[go: up one dir, main page]

RU2388523C2 - Method and device to clean flue gases of nitrogen oxides to produce hydrogen nitrate - Google Patents

Method and device to clean flue gases of nitrogen oxides to produce hydrogen nitrate Download PDF

Info

Publication number
RU2388523C2
RU2388523C2 RU2008128622/15A RU2008128622A RU2388523C2 RU 2388523 C2 RU2388523 C2 RU 2388523C2 RU 2008128622/15 A RU2008128622/15 A RU 2008128622/15A RU 2008128622 A RU2008128622 A RU 2008128622A RU 2388523 C2 RU2388523 C2 RU 2388523C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
flue gases
chamber
nitrogen oxides
condensate
air
Prior art date
Application number
RU2008128622/15A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2008128622A (en
Inventor
Владимир Сергеевич Ежов (RU)
Владимир Сергеевич Ежов
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курский государственный технический университет"
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 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курский государственный технический университет" filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курский государственный технический университет"
Priority to RU2008128622/15A priority Critical patent/RU2388523C2/en
Publication of RU2008128622A publication Critical patent/RU2008128622A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2388523C2 publication Critical patent/RU2388523C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Treating Waste Gases (AREA)

Abstract

FIELD: process engineering.
SUBSTANCE: invention is intended for cleaning flue gases of harmful admixtures. Proposed method comprises mixing flue gases with ozone-air mix and oxidising nitrogen oxide (NO) to nitrogen dioxide (NO2) in pre-oxidising chamber, feeding acid condensate for cleaning of acid components into heat recovery unit first chamber operated in cold conditions, separating solution of hydrogen nitrate solution (HNO3·3H2O) and forcing it in hydrogen nitrate storage tank. It comprises also adding hot air flow to blow air prior to feeding it into processing zone for cooling flue gases, parallel feed of purified flue gases into heat recovery unit second chamber wherein stepwise ice defrosting occurs during regeneration by purified flue gases that are forced from heat recovery unit into atmosphere. Finally, cold air is directed into second chamber, while purified flue gases are directed in first chamber to repeat abode described cycle. Proposed device comprises processing zone including the chamber of pre-oxidising with distributor of ozone-air mix, heat exchange-condensation and absorption-condensation sections with separate trays, pump, heat recovery unit consisting of two identical chambers with trays wherein inclined slot-like shelves are staggered.
EFFECT: higher efficiency of flue gas cleaning of nitrogen oxides.
2 dwg

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в процессах очистки дымовых газов от вредных примесей, а именно для очистки дымовых газов теплогенераторов, работающих на безсернистом топливе (природном газе), от оксидов азота с утилизацией их в форме азотной кислоты.The invention relates to a power system and can be used in processes for purifying flue gases from harmful impurities, namely, for cleaning flue gases from heat generators operating on sulfur-free fuel (natural gas), from nitrogen oxides with their utilization in the form of nitric acid.

Известен способ для удаления вредных примесей (оксидов азота и оксидов серы) из дымовых газов, осуществляющийся в устройстве, представляющем собой часть газохода (зону обработки) с размещенными в нем теплообменной и абсорбционной секциями, представляющими собой трубчатый теплообменник, заключающийся в том, что дымовые газы охлаждают до температуры точки росы с конденсацией водяных паров в трубчатом теплообменнике, смешивают с газом, содержащим аммиак, для нейтрализации кислотных компонентов и отводят образовавшийся конденсат и очищенные дымовые газы [1].There is a method for removing harmful impurities (nitrogen oxides and sulfur oxides) from flue gases, carried out in a device that is part of the flue (treatment zone) with the heat exchange and absorption sections located in it, which are a tubular heat exchanger, which consists in the fact that flue gases cooled to dew point temperature with condensation of water vapor in a tubular heat exchanger, mixed with ammonia-containing gas to neutralize acid components and the condensate formed is removed and purified s flue gases [1].

Недостатками известного способа и устройства являются низкая экологическая, технологическая и экономическая эффективность процесса очистки дымовых газов от вредных примесей, обусловленная использованием аммиака для нейтрализации кислотных компонентов в зоне обработки, непрореагировавшая часть которого выбрасывается в атмосферу, и отсутствием оборудования для утилизации уловленных вредных примесей.The disadvantages of the known method and device are the low environmental, technological and economic efficiency of the process of purification of flue gases from harmful impurities, due to the use of ammonia to neutralize the acid components in the treatment zone, the unreacted part of which is released into the atmosphere, and the lack of equipment for disposal of trapped harmful impurities.

