Usuwanie tlenków azotu z gazów odlotowych

1. Usuwanie tlenków azotu z gazów odlotowych Metody usuwania NOx z gazów odlotowych: Metody mokre; metody absorpcyjne Metody suche; adsorpcja selektywna redukcja katalityczna, nieselektywna redukcja katalityczna, katalityczny rozkład

2. Usuwanie tlenków azotu z gazów odlotowych Metody mokre Metody mokre - absorpcyjne 1. Stosunek molowy NO2/NO = 1, procesy absorpcji w roztworach alkalicznych takich, jak NaOH, Na2CO3, Ca(OR)2, CaCO3, Mg(GH)2, MgCO3 , (NH4)2CO3 (90%) 2. Stosunek molowy NO2/NO << 1 prowadzi sięabsorpcję alkaliczną w obecności substancji utleniających, takich jak podchloryn sodu, podchloryn wapnia, sole żelazowców, ozon, ditlenek chloru, woda utleniona oraz bardzo ekonomiczna metoda - gazy odlotowe są zraszane kwasem azotowym w wieżach absorpcyjnych

3. Usuwanie tlenków azotu z gazów odlotowych Metody suche, bezodpadowe Adsorpcja NOxna zeolitach 1. Cykl adsorpcji i utleniania 2. Cykl regeneracji Zdesorbowany NO2 kieruje się do kolumny absorpcyjnej w instalacji kwasu azotowego. Metoda adsorpcyjna - wysoka sprawność, jest bezodpadowa, - koszt adsorbentów jest wysoki i regeneracja kolumny

4. Usuwanie tlenków azotu z gazów odlotowych Metody suche, bezodpadowe Metoda selektywnej redukcji katalitycznej (SRK) Redukcja tlenków azotu do azotu cząsteczkowego za pomocą amoniaku w obecności katalizatora

5. Usuwanie tlenków azotu z gazów odlotowych Metody suche, bezodpadowe Metoda selektywnej redukcji katalitycznej (SRK) w zakresie 200-300°C 2NH3 + NO +NO22N2 + 3H2O w temperaturze niższej od 150°C zachodzi reakcja 2NO2 + 2NH3 N2 + H2O + NH4NO3 w temperaturze powyżej 320°C 5NO2 + 2NH3 7NO + 3H2O Katalizatory: platynowce: Pt, Rh, Pd oraz tlenki metali przejściowych, np. V2O5, TiO2, MoO3, V2O5 osadzony na TiO2 lubna mieszanym nośniku TiO2-SiO2

6. Usuwanie tlenków azotu z gazów odlotowych Metody suche, bezodpadowe Metoda selektywnej redukcji katalitycznej (SRK) • Wady metody SRK • stosowanie bardzo drogiego i wysoce korozyjnego oraz toksycznego amoniaku • katalizator platynowy • mała odporność na zatrucia przez metale ciężkie,tlenki siarki i związki halogenowe • wymagane jest wcześniejsze wstępne oczyszczenie gazów odlotowych, gdyż zawarte w nich cząstki popiołów lotnych powodują obniżenie aktywności katalitycznej

7. Usuwanie tlenków azotu z gazów odlotowych Metody suche, bezodpadowe Metoda nieselektywnej redukcji katalitycznej 2NO + 2H2  N2 + 2H2O 2NO2 + 4H2 N2 +4H2O 4NO +CH4 2N2+CO2+2H2O 2NO2 + CH4  N2 + CO2 + 2H2O 2NO + 2CO  N2 +2CO2 2NO2 +4CO N2 + 4CO2 Redukcję nieselektywną katalizują katalizatory platynowe i palladowe, a także tlenki metali przejściowych osadzone na tlenkach krzemu, glinu lub glinokrzemianach.

