Azotlu Bileşiklerin Azaltılması

Azotlu bileşiklerin azaltılma işlemleri hakkında bilgi edinmek için bu makaleyi okuyun: 1. Temel Bileşiklerin Azaltılması ve 2. Asidik Bileşiklerin Azaltılması.

Temel Bileşiklerin Azaltılması :

Kaynaklar:

Bazı endüstriyel işlemler ve üretim işlemleri, amonyak, amin, piridin vb. Gibi temel azotlu bileşiklerin emisyonuna neden olmaktadır. Ana kaynaklar, amonyak sentezi ve azotlu gübre endüstrileri, kömür karbonizasyon birimleri, amin üretim birimleri ve aminlerin kullanıldığı proseslerdir.

Azaltma Süreci:

Yukarıda adı geçen bileşikler doğada baziktir ve oldukça reaktifdir. Bunlar bir atık gazdan suyla veya seyreltik bir sülfürik asit çözeltisi ile ovarak kolayca giderilebilir.

Asidik Bileşiklerin / Oksitlerin Azaltılması:

Kaynaklar:

Nitröz asit (HNO2) ve nitrik asit (HNO3) nitrik asit üretim / konsantrasyon ünitelerinden ve nitrasyon ünitelerinden salınır. Bu asit buharlarıyla birlikte, azot oksitleri (genellikle N0x olarak adlandırılır) değişmez şekilde yayılır.

NOx emisyonunun ana kaynakları, fosil yakıtların ve bunların türevlerinin yanması için kullanılan sabit yakıcılardır. Diğer NOx emisyonu kaynakları nitrik asit dekapajı ve anotlama işlemleridir.

Kararlı azot oksitleri nitrik oksit (NO), azot dioksit (NO2), azot seskiioksit (N203), azot tetraoksit (N205) ve azot pentoksittir (N205). Bunlar zehirli ve tahriş edici gazlardır. Troposferde azotlu ve nitrik asit oluştururlar ve ayrıca fotokimyasal reaksiyonlarda yer alırlar.

Azaltma İşlemleri: Asit Buharının Giderilmesi

Nitröz / nitrik asit buharlarının bir atık gaz akımından azaltılması, suyla veya bir alkali çözeltiyle ovalama yoluyla gerçekleştirilebilir. Bir emicinin seçimi, bir geri kazanma işlemi mi yoksa bir atma işlemi mi olduğuna bağlı olacaktır.

Azaltma İşlemleri: NO x Kaldırma:

A. Sudaki Emilim:

NOx'in sudaki emilimiyle giderilmesi oldukça boşunadır. N02, HN02 ve HN03 üretmek için suyla reaksiyona girer. HNO2 sırayla NO üretir. Bu haliyle NO, suda veya alkali çözeltide çözünür değildir. NO, O 2 ile (havada) reaksiyona girer ve NO2 üretir.

Bu işlem yavaş. Emilim sırasında meydana gelen reaksiyonlar şunlardır:

2NO 2 + H 2 0 ——-> HNO 2 + HNO 3 ………………. (5.64)

3 HNO 2 ——-> 2 NO + HNO 3 + H20 ………………. (5.65)

2 NO + O 2 ——-> 2NO 2 ………………. (5.66)

NOx'in sudaki emilimiyle giderim etkinliği oldukça düşüktür, yaklaşık% 30-50'dir.

B. Alkali Çözeltide Emilim:

NOx'in atık gazlardan, sodyum hidroksit, sodyum karbonat, kalsiyum hidroksit, amonyum karbonat, bikarbonat, sülfit ve bi-sülfit gibi çeşitli alkali maddelerin sulu çözeltileriyle ovarak giderilmesiyle denenmiştir. Alkali fırçalama, yaklaşık% 90'lık bir çıkarma verimi ile sonuçlanabilir. Bununla birlikte, NOx'in bir baca gazından alkali fırçalama yoluyla çıkarılması, baca gazında C02 varlığından dolayı ekonomik değildir. C02 alkali ile reaksiyona girer, bu nedenle kimyasal tüketim yüksek olur.