Более близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ очистки дымовых газов от вредных примесей (оксидов азота (NOx) и оксидов серы (SOx)), включающий в себя охлаждение дымовых газов до температуры ниже температуры точки росы, конденсацию водяных паров в трубчатом теплообменнике, насыщение рециркуляционного конденсата озоном и кислородом воздуха, распределение насыщенного конденсата по абсорбционной секции, окисление оксидов азота (NO), находящихся в дымовых газах, до диоксидов (NO2) и абсорбцию диоксидов азота насыщенным конденсатом с образованием кислого конденсата (раствора разбавленной азотной кислоты - HNO3), стекающего в поддон, после чего очищенные дымовые газы выводятся в атмосферу, отвод части кислого конденсата из поддона в анионитовый фильтр для очистки от кислотных компонентов, которые выводят в процессе регенерации анионитового фильтра в виде разбавленного солевого раствора NaNO3.Closer in technical essence to the present invention is a method of purification of flue gases from harmful impurities (nitrogen oxides (NO x ) and sulfur oxides (SO x )), which includes cooling the flue gas to a temperature below the dew point temperature, condensation of water vapor in a tubular a heat exchanger, recycle condensate saturation ozone and oxygen, the distribution of the saturated condensation by absorption section, oxidation of nitrogen oxide (NO), located in the flue gases, before dioxide (NO 2) and nitrogen dioxide absorption Saturation condensate to form acidic condensate (a solution of dilute nitric acid - HNO 3) flowing in the tray, whereupon the purified smoke gases are vented to the atmosphere, removing a portion of the acidic condensate from the sump in the anion exchanger for removal of acidic components that are outputted in the process of regeneration of anion filter in the form of a diluted saline solution of NaNO 3 .

Устройство, в котором реализуется данный способ, содержит зону обработки с размещенными в ней теплообменной и абсорбционной секциями, выполненными в виде вертикальных трубчатых теплообменников с поддоном и размещенной в них коаксиально подъемной трубой эргазлифта (распределителем озоновоздушной смеси), сепарационной секцией, выполненной в виде вертикального трубчатого теплообменника, причем поддон соединен трубопроводом с анионитовым фильтром. [2].The device in which this method is implemented includes a treatment zone with heat-exchange and absorption sections located in it, made in the form of vertical tubular heat exchangers with a tray and a coaxially mounted ergazlift lifting pipe (ozone-air mixture distributor) placed in them, a separation section made in the form of a vertical tubular heat exchanger, and the pan is connected by a pipe to the anion exchange filter. [2].

Основным недостатком данного способа является низкая эффективность и скорость очистки, обусловленные подачей озоновоздушной смеси после охлаждения дымовых газов, что уменьшает время их контакта с дымовыми газами и, соответственно, реакции окисления оксида азота до диоксида и проведение процесса абсорбции диоксидов азота в пленочном режиме, что ограничивает скорость дымовых газов, а также очистку кислого конденсата от кислотных компонентов в анионитовом фильтре, который далее регенерируется раствором едкого натрия (NaOH), в результате чего получают сильно разбавленный раствор азотнокислого натрия (Na2NO3), который сложно утилизировать, что снижает экономическую и экологическую эффективность очистки дымовых газов от вредных примесей.The main disadvantage of this method is the low efficiency and speed of cleaning, due to the supply of the ozone-air mixture after cooling the flue gases, which reduces the time of their contact with the flue gases and, accordingly, the reaction of oxidation of nitric oxide to dioxide and the process of absorption of nitrogen dioxide in film mode, which limits the rate of flue gases, as well as the purification of acid condensate from acid components in an anion exchange filter, which is then regenerated with a solution of sodium hydroxide (NaOH), as a result of it is obtained with a highly diluted solution of sodium nitrate (Na 2 NO 3 ), which is difficult to dispose of, which reduces the economic and environmental efficiency of cleaning flue gases from harmful impurities.

Основными недостатками известного устройства являются отсутствие оборудования для предварительного смешения озоновоздушной смеси с дымовыми газами и проведения предварительного окисления оксидов азота, а также для очистки кислого конденсата с выделением товарной азотной кислоты, что снижает экономическую и экологическую эффективность его работы.The main disadvantages of the known device are the lack of equipment for pre-mixing the ozone-air mixture with flue gases and for the preliminary oxidation of nitrogen oxides, as well as for the purification of acid condensate with the release of commercial nitric acid, which reduces the economic and environmental efficiency of its operation.

Техническим результатом, на решение которого направлено предлагаемое изобретение, является повышение экономической и экологической эффективности очистки дымовых газов от оксидов азота и их утилизации путем получения азотной кислоты.The technical result, the solution of which the invention is directed, is to increase the economic and environmental efficiency of flue gas purification from nitrogen oxides and their utilization by obtaining nitric acid.

