Способ очистки дренажных газов от оксидов азота и устройство для его осуществления

 

Использование: очистка дренажных выбросов от оксидов азота в химической, нефтехимической, электронной и радиоэлектронной отраслях промышленности. Сущность изобретения: дренажные газы очищают от пыли и влаги и адсорбируют NO_x мелкопористым природным цеолитом, содержащим, мас. SiO₂ 67 90; Al₂O₃ 8 12; K₂O 0 4; Na₂O 0 5, CaO 0 5, примеси остальное до 100% После насыщения проводят десорбцию путем разогрева природного цеолита до 400 450 К с одновременной продувкой его газообразным азотом. Десорбированный газ пропускают через слой нагретого до 500 870 К древесного угля с получением СО. Газы, содержащие NO_x и CO, пропускают через слой нагретого алюмосиликата, промотированного СuО и Cr₂O₃. NO_x восстанавливается до N₂ Очищенный газ сбрасывают в атмосферу. Устройство для осуществления способа включает адсорберы и каталитический реактор. Основная особенность устройства заключается в том, что перед адсорберами установлен пылевлагоуловитель. 2 с. п. ф-лы, 1 ил. 2 табл.

Изобретение относится к очистке дренажных выбросов, содержащих токсичные вещества, в частности к способам и устройствам, осуществляющим очистку газов от оксидов азота, и может найти применение в химической, нефтехимической, электронной, радиоэлектронной и других отраслях промышленности.

Известен способ очистки газов от оксидов азота при 260-530^оС на катализаторе, представляющем собой оксиды металлов, в частности Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, нанесенные на алюмосиликат [1] Однако данный способ не обеспечивает высокой степени очистки газов от оксидов азота.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ очистки газов от оксидов азота, основанный на пропускании отходящих газов через слой нагретого активированного угля. Образующуюся при этом смесь, содержащую N₂, CO₂, CO и NO с соотношением NO:CO, равным 1, подают в емкость со слоем нагретого алюмосиликата, промотированного оксидами металлов [2] Недостатком данного способа является то, что он не обеспечивает полного восстановления оксидов азота.

Известна адсорбционная установка, включающая параллельно установленные адсорберы и каталитический реактор, соединенные газоотводящими и газоподводящими трубопроводами, содержащими запорную арматуру [3] Недостаток известной установки состоит в том, что она не обеспечивает полноты адсорбционного процесса при больших скоростях подаваемого газового потока. А в процессе регенерации возможны значительные выбросы сорбированных веществ в атмосферу, не отвечающих санитарным нормам.

Технической задачей предлагаемого изобретения является увеличение срока службы адсорбента и улучшение экологических условий.

Предлагаемый способ очистки включает предварительное отделение паров воды от дренажных газов во влагоотделителе, сорбцию дренажных газов на адсорбенте, состоящем из природного цеолита следующего состава, мас. SiO₂ 90-67 Al₂O₃ 8-12 K₂O 0-4 Na₂O 0-5 CaO 0-5 Другие примеси До 100% десорбцию оксидов азота с поверхности, предварительно нагретого до 400-450 К, адсорбента и подачу продуктов адсорбции на каталитическое восстановление в реакторе, содержащем слой древесного угля и слой алюмосиликата, промотированного оксидами меди и хрома.

Слой древесного угля предварительно нагревают до 4500-500 К при помощи встроенных в реактор нагревателей. В дальнейшем тепловой режим процесса поддерживается в диапазоне 500-870 К за счет тепла экзотермической реакции восстановления оксидов азота. В данном диапазоне температур достигается максимальная степень превращения оксидов азота до экологически безвредных продуктов.

На фиг. 1 показана схема устройства для реализации предлагаемого способа.

Устройство для очистки газов от оксидов азота содержит пылевлагоулавливатель 1, два параллельно установленных адсорбера 2 и 3, соединенных газоподводящими 4 и газоотводящими 5 магистралями, включающими запорную арматуру, а также газоподводящей магистралью 6 газа-носителя.

В состав устройства также входит реактор 7, связанный с каждым из адсорберов газоотводящей магистралью 8 и с магистралью 9 сброса очищенных газов в атмосферу.

Каждый из адсорберов 2 и 3 имеет нагревательные устройства 10, смонтированные внутри кольцевых кассет 11 с сорбентом. В верхней крышке адсорбера расположен патрубок 12 для входа очищаемого газа. Кольцевая кассета 11 сорбента состоит из двух перфорированных обечаек 13, внутрь кассет введены датчики температуры 14. В кассету засыпается сорбент. На нижней крышке адсорбера размещены люки 15 для ссыпки сорбента из кассет, а также патрубок 16 для отвода очищенных газов. Сверху корпус адсорбера покрыт слоем теплоизоляции.

В реакторе 7 установлено газораспределительное устройство 17. Реактор заполнен древесным углем и алюмосиликатным катализатором. Нагревательное устройство 18 смонтировано внутри реактора.

Устройство работает следующим образом.

