Введение в экологию энергетики

Селективное каталитическое восстановление (СКВ) получило в последние годы наибольшее распространение для очистки газов от NОX. Особенностью этого процесса является взаимодействие используемого восстановителя с оксидами азота в присутствии кислорода. Таким восстановителем оксидов азота, широко применяемым в промышленных условиях, является аммиак. Помимо газообразного аммиака в процессах СКВ могут использоваться также аммиакобразующие реагенты. Это растворы аммиака: аммиачная вода, распыляемая в потоке горючего газа, после чего капли находятся в контакте с газом 2...10 с до попадания на слой катализатора или просто жидкий аммиак. Аммиак может быть получен также непосредственно перед слоем катализатора за счет конверсии метана. Для селективного восстановления NОX предложено применять также сероводород. Количество вводимого восстановителя зависит от концентрации оксидов азота и необходимой степени очистки. Кроме того, иногда аммиак вводят в значительном избытке по отношению к NОX (это имеет место при очистке горячих дымовых газов). чтобы одновременно связать присутствующий в газах диоксид серы в сульфат и (или) сульфит аммония.

Основными реакциями, протекающими при восстановлении оксидов азота в кислородсодержащей среде являются следующие:

4NН4 + 4NО + О2 ® 4N2 + 6Н2O;

8NН3 + 6NО2 ® 7N2 + 12Н2O;

4NН3 + 5O2 ® 4NO + 6Н2О;

4NН3 + ЗО2 ® 2N2 + 6Н2O;

2NН3 + 2O2 ® N2O + ЗН2O.

Для эффективной организации процесса очистки газов используются данные по кинетическим зависимостям скорости восстановления NOX от различных параметров.

Оптимальной для протекания реакций восстановления в зависимости от катализатора и носителя считается температура 200...400 °С. Так, максимум конверсии NО на V2O5/ТiO2 наблюдается при 300 °С; при использовании V2О5/Аl2О3 оптимальные температуры для восстановления NОX составляют 400 °С. Максимальная активность в реакции восстановления NО аммиаком на катализаторе Сг2О3/Аl2О3 наблюдается при 310 °С.

Каталитическая активность в реакциях восстановления убывает в ряду:

Рt > МnO2 > V2О5 > СuО > Fе2О3 > Сг2О3 > СоО3.

Рис.2. Влияние концентрации кислорода на степень превращения NО:

1 - V2O5/TiO2; 2 - цеолит; 3 - CuO/Fe2O3; 4 - V2O5/ TiO2/SiO2; 5 - Fe2O3/Cr2O3; 6 - Al2O3/ V2O5; (на катализаторе 1-5 температура 400 °С, на катализаторе 6 -250 °С в проточно-циркуляционном реакторе с неподвижным слоем катализатора)

Основными промышленными катализаторами селективного восстановления оксидов азота аммиаком являются ванадийсодержащие катализаторы. Пентаксид ванадия имеет высокую активность при относительно низких температурах (<400 °С), значительную устойчивость к воздействию оксидов серы. Эти свойства катализатора делают его пригодным для обезвреживания газов ТЭС.


Методы и технологии очистки дымовых газов