RU2052542C1

RU2052542C1 - Method for removal of nitric oxide from gases

Info

Publication number: RU2052542C1
Application number: SU904891265A
Authority: RU
Inventors: А.В. Друцкий; М.И. Невзоров; А.Н. Панасенко
Original assignee: Акционерное общество закрытого типа "Деко"
Priority date: 1990-12-17
Filing date: 1990-12-17
Publication date: 1996-01-20

Abstract

FIELD: purification of gases. SUBSTANCE: method involves subjecting nitric oxides to oxidation by hypochlorite, and/or percarbonate, and/or perborate; cleaning gases from nitric oxides in absorber; feeding waste solution into electrolyser upon absorption of oxides, with solution being supplied into anodic and cathodic chambers in parallel or in series flows; recycling solution into absorber. EFFECT: increased efficiency in cleaning gases from oxides. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области очистки газов и может найти применение при очистке газовых выбросов топливо-сжигающих устройств, в частности дымовых газов ТЭЦ, котельных установок, нагревательных печей, газовых выбросов линий плазменной резки металлов и гальванических производств и др. The invention relates to the field of gas purification and may find application in the purification of gas emissions from fuel-burning devices, in particular flue gases from thermal power plants, boiler plants, heating furnaces, gas emissions from plasma cutting lines of metals and galvanic industries, etc.

Известен способ очистки газов от оксидов азота, включающий контактирование газов с поглотителем водным раствором, содержащим оксид металла переменной валентности и электрохимическую регенерацию поглотителя в электролизере с полупроницаемой мембраной, причем в качестве раствора используют водный раствор щелочи, контактирование газов ведут в анодном пространстве электролизера, а в качестве оксида металла используют оксид висмута [1]
Недостатком способа является использование в процессе регенерации электролизера и электродиализатора, что приводит к усложнению способа, а также получению больших объемов отработанного раствора, содержащего нитраты, утилизация которых представляет большую сложность.A known method of purification of gases from nitrogen oxides, including contacting the gases with an absorber with an aqueous solution containing variable-valence metal oxide and electrochemical regeneration of the absorber in a cell with a semipermeable membrane, using an alkali aqueous solution as the solution, contacting the gases in the anode space of the cell, and bismuth oxide is used as metal oxide [1]
The disadvantage of this method is the use in the process of regeneration of the electrolyzer and electrodialyzer, which leads to the complexity of the method, as well as to obtain large volumes of the spent solution containing nitrates, the disposal of which is very difficult.

Наиболее близким к изобретению является способ очистки газов от оксидов азота, включающий поглощение их раствором щелочи в присутствии хлорсодержащих соединений, таких как гипохлорит, хлор и хлорная известь [2]
Недостатком способа является получение отработанных нитратсодержащих растворов, ухудшающих условия труда и загрязняющих сточные воды.Closest to the invention is a method of purification of gases from nitrogen oxides, including their absorption by an alkali solution in the presence of chlorine-containing compounds such as hypochlorite, chlorine and bleach [2]
The disadvantage of this method is to obtain spent nitrate-containing solutions that worsen working conditions and pollute wastewater.

Целью изобретения является снижение токсичности процесса. The aim of the invention is to reduce the toxicity of the process.

Поставленная цель достигается способом очистки газов от оксидов азота, включающем окисление оксидов азота и поглощение диоксида азота водным щелочным раствором в абсорбере с образованием отработанного раствора, причем окисление ведут гипохлоритом, и/или перкарбонатом, и/или перборатом щелочного металла и отработанный раствор подают параллельно в катодную и анодную камеры двухкамерного электролизера, растворы из камер смешивают и возвращают в абсорбер или отработанный раствор последовательно пропускают через катодную и анодную камеры двухкамерного электролизера и раствор из анодной камеры возвращают в абсорбер, при этом электрохимическую обработку ведут при плотности тока 0,05-1,00 А/см².This goal is achieved by a method of purification of gases from nitrogen oxides, including the oxidation of nitrogen oxides and absorption of nitrogen dioxide with an aqueous alkaline solution in the absorber with the formation of a spent solution, and the oxidation is carried out by hypochlorite and / or percarbonate and / or alkali metal perborate and the spent solution is fed in parallel to cathode and anode chambers of a two-chamber electrolyzer, the solutions from the chambers are mixed and returned to the absorber or the spent solution is sequentially passed through the cathode and anode chambers The bicameral electrolyzer and the solution from the anode chamber are returned to the absorber, while the electrochemical treatment is carried out at a current density of 0.05-1.00 A / cm ² .