Дренажные газы, содержащие оксиды азота, поступают на пылевлагоуловитель 1, где освобождаются от пыли и влаги. Далее дренажные газы проходят по магистрали 5 в адсорбер через входной патрубок 12 и, резко расширяясь, с малой скоростью проходят радиально через слой сорбента, расположенный в кольцевой кассете 11. Благодаря низкой скорости дренажных газов, окись азота NO успевает окислиться кислородом воздуха до NO₂, а последняя хорошо сорбируется в кассете. Очищенный газ поступает в нижнюю часть адсорбера и выводится через патрубок 19 и газоотводящую магистраль 6 для сброса в атмосферу.

Такая конструкция адсорбера не допускает проскока газа через адсорбер без очистки, и даже в случае образования на внутренних стенках адсорбера конденсата, последний стекает вниз адсорбера без контакта с сорбентом, что увеличивает срок службы сорбента благодаря уменьшению его выщелачивания.

Вторая стадия работы аппарата десорбция оксидов азота с последующим каталитическим восстановлением их, осуществляется путем нагрева сорбента в адсорберах включением нагревательных устройств 10. Газ-носитель азот, подаваемый по магистрали 7 в адсорберы, создает поток продуктов десорбции в реактор 7, где на предварительно прогретом слое активированного угля и алюмосиликата, промотированного оксидами металлов, осуществляется каталитическое восстановление оксидов азота. Отходящие газы из реактора содержат относительно безвредные продукты катализа N₂, СO₂ и через магистраль 9 выбрасываются в атмосферу.

Способ очистки газов от оксидов азота и устройство для его реализации позволяет существенно снизить выбросы оксидов азота в атмосферу за счет увеличения степени очистки газов путем использования адсорбента, состоящего из клиноптилолита и морденита; использование пылевлаго- отделителя и специальной конструкции адсорбера повышает время эксплуатации сорбента; исключение активного угля из состава сорбента предотвращает разогрев сорбента и повышает безопасность работ.

П р и м е р 1. Дренажный газ с концентрацией оксида азота 33 г/м³ и расходом 6000 м/ч пропускают через слой адсорбента, состоящий из природного цеолита, содержащего, мас. SiO₂ 67 Al₂O₃ 12 K₂O 0-4 Na₂O 0-5 CaO 0-5 Примеси Остальное Сорбцию продолжают до появления оксидов азота на выходе из аппарата. При этом сорбционная емкость составила 10,6% После насыщения сорбента оксиды азота десорбируют путем продувки адсорбента азотом, нагретым до 400-450 К. Продукты десорбции подают в реактор с двухслойным реагентом, состоящим из древесного угля и алюмосиликата, промотированного оксидами меди и хрома, где осуществляется процесс восстановления оксидов азота при 770-870 К. На выходе регенератора в отходящем газе анализами установлено содержание N₂ 63,1% СО₂ 33,2% и СО 3,7% П р и м е р 2. В условиях примера 1, но с концентрацией азота 0,5-0,7 г/м³ дренажный газ пропускают через природный цеолит того же состава до насыщения. При этом сорбционная емкость составила 12,1% В отходящем газе после восстановления оксидов азота в реакторе обнаружено N₂ 63,4% СО₂ 33,4% и СО 3,2% П р и м е р 3. В условиях примера 1, но с составом сорбента включающем, мас. SiO₂ 90 Al₂O₃ 8,0 K₂O, Na₂O, СаО, другие примеси остальное пропускают оксиды азота. При этом сорбционная емкость составила 12,1% В отходящем газе обнаружено N₂ 62,0% СО₂ 35,3% и СО 2,7% П р и м е р 4. В условиях примера 1, но с шестикратным повторением процесса (6 циклов) сорбция восстановление. При этом сорбционная емкость в повторениях и состав газов на выходе из реактора показаны в табл. 1.

П р и м е р 5. В условиях примера 4, но дренажный газ перед подачей в адсорбер пропускают через пылевлагоотделитель. Параметры процесса представлены в табл. 2.

Таким образом предварительная очистка газа от пыли и удаление влаги из дренажных газов позволяет значительно увеличить срок службы адсорбента.

Формула изобретения

1. Способ очистки дренажных газов от оксидов азота, включающий пропускание газов, содержащих оксиды азота, через слой нагретого углеродсодержащего материала, восстановление образовавшимся монооксидом углерода оксидов азота до молекулярного азота при пропускании очищаемых газов через слой нагретого алюмосиликата, промотированного оксидами меди и хрома, и сброс очищенных газов в атмосферу, отличающийся тем, что в качестве углеродсодержащего материала используют древесный уголь при температуре слоя 500 870 К, а предварительно исходные дренажные газы очищают от пыли и влаги и адсорбируют оксиды азота мелкопористым природным цеолитом при следующем содержании компонентов, мас.

SiO₂ 67 90
Al₂O₃ 8 12
K₂O 0 4
Na₂O 0 5
Cao 0 5
Примеси Остальное до 100%
до насыщения с последующей десорбцией путем разогрева природного цеолита до 400 450 K с одновременной продувкой его газообразным азотом.

2. Устройство для очистки дренажных газов от оксидов азота включающее адсорберы и каталитический реактор, соединенные трубопроводами с запорной арматурой, отличающееся тем, что оно снабжено пылевлагоуловителем, установленным перед адсорберами.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2