Технический результат достигается тем, что способ очистки дымовых газов от оксидов азота с получением азотной кислоты включает смешение дымовых газов с озоновоздушной смесью и окисление оксидов азота (NO) до диоксидов азота (NO2) в камере предварительного окисления, после чего происходит охлаждение их до температуры ниже температуры точки росы, конденсация водяных паров в трубчатых теплообменниках, абсорбция диоксидов азота образовавшимся конденсатом с получением кислого конденсата, который из зоны обработки направляют для очистки от кислотных компонентов в первую камеру утилизатора, работающую в холодном режиме, где осуществляется ступенчатое вымораживание воды из кислого конденсата потоком холодного воздуха при температуре ниже нуля и выше температуры кристаллизации комплекса HNO3·3H2O, отделение раствора азотной кислоты (HNO3·3H2O) и вывод его в виде жидкости в емкость для хранения азотной кислоты, причем поток нагретого воздуха добавляют в дутьевой воздух перед подачей его в зону обработки на охлаждение дымовых газов, а очищенные дымовые газы из зоны обработки параллельно подают во вторую камеру утилизатора, работающую в горячем режиме, где происходит ступенчатое размораживание льда в процессе регенерации потоком очищенных дымовых газов, в которой они охлаждаются, дополнительно очищаясь от оставшихся оксидов азота при контакте со льдом, и выводятся из утилизатора в атмосферу, а размороженная вода выводится из поддона камеры в сборник конденсата, после чего путем переключения потоков холодного воздуха и очищенных дымовых газов из зоны обработки первую камеру, работавшую в холодном режиме, переключают на горячий режим работы, а вторую камеру, работавшую в горячем режиме, на холодный режим и цикл повторяется.The technical result is achieved in that the method of purification of flue gases from nitrogen oxides to produce nitric acid involves mixing flue gases with an ozone-air mixture and oxidizing nitrogen oxides (NO) to nitrogen dioxide (NO 2 ) in a pre-oxidation chamber, after which they are cooled to a temperature below the dew point temperature, condensation of water vapor in the tubular heat exchangers, absorption of nitrogen dioxide by the formed condensate to produce acid condensate, which is sent from the treatment zone to clean from acid components into the first utilizer chamber operating in a cold mode, where stepwise freezing of water from acid condensate is carried out by a stream of cold air at a temperature below zero and above the crystallization temperature of the HNO 3 · 3H 2 O complex, separation of the nitric acid solution (HNO 3 · 3H 2 O ) and its withdrawal in the form of a liquid into a container for storing nitric acid, moreover, a stream of heated air is added to the blast air before it is fed into the treatment zone for cooling the flue gases, and the purified flue gases from the steam treatment zone It is fed into the second utilizer chamber operating in a hot mode, where ice is defrosted stepwise during regeneration by a stream of purified flue gases, in which they are cooled, additionally cleared of the remaining nitrogen oxides upon contact with ice, and removed from the utilizer to the atmosphere, and thawed water is discharged from the chamber pan to the condensate collector, after which, by switching the flows of cold air and purified flue gases from the treatment zone, the first chamber operating in the cold mode is switched off chayut on the hot operating mode and the second camera operating in the hot mode, the cool mode, and the cycle repeats.

Технический результат достигается также тем, что устройство для очистки дымовых газов от оксидов азота с получением азотной кислоты включает зону обработки, состоящую из камеры предварительного окисления с распределителем озоновоздушной смеси, размещенную во входном участке газохода, покрытом изнутри коррозионноустойчивым материалом, теплообменно-конденсационную и абсорбционно-конденсационную секции, выполненные в виде вертикальных трубчатых теплообменников с отдельными поддонами, соединенными трубопроводами через насос с утилизатором, состоящим из двух одинаковых камер с поддонами, каждая из которых снабжена штуцерами для подачи и отвода жидкости и газовыми верхними и нижними патрубками, соответственно, внутри которых в шахматном порядке на некотором расстоянии друг от друга установлены наклонные щелевые полки, с углом наклона направленным в сторону течения воды.The technical result is also achieved by the fact that the device for purifying flue gases from nitrogen oxides to produce nitric acid includes a treatment zone consisting of a preliminary oxidation chamber with an ozone-air mixture distributor, located in the inlet duct, coated from the inside with a corrosion-resistant material, heat-exchange-condensation, and absorption- condensing sections made in the form of vertical tubular heat exchangers with separate pallets connected by pipelines through a pump with waste congestion, consisting of two identical chambers with pallets, each of which is equipped with fittings for supplying and discharging liquid and gas upper and lower pipes, respectively, inside of which inclined slotted shelves are installed in a checkerboard pattern at some distance from each other, with an angle of inclination directed to side of the flow of water.