8. Oczyszczanie gazów odlotowych kataliza Budowa i działanie katalizatora 1 - warstwa katalityczna2 - warstwa pośrednia z promotorami3 - nośnik ceramiczny

9. Usuwanie tlenków azotu z gazów odlotowych Metody suche, bezodpadowe Metoda katalitycznego rozkładu tlenków azotu NOx N2 + x/2O2 Katalizatory dla rozkładu NOx- zeolity dotowane jonami miedzi lub platyny NOx jest adsorbowany na centrach aktywnych, w tym wypadku atomach metalu ( np. Cu lub Pt). W wyniku oddziaływania z atomem metalu przebiega reakcja chemiczna: M + NO  M-NO  M-O + M-N 2M-O + 2M-N  4M + N2 + O2

10. Zapobieganie emisji dwutlenku węgla http://www.czystaenergia.pl/pdf/poleko2008_2_4.pdf

11. Oczyszczanie gazów odlotowych z dwutlenku węgla • Sposoby separacji ditlenku węgla z gazów odlotowych: • Absorpcja • Adsorpcja • Separacja membranowa • Separacja kriogeniczna

12. Oczyszczanie gazów odlotowych z dwutlenku węgla Absorpcja Absorpcja przy niskich temperaturach i wysokim ciśnieniu; desorpcja proces odwrotny. Wstępnie oczyszczony CO2 ; rozpuszczalniki to aminy np.: monoetyloamina, dietyloamina, roztwór amoniaku, wodorowęglan potasu

13. Oczyszczanie gazów odlotowych z dwutlenku węgla

14. Oczyszczanie gazów odlotowych z dwutlenku węgla Adsorpcja Adsorbenty: węgiel aktywny, koks aktywny, zeolity, żel glinowy i krzemnionkowy. Dwa cykle: 1. Adsorpcja 2. Odzysk ditlenku węgla (regeneracja adsorbenta) zmiennociśnieniowa zmiennotemperaturowa

15. Oczyszczanie gazów odlotowych z dwutlenku węgla Schemat instalacji do pochłaniania CO2z gazów spalinowych w elektrowni węglowej CO2 + CaO  CaCO3

16. Oczyszczanie gazów odlotowych z dwutlenku węgla • Separacja kriogeniczna • Sprężanie i chłodzenie gazu, a następnie wydzielenie CO2 w postaci ciekłej. • Geologiczne składowanie CO2 • Głębokie poziomy wodonośne-solankowe. • Wyeksploatowane i częściowo wyeksploatowane złoża ropy i gazu. • Głębokie nieeksploatowane pokłady węgla, zawierające metan.

17. Oczyszczanie gazów odlotowych z zanieczyszczeń związkami organicznymi • Do usuwania związków organicznych z gazów odlotowych wykorzystuje się następujące procesy: • Absorpcję • adsorpcję • kondensację (skraplanie par) • utlenianie (głównie do CO2, H2O) • ultrafiltrację • Metody regeneracyjne • Metody regenaracyjne usuwania organicznych rozpuszczalników z gazów odlotowych są to przeważnie metody wykorzystujące zjawisko absorpcji,adsorpcji, kondensacji, filtracji.

18. Oczyszczanie gazów odlotowych z zanieczyszczeń związkami organicznymi Metody regeneracyjne ABSORPCJA Sposób usuwania par rozpuszczalników organicznych z powietrza, oparty na ich: - absorpcji w wysoko-wrzącym rozpuszczalniku organicznym, - desorpcji, - ewentualnie spaleniu katalitycznym desorbowanych mediów. Stosowane absorbenty: Chloro-, nitro- i alkilo- pochodne węglowodorów aromatycznych, alkohole, aldehydy, ketony, estry kwasów organicznych, węglowodory alifatyczne, węglowodory heterocykliczne, olejewysokowrzące, eter polietylenoglikolowy. Wady: wtórne zanieczyszczanie środowiska toksycznymi i odoroczynnymi parami i ściekami oraz wysoki koszt cieczy absorpcyjnych.

