Способ очистки газов от оксидов азота

 

Изобретение относится к способам газоочистки, применяемым в химической промышленности, и позволяет увеличить срок службы катализаторов. Отходящие газы с примесью оксидов азота подвергают взаимодействия с аммиаком в слое катализатора, находящемся между слоями инерта, при периодическом изменении направления движения очищаемого газа и регенерации тепла очищенного газа в слое инерта, причем между слоями катализатора размещают дополнительный слой инерта, в него подают аммиачную воду, а пропускание газа ведут при времени контакта с дополнительным слоем инерта, равном 0,1 - 1,5 с. Срок службы катализатора увеличивается на 10 - 50%. 1 ил. 1 табл.

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано для очистки отходящих газов от оксидов азота, а также газов, образующихся при производстве азотной кислоты, разделении серной и азотной кислот и др. Цель изобретения состоит в увеличении срока службы катализатора. Поставленная цель достигается тем, что слой катализатора, расположенный между слоями инертного материала, разделяют на две части, между которыми помещают дополнительный слой инертного материала. Восстановитель (аммиачную воду) подают непосредственно в этот слой. Направление движения очищаемого газа периодически изменяют на противоположное. При этом время контакта газа с дополнительными слоями инертного материала равно 0,1 1,5 с. Процесс осуществляют следующим образом (см. чертеж). Предварительно разогревают систему до температуры 250 350^oC. Этот разогрев носит разовый характер и далее не повторяется. Через слой инертного материала И1 и катализатора К1 пропускают очищаемый газ, который в ходе своего продвижения по системе нагревается до температуры 250 350^oC. Далее газ поступает в слой инертного материала И^'. В этот же слой вводят, распыляя его, аммиачную воду, где происходит ее испарение и перемешивание пара с очищаемым газом. Полученную таким образом газообразную смесь подают в слой катализатора К2, где происходит собственно очистка протекает реакция восстановления аммиаком NO_x, сопровождающаяся выделением тепла. За счет тепла химической реакции слой катализатора К2 разогревается. Горячий очищенный газ пропускают далее через слой инертного материала И2, где газ, нагревая этот слой, охлаждается. После этого очищенный газ выбрасывают в атмосферу. Через заданное время начинают пропускать газ через слои инертного материала и катализатора в обратной последовательности, а именно И2, К2, И^', К1, И1. То есть очищаемый газ нагревают, пропуская последовательно через слои И2 и К2, нагретые ранее отчищенными газами. Аммиачную воду в слой И^' подают непрерывно. Очищаемый газ смешивают в этом слое с парами аммиачной воды и пропускают через слой катализатора К1 (где протекает реакция восстановления ) и слой инертного материала И1 (где очищенный газ охлаждается). Такую последовательность пропускания газа через слои осуществляют в течение определенного времени, затем в течение последующего такого же интервала времени процесс ведут, как описано ранее. Т.е. процесс является циклическим, с периодическим изменением направления пропускания газа через слои катализатора и инерта на противоположные. Пример 1. На очистку в реактор, загруженный катализатором АМЦ (оксиды меди цинка на Al₂O₃), подают нитрозный газ при нормальной температуре. Содержание NO_x в исходном газе 6 г/м³. При прохождении газа, как показано на фиг. 1 сплошными стрелками, последовательно через слои инерта И1, катализатора К1, нагретых перед пуском до 300^oC, происходит нагрев реакционной смеси. После этого газ поступает в слой инерта И^'. В этот же слой вводят аммиачную воду. Смешанный с аммиачной водой горячий нитрозный газ пропускают через слой инертной насадки, где происходит равномерное смещение. Время контакта газа с инертной насадкой И^' составляет 0,2 с. Отдельные капли аммиачной воды доиспаряются в этом слое инерта. После этого газ подают на слой катализатора К2, где протекают реакции превращения примесей. После слоя катализатора газ проходит через слой инерта И2. Через 15 мин очищаемую смесь подают на слой инерта, служивший ранее выходным (направление движения газа на чертеже 1 показано пунктиром). Через каждые 15 мин меняют место подачи исходного очищаемого газа осуществляя тем самым изменение направлений фильтрации газа в реакторе. Средняя степень очистки газов от окислов азота составляет 99,0% Срок службы катализатора при таком осуществлении способа 36 месяцев. Пример 2. По методике, приведенной в примере 1, со временем