Спосіб очищення димових газів від оксидів азоту

1. Спосіб очищення димових газів від оксидів азоту, який полягає в тому, що здійснюють контактування водяного розчину карбаміду з перегрітою водяною парою при температурі 150-500 °С, тиску 3-10 атм., протягом 0,5-5,0 с, отриману парогазову відновлювану суміш змішують із озоновмісною сумішшю й продукт змішання вводять у потік димових газів з температурою 150-1000 °С, при цьому масове співвідношення озон:карбамід становить 0,01-1,0. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що продукт змішання вводять у потік димових газів, що мають температуру 250-450 °С. 3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що час перебування продукту змішання у потоці димових газів становить 0,2-1,0 с. 4. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що продукт змішання подають газом-носієм, вибраним із групи, що містить повітря, водяну пару, димові гази, інертні гази або їхню суміш. UA (21) a201009230 (22) 22.07.2010 (24) 10.10.2011 (31) RU2009128733 (32) 27.07.2009 (33) RU (46) 10.10.2011, Бюл.№ 19, 2011 р. (72) КУЛІШ ОЛЬГА НІКОЛАЄВНА, RU, КУЖЄВАТОВ СЄРГЄЙ АЛЄКСАНДРОВІЧ, RU, ОРЛОВА МАРІНА НІКОЛАЄВНА, RU, КУРБАТОВ ЮРІЙ ФЕДОРОВИЧ, ФАРИНА МИКОЛА ОЛЕКСАНДРОВИЧ, ІВАНОВА ЄКАТЄРІНА ВЛАДІМІРОВНА, RU (73) ГОСУДАРСТВЄННОЄ ОБРАЗОВАТЄЛЬНОЄ УЧРЄЖДЄНІЄ ВИСШЕГО ПРОФЄССІОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНІЯ "РОССІЙСКІЙ ГОСУДАРСТВЄННИЙ УНІВЄРСІТЄТ НЄФТІ І ГАЗА ІМ. І.М. ГУБКІНА", RU, ТОВАРИСТВО З ОБМЕЖЕНОЮ ВІДПОВІДАЛЬНІСТЮ "ЛУКОЙЛ ЕНЕРГІЯ І ГАЗ УКРАЇНА", КУЛІШ ОЛЬГА НІКОЛАЄВНА, RU (56) US 4208386 A 17.06.1980. US 4726302 A 23.02.1988. RU 2271856 C2 20.03.2006. US 4719092 A 12.01.1988. US 4751065 A 14.06.1988. US 4770863 A 13.09.1988. US 4927612 A 22.05.1990. US 4119702 A 10.10.1978. C2 2 (19) 1 3 становить 300-500 °C. Це двигуни внутрішнього згоряння, дизельні двигуни, газотурбінні й газомоторні установки, технологічні печі. Відомо також, що у процесі експлуатації теплових агрегатів відбуваються значні коливання теплового навантаження. У випадку зниження температури димових газів у зоні введення відновлювана знижується й ефективність процесу некаталітичного очищення димових газів від оксидів азоту. Для можливості проведення процесу відновлення оксидів азоту при більше низькій температурі використовують добавки до відновлювача, наприклад, кисневмісні органічні сполуки: альдегіди, кетони, етиленгліколь й ін. (US № 4,719,092), гуанідин, меламін, фурфурол, ціанамід кальцію, метилфеноли й ін. (US № 4,751,065, US № 4,770,863, US № 4,927,612), а також, озон, азотну кислоту, пероксид водню, діоксид хлору, хлорну кислоту, хлорнуватокислий натрій, гіпохлорит натрію й інші (US № 4,119,702, 1978, RU № 2314861, US № 4,213,944, 1980). Використання зазначених добавок до водяного розчину карбаміду дозволяє проводити процес селективного відновлення оксидів азоту у діапазоні температур 200-800 °C. Недоліками перерахованих вище способів очищення з використанням добавок є можливість утворення небезпечних вторинних забруднювачів у процесі очищення газів від оксидів азоту, а також, недостатньо високий ступінь очищення газів від оксидів азоту. Найбільш близьким за технічною суттю до винаходу є спосіб некаталітичного очищення димових газів, описаний у патенті US № 4,119,702, 1978. Відповідно до зазначеного способу очищення димових газів від оксидів азоту проводять у присутності водяного розчину сечовини й кисневмісних добавок, зокрема, озону при температурі 200-800 °C. Однак, згідно наведеним у патенті прикладам конкретного здійснення способу ступінь очищення газів від оксидів азоту з використанням озону у діапазоні температур 400-700 °C становить 0-30 %. Таким чином, недолік способу полягає у низькому ступені очищення димових газів. Задачею даного винаходу є підвищення ефективності очищення димових газів від оксидів азоту й розширення температурного діапазону ефективного очищення газів. Поставлена задача вирішується способом очищення димових газів від оксидів азоту, який полягає в тому, що здійснюють контактування водяного розчину карбаміду з перегрітою водяною парою при температурі 150-500 °C, тиску 3-10 атм., протягом 0,5-5,0 с, отриману парогазову відновлювану суміш змішують із озоновмісною сумішшю й продукт змішання подають у потік димових газів з температурою 150-1000 °C, при цьому ма 96229 4 сове співвідношення озон:карбамід становить 0,01-1,0. Переважно продукт змішання подають у потік димових газів, що мають температуру 250-450 °C. Переважно, також, час перебування продукту змішання у потоці димових газів становить 0,2-1,0 с. Продукт змішання можливо подавати газомносієм, вибраним із групи, що містить повітря, водяну пару, димові гази, інертні гази або їхню суміш. Технічний результат, що досягається, полягає