Очистка газов от оксидов азота.

Оксиды азота, как и сернистый газ, являются одним из основных загрязнений атмосферы. Наиболее устойчив в атмосфере оксид азота (IY). Предельно допустимая концентрация установлена для всех оксидов азота в пересчете на NO₂ и составляет 0,085 мг/м³ в воздухе населенных пунктов. Источниками загрязнения атмосферы оксидами азота являются процессы сжигания топлива, а также производства азотной кислоты, минеральных удобрений.

Наиболее экологичным способом очистки промышленных газовых выбросов от оксидов азота является каталитическое восстановление их до молекулярного азота. При этом в качестве восстановителей могут использоваться СО, Н₂, СН₄, NН₃, различные газовые смеси. Катализаторы – металлы подгруппы платины на различных носителях.

В различных процессах могут образоваться выхлопные газы с различным содержанием оксидов азота. Если содержание их мало, то применяются относительно простые системы очистки. Например, в производстве разбавленной азотной кислоты образуются выхлопные газы с содержанием оксидов азота 0,2 – 0,25%, кислорода - до 3 %, паров воды - до2,0%. Основной компонент таких газов – азот. Для восстановления оксидов азота используется аммиак при температуре 120^ОС и давлении 0,3 МПа:

6 NO + 4 NH₃(избыток) = 5 N₂ + 6H₂O

6 NO₂ + 8 NH₃ (избыток) = 7 N₂ + 12H₂O

Оставшийся аммиак окисляется кислородом воздуха:

4 NH₃ + 3О₂ = 2 N₂ + 6H₂O

Очищенный от оксидов азота газ выбрасывается в атмосферу. Поскольку все используемые в схеме очистки химические процессы проводятся при повышенных температурах, то выбрасываемый после очистки газ является источником энергетического загрязнения атмосферы. Если содержание оксидов азота в выхлопных газах повышено, то применяют многоступенчатые системы очистки, которые также основаны на каталитическом восстановлении оксидов азота до молекулярного азота.

Очистка газов от аммиака.

Аммиак - токсичный газ, исходное сырье в производстве азотной кислоты. ПДК аммиака в воздухе населенных пунктов 0,2 мг/м³. Промышленные газы могут содержать аммиак в широком интервале концентраций. Очистка газов от аммиака основана на его хорошей растворимости в воде и щелочных свойствах.

Амиак легко удаляется из загрязненных газов промывкой водой, иногда добавляют дополнительную ступень доочистки раствором серной или фосфорной кислоты:

NH₃ + H₂O = NH₄OH

2 NH₃ + Н₂SO₄ = (NH₄)₂ SO₄

3 NH₃ + Н₃РО₄ = (NH₄)₃РО₄

Адсорбцию аммиака водой проводят в системе, состоящей из последовательно включенных насадочных и тарельчатых колонн при давлении 1,6 МПа и температуре 60^ОС с получением товарного продукта – аммиачной воды.

Наиболее экологичным является метод каталитического разложения аммиака при повышенных температурах:

2 NH₃ = N₂ + 3 Н₂

Образующийся при этом газ содержит такое количество водорода, что может сгорать с выделением большого количества теплоты.

Очистку газов от аммиака при небольшом содержании этого компонента в газовых смесях можно проводить, используя активированные угли или крупнопористые иониты. На активированных углях имеет место процесс адсорбции аммиака. На ионитах – процесс ионообменной адсорбции, в котором участвует гидроксид аммония, образующийся в присутствии влаги в очищаемом газе:

NH₄OH = NH₄⁺ + ОН^-

HR + NH₄OH = (NH₄) R + H₂O

HR – катионит в Н-форме.

Катионит регенерируют, промывая водой или слабым раствором кислоты.