переключения 9 мин очищают газ, содержащий 4 г/м³ NO_x. Катализатор АМЦ. Результаты испытаний приведены в таблице. Пример 3. По методике, приведенной в примере 1, со временем переключения 25 мин очищают газ, содержащий 10 г/м³ NO_x. Катализатор АМЦ. Результаты испытаний приведены в таблице. Пример 4. По методике, приведенной в примере 1, очищают газ, содержащий 20 г/м³ оксидов азота. Катализатор АМЦ. Время между переключениями 60 мин. Результаты испытаний приведены в таблице. Пример 5. По методике, приведенной в примере 1, очищают газы, содержащие 3 г/м ³NO_x. Катализатор АМЦ. Время между переключениями 4 мин. Результаты испытаний приведены в таблице. Пример 6. По методике, приведенной в примере 1, очищают газ, содержащий 6 г/м ³NO_x. Катализатор АМЦ. Время между переключениями 15 мин. Результаты испытаний приведены в таблице. Пример 7. По методике, приведенной в примере 1 очищают газ, содержащий 12 г/м³ оксидов азота. Катализатор АМЦ. Время между переключениями 25 мин. Результаты испытаний приведены в таблице. Пример 8 (известный способ). Очистке подвергаются газы, содержащие NO_x с концентрацией 6 г/м³ на слое катализатора АЦМ. Со временем переключения 15 мин осуществляют 25 циклов (12,5 ч). Затем делают два переключения с продолжительностью 25 мин. После этого всю последовательность повторяют. Средняя степень очистки 98,2% Результаты приведены в таблице. Пример 9. Процесс осуществляют по методике примера 1 на катализаторе АВК-10. Очистке подвергаются газы, содержание 10 г/м³ оксидов азота при времени переключения 27 мин. Результаты показаны в таблице. Пример 10. Процесс осуществляют по методике примера 1 на слое катализатора АВК-10. Концентрация оксидов азота в очищаемых газах 4 г/м³. Время между переключениями 10 мин. Результаты показаны в таблице. Пример 11. Процесс осуществляют по методике примера 1. Концентрация NO_x 4 г/м³. Время между переключениями 10 мин. Результаты приведены в таблице. Пример 12 (известный способ). Процесс осуществляют по методике, описанной в примере 9. Концентрация оксидов азота 4 г/м³. Катализатор АВК 10. Время между переключениями 09 мин, через каждые 10 часов делают два переключения через 15 син. Средняя степень очистки 98,1% Результаты приведены в таблице. Из представленных данных видно, что уменьшение времени контакта газа в слое инерта И^' менее 0,1 с (примеры 5, 7, 11) ведет к сокращению срока службы катализатора вследствие образования и отложения на нем нитритных (нитратных) солей аммония с последующим разложением. При увеличении времени контакта в этом слое более 1,5 с (пример 6) возрастает температура за счет большего нагрева очищаемого газа в этом инерте. Это ведет к перегреву катализатора, что снижает срок службы. Сравнение примеров 1 4 с 8 и 9, 10 с 12 позволяет доказать, что положительный эффект (увеличение срока службы) достигается по сравнению с прототипом независимо от используемого катализатора. Абсолютный срок службы зависит от марки используемого катализатора (АМЦ. АВК-10 или другие), однако использование ввода аммиачной воды в слой инерта увеличивает этот срок по сравнению с теми же катализаторами, примененными в прототипе. Причина этого заключается в том, что осуществление способа по прототипу не исключает образования аммонийных слоев, а за счет технологических приемов позволяет периодически их разлагать. В опасных количествах соли не накапливаются. Однако периодическое их образование и разложение может сокращать срок службы катализатора, что мы и видим в приведенных примерах. Примеры 1-4, 9, 10 демонстрируют способ очистки, позволяющий эффективно проводить каталитический процесс очистки газов от оксидов азота при использовании в качестве восстановителя аммиачной воды и увеличении по сравнению с прототипом срока службы катализатора на 10 50% (с 24 месяцев до 38 месяцев для АМЦ и с 60 до 68 месяцев для АВК-10).

Формула изобретения

Способ очистки газов от оксидов азота путем взаимодействия их с аммиаком в слое катализатора, находящемся между слоями инерта, при периодическом изменении направления движения очищаемого газа и регенерации тепла очищенного газа в слое инерта, отличающийся тем, что, с целью увеличения срока службы катализатора, между слоями катализатора размещают дополнительный слой инерта, в него подают аммиачную воду и пропускание газа ведут при времени контакта с дополнительным слоем инерта, равном 0,1 1,5 с.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 21.07.2001

Номер и год публикации бюллетеня: 20-2003

Извещение опубликовано: 20.07.2003        

---