Loại bỏ các hợp chất nitơ

Đọc bài viết này để tìm hiểu về các quá trình khử của các hợp chất nitơ: 1. Loại bỏ các hợp chất cơ bản và 2. Loại bỏ các hợp chất có tính axit.

Loại bỏ các hợp chất cơ bản :

Nguồn:

Một số hoạt động công nghiệp và quy trình sản xuất gây ra sự phát thải các hợp chất nitơ cơ bản, chẳng hạn như amoniac, amin, pyridin, v.v.

Quy trình xử lý:

Các hợp chất được nêu ở trên là cơ bản trong tự nhiên và có tính phản ứng cao. Chúng có thể dễ dàng được loại bỏ khỏi khí thải bằng cách chà bằng nước hoặc bằng dung dịch axit sunfuric loãng.

Loại bỏ các hợp chất axit / Oxit:

Nguồn:

Axit nitric (HNO 2 ) và axit nitric (HNO 3 ) được phát ra từ các đơn vị sản xuất / cô đặc axit nitric và các đơn vị nitrat. Cùng với các hơi axit này, các oxit của nitơ (thường được gọi là NO x ) luôn được phát ra.

Các nguồn phát thải NO x chính là các thiết bị đốt cháy di động cũng như tĩnh được sử dụng để đốt nhiên liệu hóa thạch và các dẫn xuất của chúng. Các nguồn phát thải NO x khác là hoạt động tẩy và khử axit nitric.

Các oxit ổn định của nitơ là oxit nitric (NO), nitơ dioxide (NO 2 ), nitơ sesquioxide (N 2 O 3 ), nitơ tetraoxide (N 2 O A ) và nitơ pentoxide (N 2 O 5 ). Đây là những khí độc hại và ăn mòn. Trong tầng đối lưu chúng tạo thành axit nitric và axit nitric và cũng tham gia vào các phản ứng quang hóa.

Quy trình xử lý: Loại bỏ hơi axit

Việc loại bỏ hơi nitơ / axit nitric từ dòng khí thải có thể được thực hiện bằng cách cọ rửa bằng nước hoặc bằng dung dịch kiềm. Việc lựa chọn chất hấp thụ sẽ phụ thuộc vào việc nó sẽ là quá trình phục hồi hay quá trình vứt đi.

Quy trình xử lý: KHÔNG x Loại bỏ:

A. Hấp thụ trong nước:

Loại bỏ NO x bằng cách hấp thụ trong nước là khá vô ích. SỐ 2, phản ứng với nước tạo ra HNO 2 và HNO 3 . HNO 2 lần lượt tạo ra NO. KHÔNG như vậy là không hòa tan trong nước hoặc dung dịch kiềm. NO phản ứng với O 2 (trong không khí) và tạo ra NO 2 .

Quá trình này chậm. Các phản ứng xảy ra trong quá trình hấp thụ là:

2NO 2 + H 2 O Đợi -> HNO 2 + HNO 3 Đọ. (5.64)

3 HNO 2 ở ván cờ -> 2 NO + HNO 3 + H 2 O phạm, (5.65)

2 NO + O 2 đi Giày dép-> 2NO 2 trận đấu . (5.66)

Hiệu quả loại bỏ NO x bằng cách hấp thụ trong nước khá thấp, khoảng 30-50%.

B. Hấp thụ trong dung dịch kiềm:

Việc loại bỏ NO x khỏi khí thải bằng cách chà bằng dung dịch nước của các chất kiềm khác nhau, chẳng hạn như natri hydroxit, natri cacbonat, canxi hydroxit, amoni cacbonat, bicarbonate, sulphite và bi-sulphite đã được thử. Tẩy tế bào kiềm có thể mang lại hiệu quả loại bỏ khoảng 90%. Tuy nhiên, việc loại bỏ NO x khỏi khí thải bằng cách lọc kiềm là không kinh tế do sự hiện diện của CO 2 trong khí thải. CO 2 sẽ phản ứng với kiềm, do đó tiêu thụ hóa chất sẽ cao.

