RU2297272C2 - Method of selective catalytic cleaning of exhaust gases from nitrogen oxides in industrial plants - Google Patents
Method of selective catalytic cleaning of exhaust gases from nitrogen oxides in industrial plants Download PDFInfo
- Publication number
- RU2297272C2 RU2297272C2 RU2004135599/15A RU2004135599A RU2297272C2 RU 2297272 C2 RU2297272 C2 RU 2297272C2 RU 2004135599/15 A RU2004135599/15 A RU 2004135599/15A RU 2004135599 A RU2004135599 A RU 2004135599A RU 2297272 C2 RU2297272 C2 RU 2297272C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ammonia
- gases
- exhaust gases
- hydrogen
- nitrogen oxides
- Prior art date
Links
- 239000007789 gas Substances 0.000 title claims abstract description 71
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 title claims abstract description 8
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 title abstract description 7
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 114
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims abstract description 54
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 26
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 22
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000010926 purge Methods 0.000 claims abstract description 16
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 24
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 9
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 8
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 8
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 8
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 4
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 3
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 3
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 aluminum-copper-zinc Chemical compound 0.000 description 1
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000002407 reforming Methods 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
- Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
Landscapes
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технологии селективной очистки выхлопных газов от оксидов азота перед сбросом в атмосферу при помощи аммиака и преимущественно предназначено для очистки выхлопных газов в промышленных установках по производству азотной кислоты, но может быть использовано и в других промышленных установках и объектах энергетики.The invention relates to a technology for the selective purification of exhaust gases from nitrogen oxides before discharge into the atmosphere using ammonia and is primarily intended for purification of exhaust gases in industrial plants for the production of nitric acid, but can also be used in other industrial plants and energy facilities.
В современных условиях каталитическая очистка выхлопных газов установок по производству азотной кислоты становится неотъемлемым элементом технологического процесса, обеспечивающая тонкую очистку до остаточного содержания NOx порядка 0,005 об.%.In modern conditions, the catalytic purification of the exhaust gases of nitric acid production plants is becoming an integral element of the technological process, providing fine purification to a residual content of NO x of the order of 0.005 vol.%.
В странах бывшего СССР все многочисленные установки по производству азотной кислоты были оборудованы такой очисткой.In the countries of the former USSR, all numerous nitric acid plants were equipped with such a treatment.
В крупнотоннажных установках (УКЛ-7, АК-72) преобладали каталитические системы с высокотемпературной (700-760°С) очисткой при помощи природного газа, в установках с агрегатами малой мощности (по схеме 1/3,5 ата) - система селективной очисткой при помощи аммиака в диапазоне температур 250-280°С.In large-capacity plants (UKL-7, AK-72), catalytic systems with high-temperature (700-760 ° C) purification using natural gas prevailed, in installations with low-power aggregates (according to the 1 / 3.5 ata scheme), a selective cleaning system prevailed using ammonia in the temperature range of 250-280 ° C.
Источник информации - Справочник азотчика, том 2, Москва, Химия, 1987, стр.59-62, 65-92.The source of information is the Nitrogen Handbook, Volume 2, Moscow, Chemistry, 1987, pp. 59-62, 65-92.
В последние годы селективная каталитическая очистка заменяет высокотемпературную очистку в агрегатах типа УКЛ-7, начался этот процесс и для реконструкции агрегатов типа АК-72. Это связано с рядом причин, но главное, что при этом достигается исключение или экономия катализатора, содержащего драгоценный металл (палладий) и резкое уменьшение содержания в выхлопных газах другого вредного вещества - окиси углерода (СО).In recent years, selective catalytic cleaning has replaced high-temperature cleaning in UKL-7 units; this process has also begun for the reconstruction of AK-72 units. This is due to a number of reasons, but the main thing is that this eliminates or saves a catalyst containing a precious metal (palladium) and a sharp decrease in the content of another harmful substance in the exhaust gases - carbon monoxide (CO).
Как и высокотемпературный метод очистки природным газом, селективная очистка при помощи аммиака обеспечивает остаточное содержание NOx на уровне 0,005 об.%.Like the high-temperature natural gas purification method, selective purification using ammonia provides a residual NO x content of 0.005 vol.%.
