Комбінований спосіб одночасного очищення димових газів від оксидів азоту та сірки

Реферат: UA 82814 U UA 82814 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до області очищення від оксидів азоту та сірки димових газів теплоелектростанцій, які працюють на вугіллі, а також може бути використана у різних галузях промисловості, на металургійних, хімічних та гірничо-збагачувальних комбінатах та ін. Відомий спосіб очищення димових газів від оксидів сірки, який полягає в тому, що потік суміші димових газів з водяними парами опромінюють імпульсно-періодичним електронним пучком з оптимальними величинами густини струму та тривалості імпульсу, достатніми для здійснення ланцюгового механізму плазмохімічних реакцій доокислювання SO2 до H2SO4 у димовому газі [1]. Недоліками цього способу є наступні чинники: - У результаті очищення утворюється сірчана кислота, яка агресивно діє на очисне обладнання, і необхідні додаткові заходи захисту конструкцій від корозійного впливу сірчаної кислоти; - Не забезпечено очищення газів від SO2. - Так як в цьому способі обробка газів проводиться за одну стадію, то з оксиду азоту утворюються діоксиди азоту NO2 NO  O  NO 2 , (1) і при взаємодії NO2 з атомами кисню (які виходять з молекулярного кисню димових газів) відбувається утворення NO: NO 2  O  NO  O2 , (2) і, таким чином, зменшується ефективність очищення, виникає потреба у додатковій дозі опромінювання і, відповідно, додаткових енерговитратах. Найбільш близьким до способу, що заявляється, є спосіб й апаратура для обробки димових газів за допомогою багатостадійного електронно-променевого опромінення, який полягає у тому, що обробка газів пучком прискорених електронів відбувається в кілька стадій, додавання аміаку відбувається до і/або після опромінення пучком електронів, температура димових газів вище точки роси, але не перевищує 100 °C, час між стадіями опромінення становить 0,01-0,5 секунд [2]. Загальними суттєвими ознаками відомого способу і того, що заявляється, є багатоступенева обробка газів у присутності аміаку. Недоліками зазначеного способу є наступне. Наявність двох електронно-променевих стадій опромінення призводить до великих виробничих і капітальних витрат. Не вказано кількість введеного аміаку, що може призвести у разі недостатньої кількості до зменшення ступеня очищення димових газів від ΝΟ X та SO2, а у разі підвищеної кількості аміаку - до появи аміаку в газах після очищення, ідо потребує додаткових заходів з очищення газів від аміаку. В основу корисної моделі поставлена задача забезпечення одночасного очищення димових газів від ΝΟX та SO2 з використанням ультрафіолетового випромінювання та підвищення ефективності очищення димових газів від оксидів сірки й азоту. Поставлена задача вирішується тим, що у відомому способі очищення димових газів від NO X та SO2, який полягає в розпиленні в димові гази аміаку до і/або після обробки пучком прискорених електронів, обробці газів пучком прискорених електронів в кілька стадій, тоді як у пропонованому способі співвідношення кількість аміаку, що розпилюється, до його стехіометричної кількості знаходиться в межах 0,8-0,9, і обробка газів проводиться на першій стадії ультрафіолетовим випромінюванням з довжиною хвилі в діапазоні 160-190 нм й 2 інтенсивністю 5-10 мВт/см , у результаті чого утворюються солі сульфат-нітрату амонію, уловлювання сполук, що утворилися, відбувається перед димоходом шляхом мокрого очищення димових газів. Спосіб реалізується наступним чином. Димові гази охолоджуються до температури нижче 360 К, але не менше 300 К, розпилення аміаку або реагентів, які містять аміак, в димові гази проводиться з розрахунку його стехіометричного коефіцієнта в межах 0,8-0,9, обробка газів на 2 першій стадії проводиться ультрафіолетом у діапазоні 160-190 нм та інтенсивністю 10 мВт/см , на другій (та наступних при необхідності) стадії обробка газів проводиться пучком прискорених електронів, уловлювання солей сульфат-нітрату амонію, які утворилися, здійснюється шляхом мокрого очищення димових газів, очищення газів відбувається одночасно від оксидів азоту та сірки. Вибір граничних показників параметрів обумовлений такими умовами. При температурах нижче 360 К відбуваються реакції взаємодії SO 2 і NH3 з утворенням (NH4)2SO2. Розпилення аміаку або реагентів, що містять аміак, в димові гази, температура яких вище 360 К, є недоцільним, оскільки при таких температурах швидкість реакції взаємодії SO 2 і NH4 недостатньо висока та не забезпечує заявленого ступеня очищення. 