C. Phân hủy xúc tác NO x

Các chất xúc tác, chẳng hạn như bạch kim, hợp kim platinum-rhodium, oxit đồng trên silica gel và các loại oxit khác đã được thử để phân hủy NO x . Không có kết quả nào là thỏa đáng, đặc biệt đối với sự phân hủy NO.

D. Giảm xúc tác NO x

Việc khử NO 2 thành NO đã được tìm thấy dễ dàng hơn khi sử dụng các nhiên liệu như khí tự nhiên, khí lò luyện cốc, CO, H 2, hơi dầu hỏa, v.v., với các chất xúc tác platinum hoặc palladi. Những chất xúc tác này rất tốn kém. Hơn nữa, mức tiêu thụ nhiên liệu cao và quá trình trở nên không kinh tế khi loại bỏ NO x từ khí thải (như khí thải) có chứa một tỷ lệ oxy tương đối lớn, vì tất cả oxy sẽ phản ứng với nhiên liệu được sử dụng trước khi giảm KHÔNG bắt đầu.

E. Giảm xúc tác chọn lọc của NOx (SCR):

Giảm xúc tác NOx bằng amoniac đã được tìm thấy là khá hiệu quả ngay cả đối với việc xử lý khí thải. Chất xúc tác được sử dụng là Vanadia (V 2 O 5 ) trên cơ sở Titania (TiO 2 ). Vanadia thúc đẩy quá trình oxy hóa SO 2 (hiện diện trong khí thải) thành SO 3, kết hợp với amoniac dẫn đến nhu cầu amoniac cao hơn. Khi vonfram oxit được sử dụng như một thành phần của chất xúc tác, nó làm giảm nồng độ oxy trên bề mặt chất xúc tác và do đó ức chế quá trình oxy hóa SO 2 .

Quá trình oxy hóa SO 2 thuận lợi trên 370 ° C. Quá trình SRC có thể được thực hiện thuận tiện trên 315 ° C trong đó hoạt động amoniac (để giảm NOx) cao và sự hình thành muối amoni (sunfat) bị chậm lại. Đối với quá trình này, có thể sử dụng amoniac khan hoặc dung dịch amoniac (chứa 20 đến 30% NH 3 ). Hiệu quả loại bỏ NO x có thể lên tới 95%. Các phản ứng (được liệt kê dưới đây) trong SCR rất hiệu quả, với phép đo lượng hóa học thuốc thử xấp xỉ 1, 0 (số mol NH 3 trên mỗi mol NO x giảm).

Giá trị trượt amoniac (thoát khỏi amoniac không phản ứng) có thể dao động từ 2 đến 10 ppm.

F. Không xúc tác NO x Giảm:

Giảm NO x có thể đạt được mà không cần bất kỳ chất xúc tác nào bằng cách bơm amoniac hoặc urê vào các khu vực của lò nơi nhiệt độ khí thải dao động từ 830-1200 ° C. Hiệu suất loại bỏ NO x có thể nằm trong khoảng 70-80% trong điều kiện tối ưu (thời gian phản ứng thích hợp, pha trộn tốt khí thải khói thuốc thử và nhiệt độ thấp hơn).

Nhiệt độ khu vực tiêm vượt quá khoảng 930 ° C dẫn đến việc sản xuất N 2 từ quá trình phân hủy thuốc thử và ở nhiệt độ cao hơn 1200 ° C, thuốc thử bị oxy hóa thành NO x . Amoniac trượt có thể là khoảng 10-50 ppm. Một số phản ứng không mong muốn như oxy hóa NH 3 thành NO và NO 2 và hình thành (NH 4 ) 2 SO 4 cũng sẽ diễn ra.

G. Phương pháp sinh học để loại bỏ NO x :

Phương pháp này được phát triển bởi Monsanto Enviro-Chem. Hệ thống và Hệ thống UOP được thực hiện theo hai bước. Ở bước đầu tiên, khí mang NO x được lọc bằng dung dịch chelate sắt [Fe (EDTA)]. NO 2 hòa tan trong nước và NO tạo thành phức hợp nitrosyl tan trong nước với chelate sắt.