у підвищенні ступеня очищення димових газів від оксидів азоту у широкому діапазоні температур. Суть заявленого винаходу полягає у наступному. Для готування газоподібної відновлюваної суміші використовують водяний розчин карбаміду у кількості, достатній для відновлення оксидів азоту, що містяться у димових газах. Вихідний розчин карбаміду переводять у парогазову фазу шляхом його термічного розкладання при температурі 150500 °C, тиску 3-10 атм., протягом 0,5-5,0 с. До отриманої парогазової відновлюваної суміші додають озоновмісну суміш і продукт змішання вводять за допомогою газу-носія у потік димових газів, що очищаються, з температурою 150-1000 °C, переважно, 250-450 °C. Масове відношення озон: карбамід становить 0,01-1,0. Час перебування продукту змішання у потоці димових газів становить 0,2-1,0 с. Як газ-носій можуть бути використані водяна пара, димові гази, стиснене повітря, азот, інертні гази або їхня суміш. Як озоновмісну суміш використовують, зокрема, озоноповітряну або озонокисневу суміші. Проведення процесу відповідно до винаходу забезпечує одержання несподіваного результату, який полягає у різкому підвищенні ступеня очищення димових газів за рахунок введення озоновмісної суміші безпосередньо у парогазову відновлювану суміш, отриману за вищеописаною технологією. Нижче наведені приклади, що ілюструють, але не обмежують описуваний винахід. Приклад 1. У кварцовий реактор діаметром 20 мм, поміщений в електричну піч, подають зі швидкістю 210 л/годину вихідну суміш газів, що імітує димові гази й містить азот, кисень, оксиди азоту (NO й NO2). Вміст кисню у суміші становить 10 об. %, вміст оксидів азоту зазначено у таблиці 1, інше - азот. Відновлювану парогазову суміш, отриману термічним розкладанням 0,5 %-ого водяного розчину карбаміду змішують із озоноповітряною сумішшю. Коефіцієнт витрати карбаміду стосовно оксидів азоту становить 1,5. Масове співвідношення озон:карбамід становить 0,02. Час перебування газової суміші у потоці димового газу, що очищається, у зоні реакції, становить 1 сек. Результати експериментів наведені у таблиці 1. 5 96229 6 Таблиця 1 Т, °C 1 158 226 253 293 328 353 400 426 515 625 720 820 915 1000 Концентрації на вході у реактор, ррm NO2 NO NOX 2 3 4 95 167 263 95 164 258 96 164 260 93 164 258 93 164 258 93 164 258 93 164 258 93 164 258 93 164 258 93 164 258 93 164 258 93 164 258 93 164 258 87 164 251 Концентрації на виході з реактора, ррm NO2 NO NOX 5 6 7 30 192 222 82 0 82 27 0 27 3 0 3 2 0 2 2 0 2 3 1 4 2 4 6 1 14 15 0 21 21 1 25 26 1 14 15 1 8 9 1 26 27 Приклад 2. Умови проведення експерименту аналогічні умовам, наведеним у прикладі 1, за винятком наступних: - швидкість подачі вихідної суміші газів - 660 л/годину; - вміст кисню у суміші - 15 об. %; Ступінь відновлення NOX, % 9 15,52 68,26 89,61 98,84 99,22 99,22 98,45 97,67 94,18 91,85 89,91 94,18 96,51 89,25 - масове співвідношення озон:карбамід становить 0,2; - час перебування газової суміші у зоні реакції - 0,32 сек. Результати експериментів наведені у таблиці 2. Таблиця 2 Т, °C 1 180 260 308 363 417 517 545 622 721 822 912 960 Концентрації на вході у реактор, ррm NO2 NO NOх 2 3 4 166 18 184 162 18 179 176 17 193 163 17 180 166 16 183 172 17 189 173 17 190 172 17 190 172 17 189 172 17 189 172 17 189 176 17 193 Концентрації на виході з реактора, ррm NO2 NO NOх 5 6 7 64 0 64 35 0 35 4 0 4 6 0 6 2 34 36 10 18 28 9 0 9 9 4 13 14 29 43 10 26 36 2 11 13 2 17 19 Приклад 3. Умови проведення експерименту аналогічні умовам, наведеним у прикладі 1, за винятком наступних: - швидкість подачі вихідної суміші газів - 420 л/годину; - вміст кисню у суміші - 20 об. %; Ступінь відновлення NOX, % 9 24,75 80,50 97,93 96,66 95,46 85,19 95,25 93,14 77,26 80,96 84,96 80,10 - масове співвідношення озон:карбамід становить 0,9; - час перебування газової суміші у зоні реакції - 0,5 сек. Результати експериментів наведені у таблиці 3. 7 96229 8 Таблиця 3 Т, °C 1 206 250 300 336 392 451 526 595 620 717 829 929 1010 Концентрації на вході у реактор, ррm NO2 NO NOX 2 3 4 146 20 166 147 20 167 147 20 167 143 20 163 145 20 16 140 20 160 140 21 161 141 21 162 142 21 163 146 22 168 145 17 162 141 17 158 141 19 160 Концентрації на виході з реактора, ррm NO2 NO NOX 5 6 7 137 0 137 24 0 24 3 0 3 2 0 2 4 1 5 5 6 11 5 9 14 4 13 17 5 14 19 6 19 25 4 22 26 1 13 14 1 32 33 Як видно з наведених даних у результаті проведення способу відповідно до винаходу ступінь очищення димових газів від оксидів азоту досягає Комп’ютерна верстка Л. Купенко Ступінь відновлення NOX, % 9 17,33 85,58 98,20 98,77 96,96 93,14 91,28 89,48 88,34 85,09 83,94 91,16 89,38 99 %, при цьому високий ступінь очищення спостерігається у широкому температурному інтервалі (250-1000 °C і вище). Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601