19. Oczyszczanie gazów odlotowych z zanieczyszczeń związkami organicznymi Metody regeneracyjne

20. Oczyszczanie gazów odlotowych z zanieczyszczeń związkami organicznymi Metody regeneracyjne ADSORPCJA • Sposób usuwania par rozpuszczalników organicznych z powietrza, oparty na ich: • -adsorpcji- adsorbenty: węgiel aktywny, silkażel, zeolity, glinokrzemiany • -desorpcji: • -z węgla aktywnego- za pomocą strumienia pary wodnej. • -z glinokrzemianów- ogrzewanie warstwy adsorbenta do temperatury wrzenia zaadsorbowanej substancji, przepływ (przedmuchiwanie) gazu obojętnego przez warstwę nasyconego adsorbenta oraz przez kombinację wymienionych metod. • Adsorbenty jednorazowego i wielokrotnego stosowania. • Wady • wymagają dokładnego odpylenia gazów i ich wstępnego osuszenia, • są to metody kosztowne, wymagające stosowania wielostopniowych instalacji.

21. Oczyszczanie gazów odlotowych z zanieczyszczeń związkami organicznymi Metody regeneracyjne ADSORPCJA

22. Oczyszczanie gazów odlotowych z LZO Metody regeneracyjne Metody membranowe Separacja membranowa oparta jest na selektywnej przepuszczalności lotnych związkỏw organicznych (LZO) przez membrany ze środowiska powietrza. Membrany – organiczne np.:guma silikonowa (polidimetylosiloksan), - nieorganiczne: ceramiczne, metalowe Strumienie stężone LZO > 1000 ppm. Często jest stosowana razem z kondensacją jako drugi etap oczyszczania.

23. Oczyszczanie gazów odlotowych z zanieczyszczeń związkami organicznymi • Metody nieregeneracyjne • Utlenianie związków organicznych : • spalanie bezpośrednie (w płomieniu)(temp. ~1500 K) • spalanie termiczne (900-1400 K) • utlenianie katalityczne (500-900 K) • metody biologiczne (280-330 K, opt. 310 K)

24. Oczyszczanie gazów odlotowych z LZO Metody nieregeneracyjne Utlenianie węglowodorów Utlenianie węglowodorów przebiega zgodnie z równaniem: CnH2n+2 + (3n+1)/2 O2 nCO2 + (n+1)H2O CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O

25. Oczyszczanie gazów odlotowych z zanieczyszczeń związkami organicznymi • Metody nieregeneracyjne • Bezpośrednie spalanie w płomieniu • Wymagane duże stężenia związków organicznych. • Zastosowanie –spalanie odpadowych gazów palnych: • w rafineriach • na polach naftowych • niekiedy w oczyszczalniach scieków (gazy fermentacyjne)

26. Oczyszczanie gazów odlotowych z zanieczyszczeń związkami organicznymi Metody nieregeneracyjne Spalanie termiczne polega na dozowaniu odpadów gazowych palnych do palnika zasilanego gazem ziemnym. Ten rodzaj spalania jest bardzo energochłonny i kosztowny. Temp. 800 – 1200oC. Temp <1400oC.

27. Oczyszczanie gazów odlotowych z zanieczyszczeń związkami organicznymi • Metody nieregeneracyjne • Spalanie termicznestosuje się gdy: • stężenie LZO jest zbyt małe, aby podtrzymywać płomień • nie można wykorzystać metod katalitycznych (mieszanina gazów zawiera składniki, które mogą powodować szybką dezaktywację katalizatora) • Zastosowanie: • lakierowania i emaliowania, • suszenia powłok malarskich • żelowania PCV • przeróbki asfaltów • drukarnie

28. Oczyszczanie gazów odlotowych z zanieczyszczeń związkami organicznymi Spalanie termiczne

29. Oczyszczanie gazów odlotowych z LZO Katalityczne utlenianie węglowodorów - w przypadku niskich stężeń węglowodorów w gazach odlotowych. Temperatura rzędu 250-400oC. Katalizatory- metale osadzone na nośniki nieorganiczne. Katalizatory pełnego spalania węglowodorów - zawierają platynę i pallad. Mniej aktywne - tlenki metali Cu, Mn, Cr. Fe, Co, Sn, Ni, Zn.