[go: up one dir, main page]

RU2481890C1 - Method of selective catalytic cleaning of exhaust and flue gas of nitrogen oxide - Google Patents

Method of selective catalytic cleaning of exhaust and flue gas of nitrogen oxide Download PDF

Info

Publication number
RU2481890C1
RU2481890C1 RU2011142006/05A RU2011142006A RU2481890C1 RU 2481890 C1 RU2481890 C1 RU 2481890C1 RU 2011142006/05 A RU2011142006/05 A RU 2011142006/05A RU 2011142006 A RU2011142006 A RU 2011142006A RU 2481890 C1 RU2481890 C1 RU 2481890C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ammonia
gas
nitrogen oxides
removal
exhaust
Prior art date
Application number
RU2011142006/05A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2011142006A (en
Inventor
Илья Владимирович Кумпаненко
Александр Викторович Рощин
Игорь Даниилович Эпинатьев
Юрий Алексеевич Лейкин
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России)
Priority to RU2011142006/05A priority Critical patent/RU2481890C1/en
Publication of RU2011142006A publication Critical patent/RU2011142006A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2481890C1 publication Critical patent/RU2481890C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Treating Waste Gases (AREA)

Abstract

FIELD: process engineering.
SUBSTANCE: invention relates to selective catalytic cleaning of exhaust and flue gases of nitrogen oxides. Proposed method comprises catalytic removal of nitrogen oxide from gas using ammonia as reducing agent and removal of unreacted ammonia from gas phase. Note here that removal of said unreacted ammonia from gas phase is performed with the help of cation exchanger charged with metal/metals forming strong complexes with ammonia.
EFFECT: higher efficiency of cleaning, reduction of ammonia concentration to, in fact, whatever values.
3 cl, 1 dwg, 3 tbl

Description

Изобретение относится к области селективной каталитической очистки от оксидов азота выхлопных, топочных и отходящих газов, выделяющихся в процессе работы парогенераторных и отопительных систем, теплоэлектростанций, двигателей внутреннего сгорания, а также производств, связанных с получением азотной кислоты и нитрованием.The invention relates to the field of selective catalytic purification of nitrogen oxides of exhaust, flue and exhaust gases released during the operation of steam generating and heating systems, thermal power plants, internal combustion engines, as well as industries associated with the production of nitric acid and nitration.

В известных способах каталитической очистки отходящих газов от оксидов азота в качестве восстанавливающего агента обычно используется аммиак. Необходимый для протекания реакции восстановления окислов азота до азота аммиак поступает в зону реакции или от внешнего источника, или при каталитическом гидролизе мочевины, или при разложении соли аммония (US 3885019, B01D 53/00, 20.05.1975; US 5869419, B01J 23/00, 09.02.1999; RU 2405946, F01N 3/00, 15.08.2007; US 7749938, B01J 23/00, 06.06.2010), либо образуется в результате реакции компонентов выхлопных газов между собой, инициируемой каталитически (US 6872365, F01N 3/10, 29.05.2005), или пропусканием бедной горючей смеси через плазму электрического разряда (US 6334986, B01D 53/58, 01.01.2002).In known methods for the catalytic purification of exhaust gases from nitrogen oxides, ammonia is usually used as a reducing agent. Ammonia, necessary for the reaction of reduction of nitrogen oxides to nitrogen, proceeds to the reaction zone either from an external source, or by catalytic hydrolysis of urea, or by decomposition of an ammonium salt (US 3885019, B01D 53/00, 05.20.1975; US 5869419, B01J 23/00 , 02/09/1999; RU 2405946, F01N 3/00, 08/15/2007; US 7749938, B01J 23/00, 06/06/2010), or is formed as a result of the reaction of exhaust gas components between themselves, initiated catalytically (US 6872365, F01N 3 / 10, May 29, 2005), or by passing a poor combustible mixture through an electric discharge plasma (US 6334986, B01D 53/58, 01/01/2002).