C. NO x katalitik ayrışımı

NOx'in ayrıştırılması için platin, platin rodyum alaşımları, silika jel üzerindeki bakır oksit ve diğer çeşitli oksitler gibi katalizörler denenmiştir. Hiçbiri, özellikle N0'in ayrışması için tatmin edici bulunmamıştır.

D. NOx'in Katalitik İndirgemesi

Doğal gaz, kok fırını gazı, CO, H2, kerosen buharı vb. Gibi yakıtların platin veya paladyum katalizörlerle kullanılmasıyla NO2'den NO'ya indirmenin daha kolay olduğu bulunmuştur. Bu katalizörler pahalıdır. Üstelik, yakıt tüketimi yüksektir ve görece büyük miktarda oksijen içeren bir atık gazdan (bir baca gazı gibi) NOx uzaklaştırılmaya çalışıldığında işlem ekonomik olmaz, çünkü tüm oksijen azaltılmadan önce kullanılan yakıtla reaksiyona girer. NO başlar.

E. NOx'in Seçici Katalitik İndirgemesi (SCR):

NOx'in amonyak ile katalitik indirgenmesinin, baca gazlarının arıtılmasında bile oldukça etkili olduğu bulunmuştur. Kullanılan katalizör, Titania (TiO2) bazında Vanadia'dır (V205). Vanadia, S02'nin (bir baca gazında bulunur) S3'e oksidasyonunu teşvik eder, bu da daha yüksek amonyak gereksinimi ile sonuçlanan amonyakla birleşir. Tungsten oksit, bir katalizörün bir bileşeni olarak kullanıldığında, katalizör yüzeyindeki oksijen konsantrasyonunu azaltır ve böylece S02 oksidasyonunu inhibe eder.

S02 oksidasyonu 370 ° C'nin üstünde uygundur. SRC işlemi, çevresinde amonyak aktivitesinin (NOx azaltılması için) yüksek olduğu ve amonyum tuzunun (sülfat) oluşumunun geciktiği 315 ° C'nin üzerinde uygun bir şekilde gerçekleştirilebilir. Bu işlem için susuz amonyak veya sulu amonyak (% 20 ila 30 NH3 içeren) kullanılabilir. NO x giderim etkinliği% 95 kadar yüksek olabilir. SCR sırasındaki reaksiyonlar (aşağıda listelenmiştir) çok etkilidir, yaklaşık 1.0'lık bir reaktif stokiyometrisi ile (mol NO x mol başına NH3 molü azaltılmıştır).

Amonyak kayması (reaksiyona girmemiş amonyağın kaçması) değeri 2 ila 10 ppm aralığında olabilir.

F. Katalitik Olmayan NO x Azaltma:

Baca gazı sıcaklığının 830-1200 ° C arasında değiştiği bir fırın alanlarına amonyak veya üre enjekte edilerek NOx azalması sağlanabilir. NOx giderim verimliliği optimum koşullarda (% 70-80 arasında olabilir) (uygun reaksiyon süresi, iyi bir reaktif karışımı - baca gazı ve düşük sıcaklık).

Yaklaşık 930 ° C'nin üzerindeki enjeksiyon alanı sıcaklığı, reaktif ayrışmasından N2 üretimi ile sonuçlanır ve 1200 ° C'den daha yüksek bir sıcaklıkta reaktifler NOx'e oksitlenir. Amonyak kayması yaklaşık 10-50 ppm olabilir. NH3'ün NO ve NO2'ye oksidasyonu ve (NH4) 2S04 oluşumu gibi bazı istenmeyen reaksiyonlar da meydana gelecektir.

G. NOx Giderimi için Biyolojik Yöntem:

Monsanto Enviro-Chem tarafından geliştirilen bu yöntem. Sistem ve UOP Sistemi iki adımda gerçekleştirilir. İlk adımda, bir NOx içeren gaz sulu bir demir şelat [Fe (EDTA)] çözeltisi ile temizlenir. NO2 suda çözünür ve NO, demir şelat ile birlikte suda çözünür bir nitrosil kompleksi oluşturur.

