Способ очистки газов от оксидов азота

 

Газы очищают от оксидов азота в абсорбере. Перед этим окисляют оксиды азота гипохлоритом, и/или перкарбонатом, и/или перборатом. После поглощения оксидов в абсорбере отработанный раствор подают в электролизер. Раствор можно подавать параллельно в анодную и катодную камеры или последовательно. После этого раствор вновь подают в абсорбер. 1 ил.

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.

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.

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.

Целью изобретения является снижение токсичности процесса.

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.

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.

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.

Указанный способ осуществляется в установке, изображенной на чертеже.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Формула изобретения

СПОСОБ ОЧИСТКИ ГАЗОВ ОТ ОКСИДОВ АЗОТА, включающий окисление азота и поглощение диоксида азота водным щелочным раствором в абсорбере с образованием отработанного раствора, отличающийся тем, что, с целью снижения токсичности процесса, окисление ведут гипохлоритом, и/или перкарбонатом, и/или перборатом щелочного металла, а 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.

РИСУНКИ

Рисунок 1