Известные способы селективной каталитической очистки газов от оксидов азота с использованием аммиака в качестве восстанавливающего агента позволяют эффективно снижать концентрации оксидов азота в газовых потоках от их исходных достаточно высоких значений. Однако общим недостатком данных способов является тот факт, что после процедуры очистки в составе очищаемого газа остается довольно большое количество аммиака, что связано с необходимостью поддержания некоторого избытка NH3 против стехиометрии по отношению к NOx. Аммиак в атмосфере может трансформироваться в NOx, и поэтому как вредное вещество приравнивается к NOx. Перед выбросом в атмосферу концентрацию аммиака желательно снижать хотя бы до максимальной разовой ПДКмр=0,2 мг/м3, а лучше до предельной среднесуточной ПДКсс=0,04 мг/м3 согласно гигиеническим нормативам ГН 2.1.6.1338-03.Known methods for the selective catalytic purification of gases from nitrogen oxides using ammonia as a reducing agent can effectively reduce the concentration of nitrogen oxides in gas streams from their initial sufficiently high values. However, a common drawback of these methods is the fact that after the cleaning procedure a rather large amount of ammonia remains in the composition of the gas to be cleaned, which is associated with the need to maintain a certain excess of NH 3 against stoichiometry with respect to NO x . Ammonia in the atmosphere can be transformed into NO x , and therefore, as a harmful substance is equated to NO x . Before emitting into the atmosphere, it is advisable to reduce the ammonia concentration to at least the maximum single maximum permissible concentration mr = 0.2 mg / m 3 , and better to the maximum daily maximum permissible concentration ss = 0.04 mg / m 3 according to the hygienic standards GN 2.1.6.1338-03.

В некоторых способах селективного каталитического восстановления NOx предусмотрена доочистка выхлопных газов от аммиака после удаления из них оксидов азота (см., например, US 6334986, B01D 53/58, 01.01.2002), что позволяет в определенной мере снизить концентрацию аммиака. Однако эти способы обладают неустранимым недостатком: в их основе лежит каталитическое окисление аммиака, в результате которого вновь образуются оксиды азота, ранее удаляемые на этапе основной очистки.Some methods of selective catalytic reduction of NO x provide for the post-treatment of exhaust gases from ammonia after removal of nitrogen oxides from them (see, for example, US 6334986, B01D 53/58, 01/01/2002), which allows to reduce the ammonia concentration to a certain extent. However, these methods have an irreparable disadvantage: they are based on the catalytic oxidation of ammonia, as a result of which nitrogen oxides are formed again, which were previously removed at the stage of basic purification.

Наиболее близким к предлагаемому способу селективной каталитической очистки выхлопных и топочных газов от оксидов азота является способ обработки выхлопного газа, в котором оксиды азота каталитически удаляются из выхлопного газа при использовании аммиака в качестве восстанавливающего агента, с разложением и удалением при этом непрореагировавшего аммиака - причем, как восстановление оксидов азота, так и разложение (окисление) непрореагировавшего аммиака осуществляется одним и тем же катализатором, содержащим оксид титана и, по меньшей мере, одно соединение, выбранное из группы, состоящей из оксидов ванадия (V), оксидов вольфрама (W) и оксидов молибдена (Мо) (RU 2406567, кл. B01J 23/652, 20.12.2010 - прототип).Closest to the proposed method for the selective catalytic purification of exhaust and flue gases from nitrogen oxides is an exhaust gas treatment method in which nitrogen oxides are catalytically removed from the exhaust gas using ammonia as a reducing agent, with decomposition and removal of unreacted ammonia - moreover, as the reduction of nitrogen oxides and the decomposition (oxidation) of unreacted ammonia is carried out by the same catalyst containing titanium oxide and, at least the least measure, one compound selected from the group consisting of vanadium (V) oxides, tungsten (W) oxides and molybdenum (Mo) oxides (RU 2406567, class B01J 23/652, 12.20.2010 - prototype).

Недостаток способа-прототипа (как и упомянутого выше способа по патенту US 6334986) связан с тем, что при использовании бифункциональных (окислительно-восстановительных) катализаторов уменьшение концентрации аммиака в газовом потоке возможно только за счет повторного образования оксидов азота, то есть возникает "порочный круг": снижение концентрации оксидов азота в реакции их селективного каталитического восстановления сопровождается накоплением аммиака, а снижение концентрации аммиака за счет реакции его каталитического окисления снова приводит к образованию оксидов азота.The disadvantage of the prototype method (as well as the aforementioned method according to US Pat. No. 6,334,986) is that when using bifunctional (redox) catalysts, a decrease in the concentration of ammonia in the gas stream is possible only due to the re-formation of nitrogen oxides, that is, a "vicious circle ": a decrease in the concentration of nitrogen oxides in the reaction of their selective catalytic reduction is accompanied by the accumulation of ammonia, and a decrease in the concentration of ammonia due to the reaction of its catalytic oxidation of dreams It leads to the formation of nitrogen oxides.

