Спосіб тонкої очистки відхідних газів від оксидів азоту (іі) в виробництві слабкої азотної кислоти

1 Спосіб тонкої очистки ВІДХІДНИХ газів від оксиду азоту (II) в виробництві слабкої азотної кислоти, який включає обробку суміші газів в зоні електророзряду, який відрізняється тим, що суміш 0,5-1% від загальної КІЛЬКОСТІ ВІДХІДНОГО газу, який відбирають після абсорбційної колони і такої ж КІЛЬКОСТІ продувного газу, обробляється в зоні тихого розряду в генераторі радикалів для синтезу радикалів на базі кисню ВІДХІДНИХ газів, аміаку і водню продувного газу цеху виробництва аміаку з наступним дозуванням збудженого потоку в загальний потік ВІДХІДНИХ газів виробництва слабкої азотної кислоти 2 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що час між відбором потоку і змішуванням його з загальним потоком не повинен перевищувати 10 3 секунди 3 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що напруга в генераторі радикалів не повинна перевищувати 9 кВ 4 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що азотну кислоту і нітрат амонію, які утворилися, поглинають в абсорбері водою 5 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що як генератор радикалів використовують генератор озону Винахід відноситься до способу тонкої очистки відходящих газів від оксидів азоту (II) в виробництві слабкої азотної кислоти До цього часу відома значна КІЛЬКІСТЬ методів тонкої очистки відходящих газів від оксидів азоту (II) в виробництві слабкої азотної кислоти Один з методів є каталітичне відновлення (див Кузнецов И Е Троицкая Т М Защита воздушного бассейна от загрязнений вредными веществами химических предприятий - М Химия, 1979 -344с) Процес відновлення оксиду азоту (II) протікає або при підвищених температурах 950-1050°С на поверхні каталізатору, або в присутності газа-відновника Каталізаторами служать платинові метали (паладій, рутеній, платина, родій) нанесені на оксид азоту, кераміку та інше В якості відновника використовують природний газ, водень, аміак і т д є, що усі гази, які використовуються не повинні вміщувати сірнисті сполуки, які є отрутою для каталізатору, що потребує додаткового обладнання І саме використання платинових металів як каталізатор і природний газ, водень, аміак як відновник підвищує собівартість очистки При використані аміаку в якості відновника велика вірогідність виникнення вибухонебезпечних сумішей Відомий спосіб реагентної очистки відходящих газів від оксиду азоту (II) в виробництві слабкої азотної кислоти (ФРГ, заявка 36065-35, кл B01D53/54, 1982 г) Очистка відбувається за наступними етапами 1) дозування реагентів в потік відходящих газів при температурі більше 950°С, 2) шляхом термічної дії тверді і рідкі реагенти переводять в газоподібний стан, 3) розкладання реагентів на реакційноздатні сполуки, 4) збагачення і ПІДВІД продуктів розкладання в зону реакції, 5) змішування в зоні реакції продуктів розкладання і відходящих газів з одночасною подачею водяної пари Недоліком є необхідність використання підвищеної температури Газофазний відновний процес потребує вузької високотемпературної області й надлишку аміаку Каталітичне відновлення починається при температурі 145°С - для аміаку як відновник, при 339°С - для метану як відновник Таким чином, існуюча технологія потребує додаткового підігріву відходящих газів Другий недоліком 00 00 ю 58784 Недоліком є складне апаратне оформлення, потреба в підігріві газових потоків Крім того продукти розкладання не повинні змішуватися і реагувати до зони реакції, що значно ускладнює процес Відомий спосіб абсорбційної очистки відходящих газів від оксиду азоту (II) в виробництві слабкої азотної кислоти (США, патент 4562052, кл B01D53/56 ,1986 г) ВІДХОДЯЩІ гази, які вміщують оксид азоту (II) промивають 55-70% азотною кислотою для абсорбування і окислення оксиду азоту (II) Після ЧОГО ПОТІК нагрівають до 150°С і вводять в контакт з віддуваючим потоком для отримання концентрованої азотної кислоти і концентрованого оксиду азоту(ІІ) Очищений газовий потік обробляють промивною рідиною для видалення залишкової азотної кислоти Недоліком є те, що проведення цього процесу потребує значного апаратного оформлення і значного захисту від корозії Крім того в процесі утворюється промивна рідина, яка потребує подальшої переробки Прототипом запропонованого способу є метод, який полягає в пропусканні відходящих газів через електрофільтр, електроди якого дають кистьовий розряд (див журнал " Кокс и химия", 1977, №5, с 31 -34 // Кипоть Н С , Бродович А И , Зайченко В М " Очистка коксового газу от окислов азота в электрофильтрах с кистевым разрядом") Озон, який генерується на кистьовому розряді вибірково вступає в реакцію з оксидом азоту (II) й подальшому фіксується в вигляді нітропродуктів й видаляється з газовим потоком Глибина очистки від оксиду азоту (II) за даним способом залежить від величини подаваємої напруги 18кВ - 27%, 32кВ 81%, 41 кВ - 93% Такі данні отримано для концентрацій оксидів азоту 2-Змг/м3 Суттєво впливає на глибину очистки газу від оксидів азоту (II) початкова концентрація - зі збільшенням її відбувається зниження глибини очистки Недоліком даного методу є необхідність використання високої напруги, швидкий вихід з ладу