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

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 się absorpcję 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

Usuwanie tlenków azotu z gazów odlotowych Metody suche, bezodpadowe Adsorpcja NOx na 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 aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa

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

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 lub na mieszanym nośniku TiO2-SiO2

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

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.

Oczyszczanie gazów odlotowych kataliza Budowa i działanie katalizatora 1 - warstwa katalityczna 2 - warstwa pośrednia z promotorami 3 - nośnik ceramiczny

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

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

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

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

Oczyszczanie gazów odlotowych z dwutlenku węgla

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

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

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.

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.

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, oleje wysokowrzące, eter polietylenoglikolowy. Wady: wtórne zanieczyszczanie środowiska toksycznymi i odoroczynnymi parami i ściekami oraz wysoki koszt cieczy absorpcyjnych.

Oczyszczanie gazów odlotowych z zanieczyszczeń związkami organicznymi Metody regeneracyjne

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.

Oczyszczanie gazów odlotowych z zanieczyszczeń związkami organicznymi Metody regeneracyjne ADSORPCJA

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.

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)  

Metody nieregeneracyjne Utlenianie węglowodorów 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  

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)

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.

Oczyszczanie gazów odlotowych z zanieczyszczeń związkami organicznymi Metody nieregeneracyjne Spalanie termiczne stosuje 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

Oczyszczanie gazów odlotowych z zanieczyszczeń związkami organicznymi Spalanie termiczne

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.