1 UA 82814 U Опромінення димових газів ультрафіолетовим випромінюванням у діапазоні 160-190 нм призводить до утворення з парів води, що містяться в газі, радикалів ОН, які при взаємодії з оксидами азоту та при наявності в газах аміаку призводять спочатку до утворення NO 2 за наступним механізмом OH,O,H NO  OH  HONO   NO 2 , 5 потім, за наявності в газі аміаку ΝΗ 3, йдуть гетерогенні реакції взаємодії ΝΟ 2 і ΝΗ4 з утворенням нітрату амонію NO 2  1 H2O  1 O2  NH 3  NH 4NO 3 2 4 , 10 (3) (4) який може бути реалізований як сільськогосподарські добрива, і тим самим знижуючи витрати на очищення. Також використання ультрафіолетового випромінювання в діапазоні 160190 нм обумовлено тим, що в цьому діапазоні випромінювання переріз поглинання ультрафіолету парами води максимальний, і в цьому діапазоні випромінювання дисоціація парів води відбувається так h H2O  H  OH ,  (5) і, таким чином, максимальне утворення радикалів ОН. Радикали ОН відіграють першорядну роль у видаленні оксидів азоту та сірки. Реакції видалення цих газоподібних забруднюючих речовин відбуваються за наступним механізмом NH HO SO2  OH  SO3  H2SO4  NH4 2 SO4 ,   (6) 3 2 15 HO NH 3 2 NO  OH  NO 2  HNO 3  NH 4NO 3 .(7) 20 25 30 35 40 45 50 Таким чином, при зазначеному діапазоні ультрафіолетового випромінювання досягається максимальна ефективність очищення димових газів від оксидів азоту та сірки. 2 Опромінення газів ультрафіолетовим випромінюванням з інтенсивністю близько 10 мВт/см 13 3 призводить до утворення вищезазначених радикалів ОН у кількості (~10 молекул/см ) достатній для виконання технічного завдання. Використання співвідношення кількості аміаку, який розпилюється, до його стехіометричної кількості нижче 0,8 є недоцільним, оскільки ефективність очищення пропорційна концентрації аміаку в газах, і при малих концентраціях аміаку необхідний ступінь очищення не може бути досягнутий. Використання співвідношення кількості аміаку, який розпилюється, до його стехіометричної кількості вище 0,9 є недоцільним, оскільки подальше підвищення концентрації аміаку або реагентів, що містять аміак, не призводить до збільшення ступеня очищення від SO 2 і ΝΟX, підвищення надлишку аміаку призводить до збільшення витрат, а також до наявності аміаку в димових газах після очищення, що потребує додаткових заходів з видалення аміаку з димових газів, і, таким чином, необхідна ефективність очищення не може бути досягнута. Подальше очищення димових газів від солей сульфатів-нітратів амонію, які утворилися, проводиться шляхом мокрого очищення в скруберах Вентурі, і таким чином відбувається додаткове очищення газів від частинок пилу та золи. При використанні способу, що заявляється, ефективність очищення димових газів від оксидів азоту складає не менше 80 %, від оксидів сірки - не менше 85 %, від частинок пилу та золи - не менше 95 %. Таким чином, запропонований спосіб дозволяє проводити одночасне очищення димових газів від NOX та SO2 і підвищити ефективність очищення димових газів від оксидів сірки й азоту, при цьому побічний продукт виділяється у вигляді солей сульфат-нітрату амонію, які є сільськогосподарськими добривами і можуть бути реалізовані, зменшуючи, таким чином, витрати на очищення газів. Джерела інформації: 1. RU0094019071A1 "СПОСІБ ОЧИЩЕННЯ ДИМОВИХ ГАЗІВ ВІД ОКСИДІВ СІРКИ ЗА ДОПОМОГОЮ ІМПУЛЬСНИХ ЕЛЕКТРОННИХ ПУЧКІВ", Кузнєцов Д. Л., Місяць Γ. Α., Новосьолов Ю.Н., Інститут електрофізики Уральського відділення РАН. Номер заявки: 94019071/26. Заявлений: 1994.05.25 Виданий: 1996.05.20. 2. US5,244,552 "PROCESS AND APPARATUS FOR WASTE GAS TREATMENT BY MULTISTAGE ELECTRON BEAM IRRADIATION", H. Namba, O. Tokunaga, S. Sato, R. Suzuki, M. Izutsu, K. Okamato, Ebara Corporation, Номер патенту: 4416748 Заявлений: 22 груд.1990 Виданий: 21 серпня 1991. 2 UA 82814 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 Комбінований спосіб одночасного очищення димових газів від оксидів азоту та сірки, який полягає у розпиленні в димові гази аміаку або реагентів, що містять аміак, багатостадійній обробці газів пучком прискорених електронів, який відрізняється тим, що аміак чи реагенти, що містять аміак, розпилюють в димові гази при співвідношенні кількості аміаку, який розпилюють, до його стехіометричної кількості в межах 0,8-0,9, і обробку газів на першій стадії проводять ультрафіолетовим випромінюванням з довжиною хвилі в діапазоні 160-190 нм та інтенсивністю 2 5-10 мВт/см , з утворенням солей сульфат-нітрату амонію, уловлювання сполук, що утворилися, відбувається перед димарем шляхом мокрого очищення димових газів. Комп’ютерна верстка Л. Бурлак 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 3