Сущность способа состоит в том, что газовый поток, содержащий оксиды азота подают в абсорбер, в который одновременно подают водный раствор щелочи, содержащий окислитель. В результате хемосорбции окислы азота переходят в раствор, образуя раствор нитрата щелочного металла. Моноокись азота окисляется до двуокиси, поглощаемой щелочью,
NO+NaOCl __→ NaCl+NO₂ в случае использования гипохлорита.The essence of the method consists in the fact that a gas stream containing nitrogen oxides is fed into an absorber, into which an aqueous alkali solution containing an oxidizing agent is simultaneously supplied. As a result of chemisorption, nitrogen oxides pass into the solution, forming a solution of alkali metal nitrate. Nitrogen monoxide is oxidized to alkali dioxide,
NO + NaOCl __ → NaCl + NO ₂ in case of using hypochlorite.

Если использовать другие указанные окислители, то происходят следующие реакции:
2NO+Na₂C₂O₆__→ 2NO₂+Na₂CO₃
NO+NaBO₃__→ NO₂+NaBO₂
Образовавшаяся двуокись азота поглощается щелочью с образованием нитрата щелочного металла
2NO₂+2NaOH __→ NaNO₃+NaNO₂
NaNO₂+ [O] __→ NaNO₃
Образовавшийся водный раствор нитрата щелочного металла с остатками окислителя, полученных солей и щелочи подают в катодную камеру двухкамерного электролизера с сепаратором. В качестве электродов могут быть использованы различные электрокатализаторы.If you use other specified oxidizing agents, then the following reactions occur:
2NO + Na ₂ C ₂ O ₆ __ → 2NO ₂ + Na ₂ CO ₃
NO + NaBO ₃ __ → NO ₂ + NaBO ₂
The resulting nitrogen dioxide is absorbed by alkali to form alkali metal nitrate
2NO ₂ + 2NaOH __ → NaNO ₃ + NaNO ₂
NaNO ₂ + [O] __ → NaNO ₃
The resulting aqueous solution of an alkali metal nitrate with residues of oxidizing agent, salts and alkali obtained is fed into the cathode chamber of a two-chamber electrolyzer with a separator. Various electrocatalysts can be used as electrodes.

Указанный способ осуществляется в установке, изображенной на чертеже. The specified method is carried out in the installation shown in the drawing.

Установка состоит из абсорбера 1 с патрубками ввода газовой смеси 2 и ввода щелочного раствора 3, из патрубка 4 выводится отработанный раствор, который подается в электролизер 5 с сепаратором 6, делящим электролизер 5 на катодную 7 и анодную 8 камеры, дополнительная емкость 9 служит для сбора раствора после электрохимической обработки. Установка содержит систему вентилей 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16. The installation consists of an absorber 1 with nozzles for introducing a gas mixture 2 and for introducing an alkaline solution 3, from the nozzle 4 a spent solution is discharged, which is supplied to the electrolyzer 5 with a separator 6, dividing the electrolyzer 5 into the cathode 7 and the anode 8 of the chamber, an additional container 9 serves to collect solution after electrochemical treatment. The installation contains a system of valves 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16.

Отработанный раствор нитрата щелочного металла, содержащий щелочь и остатки окислителя, согласно изобретению, может подаваться в электролизер 5 либо параллельными потоками, либо последовательно через катодную 7, а затем анодную 8 камеры электролизера 5. The spent alkali metal nitrate solution containing alkali and oxidant residues, according to the invention, can be supplied to the electrolytic cell 5 either in parallel streams or sequentially through the cathode 7 and then the anode 8 of the electrolytic chamber 5.

В том случае, когда подают раствор параллельно открывают вентили 10, 11, 12, 14, 15, а вентили 13 и 16 закрыты. Раствор нитрата в катодной камере 7 электрохимически восстанавливается до элементарного азота, который выбрасывается в атмосферу, а полученный раствор щелочи подается на смешение в емкость 9 с раствором из анодной 8 камеры. В анодной 8 камере регенерируется окислитель, например хлор, который взаимодействует с щелочью с образованием гипохлорита, т. е. образуется смесь водного щелочного поглотителя с окислителем. При смешении в емкости 9 происходит доокисление нитритов до нитратов. Помимо указанных компонентов в растворе могут быть хлорид щелочного металла, остатки нитратов, щелочь. В том случае, когда в качестве окислителя используют перкарбонат, в исходном водном щелочном растворе находится карбонат, а если используется перборат, то в исходном растворе находится борат щелочного металла. Карбонат и борат после обработки в анодной 8 камере дают перкарбонат и перборат, являющиеся сильными окислителями. Следовательно, исходный щелочной раствор получают вначале в электролизере 5, подавая него хлорид, и/или карбонат, и/или борат щелочного металла в водном растворе щелочи. После обработки полученный раствор щелочи и окислителя подается в абсорбер 1. Раствор гипохлорита, и/или перкарбоната, и/или пербората с водным раствором щелочи может быть приготовлен и обычным смешением для подачи в абсорбер 1, а уже потом происходит его регенерация в электролизере 5 с одновременным удалением нитратов, полученных поглощением окислов азота, и восстановление окислительных свойств раствора в анодной 8 камере, где образуется окислитель. In the case when the solution is supplied in parallel, valves 10, 11, 12, 14, 15 are opened, and valves 13 and 16 are closed. The nitrate solution in the cathode chamber 7 is electrochemically reduced to elemental nitrogen, which is released into the atmosphere, and the resulting alkali solution is fed into the mixing vessel 9 with a solution from the anode 8 of the chamber. An oxidizing agent is regenerated in the anode 8 chamber, for example, chlorine, which interacts with alkali to form hypochlorite, i.e., a mixture of an aqueous alkaline absorber with an oxidizing agent is formed. When mixed in a tank 9, nitrite is oxidized to nitrate. In addition to these components, the solution may include alkali metal chloride, nitrate residues, alkali. In the case when percarbonate is used as an oxidizing agent, carbonate is in the initial aqueous alkaline solution, and if perborate is used, then alkali metal borate is in the initial solution. Carbonate and borate after processing in the anode 8 chamber give percarbonate and perborate, which are strong oxidizing agents. Therefore, the initial alkaline solution is first obtained in the electrolytic cell 5 by supplying it with chloride and / or carbonate and / or alkali metal borate in an aqueous alkali solution. After processing, the resulting solution of alkali and oxidizing agent is fed into absorber 1. A solution of hypochlorite and / or percarbonate and / or perborate with an aqueous solution of alkali can also be prepared by usual mixing for feeding into absorber 1, and then it regenerates in the electrolyzer for 5 s simultaneous removal of nitrates obtained by absorption of nitrogen oxides, and restoration of the oxidizing properties of the solution in the anode 8 chamber, where the oxidizing agent is formed.