Результаты испытаний бифункциональных катализаторов, приведенные в описании способа-прототипа, показывают, что при снижении концентрации оксидов азота в потоке выхлопного газа в 20 раз концентрация аммиака остается довольно высокой (2-8 ppm = 1,5-6 мг/м3), то есть в 7,5-40 и 37,5-200 раз выше ПДКмр и ПДКсс, соответственно. Если же добиваться еще большего снижения концентрации оксидов азота, то концентрация аммиака еще более возрастает.The test results of the bifunctional catalysts given in the description of the prototype method show that when the concentration of nitrogen oxides in the exhaust gas stream is reduced by a factor of 20, the ammonia concentration remains quite high (2-8 ppm = 1.5-6 mg / m 3 ), then there are 7.5–40 and 37.5–200 times higher than MPC MP and MPC ss , respectively. If we achieve an even greater decrease in the concentration of nitrogen oxides, then the concentration of ammonia increases even more.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка такого способа селективной каталитической очистки выхлопных и топочных газов от оксидов азота при использовании аммиака в качестве восстанавливающего агента, в котором доочистка потока очищаемого газа от непрореагировавшего аммиака не будет сопровождаться повторным образованием оксидов азота, что позволит снижать концентрацию аммиака практически до любых значений, в частности до значений ниже ПДКсс, и позволит повысить эффективность каталитического восстановления оксидов азота.The objective of the invention is the development of such a method for the selective catalytic purification of exhaust and flue gases from nitrogen oxides when using ammonia as a reducing agent, in which the purification of the stream of purified gas from unreacted ammonia will not be accompanied by the repeated formation of nitrogen oxides, which will reduce the concentration of ammonia to almost any values, in particular, to values below the MPC ss , and will improve the efficiency of catalytic reduction of oxides of az ota.

Решение поставленной задачи достигается предлагаемым способом селективной каталитической очистки выхлопных и топочных газов от оксидов азота, включающим каталитическое удаление оксидов азота из очищаемого газа при использовании аммиака в качестве восстанавливающего агента с удалением непрореагировавшего аммиака из газовой фазы, в котором удаление непрореагировавшего аммиака не сопровождается повторным образованием оксидов азота, для чего удаление непрореагировавшего аммиака из газовой фазы осуществляют при помощи катионита, заряженного металлом/металлами, образующими с аммиаком прочные комплексы.The solution to this problem is achieved by the proposed method for the selective catalytic purification of exhaust and flue gases from nitrogen oxides, including the catalytic removal of nitrogen oxides from the gas to be purified using ammonia as a reducing agent with the removal of unreacted ammonia from the gas phase, in which the removal of unreacted ammonia is not accompanied by the re-formation of oxides nitrogen, for which the removal of unreacted ammonia from the gas phase is carried out using cation exchange resin, yazhennogo metal / metals forming stable complexes with ammonia.

В качестве катионита, заряженного металлом/металлами, образующими с аммиаком прочные комплексы, используют сульфокатионит следующей формулы: [(П-SO3-)2Ме2+), где П - сополимер стирола и дивинилбензола, Me2+ - ионы меди или/и кальция.As the cation exchanger charged with the metal / metals, which form strong complexes with ammonia, sulfonation cationite of the following formula is used: [(P-SO 3 - ) 2 Me 2+ ), where P is a copolymer of styrene and divinylbenzene, Me 2+ are copper ions or / and calcium.

Перед подачей газового потока на сульфокатионит для удаления аммиака газовый поток охлаждают до оптимальной рабочей температуры сорбента.Before applying the gas stream to sulfocationite to remove ammonia, the gas stream is cooled to the optimum operating temperature of the sorbent.

Катализаторы селективного каталитического восстановления оксидов азота при использовании аммиака в качестве восстановителя выпускаются промышленностью и широко применяются, они представляют собой содержащие V2O5 смеси оксидов металлов (в России обычно используется ванадиевый катализатор АВК-10).Catalysts for the selective catalytic reduction of nitrogen oxides using ammonia as a reducing agent are commercially available and widely used; they are mixtures of metal oxides containing V 2 O 5 (in Russia, the AVK-10 vanadium catalyst is usually used).

Выбор сорбента при разработке предлагаемого способа определялся поставленной задачей - способ должен обеспечивать снижение концентрации аммиака до значений меньших ПДКсс (ПДКСС=0,04 мг/м), то есть используемый в способе сорбент должен эффективно поглощать аммиак из газовой фазы и прочно его удерживать, не допуская проскока.The choice of the sorbent in the development of the proposed method was determined by the task - the method should provide a decrease in ammonia concentration to values lower than the MPC ss (MPC SS = 0.04 mg / m), that is, the sorbent used in the method should effectively absorb ammonia from the gas phase and hold it firmly avoiding the slip.

