Usuwanie tlenków azotu z gazów odlotowych

Transkrypt

Metody usuwania NOx z gazów odlotowych:
Metody mokre;
metody absorpcyjne
Metody suche;
adsorpcja
selektywna redukcja katalityczna,
nieselektywna redukcja katalityczna,
katalityczny rozkład
1
Metody 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 Ŝelazowców, ozon,
ditlenek chloru, woda utleniona oraz bardzo ekonomiczna metoda gazy odlotowe są zraszane kwasem azotowym w wieŜach
absorpcyjnych
2
Metody suche, bezodpadowe
Adsorpcja NOx na zeolitach
1.Cykl adsorpcji i utleniania
NO + 1/2O2 NO2
2. Cykl regeneracji
Zdesorbowany NO2 kieruje się do kolumny absorpcyjnej w
instalacji kwasu azotowego.
Metoda adsorpcyjna:
- wysoka sprawność, jest bezodpadowa,
- koszt adsorbentów jest wysoki,
- regeneracja kolumny.
3
Metoda selektywnej redukcji katalitycznej (SRK)
Redukcja tlenków azotu do azotu cząsteczkowego za pomocą
amoniaku w obecności katalizatora
4
w zakresie 200-300°C
2NH3 + NO + NO2 → 2N2 + 3H2O
w temperaturze niŜszej od 150°C
2NO2 + 2NH3 N2 + H2O + NH4NO3
w temperaturze powyŜej 320°C
5NO2 + 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
5
Wady metody SRK
• stosowanie bardzo drogiego i wysoce korozyjnego oraz
toksycznego amoniaku
• katalizator platynowy
•mała odporność na zatrucia przez metale cięŜkie, tlenki siarki
i związki halogenowe
•wymagane jest wcześniejsze wstępne oczyszczenie gazów
odlotowych, gdyŜ zawarte w nich cząstki popiołów lotnych
powodują obniŜenie aktywności katalitycznej
6
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 takŜe tlenki metali przejściowych osadzone na
tlenkach krzemu, glinu lub glinokrzemianach.
7
Oczyszczanie gazów odlotowych z NOx i LZO
Budowa i działanie katalizatora
1 - warstwa katalityczna
2 - warstwa pośrednia z aktywatorami
3 - nośnik ceramiczny
8
fot. shell.com
Spaliny muszą być odpylone, sadza
AdBlue – roztwór mocznika
9
Metoda katalitycznego rozkładu tlenków azotu
2NO → N2 + O2
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:
10
Dwutlenk węgla
Separacja CO2 po procesie spalania
Spalanie w atmosferze tlenowej
11
Oczyszczanie gazów odlotowych
z dwutlenku węgla
Sposoby separacji ditlenku węgla z gazów odlotowych:
Absorpcja
Adsorpcja
Separacja membranowa
Separacja kriogeniczna
12
z dwutlenku węgla
Absorpcja
Absorpcja przy niskich temperaturach i wysokim ciśnieniu;
desorpcja proces odwrotny.
Wstępnie oczyszczony CO2 ; rozpuszczalniki to aminy np.:
monoetyloamina, dietyloamina, roztwór amoniaku,
wodorowęglan potasu
13
z dwutlenku węgla
14
z dwutlenku węgla
Adsorpcja
Adsorbenty: węgiel aktywny,
koks aktywny, zeolity,
Ŝel glinowy i krzemnionkowy.
Dwa cykle:
1. Adsorpcja
2. Odzysk ditlenku węgla
(regeneracja adsorbenta)
zmiennociśnieniowa
zmiennotemperaturowa
15
z dwutlenku węgla
Separacja kriogeniczna
SpręŜanie i chłodzenie gazu, a następnie wydzielenie CO2 w
postaci ciekłej.
Geologiczne składowanie CO2
1.Głębokie poziomy wodonośne-solankowe.
2.Wyeksploatowane i częściowo wyeksploatowane złoŜa ropy i
gazu.
3.Głębokie nieeksploatowane pokłady węgla, zawierające metan.
16
z zanieczyszczeń związkami organicznymi
Do usuwania związków organicznych z gazów odlotowych
wykorzystuje się następujące procesy:
•absorpcję
•adsorpcję
•kondensację (skraplanie par)
•utlenianie (bezpośrednie, termiczne, katalityczne)
•ultrafiltrację
•metody biologiczne
Metody regeneracyjne
Metody regeneracyjne usuwania organicznych rozpuszczalników z
gazów odlotowych są to przewaŜnie metody wykorzystujące zjawisko
absorpcji, adsorpcji, kondensacji, filtracji.
17
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.
18
19
ADSORPCJA
Sposób usuwania par rozpuszczalników organicznych z powietrza,
oparty na ich:
-adsorpcji - adsorbenty: węgiel aktywny, silkaŜel, 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.
20
ADSORPCJA
Proces okresowy
21
ADSORPCJA
Proces ciągły
22
Oczyszczanie gazów odlotowych z LZO
Metody membranowe
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 stęŜone LZO > 1000 ppm.
Często jest stosowana razem z kondensacją jako drugi etap
oczyszczania.
23
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)
24
Utlenianie węglowodorów
Utlenianie węglowodorów przebiega zgodnie z równaniem:
CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O
25
Bezpośrednie spalanie w płomieniu
Wymagane duŜe stęŜenia związków organicznych.
Zastosowanie –spalanie odpadowych gazów palnych:
w rafineriach
na polach naftowych
niekiedy w oczyszczalniach scieków (gazy fermentacyjne)
26
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.
27
Spalanie termiczne stosuje się gdy:
•stęŜenie LZO jest zbyt małe, aby podtrzymywać płomień
•nie moŜna wykorzystać metod katalitycznych (mieszanina
gazów zawiera składniki, które mogą powodować szybką
dezaktywację katalizatora)
Zastosowanie:
•lakierowania i emaliowania,
•suszenia powłok malarskich
•Ŝelowania PCV
•przeróbki asfaltów
•drukarnie
28
Spalanie termiczne
29
Katalityczne utlenianie węglowodorów - w przypadku
niskich stęŜeń 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.
30
Spalanie katalityczne
31

Usuwanie tlenków azotu z gazów odlotowych

Transkrypt

Podobne dokumenty

Generuj PDF - Wojewódzki Inspektorat Ochrony Środowiska w

Serdecznie zapraszamy do darmowego

Metody odsiarczania gazów odlotowych

Oczyszczanie gazów odlotowych z LZO

new best available techniques in production of iron and steel

Prezentacja programu PowerPoint

Spotkanie przywódców na temat zmian klimatycznych

Informacja