Широкое распространение селективного метода очистки при помощи чистого газообразного аммиака, который принят за прототип изобретения, заставляет обратить внимание на некоторые его недостатки:The widespread use of the selective purification method using pure gaseous ammonia, which is taken as a prototype of the invention, draws attention to some of its disadvantages:
- дополнительный расход аммиака (3-4 кг на 1 т HNO3);- additional consumption of ammonia (3-4 kg per 1 ton of HNO 3 );
- остаточное содержание NH3 в выхлопных газах (0,005-0,01 об.%), который в атмосфере может трансформироваться в NOx, и поэтому как вредное вещество приравнивается к NOx.- the residual content of NH 3 in the exhaust gases (0.005-0.01 vol.%), which in the atmosphere can transform into NO x , and therefore as a harmful substance is equal to NO x .
Последнее связано с необходимостью поддержания некоторого избытка NH3 против стехиометрии по отношению к NOx для обеспечения полноты очистки выхлопных газов от них. На величину избытка NH3 влияет несовершенство смешения газообразного аммиака с выхлопными газами перед реактором, соотношение объемов которых составляет ~1:1000.The latter is associated with the need to maintain a certain excess of NH 3 against stoichiometry with respect to NO x to ensure complete purification of exhaust gases from them. The amount of NH 3 excess is affected by the imperfection of mixing gaseous ammonia with exhaust gases in front of the reactor, the volume ratio of which is ~ 1: 1000.
Увеличение расхода аммиака, хотя и незначительное (1,05-1,4%), увеличивает себестоимость азотной кислоты.The increase in ammonia consumption, although insignificant (1.05-1.4%), increases the cost of nitric acid.
В существующем способе селективной каталитической очистки выхлопных газов, т.е. по прототипу, в смеситель перед реактором подают чистый газообразный аммиак под давлением, несколько превышающем давление выхлопных газов.In the existing method for the selective catalytic purification of exhaust gases, i.e. according to the prototype, pure ammonia gas is supplied to the mixer in front of the reactor at a pressure slightly higher than the pressure of the exhaust gases.
Поэтому в крупнотоннажных агрегатах типа АК-72 газообразный аммиак под нужным давлением (11-12 атм) вынуждены получать в специальной установке испарения жидкого аммиака водяным паром, что требует дополнительных капиталовложений и усложняет эксплуатацию.Therefore, in large-capacity units of the AK-72 type, gaseous ammonia under the required pressure (11-12 atm) is forced to receive liquid ammonia vapor in a special installation, which requires additional investment and complicates operation.
Техническими задачами, на решение которых направлено настоящее изобретение, являются:The technical problems to which the present invention is directed are:
- экономия аммиака;- saving ammonia;
- улучшение смешения выхлопных газов с аммиаком (достижения гомогенности смеси) и вследствие этого уменьшение содержания в выхлопных газах непрореагировавшего аммиака;- improving the mixing of exhaust gases with ammonia (achieving homogeneity of the mixture) and, as a result, reducing the content of unreacted ammonia in the exhaust gases;
- экономия энергоресурсов (электроэнергии, природного газа).- saving of energy resources (electricity, natural gas).
Согласно изобретению эти технические задачи решаются в совокупности путем смешения выхлопных газов со смесью аммиака с водородсодержащими газами. Такая смесь может либо составляться из газообразного аммиака, водорода или водородсодержащих газов, либо быть готовой смесью без дополнительного приготовления.According to the invention, these technical problems are solved together by mixing exhaust gases with a mixture of ammonia with hydrogen-containing gases. Such a mixture can either be composed of gaseous ammonia, hydrogen or hydrogen-containing gases, or be a finished mixture without further preparation.
На предприятиях, где эксплуатируются установки по производству азотной кислоты, как правило, производится и аммиак.At enterprises where nitric acid production plants are operated, ammonia is also usually produced.
Непрерывными отходами производства аммиака являются продувочные газы из цикла синтеза аммиака и танковые газы, выделяющиеся в сборниках при приеме из системы синтеза жидкого аммиака со сбросом давления до 20-40 атм.Continuous ammonia production wastes are purge gases from the ammonia synthesis cycle and tank gases released in the tanks when liquid ammonia is synthesized from the synthesis system with a pressure relief of up to 20-40 atm.