Проведенные нами экспериментальные исследования нескольких катионитов с различной структурой ионогенных групп показали, что при сорбции аммиака из газовой фазы на катионитах в Н-форме, которые обычно используются для сорбции аммиака из водных растворов, наблюдается дегидратация фазы катионита, приводящая к снижению равновесных и кинетических характеристик сорбента.Our experimental studies of several cation exchangers with different structure of ionic groups showed that, during the sorption of ammonia from the gas phase on cation exchangers in the H-form, which are usually used for the sorption of ammonia from aqueous solutions, dehydration of the cation exchange phase is observed, leading to a decrease in the equilibrium and kinetic characteristics of the sorbent .

Для дальнейших экспериментов катиониты в Н-форме были нами модифицированы - заряжены металлами. При использовании для сорбции аммиака из газового потока Ме-форм сульфокатионитов: [(П-SO3-)2Ме2+), где Me2+ - ионы меди или/и кальция, было установлено, что сорбционная емкость по аммиаку увеличивается в 3-3,5 раза. Так, Ме-форма связывает до 4 молей аммиака на моль сульфогрупп: [(П-SO3-)2·Ме(NH3)n2+], тогда как немодифицированная металлом Н-форма сульфокатионита может связать не более 1 моля аммиака на моль сульфогрупп: [П-SO3 NH4]. He менее важным явился факт, что прочность и термическая устойчивость внешнесферного комплекса аммиака с металлом: [(П-SO3-)2·Ме(NH3)n2+] значительно выше, чем прочность чисто ионной формы: [П-SO3NH4].For further experiments, cation exchangers in the H form were modified by us - charged with metals. When using for the sorption of ammonia from a gas stream Me-forms of sulfocationionites: [(П-SO 3 - ) 2 Ме 2+ ), where Me 2+ are copper or / and calcium ions, it was found that the sorption capacity for ammonia increases by 3 -3.5 times. So, the Me form binds up to 4 moles of ammonia per mole of sulfo groups: [(P-SO 3 - ) 2 · Me (NH 3 ) n 2+ ], while the unmodified metal form of the H form of sulfocationite can bind no more than 1 mole of ammonia per mole sulfo groups: [P-SO 3 NH 4 ]. No less important was the fact that the strength and thermal stability of the outer-sphere complex of ammonia with metal: [(P-SO 3 - ) 2 · Me (NH 3 ) n 2+ ] is significantly higher than the strength of a purely ionic form: [P-SO 3 NH 4 ].

При исследовании влияния химического строения полимера в сульфокатионите на процесс сорбции аммиака было установлено, что наилучшие сорбционные свойства проявляют сульфокатиониты на основе стиролдивинилбензольных сополимеров. Такие катиониты наиболее сильно удерживают воду, что позволяет эффективно работать при малой влажности и, следовательно, при повышенной температуре (≥120°С) очищаемой газовой смеси. Кроме того, было обнаружено, что в исследуемых газовых средах сульфополистирольные катиониты проявляют высокую термостабильность, особенно их солевые формы (Са, Cu), это позволило поднять рабочую температуру очищаемой газовой смеси до 120-140°С, избежать необходимости ее предварительного охлаждения и тем самым улучшить технико-экономические характеристики предлагаемого способа.In the study of the influence of the chemical structure of the polymer in sulfocationite on the process of ammonia sorption, it was found that sulfocationites based on styrene-divinylbenzene copolymers exhibit the best sorption properties. Such cation exchangers most strongly retain water, which makes it possible to work efficiently at low humidity and, therefore, at elevated temperature (≥120 ° C) of the gas mixture being cleaned. In addition, it was found that in the studied gas environments sulfystyrene cation exchangers exhibit high thermal stability, especially their salt forms (Ca, Cu), this made it possible to raise the working temperature of the gas mixture being cleaned to 120-140 ° С, avoiding the need for its preliminary cooling and thereby to improve the technical and economic characteristics of the proposed method.

Дальнейшие исследования сорбционного процесса на сульфокатионитах выявили ряд дополнительных факторов, оказывающих существенное влияние на эффективность сорбции аммиака. Так, Ме-формы сульфокатионитов по сравнению с Н-формой обладают более высоким сродством к аммиаку (имеют большие константы обмена), что приводит к увеличению коэффициентов распределения для малых концентраций аммиака, а также обладают большей селективностью к аммиаку, что делает возможным удалять очень низкие исходные концентрации аммиака в очищаемом газе. Регулирование соотношения меди и кальция при зарядке катионита позволяет увеличивать сродство и термостойкость за счет преимущественной зарядки медью или увеличивать емкость по аммиаку при преимущественной зарядке кальцием.Further studies of the sorption process on sulfocathionites revealed a number of additional factors that significantly affect the efficiency of ammonia sorption. Thus, the Me forms of sulfocationionites, in comparison with the H form, have a higher affinity for ammonia (have large exchange constants), which leads to an increase in the distribution coefficients for low ammonia concentrations, and also have a higher selectivity for ammonia, which makes it possible to remove very low initial ammonia concentrations in the gas to be cleaned. Regulation of the ratio of copper and calcium during charging of cation exchanger allows to increase the affinity and heat resistance due to preferential charging with copper or to increase the capacity for ammonia when predominantly charging with calcium.

