Файл: Кузнецов И.Е. Защита атмосферного воздуха от загрязнения.pdf

но при температурах 900—1100° С и что для нагрева газа до таких температур можно использовать обычное энерге­ тическое сырье, например, природный газ. На этой основе разработан комбинированный метод санитарной очистки

пературы 900—1000° С за счет сжигания природного топ­ лива. Здесь происходит разложение основного количества окислов азота и связывание кислорода. Во второй стадии остатки окислов азота полностью восстанавливаются под

? 7 ¥ Т Т

Рис. 12. Схема двухступенчатой экспериментальной установки для изучения процесса термического разложения окислов азота в присут­ ствии газообразных и твердых восстановителей: /, 2, 3, 4, 5—рота­ метры; 6—реактор (1 ступени); 7—реактор (II ступени); 8—штуцер для загрузки кокса; 9—термопары; 10—колбы для анализа; 11—пере­ ключатель; 12—милливольтметр; 13—теплообменник; 14—форсунка.

Приведенные данные показывают, что при двухступенчатой схеме очистки степень термического разложения окислов азота достигает 99,5%, а остаточное содержание N0 в га­ зе — 0,01%. Это позволяет применить предложенный метод очистки для систем с большим объемом выбрасываемых газов (до 60 тыс. м3/час газа).

выгодно строить компактные очистные сооружения, не име­ ющие газового и теплорекуперационного хозяйства. Нагрев газа при этом целесообразно осуществлять с помощью джоулева тепла в электрических реакторах. Схема 4-сек- ционного электрического реактора разработанной нами кон­ струкции . показана на рис. 13. Реактор выполнен в виде квадратного металлического кожуха 2, футерованного из­ нутри огнеупорным кирпичом 9. Внутри кожуха установле­ ны 4 цилиндрические секции 8, оканчивающиеся в верхней части бункерами 5, цилиндры соединены с перегородкой 1 и имеют свободный выход в нижнюю часть аппарата. Внут­ ри каждый цилиндр имеет решетку, служащую для удер­ жания кокса. Снаружи на цилиндры намотана электриче­ ская спираль 4, подключаемая к клеммам И. Аппарат снаб­ жен штуцерами для подвода 12 и отвода газа 7, а также для подачи в аппарат кокса 6 и отвода золы 10. Для удоб­ ства монтажа и обслуживания в аппарате предусмотрены лазы 3. Газ через штуцер 12 подается в нижнюю часть ап­ парата, здесь он распределяется по четырем секциям и движется внутри них, проходя слой раскаленного кокса. Нагрев кокса осуществляется через стенку секции. При сгорании кокса образуется зола, которая, просыпавшись че­

Наши исследования по разложению окислов азота осу­ ществлялись на аппарате, состоящем из одной секции (рис. 14). Окислы азота получали путем испарения жидкой N2O4 в термостате 1, которые затем смешивали до нужного

Рис. 14. Схема экспериментальной установки для изучения процесса термического разложения окислов азота в электрическом реакторе: /—термостат; 2—трансформатор; 3—колбы для анализа; 4—реактор; 5, 7—ротаметры; 6—смеситель; 8—баллон с азотом.

На графиках показано влияние температуры, концентрации N0 и объемной скорости газа на степень разложения окислов азота.

Рис. 15. Схема промышленной установки термического разложения окислов азота в производстве щавелевой кислоты; /—форсунка; 2— реактор; 3—газоход; 4—щит управления; 5—взрывная диафрагма;, 6—камера дожигания; 7—штуцер для нитрозного газа; 8—теплообмен­ ник; 9—газодувка; 10—выхлопная труба.

Разложение окислов азота путем перевода их в соединения с низкой температурой разложения

Описанные выше методы термического раз­ ложения окислов азота являются высокотемпературными, протекающими при t = 800—1200° С и выше. Хотя значи­ тельная часть тепла реакции может быть рекуперирована,, снижение темпераиуры процесса может повысить техникоэкономические показатели термических методов разложе­ ния окислов азота.

Нами предложен и изучен метод термического разложе­ ния окислов азота путем перевода их в соединения с низ­ кой температурой разложения. Суть этого метода заклю­ чается в том, что к витрозному газу, содержащему N 0 2 и N0, добавляют газообразный аммиак, количество которого соответствует содержанию в газе окислов азота. При на­ личии водяных паров в газовой фазе протекает реакция избирательного взаимодействия с окислами азота:

Образующиеся при • этом аэрозоли нитрита и нитрата аммония имеют температуру разложения в четыре-пять раз ниже, чем окислы азота. Они вместе с газом направляются s камеру дожигания, обогреваемую за счет сжигания хи­ мического топлива или электроэнергии.

Известно, что нитрит аммония полностью и с большой скоростью разлагается на нейтральные продукты при тем­ пературе 70—80° С:

Нитрат аммония разлагается при более высокой темпера­ туре (230—240° С):

При этих же температурах протекает реакция восстановле­ ния окиси азота аммиаком:

Таким образом, в камере для полного разложения окислов азота, нитритов и нитратов аммония необходимо поддержи­ вать температуру 240—250° С. Как видно из реакций (31) и (32), основная часть окислов азота связывается в нитрит аммония, имеющий более низкую температуру разложения. К тому же взаимодействие окислов азота с аммиаком и разложение нитритов и нитратов аммония сопровождается выделением значительного количества тепла, что снижает расход энергетического сырья на поддержание температу­ ры в реакторе. При определенной концентрации окислов азота в газе процесс может протекать автотермично без подвода тепла извне.

(32). При повышенных температурах происходит частичное разложение NO2 на окись азота и кислород. Скорость же взаимодействия аммиака с окисью азота по реакции 35 ниже, чем с двуокисью по реакции (31). Поэтому ввод аммиака в нитрозный газ необходимо осуществлять при •низких температурах, а разложение образующихся нитри­ тов и нитратов аммония — при повышенных. Ниже приве­ дены результаты исследований, показывающие степень раз­ ложения аэрозолей нитрата и нитрита аммония в зависи­ мости от температуры. Исследования проводились при со­ держании 0,4% окислов азота и 0,3% аммиака.