NO + Fe (EDTA) ——> Fe (EDTA) NO (5.69)

İkinci aşamada çözünmüş N02 ve demir EDTA'nın nitrosil kompleksi içeren çözelti, indirgeyici madde olarak anaerobik olarak etanol ile muamele edilir.

Genel reaksiyonlar:

6NO 2 + 2 C 2 H 5 OH ——> 3 N 2 + 4 C02 + 6 H 2 0 ………………. (5.70)

6 Fe (EDTA) NO + C2H5OH ——> 3 N 2 + 2 C02 + 3 H20 + 6 Fe (EDTA) ………………. (5.71)

% 80'den fazla bir NO x giderim etkinliği bildirilmiştir.

H. NO x Üretiminin Kontrolü:

Yanma işlemlerinin NOx emisyonunun ana kaynağı olduğu iyi bilinmektedir. Dolayısıyla, fosil yakıt yanması sırasında NOx üretiminin kontrol edilebileceği stratejilerin geliştirilmesine büyük önem verilmiştir. Daha az NOx üretimi, daha az NOx'in azaltılması ve dolayısıyla daha ekonomik olması anlamına gelir.

Fosil yakıtların yanması sırasında NOx'in iki şekilde üretildiği tespit edilmiştir:

(i) Yanma bölgesinde N2'nin yüksek sıcaklıkta havada ('termal NOx' olarak adlandırılır) oksidasyonu nedeniyle N0x üretimi,

(ii) Yakıtlarda bulunan azotlu bileşiklerin oksidasyonu nedeniyle NOx üretimi ('yakıt NO x ' olarak adlandırılır)

Baca gazlarında bulunan NOx'in% 90-95 nitrik oksit (NO) içerdiği ve geri kalanının nitrojen dioksit (NO2) olduğu bulunmuştur.

Sabit yakıcılardan NOx emisyonunun kontrolü için iki aşamalı bir yaklaşım izlenmektedir.

İlk aşamada, yanma veriminden ödün vermeden NOx oluşumunu azaltmaktır.

Bu, aşağıdaki adımların bazılarını veya tümünü kullanarak gerçekleştirilir:

(a) Düşük NOx brülörleri kullanarak NOx oluşumunu% 10-60 oranında azaltmak mümkündür. Yeni ve hem de güçlendirme uygulamaları için düşük NOx brülörleri mevcuttur. Düşük NOx brülörlerinin temel prensibi, yanma bölgelerindeki hava-yakıt oranını kontrol etmek ve dengelemektir, böylece yüksek sıcaklık bölgeleri oksijen bakımından zengin değildir.

(b) Bir yakıt bakımından zengin, yani NOx oluşumlarının azaltıldığı, zayıf oksijen yanma bölgesi yaratan hava kullanılarak yaratılır. Bu bölgenin üstünde, CO ve VOC'lerin yanmasını tamamlamak için oksijen bakımından zengin bir bölge korunur.

(c) Yanma bölgelerinin sıcaklığını düşürmek amacıyla yakıt kademesi yapılır. Bir fırının alt kısmında, toplam ısı yükünün yaklaşık% 70-80'i daha az aşırı hava ile gerçekleştirilir. Kalan ısı yükü üzerindeki bölgede hava / yakıt oranı kontrolü ile gerçekleştirilir ve son olarak en üst bölgede yanma reaksiyonları yeterli miktarda hava sağlayarak ve yeterli alan sağlayarak tamamlanır.

(d) Yanma bölgesine baca gazı devridaimi, hava yeniden ısıtmanın azaltılması, yanma bölgesine buhar veya su enjeksiyonu gibi operasyonel değişiklikler, yanma bölgesi sıcaklığını düşürerek NOx oluşumunu azaltır.

NOx emisyon kontrol stratejisinin ikinci aşamasında NOx içeren baca gazı, 'Seçici Katalitik İndirgeme (SCR)' işlemine tabi tutulur. Otomobillerden NOx emisyonunu kontrol etmek için katalitik konvertörler günümüzde kullanılmaktadır.