Предлагаемый способ очистки выхлопных и топочных газов осуществляют следующим образом (см. чертеж). В поток очищаемого газа перед его поступлением в каталитическую ячейку (1) добавляют аммиак, поступающий либо из внешнего источника, либо образующийся при каталитическом гидролизе мочевины или при разложении соли аммония. В каталитической ячейке оксиды азота восстанавливаются до молекулярного азота. Далее газовый поток направляется в сорбционную ячейку (2) для его доочистки от непрореагировавшего аммиака. В случае необходимости газовый поток перед подачей на сорбент предварительно охлаждают до оптимальной рабочей температуры сорбента в охлаждающем устройстве (3).The proposed method for cleaning exhaust and flue gases is as follows (see drawing). Ammonia is added to the stream of gas to be purified before it enters the catalytic cell (1), either from an external source or from catalytic hydrolysis of urea or from the decomposition of an ammonium salt. In the catalytic cell, nitrogen oxides are reduced to molecular nitrogen. Next, the gas stream is sent to the sorption cell (2) for its purification from unreacted ammonia. If necessary, the gas stream is precooled before being fed to the sorbent to the optimum operating temperature of the sorbent in the cooling device (3).

Используемые в предлагаемом способе сорбенты, представляющие собой Ме-форму сульфированных стиролдивинилбензольных катионитов, были нами испытаны для подтверждения их способности эффективно поглощать аммиак из газовой фазы и прочно его удерживать.The sorbents used in the proposed method, which are the Me-form of sulfonated styrene-divinylbenzene cation exchangers, were tested by us to confirm their ability to effectively absorb ammonia from the gas phase and hold it firmly.

В таблицах 1-3 в качестве примера приведены данные по зависимости времени до проскока (t) (времени, когда концентрация NH3 на выходе из слоя сорбента начинает превышать предельно допустимую величину, в данном случае ПДКсс=0,04 мг/м3) от влажности катионита (φ), от концентрации NH3 в газовоздушной смеси (С) и от скорости газопотока (W) для стиролдивинилбензольного сульфокатионита, заряженного медью: [(П-SO3-)2Cu2+].In tables 1-3, as an example, data are given on the dependence of the time before the breakthrough (t) (the time when the concentration of NH 3 at the outlet of the sorbent layer begins to exceed the maximum permissible value, in this case, the MPC ss = 0.04 mg / m 3 ) on the moisture content of cation exchange resin (φ), on the concentration of NH 3 in the gas-air mixture (C) and on the gas flow rate (W) for styrene-divinylbenzene sulfocationionite charged with copper: [(P-SO 3 - ) 2 Cu 2+ ].

Измерив время до проскока и зная скорость газового потока и концентрацию аммиака в газовоздушной смеси, можно рассчитать динамическую емкость сорбента до проскока δ (мг/см3) (проскоковую емкость), которая представляет собой количество вещества (NH3), сорбированного и удерживаемого слоем сорбента площадью 1 см2 и длиной l 1 см вплоть до момента, когда концентрация NH3 на выходе из слоя сорбента превысит предельно допустимую величину, в данном случае ПДКсс=0,04 мг/м3:By measuring the time before the breakthrough and knowing the velocity of the gas stream and the concentration of ammonia in the gas-air mixture, we can calculate the dynamic capacity of the sorbent to the breakthrough δ (mg / cm 3 ) (slip capacity), which is the amount of substance (NH 3 ) sorbed and held by the sorbent layer an area of 1 cm 2 and a length l 1 cm up to the moment when the concentration of NH 3 at the outlet of the sorbent layer exceeds the maximum permissible value, in this case, the MPC ss = 0.04 mg / m 3 :

δ=W×C×t/l,δ = W × C × t / l,

где W л·мин-1 см-2 - скорость газопотока, С мг/л - концентрация аммиака в газовоздушной смеси, t мин - время до проскока, l см - длина слоя сорбента. В таблицах 1-3 приведены данные для динамической емкости δ при различных условиях.where W l · min -1 cm -2 is the gas flow rate, C mg / l is the concentration of ammonia in the gas-air mixture, t min is the time before the breakthrough, l cm is the length of the sorbent layer. Tables 1-3 show data for the dynamic capacitance δ under various conditions.