Типовой состав продувочных газов на действующих производствах аммиака (АМ-70, АМ-76), об.%:Typical composition of purge gases at existing ammonia plants (AM-70, AM-76), vol.%:
В агрегате аммиака мощностью 450-500 тыс.т/год количество продувочных газов колеблется в пределах 7500-8300 нм3/час.In the ammonia unit with a capacity of 450-500 thousand tons / year, the amount of purge gases ranges from 7500-8300 nm 3 / hour.
В агрегате аммиака усредненно выделяется 1500-2000 нм3/час танковых газов.In the ammonia aggregate, 1,500-2,000 nm 3 / hr of tank gases are averaged.
Продувочные и танковые газы после вымораживания из них аммиака направляются на сжигание в смеси с природным газом в горелках печей риформинга производства аммиака, т.е. используются как топливо. При этом содержащийся в них аммиак теряется.Purge and tank gases after freezing ammonia from them are sent to combustion in a mixture with natural gas in the burners of reforming furnaces of ammonia production, i.e. used as fuel. In this case, the ammonia contained in them is lost.
На отдельных установках аммиак из танковых газов отмывается водой с получением 15-20%-ной аммиачной воды.In some installations, ammonia from tank gases is washed with water to produce 15-20% ammonia water.
Согласно настоящему изобретению, танковые и продувочные газы, содержащие аммиак, используется для селективной очистки выхлопных газов производства азотной кислоты в качестве готовых аммиак-водород-содержащих смесей.According to the present invention, tank and purge gases containing ammonia are used for the selective purification of exhaust gases from the production of nitric acid as ready-made ammonia-hydrogen-containing mixtures.
В производствах азотной кислоты по схеме 1/3,5 ата и УКЛ-7 целесообразно использовать танковые газы, причем до вымораживания или частичного вымораживания аммиака в зависимости от мощности производства азотной кислоты.In the production of nitric acid according to the scheme 1 / 3.5 ATA and UKL-7, it is advisable to use tank gases, and before freezing or partial freezing of ammonia, depending on the production capacity of nitric acid.
Сущность и пример использования настоящего изобретения целесообразно проиллюстрировать применительно к производству азотной кислоты в агрегатах по схеме 7,3 ата (УКЛ-7), наиболее распространенных на предприятиях в России и странах СНГ.The essence and example of the use of the present invention should be illustrated with reference to the production of nitric acid in units according to the scheme 7.3 ata (UKL-7), the most common at enterprises in Russia and the CIS countries.
Как типовой случай, на 1 агрегат аммиака мощностью 450-500 тыс.т/год на предприятии приходится 5 агрегатов УКЛ-7 с общей мощностью 600 тыс.т/год HNO3 или часовой - 5×14,8=74 т/час.As a typical case, for an ammonia unit with a capacity of 450-500 thousand tons / year, the enterprise has 5 UKL-7 units with a total capacity of 600 thousand tons / year HNO 3 or hourly - 5 × 14.8 = 74 tons / hour.
На 1 т HNO3 селективной очистке подлежат 3150-3200 нм3 выхлопных газов с остаточным содержанием NOx после абсорбции 0,1 об.%. При степени окисленности NOx, равной 50%, в выхлопных газах содержится по 3175×0,001×0,5≈1,59 нм3 NO и NO2.For 1 ton of HNO 3, 3150-3200 nm 3 of exhaust gases with a residual NO x content after absorption of 0.1 vol.% Are subject to selective purification. When the degree of oxidation of NO x equal to 50%, the exhaust gases contain 3175 × 0.001 × 0.5≈1.59 nm 3 NO and NO 2 .
Стехиометрический расход аммиака на восстановление NO и NO2 определяется реакциями:The stoichiometric consumption of ammonia for the reduction of NO and NO 2 is determined by the reactions:
6NO+4NH3=5N2+6Н2O6NO + 4NH 3 = 5N 2 + 6H 2 O
6NO2+8NH3=7N2+12Н2O6NO 2 + 8NH 3 = 7N 2 + 12H 2 O
Он составит 1,06+2,12=3,18 нм3 на 1 т HNO3, а с избытком 5% для полноты очистки от NOx против стехиометрии - 3,34 нм3.It will be 1.06 + 2.12 = 3.18 nm 3 per 1 ton of HNO 3 , and with an excess of 5% for completeness of purification from NO x against stoichiometry - 3.34 nm 3 .