NO + Fe (EDTA) Đập trẻ> Fe (EDTA) NO (5.69)

Trong bước thứ hai, dung dịch chứa phức hợp NO 2 và nitrosyl của EDTA sắt được xử lý yếm khí bằng ethanol làm chất khử.

Các phản ứng tổng thể là:

6NO 2 + 2 C 2 H 5 OH Lối Trò chơi> 3 N 2 + 4 CO 2 + 6 H 2 O phạm Bộ. (5.70)

6 Fe (EDTA) NO + C 2 H 5 OH Đợi> 3 N 2 + 2 CO 2 + 3 H 2 O + 6 Fe (EDTA) Đầm. (5.71)

Hiệu quả loại bỏ NO x hơn 80% đã được báo cáo.

H. Kiểm soát NO x Sản xuất:

Người ta biết rằng các quá trình đốt cháy là nguồn phát thải NO x chính . Do đó, sự chú ý đáng kể đã được trả cho việc phát triển các chiến lược theo đó việc sản xuất NO x trong quá trình đốt nhiên liệu hóa thạch có thể được kiểm soát. Sản xuất NO x ít hơn có nghĩa là ít NO x bị loại bỏ và do đó kinh tế hơn.

Người ta đã xác định rằng trong quá trình đốt cháy nhiên liệu hóa thạch, NO x được sản xuất theo hai cách:

(i) Sản xuất NO x do quá trình oxy hóa N 2 trong không khí ở nhiệt độ cao (gọi là 'nhiệt NO x ') trong vùng cháy,

(ii) Sản xuất NO x do quá trình oxy hóa các hợp chất nitơ có trong nhiên liệu (gọi tắt là 'nhiên liệu NO x ')

NO x có trong khí thải đã được tìm thấy có chứa 90-95% oxit nitric (NO) và phần còn lại là nitơ dioxide (NO 2 ).

Để kiểm soát phát thải NO x từ các buồng đốt đứng yên, phương pháp hai giai đoạn hiện đang được áp dụng:

Trong giai đoạn đầu tiên, mục tiêu là giảm sự hình thành NO x mà không làm giảm hiệu quả đốt cháy.

Điều này đạt được bằng cách sử dụng một số hoặc tất cả các bước sau:

(a) Sử dụng đầu đốt NO x thấp, có thể giảm 10-60% sự hình thành NO x . Đầu đốt NO x thấp có sẵn cho các ứng dụng mới cũng như trang bị thêm. Nguyên tắc cơ bản của đầu đốt NO x thấp là kiểm soát và cân bằng tỷ lệ không khí-nhiên liệu trong vùng đốt để vùng nhiệt độ cao không giàu oxy.

(b) Sử dụng không khí tạo ra một vùng giàu nhiên liệu, nghĩa là vùng đốt cháy oxy nạc được tạo ra theo đó sự hình thành NO x bị giảm. Trên khu vực này, một khu vực giàu oxy được duy trì để đốt cháy hoàn toàn CO và VOC.

(c) Việc dàn dựng nhiên liệu được thực hiện với mục đích giảm nhiệt độ của các khu vực đốt. Ở phần dưới cùng của lò, khoảng 70-80% tổng tải nhiệt được thực hiện với lượng không khí dư thừa ít hơn. Ở vùng trên, tải nhiệt còn lại được thực hiện bằng điều khiển tỷ lệ không khí-nhiên liệu và cuối cùng ở vùng trên cùng, các phản ứng đốt cháy được hoàn thành bằng cách cung cấp đủ lượng không khí và cung cấp đủ không gian.

(d) Sửa đổi vận hành, chẳng hạn như tuần hoàn khí thải đến vùng đốt, giảm nhiệt độ không khí, bơm hơi hoặc nước vào vùng đốt làm giảm sự hình thành NO x bằng cách hạ thấp nhiệt độ vùng đốt.

Trong giai đoạn thứ hai của chiến lược kiểm soát khí thải NO x, khí thải có chứa NO x phải tuân theo quy trình 'Giảm xúc tác chọn lọc (SCR)'. Để kiểm soát khí thải NO x từ các bộ chuyển đổi xúc tác ô tô đang được sử dụng hiện nay một ngày.