Таблица 1Table 1 Зависимость времени до проскока (t) и динамической емкости (δ) стиролдивинилбензольного сульфокатионита: [(П-SO3-)2Cu2+] от его влажности (φ) при скорости газопотока W=0,47 л·мин-1·см-2, концентрации NH3 С=2,5 мг/л и длине слоя сорбента l=1,3 см.Dependence of the time before the breakthrough (t) and the dynamic capacity (δ) of styrene-divinylbenzene sulfocationionite: [(P-SO 3 - ) 2 Cu 2+ ] on its moisture content (φ) at a gas flow rate of W = 0.47 l · min -1 · cm -2 , the concentration of NH 3 C = 2.5 mg / l and the length of the sorbent layer l = 1.3 cm. ПараметрParameter Значение параметраParameter value φ, %φ,% 50fifty 7575 9090 t, минt min 1717 2222 2828 δ, мг/см3 δ, mg / cm 3 15,415.4 19,919.9 25,325.3

Таблица 2table 2 Зависимость времени до проскока (t) и динамической емкости (δ) стиролдивинилбензольного сульфокатионита: [(П-SO3-)2Cu2+] от концентрации NH3 при скорости газопотока W=0,47 л·мин-1·см-2, длине слоя сорбента l=1,3 см и влажности сорбента φ=50%.The dependence of the time before the breakthrough (t) and the dynamic capacity (δ) of styrene-divinylbenzene sulfocationite: [(P-SO 3 - ) 2 Cu 2+ ] on the concentration of NH 3 at a gas flow rate of W = 0.47 l · min -1 · cm -2 , the length of the sorbent layer l = 1.3 cm and the moisture content of the sorbent φ = 50%. ПараметрParameter Значение параметраParameter value С, мг/лC, mg / l 0,20.2 1,01,0 2,02.0 t, минt min 567567 4545 2222 δ, мг/см3 δ, mg / cm 3 4141 16.316.3 15,915.9

Таблица 3Table 3 Зависимость времени до проскока (t) и динамической емкости (δ) стиролдивинилбензольного сульфокатионита: [(П-SO3-)2Cu2+] от скорости газопотока при концентрации NH3 С=2,0 мг/л, длине слоя сорбента l=1,3 см и влажности сорбента φ=50%.Dependence of time before slip (t) and dynamic capacity (δ) of styrene-divinylbenzene sulfocationionite: [(P-SO 3 - ) 2 Cu 2+ ] on the gas flow rate at a concentration of NH 3 C = 2.0 mg / l, sorbent layer length l = 1.3 cm and humidity sorbent φ = 50%. ПараметрParameter Значение параметраParameter value Скорость газопотока W, л·мин-1·см-2 The gas flow rate W, l · min -1 · cm -2 0,2360.236 0,470.47 0,710.71 t, минt min 4545 2323 15fifteen δ, мг/см3 δ, mg / cm 3 16,316.3 16,616.6 16,416,4

Из приведенных данных видно, что при влажности катионита 50%, которая присутствовала во всех экспериментах, величина динамической емкости сорбента до проскока колебалась в районе 16 мг/см. Исключение наблюдалось только для малых концентраций аммиака в газо-воздушном потоке: δ=41 мг/см3 для С=0,2 мг/л (таблица 2). Вместе с тем, при увеличении влажности катионита до 90% динамическая емкость сорбента до проскока возрастает до δ=25,3 мг/см3 (таблица 1).From the above data, it can be seen that at a cation exchanger humidity of 50%, which was present in all experiments, the dynamic capacity of the sorbent before breakthrough fluctuated around 16 mg / cm. An exception was observed only for small concentrations of ammonia in the gas-air flow: δ = 41 mg / cm 3 for C = 0.2 mg / l (table 2). However, with an increase in cation exchange moisture up to 90%, the dynamic capacity of the sorbent before breakthrough increases to δ = 25.3 mg / cm 3 (table 1).

Величина динамической емкости сорбента до проскока δ позволяет оценить его эффективность при поглощении аммиака из газовой фазы.The value of the dynamic capacity of the sorbent to the breakthrough δ allows us to evaluate its effectiveness in the absorption of ammonia from the gas phase.