В том случае, когда отработанный раствор из абсорбера 1 подают в электролизер 1 последовательно, т. е. вначале в катодную 7 камеру, а потом в анодную 8, то вентили 10, 11, 14, 15 закрывают и открывают вентили 12, 13 и 16. In the case when the spent solution from the absorber 1 is fed into the electrolyzer 1 sequentially, i.e., first to the cathode 7 chamber, and then to the anode 8, then valves 10, 11, 14, 15 are closed and valves 12, 13 and 16 are opened .

В катодной 7 камере нитрат щелочного металла разрушается с образованием азота, который сбрасывается в атмосферу, идет донасыщение раствора по иону гидроксила, концентрация щелочи растет, затем этот раствор подается в анодную 8 камеру, где образуются из солей окислители: восстановленный абсорбционный раствор вновь подают в абсорбер 1. Реакции, протекающие в анодной 8 камере с образованием окислителя, следующие:
MeCl+H₂O ± 2e __→ MeOCl+H

2Me₂CO₃+2H₂O ± 2e __→ Me₂C₂O₆+MeOH+H

MeBO₂+H₂O ± 2e __→ MeBO₃+H

где Ме катион щелочного металла.In the cathode 7 chamber, the alkali metal nitrate is destroyed with the formation of nitrogen, which is discharged into the atmosphere, the solution is saturated with hydroxyl ion, the alkali concentration increases, then this solution is fed into the anode 8 chamber, where oxidizing agents are formed from salts: the reduced absorption solution is again fed to the absorber 1. The reactions taking place in the anode 8 chamber with the formation of an oxidizing agent are as follows:
MeCl + H ₂ O ± 2e __ → MeOCl + H

2Me ₂ CO ₃ + 2H ₂ O ± 2e __ → Me ₂ C ₂ O ₆ + MeOH + H

MeBO ₂ + H ₂ O ± 2e __ → MeBO ₃ + H

where is the alkali metal cation.

В результате такой обработки после поглощения газов происходит разрушение растворов, которые раньше сбрасывались в окружающую среду, а также одновременно, что важно для экономики процесса, получают регенерированный раствор для абсорбции. As a result of this treatment, after the absorption of gases, the solutions that were previously discharged into the environment are destroyed, and at the same time, which is important for the economics of the process, a regenerated solution for absorption is obtained.

Таким образом, изобретение позволяет устранить стоки, содержащие вредные компоненты (нитраты), и одновременно регенерировать раствор для абсорбции. Способ экологически чист, а следовательно, и не токсичен для окружающей среды, ибо заявленная технология замкнутая. Thus, the invention allows to eliminate effluents containing harmful components (nitrates), and at the same time regenerate the solution for absorption. The method is environmentally friendly, and therefore not toxic to the environment, because the claimed technology is closed.

Claims

METHOD FOR CLEANING GASES FROM NITROGEN OXIDES, including nitrogen oxidation and absorption of nitrogen dioxide with an aqueous alkaline solution in an absorber to form a spent solution, characterized in that, in order to reduce the toxicity of the process, the oxidation is carried out with hypochlorite and / or percarbonate and / or alkali metal perborate and the spent solution is supplied in parallel to the cathode and anode chambers of the two-chamber electrolyzer, the solutions from the chambers are mixed and returned to the absorber or the spent solution is sequentially passed through the cathode anode chambers and two chamber electrolytic solution from the anode chamber is returned to the absorber, wherein the electrochemical treatment is carried out at a current density of 0.05 - 1.00 A / cm ^2.