Часовая потребность в аммиаке для 5-ти агрегатов 3,34×74=247,2 нм3.Hourly demand for ammonia for 5 units 3.34 × 74 = 247.2 nm 3 .
Танковые газы - отход от одного агрегата аммиака - содержат до вымораживания в среднем ~1750×0,2=350 нм3 NH3, т.е. часовая потребность в аммиаке для очистки выхлопных газов обеспечивается.Tank gases — a waste from one ammonia unit — contain, on average, ~ 1750 × 0.2 = 350 nm 3 NH 3 before freezing, i.e. the hourly need for ammonia to clean the exhaust gases is provided.
Количество и состав танковых газов на систему очистки выхлопных газов 5 агрегатов УКЛ-7 (по усредненному составу):The amount and composition of tank gases to the exhaust gas purification system of 5 UKL-7 units (according to the average composition):
Соотношение объемов аммиачно-водородной смеси и выхлопных газов 1041,5:3175×74,0=1:226, т.е. ~ в 5 раз выше, чем в прототипе соотношение "газообразный аммиак - выхлопные газы", что является предпосылкой равномерного распределения NH3 и NOx в газах.The ratio of the volumes of the ammonia-hydrogen mixture and exhaust gases is 1041.5: 3175 × 74.0 = 1: 226, i.e. ~ 5 times higher than in the prototype the ratio of "gaseous ammonia - exhaust gases", which is a prerequisite for a uniform distribution of NH 3 and NO x in gases.
Состав смеси выхлопных газов с аммиаком перед реактором каталитической очистки (на 1 т HNO3):The composition of the mixture of exhaust gases with ammonia in front of the catalytic treatment reactor (per 1 t of HNO 3 ):
Содержание Н2 и СН4 существенно ниже нижнего предела воспламенения этих горючих веществ в смесях даже с воздухом (4% для Н2 и 5,5% для CH4), тем более в смеси с содержанием инертов >95%.The content of H 2 and CH 4 is significantly lower than the lower ignition limit of these combustible substances in mixtures even with air (4% for H 2 and 5.5% for CH 4 ), especially in a mixture with an inert content> 95%.
Эффективность применения предлагаемого способа в агрегатах УКЛ-7 при их переводе на селективную очистку выхлопных газов повышается, если вместо обычно используемого ванадиевого катализатора АВК-10 применить алюмо-медь-цинковый катализатор АМЦ-10, разработанный для предотвращения ванадиевой коррозии нержавеющих сталей при температуре >600°С.The effectiveness of the proposed method in UKL-7 units when they are converted to selective exhaust gas treatment is increased if instead of the commonly used vanadium catalyst AVK-10, aluminum-copper-zinc catalyst AMC-10 is used, which is designed to prevent vanadium corrosion of stainless steels at temperatures> 600 ° C.
В отличие от катализатора АВК-10 на АМЦ-10 водород взаимодействует с кислородом при 250-280°С. В соответствии с тепловым балансом при указанном выше содержании водорода в смеси (0,17 об.%) можно получить прирост температуры до 20°С. Если применить танковый газ с более высокой выморозкой аммиака и соответственно с более высоким содержанием водорода, то это позволит или понизить предварительный подогрев выхлопных газов перед реактором селективной очистки на 30-50°С, и упростить этот узел с увеличением выхода пара, или поднять температуру выхлопных газов перед камерой сгорания турбины до 320°С (на 50°С), и несколько снизить удельный расход природного газа на 1 т HNO3, а также дополнительно высвободить воздух на получение HNO3.Unlike the AVK-10 catalyst at AMC-10, hydrogen interacts with oxygen at 250-280 ° С. In accordance with the heat balance at the above hydrogen content in the mixture (0.17 vol.%), A temperature increase of up to 20 ° C can be obtained. If tank gas with a higher freezing point of ammonia and, accordingly, with a higher hydrogen content is used, this will allow either to reduce the preliminary heating of the exhaust gases in front of the selective purification reactor by 30-50 ° C, and to simplify this unit with an increase in the steam output, or to increase the temperature of the exhaust gases in front of the turbine combustion chamber to 320 ° C (by 50 ° C), and slightly reduce the specific consumption of natural gas per 1 ton of HNO 3 , and also additionally release air to produce HNO 3 .