Пример. Допустим, что в результате селективной каталитической очистки выхлопных или топочных газов от оксидов азота при использовании аммиака в качестве восстанавливающего агента в очищаемом газе остается непрореагировавший аммиак в концентрации 2 ppm (1,5 мг/м3), например, как это наблюдалось при испытаниях способа-прототипа (RU 2406567). Если в предлагаемом способе используется сорбент с динамической емкостью δ=16 мг/см3 и объемом 1 л, то заявляемый способ позволит без замены сорбента очистить суммарный объем выхлопных (или топочных) газов от оксидов азота с одновременным удалением при этом непрореагировавшего аммиака до концентрации ниже ПДКсс=0,04 мг/м3, равный 104 м3:Example. Suppose that as a result of selective catalytic purification of exhaust or flue gases from nitrogen oxides when using ammonia as a reducing agent, unreacted ammonia in a concentration of 2 ppm (1.5 mg / m 3 ) remains in the gas to be cleaned, for example, as was observed during testing of the method prototype (RU 2406567). If the proposed method uses a sorbent with a dynamic capacity of δ = 16 mg / cm 3 and a volume of 1 l, then the inventive method will allow, without replacing the sorbent, to clear the total volume of exhaust (or furnace) gases from nitrogen oxides while simultaneously removing unreacted ammonia to a concentration below MPC ss = 0.04 mg / m 3 equal to 10 4 m 3 :

Figure 00000001
Figure 00000001

Отметим, что согласно грубой оценке такой объем выхлопных (топочных) газов выбрасывает средний легковой автомобиль при пробеге 105 км или отопительная система на солярке мощностью 10 кВт в течение 400 дней.Note that according to a rough estimate, such an amount of exhaust (furnace) gases is emitted by an average passenger car with a mileage of 10 5 km or a heating system using a 10 kW diesel fuel for 400 days.

Таким образом, в предлагаемом способе селективной каталитической очистки выхлопных и топочных газов от оксидов азота при использовании аммиака в качестве восстанавливающего агента доочистка потока очищаемого газа от непрореагировавшего аммиака не сопровождается повторным образованием оксидов азота, что позволяет снижать концентрацию аммиака практически до любых значений, в частности до значений ниже ПДКсс, и повысить эффективность каталитического восстановления оксидов азота.Thus, in the proposed method for the selective catalytic purification of exhaust and flue gases from nitrogen oxides when using ammonia as a reducing agent, the post-treatment of the stream of purified gas from unreacted ammonia is not accompanied by the repeated formation of nitrogen oxides, which allows reducing the ammonia concentration to almost any value, in particular, to values below the MPC ss , and increase the efficiency of catalytic reduction of nitrogen oxides.

Claims (3)

1. Способ селективной каталитической очистки выхлопных и топочных газов от оксидов азота, включающий каталитическое удаление оксидов азота из очищаемого газа при использовании аммиака в качестве восстанавливающего агента с удалением непрореагировавшего аммиака из газовой фазы, отличающийся тем, что удаление непрореагировавшего аммиака не сопровождается повторным образованием оксидов азота, для чего удаление непрореагировавшего аммиака из газовой фазы осуществляют при помощи катионита, заряженного металлом/металлами, образующими с аммиаком прочные комплексы.1. A method for the selective catalytic purification of exhaust and flue gases from nitrogen oxides, comprising the catalytic removal of nitrogen oxides from the gas to be purified using ammonia as a reducing agent with the removal of unreacted ammonia from the gas phase, characterized in that the removal of unreacted ammonia is not accompanied by the re-formation of nitrogen oxides why removal of unreacted ammonia from the gas phase is carried out using cation exchange resin charged with metal / metals forming ammonia durable complexes. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве катионита, заряженного металлом/металлами, образующими с аммиаком прочные комплексы, используют сульфокатионит следующей формулы: [(П-SO3-)2Ме2+], где П - сополимер стирола и дивинилбензола, Ме2+ - ионы меди или/и кальция.2. The method according to claim 1, characterized in that as the cation exchange resin charged by the metal / metals forming strong complexes with ammonia, sulfocation ionite of the following formula is used: [(P-SO 3 - ) 2 Me 2+ ], where P is a copolymer styrene and divinylbenzene, Me 2+ - copper and / or calcium ions. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед подачей газового потока на сульфокатионит для удаления аммиака газовый поток охлаждают до оптимальной рабочей температуры сульфокатионита. 3. The method according to claim 1, characterized in that before applying the gas stream to the sulfocationite to remove ammonia, the gas stream is cooled to the optimum operating temperature of the sulfationite.
RU2011142006/05A 2011-10-18 2011-10-18 Method of selective catalytic cleaning of exhaust and flue gas of nitrogen oxide RU2481890C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011142006/05A RU2481890C1 (en) 2011-10-18 2011-10-18 Method of selective catalytic cleaning of exhaust and flue gas of nitrogen oxide

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011142006/05A RU2481890C1 (en) 2011-10-18 2011-10-18 Method of selective catalytic cleaning of exhaust and flue gas of nitrogen oxide

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011142006A RU2011142006A (en) 2013-04-27
RU2481890C1 true RU2481890C1 (en) 2013-05-20

Family

ID=48789753

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011142006/05A RU2481890C1 (en) 2011-10-18 2011-10-18 Method of selective catalytic cleaning of exhaust and flue gas of nitrogen oxide

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2481890C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2124476C1 (en) * 1993-08-11 1999-01-10 Дзе Стандарт Ойл Компани Method of essentially reducing breakthrough of ammonia in acrylonitrile production process (versions)
US6334986B2 (en) * 1999-01-29 2002-01-01 Degussa Ag Process for the selective catalytic reduction of the nitrogen oxides contained in a lean exhaust gas
RU2252064C2 (en) * 1999-10-15 2005-05-20 Абб Ламмус Глобал, Инк. Conversion of nitric oxides at presence of a catalyst deposited on a grid-type structure
RU2406567C1 (en) * 2007-08-22 2010-12-20 Мицубиси Хеви Индастриз, Лтд. Catalyst and system for exhaust gas treatment
RU2445149C2 (en) * 2007-11-09 2012-03-20 Фуел Теч, Инк. Method of decreasing toxic exhaust of nitrogen oxides, and monitoring system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2124476C1 (en) * 1993-08-11 1999-01-10 Дзе Стандарт Ойл Компани Method of essentially reducing breakthrough of ammonia in acrylonitrile production process (versions)
US6334986B2 (en) * 1999-01-29 2002-01-01 Degussa Ag Process for the selective catalytic reduction of the nitrogen oxides contained in a lean exhaust gas
RU2252064C2 (en) * 1999-10-15 2005-05-20 Абб Ламмус Глобал, Инк. Conversion of nitric oxides at presence of a catalyst deposited on a grid-type structure
RU2406567C1 (en) * 2007-08-22 2010-12-20 Мицубиси Хеви Индастриз, Лтд. Catalyst and system for exhaust gas treatment
RU2445149C2 (en) * 2007-11-09 2012-03-20 Фуел Теч, Инк. Method of decreasing toxic exhaust of nitrogen oxides, and monitoring system

Also Published As

Publication number Publication date
RU2011142006A (en) 2013-04-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104520548B (en) Method and system for purifying the exhaust gas from internal combustion engine
RU2674152C2 (en) Method for producing metal exchanged zeolites by solid-state ion exchange at low temperatures
CN101516778B (en) Beta zeolite for SCR catalyst and method for purifying nitrogen oxide using same
RU2678303C2 (en) Method for producing metal-exchanged microporous materials by solid-state ion exchange
KR101746561B1 (en) Carbon dioxide absorbents and method for regenerating of carbon dioxide absorbents
Cheng et al. Carbon dioxide capture by blended alkanolamines in rotating packed bed
CN104722331A (en) A preparation method of Cu-SAPO-44 microporous molecular sieve and its application as NH3-SCR catalyst
RU2672095C2 (en) Method for producing metal exchanged metallo-aluminophosphates by solid-state ion exchange at low temperatures
JP2656061B2 (en) Purification method of oxidizing gas emission containing nitrogen oxides
CN103816789A (en) Alkaline denitration absorbent
CN102407114A (en) A copper molecular sieve microwave catalyst and microwave catalytic denitrification method thereof
JPH01231943A (en) Method and catalyst for selective reduction of nitrogen oxide
CN111330442A (en) Ammonia process catalysis combined desulfurization and denitrification method
JP5715870B2 (en) Method for producing high-purity urea water
RU2481890C1 (en) Method of selective catalytic cleaning of exhaust and flue gas of nitrogen oxide
JP2002321912A (en) Zeolite for absorption and device for removing gas using the same
JP6134552B2 (en) Combustion exhaust gas purification method and denitration catalyst
JP6051084B2 (en) Combustion exhaust gas purification method and denitration catalyst
Heylen et al. Temperature swing adsorption of NOx over Keggin type heteropolyacids
WO2013069713A1 (en) Catalyst for removing nitrogen oxide contained in combustion exhaust gas, and method for removing nitrogen oxide using said catalyst
JP6051083B2 (en) Combustion exhaust gas purification method and denitration catalyst
JP2939484B2 (en) Exhaust gas purification method
JP2015093209A (en) Exhaust gas purification catalyst
Zhang et al. Photooxidative removal of Hg 0 from simulated flue gas using UV/H 2 O 2 advanced oxidation process: Influence of operational parameters
JP3114982B2 (en) Exhaust gas purification catalyst and method of using the same

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20141019

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20160420

PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20170421

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20191019