie par)

•utlenianie (głównie do CO2, H2O)

•ultrafiltrację

Metody regeneracyjne

Metody regenaracyjne usuwania organicznych rozpuszczalników z gazów odlotowych są to przeważnie metody wykorzystujące zjawisko absorpcji, adsorpcji, kondensacji, filtracji.

Oczyszczanie gazów odlotowych z zanieczyszczeń związkami organicznymi

ABSORPCJA

Sposób usuwania par rozpuszczalników organicznych z powietrza, oparty na ich:

- absorpcji w wysoko-wrzącym rozpuszczalniku organicznym,

- desorpcji,

- ewentualnie spaleniu katalitycznym desorbowanych mediów.

Stosowane absorbenty:

Chloro-, nitro- i alkilo- pochodne węglowodorów aromatycznych, alkohole, aldehydy, ketony, estry kwasów organicznych, węglowodory alifatyczne, węglowodory heterocykliczne, oleje wysokowrzące, eter polietylenoglikolowy.

Wady: wtórne zanieczyszczanie środowiska toksycznymi i odoroczynnymi parami i ściekami oraz wysoki koszt cieczy absorpcyjnych.



Sposób usuwania par rozpuszczalników organicznych z powietrza, oparty na ich: -adsorpcji - adsorbenty: węgiel aktywny, silkażel, zeolity, glinokrzemiany

-desorpcji:

-z węgla aktywnego - za pomocą strumienia pary wodnej.

-z glinokrzemianów - ogrzewanie warstwy adsorbenta do temperatury wrzenia zaadsorbowanej substancji, przepływ (przedmuchiwanie) gazu obojętnego przez warstwę nasyconego adsorbenta oraz przez kombinację wymienionych metod.

Adsorbenty jednorazowego i wielokrotnego stosowania.

Wady- wymagają dokładnego odpylenia gazów i ich wstępnego osuszenia, - są to metody kosztowne, wymagające stosowania wielostopniowych instalacji.

Metody regeneracyjneADSORPCJA


Metody regeneracyjneADSORPCJA


Separacja membranowa oparta jest na selektywnej przepuszczalności lotnych związkỏw organicznych (LZO) przez membrany ze środowiska powietrza.

Membrany – organiczne np.:guma silikonowa (polidimetylosiloksan), - nieorganiczne: ceramiczne, metalowe

Strumienie stężone LZO > 1000 ppm.

Często jest stosowana razem z kondensacją jako drugi etap oczyszczania.

Metody membranowe

Oczyszczanie gazów odlotowych z LZO


Metody nieregeneracyjne

Utlenianie związków organicznych :spalanie bezpośrednie (w płomieniu)(temp. ~1500 K) spalanie termiczne (900-1400 K)

utlenianie katalityczne (500-900 K) metody biologiczne (280-330 K, opt. 310 K)




Utlenianie węglowodorów

Utlenianie węglowodorów przebiega zgodnie z równaniem:

CnH2n+2 + (3n+1)/2 O2 nCO2 + (n+1)H2O

CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O


Bezpośrednie spalanie w płomieniu

Wymagane duże stężenia związków organicznych.

Zastosowanie –spalanie odpadowych gazów palnych:w rafineriach na polach naftowych niekiedy w oczyszczalniach scieków (gazy fermentacyjne)



Spalanie termiczne polega na dozowaniu odpadów gazowych

palnych do palnika zasilanego gazem ziemnym. Ten rodzaj

spalania jest bardzo energochłonny i kosztowny.

Temp. 800 – 1200oC. Temp <1400oC.



Spalanie termiczne stosuje się gdy:

•stężenie LZO jest zbyt małe, aby podtrzymywać płomień

•nie można wykorzystać metod katalitycznych (mieszanina gazów zawiera składniki, które mogą powodować szybką dezaktywację katalizatora) Zastosowanie: •lakierowania i emaliowania,

•suszenia powłok malarskich

•żelowania PCV

•przeróbki asfaltów

•drukarnie



Spalanie termiczne

Katalityczne utlenianie węglowodorów - w przypadku

niskich stężeń węglowodorów w gazach odlotowych.

Temperatura rzędu 250-400oC.

Katalizatory - metale osadzone na nośniki nieorganiczne.

Katalizatory pełnego spalania węglowodorów - zawierają

platynę i pallad. Mniej aktywne - tlenki metali Cu, Mn, Cr.

Fe, Co, Sn, Ni, Zn.


usuwanie tlenków azotu z gazów odlotowych

Documents