В изложенном примере положительный эффект складывается из следующих составляющих:In the above example, the positive effect consists of the following components:
- экономия аммиака - не менее 280 т/год на 5 агрегатов УКЛ-7 (который сжигается);- ammonia saving - not less than 280 tons / year for 5 units UKL-7 (which is burned);
- улучшается гомогенность смеси выхлопных газов с аммиаком и снижается выброс аммиака в атмосферу;- improves the homogeneity of the mixture of exhaust gases with ammonia and reduces the emission of ammonia into the atmosphere;
- экономится искусственный холод (электроэнергия) на исключением вымораживания аммиака ~80 тыс.кВтч.- artificial cold (electricity) is saved, except for the freezing of ammonia ~ 80 thousand kWh.
В наибольшей степени эффективно использование предлагаемого способа при реконструкции агрегатов азотной кислоты АК-72 с переводом их на низкотемпературную селективную очистку с сохранением высокотемпературного реактора для нагрева выхлопных газов перед газовой турбиной до 740-760°С.The most effective use of the proposed method in the reconstruction of nitric acid aggregates AK-72 with their transfer to low-temperature selective cleaning while maintaining a high-temperature reactor for heating exhaust gases in front of a gas turbine to 740-760 ° C.
Дополнительно к положительному эффекту, описанному выше для реконструкции УКЛ-7, добавляется существенное улучшение условий эксплуатации подогревателя выхлопных газов ПВГ-1200 и возможность не увеличивать поверхность конвективной части подогревателя для достижения температуры выхлопных газов 300°С.In addition to the positive effect described above for the reconstruction of UKL-7, a significant improvement in the operating conditions of the PVG-1200 exhaust heater and the ability to not increase the surface of the convective part of the heater to achieve an exhaust gas temperature of 300 ° C are added.
Это обуславливается возможностью повысить температуру выхлопных газов в реакторе селективной очистки за счет горения водорода на катализаторе АМЦ-10, который допускает повышение температуры до 320°С. Поэтому в конвективной части ПВГ-1200 можно ограничиться нагревом выхлопных газов до 270-280°С, получить нагрев до 320°С в реакторе. В результате снижается тепловая нагрузка радиационной части ПВГ-1200, расход природного газа за счет потерь тепла с выхлопными газами после ПВГ-1200, выбрасываемыми в атмосферу.This is due to the ability to increase the temperature of the exhaust gases in the selective purification reactor due to the combustion of hydrogen on the catalyst AMC-10, which allows the temperature to rise to 320 ° C. Therefore, in the convective part of PVG-1200, it is possible to limit oneself to heating the exhaust gases to 270-280 ° C, to get heating to 320 ° C in the reactor. As a result, the thermal load of the radiation part of PVG-1200 is reduced, the consumption of natural gas due to heat loss with exhaust gases after PVG-1200, emitted into the atmosphere.
В агрегате АК-72 содержание NOX после абсорбции составляет 0,07 об.%.In the AK-72 aggregate, the NO X content after absorption is 0.07 vol.%.
Расход аммиака с 5%-ным избытком против стехиометрии - 2,34 нм3.The consumption of ammonia with a 5% excess against stoichiometry is 2.34 nm 3 .
Чтобы в реакторе селективной очистки получить прирост температуры 40°С (от 280 до 320°С) содержание водорода должно составить ~0,5%.In order to obtain a temperature increase of 40 ° С (from 280 to 320 ° С) in the selective purification reactor, the hydrogen content should be ~ 0.5%.
При указанных выше составах танковых, продувочных и выхлопных газов необходимо, как показывают расчеты, на 1 т HNO3 подать 7,91 нм3 танковых газов и 22,1 нм3 продувочных газов.With the above compositions of the tank, purge and exhaust gases, it is necessary, as calculations show, for 1 ton of HNO 3 to supply 7.91 nm 3 of tank gases and 22.1 nm 3 of purge gases.
Количество и состав смеси танковых и продувочных газов на 1 т HNO3 следующий:The amount and composition of the mixture of tank and purge gases per 1 ton of HNO 3 is as follows:
Часовой расход танковых газов 7,91×50≈400 нм3. Т.о., один агрегат аммиака типа АМ-70,76 обеспечивает потребность 2-х агрегатов АК-72.The hourly consumption of tank gases is 7.91 × 50≈400 nm 3 . Thus, one unit of ammonia type AM-70.76 provides the need for 2 units of AK-72.
Часовой расход продувочных газов 22,1×50≈1100 нм3, в т.ч. водорода ≈590 нм3.The hourly flow rate of purge gases is 22.1 × 50≈1100 nm 3 , incl. hydrogen ≈590 nm 3 .
Таким образом, обеспечиваются 2 агрегата АК-72.Thus, 2 AK-72 units are provided.
При мембранном разделении продувочных газов и возврате водорода в цикл синтеза количество водорода в отходах от одного агрегата аммиака составляет ~400 нм3/час. Поэтому для 2-х агрегатов АК-72 на этой стадии должен использоваться и продувочный газ до разделения.With membrane separation of purge gases and the return of hydrogen to the synthesis cycle, the amount of hydrogen in the waste from one ammonia unit is ~ 400 nm 3 / h. Therefore, for 2 AK-72 units, purge gas should be used at this stage before separation.
Приведенными примерами не исчерпывается возможность предлагаемого способа. Эти примеры ограничены свойствами используемых на предприятиях отечественных катализаторов селективной очистки типа АВК-10 и АМЦ-10.The above examples do not exhaust the possibility of the proposed method. These examples are limited by the properties used at the enterprises of domestic selective purification catalysts such as AVK-10 and AMC-10.
Так, на ванадиевом катализаторе АВК-10 водород в диапазоне рабочей температуры для этого катализатора 250-280°С не взаимодействует с кислородом. Если бы унос пыли катализатора не угрожал ванадиевой коррозией нержавеющей стали аппаратуре при температуре выше 600°С, то его применение позволило бы в агрегате АК-72 в полной мере использовать положительные стороны предлагаемого способа. А именно, позволило бы в выхлопной газ перед селективной очисткой подать значительно больше продувочных газов цеха синтеза аммиака, повысить содержание водорода в смеси до 2,5 об.%So, on the AVK-10 vanadium catalyst, hydrogen does not interact with oxygen in the operating temperature range for this catalyst of 250-280 ° C. If the entrainment of the catalyst dust were not threatened with vanadium corrosion of stainless steel equipment at temperatures above 600 ° C, then its use would allow the AK-72 unit to fully use the positive aspects of the proposed method. Namely, it would allow significantly more purge gases to be fed into the exhaust gas before selective purification of the ammonia synthesis shop, to increase the hydrogen content in the mixture to 2.5 vol.%
Это дало бы возможность снизить температуру зажигания катализатора в высокотемпературном реакторе до 320-350°С и исключить необходимость догревать газ после реактора селективной очистки в радиационной части ПВГ-1200, что упростило бы схему этого узла и дало существенную дополнительную экономию природного газа.This would make it possible to reduce the ignition temperature of the catalyst in a high-temperature reactor to 320-350 ° C and eliminate the need to heat the gas after the selective purification reactor in the radiation part of PVG-1200, which would simplify the circuit of this unit and provide significant additional savings in natural gas.
Катализатор АМЦ-10 лишен этого недостатка АВК-10, но описанный выше процесс невозможно осуществить с его применением из-за ограничения по температуре (не более 320°С), а водород на этом катализаторе реагирует с кислородом с повышением температуры. Но так как можно ожидать создания других катализаторов селективной очистки, позволяющих повышать на них температуру процесса селективной очистки до ~500°С при начальной температуре зажигания 250-300°С, то возможности предлагаемого способа будут использованы в более широком объеме, чем в приведенных выше примерах.The AMC-10 catalyst is devoid of this drawback of AVK-10, but the process described above cannot be carried out with its use due to the temperature limit (no more than 320 ° C), and hydrogen on this catalyst reacts with oxygen with increasing temperature. But since one can expect the creation of other selective purification catalysts, allowing them to increase the temperature of the selective purification process to ~ 500 ° C at an initial ignition temperature of 250-300 ° C, the possibilities of the proposed method will be used in a wider scope than in the above examples .
Необходимо отметить, что водород, являясь восстановителем, может частично участвовать в процессе селективной очистки наряду с аммиаком. Поэтому, помимо указанного выше положительного эффекта (экономия аммиака, природного газа, электроэнергии) техническое решение по настоящему изобретению позволяет ожидать дальнейшего снижения выброса вредных веществ в атмосферу за счет уменьшения остаточного содержания аммиака в выхлопных газах, не только вследствие улучшения качества смешения, но и вследствие того, что водород снимет необходимость поддерживать в смеси избыток аммиака против стехиометрического соотношения с NOx.It should be noted that hydrogen, as a reducing agent, can partially participate in the process of selective purification along with ammonia. Therefore, in addition to the above positive effect (saving ammonia, natural gas, electricity), the technical solution of the present invention allows us to expect a further reduction in the emission of harmful substances into the atmosphere by reducing the residual ammonia content in the exhaust gases, not only due to improved mixing quality, but also due to that hydrogen removes the need to maintain an excess of ammonia in the mixture against a stoichiometric ratio with NO x .
ЛитератураLiterature
1. Справочник азотчика, том 2. Москва, Химия, 1987 г.1. The Nitrogen Handbook, Volume 2. Moscow, Chemistry, 1987.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004135599/15A RU2297272C2 (en) | 2004-12-07 | 2004-12-07 | Method of selective catalytic cleaning of exhaust gases from nitrogen oxides in industrial plants |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004135599/15A RU2297272C2 (en) | 2004-12-07 | 2004-12-07 | Method of selective catalytic cleaning of exhaust gases from nitrogen oxides in industrial plants |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2004135599A RU2004135599A (en) | 2006-05-20 |
| RU2297272C2 true RU2297272C2 (en) | 2007-04-20 |
Family
ID=36657982
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004135599/15A RU2297272C2 (en) | 2004-12-07 | 2004-12-07 | Method of selective catalytic cleaning of exhaust gases from nitrogen oxides in industrial plants |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2297272C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2779201C2 (en) * | 2017-10-31 | 2022-09-05 | Витро Флэт Глас ЛЛК | Reduction in nitrogen oxide (nox) emissions in furnace with oxygen-fuel combustion |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU169085A1 (en) * | ||||
| EP0377975A1 (en) * | 1988-12-14 | 1990-07-18 | Atomic Energy of Canada Limited L'Energie Atomique du Canada Limitée | Process for the Reduction of nitrogen oxides |
| SU1746265A1 (en) * | 1990-06-25 | 1992-07-07 | Всесоюзный научно-исследовательский институт аналитического приборостроения | Method of determining sum of microlevels of ammonia and nitrogen dioxide in oxygen containing gas mixture |
| DE10237777A1 (en) * | 2002-08-17 | 2004-02-26 | Daimlerchrysler Ag | Combustion engine with catalytic exhaust gas treatment unit has module for generation of reducing gas containing hydrogen and ammonia which is dosed into exhaust system up-stream of catalyst unit |
| DE10261817A1 (en) * | 2002-12-19 | 2004-07-01 | INSTITUT FüR ANGEWANDTE CHEMIE BERLIN-ADLERSHOF E.V. | Selective catalytic reduction of nitrogen oxides with ammonia and oxygen, useful for purifying stationary or mobile engine exhaust gas and waste gas from nitric acid manufacture, uses added hydrogen and catalyst containing silver |
| RU2234970C1 (en) * | 2003-03-04 | 2004-08-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Алвиго-М" | Method of cleaning nitric acid production exhaust gas to remove nitrogen oxides |
-
2004
- 2004-12-07 RU RU2004135599/15A patent/RU2297272C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU169085A1 (en) * | ||||
| EP0377975A1 (en) * | 1988-12-14 | 1990-07-18 | Atomic Energy of Canada Limited L'Energie Atomique du Canada Limitée | Process for the Reduction of nitrogen oxides |
| SU1746265A1 (en) * | 1990-06-25 | 1992-07-07 | Всесоюзный научно-исследовательский институт аналитического приборостроения | Method of determining sum of microlevels of ammonia and nitrogen dioxide in oxygen containing gas mixture |
| DE10237777A1 (en) * | 2002-08-17 | 2004-02-26 | Daimlerchrysler Ag | Combustion engine with catalytic exhaust gas treatment unit has module for generation of reducing gas containing hydrogen and ammonia which is dosed into exhaust system up-stream of catalyst unit |
| DE10261817A1 (en) * | 2002-12-19 | 2004-07-01 | INSTITUT FüR ANGEWANDTE CHEMIE BERLIN-ADLERSHOF E.V. | Selective catalytic reduction of nitrogen oxides with ammonia and oxygen, useful for purifying stationary or mobile engine exhaust gas and waste gas from nitric acid manufacture, uses added hydrogen and catalyst containing silver |
| RU2234970C1 (en) * | 2003-03-04 | 2004-08-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Алвиго-М" | Method of cleaning nitric acid production exhaust gas to remove nitrogen oxides |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2779201C2 (en) * | 2017-10-31 | 2022-09-05 | Витро Флэт Глас ЛЛК | Reduction in nitrogen oxide (nox) emissions in furnace with oxygen-fuel combustion |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2004135599A (en) | 2006-05-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7682586B2 (en) | Thermal decomposition of urea in a side stream of combustion flue gas using a regenerative heat exchanger | |
| RU2502883C2 (en) | Method of processing nox components and electric power generation system | |
| CN104350008B (en) | Process method for reducing nitrogen oxide tail gas concentration of nitric acid plant during shutdown and/or start-up and nitric acid plant suitable for the method | |
| CN101574616B (en) | Flue gas denitrification process for preparing ammonia with ammonium bicarbonate dry method by pyrolysis and system thereof | |
| CN101870480B (en) | Method for preparing ammonia gas from urea solid by dry pyrolysis | |
| US5308810A (en) | Method for treating contaminated catalyst | |
| CN212081303U (en) | Oxygen-enriched catalytic combustion-supporting device for furnace | |
| US7192566B2 (en) | Process for the catalytic decomposition of N2O to N2 and O2 carried out at high temperature | |
| PL240266B1 (en) | Method for producing nitrogen compounds from organic waste and the system for producing nitrogen compounds from organic waste | |
| RU2297272C2 (en) | Method of selective catalytic cleaning of exhaust gases from nitrogen oxides in industrial plants | |
| CN201793380U (en) | Ammonium hydrogen carbonate pyrolysis ammonia production system | |
| CA2527948A1 (en) | Method for obtaining ultra-low nox emissions from gas turbines operating at high turbine inlet temperatures | |
| CN105169918A (en) | A method and system for reducing nitrogen oxide emissions from coke oven flue gas | |
| KR102761748B1 (en) | Sncr process and apparatus using hydrogen and water | |
| US3567367A (en) | Method of removing nitrogen oxides from gases | |
| CN218774577U (en) | Injection apparatus and flue gas denitration system | |
| CN111514738A (en) | A new type of composite biomass denitrification water agent for dry process cement kiln, its use method and denitration system | |
| CN105219462B (en) | Modified HCNG fuel process and preparation system | |
| CN111167276B (en) | Denitration method in alkali recovery furnace | |
| KR100667051B1 (en) | Two stage catalytic combustion device, combined cycle system and method | |
| KR20200002120A (en) | deNOx catalyst with improved NOx reduction performance, method of manufacturing the same and NOx abatement method | |
| CN101224379A (en) | Nitric acid tail gas processing method | |
| TWI888980B (en) | Method and apparatus for producing hydrogen with low carbon emission | |
| CN219596271U (en) | Equipment for treating ammoximation tail gas | |
| RU113671U1 (en) | INSTALLATION FOR TWO-STAGE NON-CATALYTIC CLEANING OF NITROGEN OXIDES OF FUEL COMBUSTION PRODUCTS IN THE GAS DIRECT OF THE HEAT UNIT |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20071208 |