ізоляторів генеруючого озон апарату В основу винаходу поставлено задачу очищення відходящих газів від оксиду азоту (II) в виробництві слабкої азотної кислоти шляхом пропускання суміші 0,5-1% від загального потоку відходящих газів і такої ж КІЛЬКОСТІ продувочних газів цеху виробництва аміаку, котрий містить аміак і водень через генератор радикалів, з подальшим введенням радикальної суміші в загальний потік відходящих газів виробництва слабкої азотної кислоти, які містять оксид азоту (II) Час між відбором потоку й змішуванням його з загальним потоком не повинно перевищувати 102с Напруга в генераторі радикалів не повинна перевищувати 9 кВ Азотну кислоту і нітрат амонію, які утворилися поглинають в абсорбері водою Генератор радикалів використовують генератор озону Процес зниження вмісту оксиду азоту (II) базується частково на відновлені оксиду азоту (II) до молекулярного азоту, а також за рахунок кислотоутворення за наступними реакціями _ NH 3 - ^ N H 2 + H Шлях перший NH2+NO-»N2+H2O H 2 _i_ \J о — r n Uin" ~r t~\ •. U o Шлях другий H* + O 2 -» HO 2 На фіг 1 показана технологічна схема тонкої очистки відходящих газів від оксидів азоту в виробництві слабкої азотної кислоти, на фіг 2 представлені залежності утворення азотної кислоти від відношення кисень водень при напругах 10, 12кВ, на фіг 3 представлені залежності зміни концентрації оксиду азоту (II) від напруги при різному часі перебування потоку в генераторі радикалів Технологічна схема за способом містить компресор 1, змішувач 2, генератор радикалів 3, абсорбер 4, насос 5 Спосіб здійснюється таким чином від потоку відходящих газів після абсорбційної колони (фіг 1 ) відбирається за допомогою компресору 1 0,51% від загального потоку відходящих газів куди в змішувачі 2 додається також КІЛЬКІСТЬ продувочних газів цеху виробництва аміаку і направляється в генератор радикалів 3, де під дією електричного розряду в потоці відбувається синтез радикалів Напруга в генераторі радикалів від напруги запалювання тихого розряду до 9кВ В якості генератору радикалів використовується генератор озону Відібраний потік після генератору радикалів повертається в загальний потік відходящих газів При цьому в газі з оксидів азоту(ІІ) і радикалів НО утворюються азотна кислота і нітрат амонію, які абсорбуються в абсорбері 4 водою Очищений газ після абсорберу викидається в атмосферу через вихлопну трубу Вода з абсорберу насосом 5 подається назад в абсорбер Процес було проведено при різних напругах генератору радикалів й різних відношеннях кисень водень (від 0,0045 до 0,06), різних напругах й різному часі перебування потоку в генераторі радикалів По отриманих даним можна зробити висновок, що цим методом можна очистити відходящих газів від оксидів азоту (II) в виробництві слабкої азотної кислоти При даному процесі відсутні корозійні явища, тому що в генераторі радикалів розряд відбуваються між електродами, які мають покриття зі скла, кераміки чи емалі Як видно з фіг 2 концентрація азотної кислоти, що утворилася при 10 кВ більша ніж концентрація азотної кислоти, що утворилася при 12кВ Крім того утворення азотної кислоти, а з ним і глибина очистки відходящих газів від оксиду азоту (II) лімітується вмістом кисню в відходящому газі Як видно з кривих 1 і 2 фіг 2 найбільш оптимальним відношенням кисень водень є 0,0284 (концентрація кисню 2,84% об) При збільшені відношення кисень водень більше 0,03 призводить до зменшення виходу азотної кислоти, а з ним і глибини очистки відходящого газу від оксидів азоту (II) в виробництві слабкої азотної кислоти Як видно з фіг 3 зміни концентрації оксиду азоту (II) при часі перебування потоку в генераторі радикалів різному 0,76с більші ніж при часі 0,38с 58784 За кривих 1 і 2фіг 3 видно, що найбільш оптимальною напругою є 6-8кВ При збільшені напруги спостерігається зменшення очистки відходящого газу від оксиду азоту (II) в виробництві слабкої азотної кислоти В таблицях 1, 2 і 3 наведені експериментальні дані, які були використанні для створення технологічної схеми тонкої очистки відходящого газу від оксиду азоту (II) в виробництві слабкої азотної кислоти Техніко-економічна ефективність полягає в тому використання даного методу очистки відходящого газу від оксиду азоту (II) в виробництві слабкої азотної кислоти дозволить зменшити вміст оксиду азоту (II) в відходящих газах при значно нижчій собівартості очистки Це викликає значне зменшення собівартості слабкої азотної кислоти на 5-10% Спосіб є "промислове використовуваним", так як не потребує координальних змін в технології виробництва Таблиця 1 Дані експерименту при напрузі ЮкВ № пп 1 2 3 4 Відношення кисень водень 0,0159 0,0227 0,0284 0,0318 Вихід азотної кислоти, мг 17,26 20,712 25,89 17,26 Таблиця 2 Дані експерименту при напрузі 12кВ № пп 1 2 3 4 Відношення кисень водень 0,0159 0,0227 0,0284 0,0318 Вихід азотної кислоти, мг 17,26 8,63 13,808 8,36 Таблиця З Дані експериментів при ВМІСТІ аміаку 20-ЗОмг/м" Час перебування газу в генераторі радикалів, с 0,76 0,38 начал мг/м3 C N O к і н ц е в а , мг/м' 5 CNO 60 25 5 28 18 6 20,5 11 Напруга, кВ 7 20 11 8 23 12 9 28 19 58784 Комп'ютерна верстка Т Чепелева Підписано до друку 05 09 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна