RU2081685C1 - Method for purifying flue gases from nitrogen oxides - Google Patents
Method for purifying flue gases from nitrogen oxides Download PDFInfo
- Publication number
- RU2081685C1 RU2081685C1 RU94027081A RU94027081A RU2081685C1 RU 2081685 C1 RU2081685 C1 RU 2081685C1 RU 94027081 A RU94027081 A RU 94027081A RU 94027081 A RU94027081 A RU 94027081A RU 2081685 C1 RU2081685 C1 RU 2081685C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gases
- temperature
- nitrogen oxides
- stage
- catalytic
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
- Treating Waste Gases (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области очистки промышленных газовых выбросов от оксидов азота (NOx и может быть использовано для уменьшения содержания NOh в продуктах сгорания теплоэнергетических установок, а также в газовых выбросах технологических агрегатов различного назначения до любого заданного уровня (ниже санитарных норм).The invention relates to the field of purification of industrial gas emissions from nitrogen oxides (NO x and can be used to reduce the content of NO h in the combustion products of thermal power plants, as well as in gas emissions of technological units for various purposes to any given level (below sanitary standards).
Известны способы очистки газов от оксидов азота методами селективного каталитического и некаталитического восстановления. Known methods for cleaning gases from nitrogen oxides by selective catalytic and non-catalytic reduction methods.
Известен способ селективной каталитической очистки, основанный на восстановлении NOh аммиаком при температуре 250 6000oC на катализаторах, в состав которых входят оксиды переходных металлов: V2O5, Fe2O3, Cr2O3, TiO2, MnO2 и др. Дымовые газы предварительно подогревают в теплообменнике до 320oC. Способ обеспечивает эффективность очистки на уровне 80 90% (Пат. ФРГ N P3627086, B 01 D 53/34, 1988 г.).A known method of selective catalytic purification, based on the reduction of NO h with ammonia at a temperature of 250 6000 o C on catalysts, which include transition metal oxides: V 2 O 5 , Fe 2 O 3 , Cr 2 O 3 , TiO 2 , MnO 2 and etc. Flue gases are preheated in a heat exchanger to 320 o C. The method provides a cleaning efficiency of 80 to 90% (US Pat. Germany N P3627086, B 01 D 53/34, 1988).
К недостатком способа относится необходимость использования значительных объемов катализатора, что повышает аэродинамическое сопротивление агрегата, приводит к дополнительному расходу электроэнергии на привод тяго-дутьевых устройств и увеличивает эксплуатационные расходы. Кроме того, стоимость катализатора и реактора для его размещения составляет основную долю удельных затрат на очистку газов. The disadvantage of this method is the need to use significant amounts of catalyst, which increases the aerodynamic resistance of the unit, leads to additional energy consumption for the drive of draft blowers and increases operating costs. In addition, the cost of the catalyst and reactor for its placement is the main share of the specific costs of gas purification.
Определенные технологические и конструктивные трудности связаны также с повышенной температурой работы катализаторов. Для того, чтобы обеспечить необходимую эффективность процесса, в технологическую схему либо включают теплообменный аппарат для подогрева газов до необходимой температуры (Справочник азотчика, т. 2, М. "Химия", 1987, стр. 63 66, рис. 1 40), либо каталитический реактор размешают в зоне агрегата, где газы, подлежащие очистке, имеют данную температуру в соответствии с технологическими условиями. Это требует существенной реконструкции агрегата, что усложняет и удорожает систему очистки. Certain technological and structural difficulties are also associated with the increased operating temperature of the catalysts. In order to ensure the necessary efficiency of the process, either a heat exchanger for heating gases to the required temperature is included in the technological scheme (Nitrogen Handbook, vol. 2, M. Khimiya, 1987, p. 63 66, fig. 1 40), or the catalytic reactor is stirred in the area of the unit, where the gases to be purified have this temperature in accordance with the technological conditions. This requires a significant reconstruction of the unit, which complicates and increases the cost of the cleaning system.
Известен также способ селективной некаталитической очистки, основанный на высокотемпературном восстановлении NOx в отсутствие катализатора аминосодержащими восстановителями: газообменным аммиаком, водным раствором аммиака, карбамидом, циануровой кислотой и др. Температура процесса 850 - 1150oC, эффективность очистки до 90% (Пат. США N 4325924, кл. 423-235, 1982).There is also a method of selective non-catalytic purification based on high-temperature reduction of NO x in the absence of a catalyst with amine-containing reductants: gas-exchange ammonia, aqueous ammonia, urea, cyanuric acid, etc. The process temperature is 850 - 1150 o C, the cleaning efficiency is up to 90% (US Pat. USA N 4325924, CL 423-235, 1982).
Процесс некаталитической очистки имеет значительные преимущества перед каталитическим из-за отсутствия проблем, связанных с использованием катализатора, но эффективность этого процесса также, как и каталитического, зависит от температуры газов и при снижении или повышении температуры относительно оптимального значения степень очистки снижается. The non-catalytic purification process has significant advantages over the catalytic purification due to the absence of problems associated with the use of the catalyst, but the efficiency of this process, as well as the catalytic one, depends on the temperature of the gases and the degree of purification decreases with a decrease or increase in temperature relative to the optimal value.
При изменении нагрузки теплоагрегата температура дымовых газов в зоне ввода восстановителя может меняться в широких пределах: от 1150 до 800oC, что адекватно снижению эффективности некаталитической очистки от максимального до нулевого значения.When the load of the heat generator changes, the temperature of the flue gases in the input zone of the reducing agent can vary over a wide range: from 1150 to 800 o C, which is adequate to reduce the efficiency of non-catalytic treatment from maximum to zero.
Близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является комбинированный способ каталитически-некаталитического восстановления оксидов азота азотсодержащим обрабатывающим агентом, который вводится в поток дымовых газов при условиях, обеспечивающих присутствие аммиака в газах после первой стадии обработки (при температуре 648 - 1150oC), затем поток газа проходит при температуре 204 538oC через слой катализатора, представляющего собой оксиды металлов переменной валентности, таких как хром, ванадий, титан, железо и др. для последующего восстановления оставшихся оксидов азота. По примерам, приведенным в патенте, на второй каталитической стадии поддерживают температуру 427oC, в качестве катализатора используют пятиокись ванадия на керамическом сотовом носителе. При этом суммарная степень очистки составляет 80 90% (Пат. США N 4978514, кл.423 235, 1990).Close to the proposed method in technical essence and the achieved result is a combined method for catalytically-non-catalytic reduction of nitrogen oxides with a nitrogen-containing processing agent, which is introduced into the flue gas stream under conditions that ensure the presence of ammonia in the gases after the first processing stage (at a temperature of 648 - 1150 o C) then the gas flows at a temperature of 204 538 o C through a catalyst bed, which is a variable valency metal oxides, such as chromium, vanadium, titanium, w lezo et al. for later recovery of remaining nitrogen oxides. In the examples cited in the patent, a temperature of 427 ° C. is maintained in the second catalytic stage, and vanadium pentoxide on a ceramic honeycomb carrier is used as a catalyst. Moreover, the total degree of purification is 80 90% (US Pat. USA N 4978514, CL 423 235, 1990).
Недостаток прототипа также обусловлен повышенной температурой каталитической стадии, что требует, как было показано выше, или включения в технологическую схему теплообменников, или размещения каталитического реактора в определенной зоне теплоагрегата, что усложняет технологическую схему очистки в целом. The disadvantage of the prototype is also due to the increased temperature of the catalytic stage, which requires, as was shown above, either the inclusion of heat exchangers in the technological scheme, or the placement of the catalytic reactor in a certain zone of the heat generator, which complicates the technological scheme of treatment as a whole.
Задачей настоящего изобретения является разработка способа очистки дымовых газов от оксидов азота, обеспечивающего упрощение технологии процесса при сохранении стабильной, максимально высокой степени очистки при различных нагрузках теплоагрегата. The objective of the present invention is to develop a method of purification of flue gases from nitrogen oxides, which simplifies the process technology while maintaining a stable, maximum degree of purification under various loads of the heat generator.
Поставленная задача решается предлагаемым способом очистки дымовых газов от оксидов азота, включающим обработку дымовых газов карбамидом при температуре его разложения с последующей каталитической доочисткой газов от оксидов азота продуктами термического разложения карбамида, отличительная особенность которого состоит в том, что каталитическую доочистку газов ведут при температуре 90 170oC.The problem is solved by the proposed method of purification of flue gases from nitrogen oxides, including the treatment of flue gases with urea at a temperature of its decomposition followed by catalytic purification of gases from nitrogen oxides by products of thermal decomposition of urea, a distinctive feature of which is that the catalytic purification of gases is carried out at a temperature of 90,170 o C.
Целесообразно обработку карбамидом на первой стадии вести при температуре 300 1200oC, а доочистку дымовых газов от оксидов азота на второй стадии при температуре 90 150oC.It is advisable to treat the carbamide in the first stage at a temperature of 300 1200 o C, and the post-treatment of flue gases from nitrogen oxides in the second stage at a temperature of 90 150 o C.
Такая схема осуществления процесса позволяет значительно упростить технологию очистки дымовых газов, так как каталитическую стадию предлагается проводить при температуре, соответствующей температуре уходящих газов перед поступлением их в дымовую трубу (90 170oC), что дает возможность разместить каталитический блок на участке между теплоагрегатом и дымовой трубой, не встраивая его в теплоагрегат и не подогревая газы в теплообменных устройствах перед подачей на катализатор. Как было неожиданно установлено и экспериментально подтверждено с использованием катализаторов различного состава, температура 90 170oC обеспечивает эффективный режим работы катализатора при условии использования в качестве восстанавливающего агента продуктов термического разложения карбамида, содержащих аммиак и изоциановую кислоту (см. график на рис. 1).При этом достигается стабильный и высокий уровень очистки дымовых газов от оксидов азота (99 100%) независимо от режима первой некаталитической стадии процесса, а, следовательно, от изменения режима работы теплоагрегатов.This process implementation scheme allows to significantly simplify the flue gas purification technology, since the catalytic stage is proposed to be carried out at a temperature corresponding to the temperature of the exhaust gases before they enter the chimney (90 170 o C), which makes it possible to place the catalytic unit in the area between the heat generator and the flue pipe, without embedding it in the heat generator and without heating the gases in heat exchangers before feeding it to the catalyst. As it was unexpectedly established and experimentally confirmed with the use of catalysts of various compositions, the temperature of 90 170 o C provides an efficient mode of operation of the catalyst provided that the thermal decomposition products of urea containing ammonia and isocyanic acid are used as a reducing agent (see graph in Fig. 1). At the same time, a stable and high level of purification of flue gases from nitrogen oxides (99 100%) is achieved, regardless of the mode of the first non-catalytic stage of the process, and, consequently, of changing eniya mode TEPLOAGREGAT.
На рис.2 приведена схема установки, позволяющей реализовать предлагаемый способ очистки газов от оксидов азота, где 1 теплоагрегат, 2 - распределительные устройства, 3- каталитический блок, 4 дымосос, 5 дымовая труба. Fig. 2 shows the installation diagram, which allows to implement the proposed method for purifying gases from nitrogen oxides, where 1 is a heat generator, 2 is a distribution device, 3 is a catalytic unit, 4 is a smoke exhauster, 5 is a chimney.
Раствор карбамида в количестве, достаточном для восстановления оксидов азота, подается в газоход теплового агрегата 1 с температурой 300 1200oC с помощью распределительного устройства 2. В зоне ввода карбамид разлагается на аммиак и изоциановую кислоту: CO(NH2)2 NH3 + HNCO, которые являются в зоне ввода карбамида составляет 800 1150oC, то здесь происходит частичное восстановление оксидов азота. Затем дымовые газы, содержащие продукты разложения карбамида, и оставшиеся после первой ступени очистки оксиды азота проходят через слой катализатора 3 с температурой 90 - 170oC (предпочтительно 90 150oC.A urea solution in an amount sufficient to reduce nitrogen oxides is fed into the flue of the
В качестве катализатора могут быть использованы любые известные катализаторы восстановления оксидов азота аммиаком, например, оксиды металлов переменной валентности, такие как железо, хром, ванадий и др. As a catalyst can be used any known catalysts for the reduction of nitrogen oxides with ammonia, for example, oxides of metals of variable valency, such as iron, chromium, vanadium, etc.
После второй ступени очистки очищенные газы, практически не содержащие оксидов азота, с помощью дымососа 4 выбрасываются в дымовую трубу 5. After the second stage of purification, the purified gases, practically free of nitrogen oxides, are discharged into the
В том случае, если температура газов в зоне ввода карбамида менее 800oC, в первой стадии происходит лишь процесс разложения карбамида, а восстановление оксидов азота протекает во второй каталитической стадии.In the event that the temperature of the gases in the urea injection zone is less than 800 ° C., only the urea decomposition process occurs in the first stage, and the reduction of nitrogen oxides proceeds in the second catalytic stage.
Ниже приведены примеры очистки газов от оксидов азота предлагаемым способом
Пример 1 (лабораторные исследования).Below are examples of gas purification from nitrogen oxides of the proposed method
Example 1 (laboratory studies).
В кварцевый реактор 1 ступени подается смесь газов, содержащая азот, кислород и оксиды азота. Расход газовой смеси 180 л/час. Содержание NOx на выходе в реакторе 150 мг/м3, содержание O2 0,5%об. остальное азот. Температура в реакторе 1050oC.A mixture of gases containing nitrogen, oxygen and nitrogen oxides is fed into the quartz reactor of the 1st stage. The consumption of the gas mixture is 180 l / h. The content of NO x at the outlet in the reactor is 150 mg / m 3 , the content of O 2 is 0.5% vol. the rest is nitrogen. The temperature in the reactor 1050 o C.
Смесь газов из реактора 1 ступени подается в каталитический реактор II ступени, заполненный катализатором, состоящим из 90% Fe2O3 и 10% Cr2O3. Объем катализатора 0,02 л. Температура в слое катализатора 150oC. Содержание NOx на выходе из реактора I ступени и из каталитического реактора II ступени одинаково и составляет 150 мг/м3.The mixture of gases from the reactor of the 1st stage is fed into the catalytic reactor of the 2nd stage, filled with a catalyst consisting of 90% Fe 2 O 3 and 10% Cr 2 O 3 . The volume of catalyst is 0.02 l. The temperature in the catalyst bed is 150 ° C. The content of NO x at the outlet from the first stage reactor and from the second stage catalytic reactor is the same and is 150 mg / m 3 .
В реактор I ступени подан раствор карбамида с концентрацией 0,5% мас. в количестве 0,03 л/час, после чего содержание оксидов азота на выходе из реактора I ступени снижается до 52 мг/м3, а на выходе из реактора II ступени до 1 мг/м3.A urea solution with a concentration of 0.5% wt. in an amount of 0.03 l / h, after which the content of nitrogen oxides at the outlet of the first stage reactor is reduced to 52 mg / m 3 , and at the outlet of the second stage reactor to 1 mg / m 3 .
Пример 2 (опытно-промышленные испытания). Example 2 (pilot tests).
В парогенераторе производительностью 13,5 т пара в час сжигается природный газ в количестве 800 м3/час. В газоходе перед дымовой трубой размещен катализатор. Состав катализатора указан в примере 1. Объем катализатора-1 м3. Температура в зоне размещения катализатора 100oC. Содержание оксидов азота в дымовых газах составляет 360 мг/м3.In a steam generator with a capacity of 13.5 tons of steam per hour, natural gas is burned in an amount of 800 m 3 / hour. A catalyst is placed in the flue in front of the chimney. The composition of the catalyst is shown in example 1. The volume of catalyst is 1 m 3 . The temperature in the zone of catalyst placement is 100 o C. The content of nitrogen oxides in the flue gas is 360 mg / m 3 .
В зону парогенератора с температурой дымовых газов 800oC подается 20%-ный водный раствор карбамида в количестве 24 кг/час.In the zone of the steam generator with a flue gas temperature of 800 o C is fed a 20% aqueous urea solution in an amount of 24 kg / h.
Содержание NOh после I ступени очистки (до катализатора) составляет 325 мг/м3, после катализатора 2 мг/м3.The content of NO h after stage I of purification (before the catalyst) is 325 mg / m 3 , after the
Пример 3 (лабораторные исследования). Example 3 (laboratory studies).
Температура в реакторе I ступени 300oC, в каталитическом реакторе II ступени 170oC, остальные условия идентичны приведенным в примере 1. После подачи раствора карбамида содержание NOh на выходе из реактора I ступени составило 150 мг/м3, после II ступени 2 мг/м3.The temperature in the stage I reactor is 300 ° C, in the stage II catalytic reactor is 170 ° C, the remaining conditions are identical to those in Example 1. After feeding the urea solution, the content of NO h at the outlet of the stage I reactor was 150 mg / m 3 , after stage II mg / m 3 .
Пример 4 (лабораторные исследования). Example 4 (laboratory studies).
В качестве катализатора использовался промышленный катализатор АВК-10, содержащий 10% мас. V2O5 на носителе γ-Al2O3.As the catalyst was used industrial catalyst AVK-10, containing 10% wt. V 2 O 5 on a γ-Al 2 O 3 support.
При температуре в реакторе I ступени 700oC, а в реакторе II ступени 120oC (остальные условия идентичны приведенным в примере 1) содержание NOx на выходе в реакторе I ступени 345 мг/м3,после I ступени очистки 345 мг/м3, после II ступени 0 мг/м3.At a temperature in the reactor of stage I, 700 ° C, and in the reactor of stage II, 120 ° C (other conditions are identical to those in Example 1), the NO x content at the outlet in the reactor of stage I is 345 mg / m 3 , after stage I, 345 mg / m 3 , after stage II 0 mg / m 3 .
Пример 5 (лабораторные исследования). Example 5 (laboratory studies).
При проведении эксперимента использовались температурные режимы, указанные в прототипе. В каталитический реактор II ступени был загружен промышленный катализатор АВК-10, по составу также близкий к указанному в прототипе. Остальные условия были идентичны указанным в примере 1. При температуре в I ступени 760oC, а во второй ступени 430oC содержание NOhна выходе в реактор ступени составило 136 мг/м3, после I ступени очистки 136 мг/м3, после II ступени 0 мг/м3.During the experiment, the temperature conditions specified in the prototype were used. In the catalytic reactor of the second stage was loaded industrial catalyst ABK-10, the composition is also close to that specified in the prototype. The remaining conditions were identical to those specified in example 1. At a temperature in the first stage of 760 o C, and in the second stage of 430 o C, the content of NO h at the outlet of the stage reactor was 136 mg / m 3 , after the first stage of
Результаты приведены в таблице 1. The results are shown in table 1.
Как видно из представленных данных, предлагаемый двухстадийный способ очистки дымовых газов от оксидов азота с применением в качестве восстановителя карбамида и проведением второй каталитической стадии при температуре 90
180oC является эффективным и обеспечивает высокую степень очистки при различных нагрузках теплоагрегатов (температура процесса на первой стадии может варьироваться в широких пределах). Технология предлагаемого способа проста, т. к. исключается необходимость встраивания каталитического блока очистки в теплоагрегат или предварительного подогрева газов в теплообменниках, что дает возможность применять предлагаемый способ на уже действующих тепловых агрегатах и технологических установках, используя температуру уходящих газов, определяемую технологическим режимом их работы.As can be seen from the data presented, the proposed two-stage method of purification of flue gases from nitrogen oxides using urea as a reducing agent and the second catalytic stage at a temperature of 90
180 o C is effective and provides a high degree of purification under various loads of heat units (the temperature of the process in the first stage can vary within wide limits). The technology of the proposed method is simple, because it eliminates the need to incorporate a catalytic purification unit into a heat generator or preheat gases in heat exchangers, which makes it possible to apply the proposed method to existing thermal units and process units using the temperature of the exhaust gases determined by the technological mode of their operation.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94027081A RU2081685C1 (en) | 1994-07-19 | 1994-07-19 | Method for purifying flue gases from nitrogen oxides |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94027081A RU2081685C1 (en) | 1994-07-19 | 1994-07-19 | Method for purifying flue gases from nitrogen oxides |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU94027081A RU94027081A (en) | 1996-05-20 |
RU2081685C1 true RU2081685C1 (en) | 1997-06-20 |
Family
ID=20158677
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU94027081A RU2081685C1 (en) | 1994-07-19 | 1994-07-19 | Method for purifying flue gases from nitrogen oxides |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2081685C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2516752C2 (en) * | 2008-09-04 | 2014-05-20 | Хальдор Топсеэ А/С | Method and catalytic system for reduction of nitrogen oxides to nitrogen in waste gas and thereof application |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2918294B1 (en) * | 2007-07-02 | 2009-10-09 | Lab Sa Sa | PROCESS FOR PURIFYING COMBUSTION FUMEES CONTAINING NITROGEN OXIDES |
-
1994
- 1994-07-19 RU RU94027081A patent/RU2081685C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Патент ФРГ N 3627086, кл. B 01 D 53/34, 1988. Патент США N 4325924, кл. B 01 D 53/00, 1982. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2516752C2 (en) * | 2008-09-04 | 2014-05-20 | Хальдор Топсеэ А/С | Method and catalytic system for reduction of nitrogen oxides to nitrogen in waste gas and thereof application |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU94027081A (en) | 1996-05-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0491726B1 (en) | Combined sncr and scr process for nitrogen oxides reduction | |
JPH09509474A (en) | Method for purifying nitrogen oxide-containing gas and apparatus for purifying gas in steam generating boiler | |
US4839148A (en) | Method of removing SOx and NOx from effluent gas | |
CN103768918B (en) | A kind of Caprolactam unit exhaust purifying method and device | |
RU2081685C1 (en) | Method for purifying flue gases from nitrogen oxides | |
US5087431A (en) | Catalytic decomposition of cyanuric acid and use of product to reduce nitrogen oxide emissions | |
JP3252696B2 (en) | Purification method of exhaust gas containing oxidizable nitrogen compound | |
DK174013B1 (en) | Process for reducing nitrogen oxides in a flue gas, and a suitable flue gas conduit | |
JPS5910328A (en) | Method for purifying waste gas using hydrogen sulfate | |
JPH07227521A (en) | Method for preventing deposit of ammonium sulfate in selective reduction denitrification method | |
CA2135195A1 (en) | Process for the catalytic reduction of nitrogen oxides | |
US6168770B1 (en) | Method of removing nitrogen oxides from a gas flow by using a combustion engine | |
JPS6147567B2 (en) | ||
JPS5913893B2 (en) | Flue gas denitrification catalyst with low temperature activity | |
JPS60232237A (en) | Denitration of exhaust gas from garbage incinerator | |
RU2064817C1 (en) | Method of gasses purification from oxides of nitrogen | |
RU2146168C1 (en) | Method of cleaning effluent gases from nitrogen oxides | |
JP2003220317A (en) | Method for treating combustion exhaust gas and system thereof | |
WO1995004245A1 (en) | REDUCTION OF NOx EMISSIONS IN FLUIDIZED BEDS | |
JPS592534B2 (en) | Processing method for gas containing nitrogen oxides | |
JPS6350052B2 (en) | ||
JPH0111294Y2 (en) | ||
JPH10118456A (en) | Method and apparatus for treating exhaust gas | |
JPH02265695A (en) | Treatment of waste water | |
JPS588890B2 (en) | Chitsusosan Kabutsurenzokushiyorihohou |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080720 |