Устройство для реализации предлагаемого способа очистки дымовых газов от оксидов азота с получением азотной кислоты приведено на фиг.1, 2.A device for implementing the proposed method of purification of flue gases from nitrogen oxides with the production of nitric acid is shown in figures 1, 2.

Устройство для осуществления предлагаемого способа очистки дымовых газов от оксидов азота с получением азотной кислоты содержит зону обработки А, с размещенными в ней камерой предварительного окисления I, представляющей собой входной участок газохода, покрытый изнутри коррозионноустойчивым материалом с распределителем озоновоздушной смеси (не показан), теплообменно-конденсационной и абсорбционно-конденсационной секциями II и III с собственными поддонами, выполненными в виде вертикальных трубчатых теплообменников, соединенных трубопроводом через насос Б с утилизатором В, состоящим из двух одинаковых камер с поддонами 1 и 2, каждая из которых снабжена штуцерами для подачи и отвода жидкости 3 и 4 и газовыми верхними и нижними патрубками 5 и 6, соответственно, внутри которых в шахматном порядке на некотором расстоянии друг от друга установлены наклонные щелевые полки 7, с углом наклона направленным в сторону течения воды.A device for implementing the proposed method of purification of flue gases from nitrogen oxides to produce nitric acid contains a treatment zone A, with a preliminary oxidation chamber I located in it, which is an inlet section of the duct, coated inside with a corrosion-resistant material with an ozone-air mixture distributor (not shown), condensation and absorption-condensation sections II and III with their own pallets made in the form of vertical tubular heat exchangers connected by a pipe a gadfly through pump B with a utilizer B consisting of two identical chambers with trays 1 and 2, each of which is equipped with fittings for supplying and discharging liquid 3 and 4 and gas upper and lower pipes 5 and 6, respectively, inside of which are staggered on a certain distance from each other installed inclined slotted shelves 7, with an angle of inclination directed towards the flow of water.

В основу получения азотной кислоты при очистке дымовых газов, получаемых при сжигании природного газа, положен их состав, в котором отсутствуют оксиды серы (SOx) (природный газ предварительно очищают от серосодержащих компонентов), и основным вредным компонентом являются оксиды азота (NOx), возникающие в процессе горения и количество которых определяется режимом горения [3], возможность их быстрого окисления и поглощения конденсатом водяных паров в присутствии озона с образованием раствора сильно разбавленной азотной кислоты (кислого конденсата) [2], а также температура замерзания чистой азотной кислоты и ее комплексов с водой, которая значительно ниже температуры замерзания воды (температура плавления (tпл) чистой HNO3 равна - 42,0°С; tпл H2O·HNO3 равна - 38°С; tпл H2O·3HNO3 равна - 18,47°С) [4, с.793].The production of nitric acid in the treatment of flue gases obtained by burning natural gas is based on their composition, in which there are no sulfur oxides (SO x ) (natural gas is preliminarily purified from sulfur-containing components), and the main harmful component is nitrogen oxides (NO x ) arising during the combustion process and the amount of which is determined by the combustion regime [3], the possibility of their rapid oxidation and absorption by condensate of water vapor in the presence of ozone with the formation of a solution of highly dilute nitric acid (acidic ensata) [2], and the freezing point of pure nitric acid and its complexes with water, which is significantly below the water freezing temperature (melting temperature (t pl) of pure HNO 3 is - 42,0 ° C; t mp H 2 O · HNO 3 is –38 ° C; t PL H 2 O · 3HNO 3 is –18.47 ° C) [4, p. 793].

Предлагаемый способ очистки дымовых газов от оксидов азота с получением азотной кислоты осуществляется в предлагаемом устройстве следующим образом. Дымовые газы из транзитного газохода направляются в зону обработки А, где смешиваются с озоновоздушной смесью в камере предварительного окисления I, в которой происходит окисление оксидов азота (NO), находящихся в дымовых газах, до диоксидов (NO2) озоном и кислородом воздуха, после чего в теплообменно-конденсационной и абсорбционно-конденсационной секциях II и III происходит охлаждение их до температуры ниже температуры точки росы, конденсация водяных паров в трубчатых теплообменниках, абсорбция диоксидов азота образовавшимся конденсатом с образованием кислого конденсата (раствора разбавленной азотной кислоты с концентрацией около 1 вес.%), стекающего в поддон. При этом, в условиях конденсации скорость кислотообразования возрастает по сравнению с обычной абсорбцией оксидов азота в (2,6-9,4) раза [5, с.44]. Кислый конденсат из поддонов секций II и III зоны обработки А насосом Б подают в камеру 1 утилизатора В, работающую в холодном режиме, через штуцер 3 на верхнюю наклонную щелевую полку 7, на которой он контактирует с поднимающимся снизу потоком холодного воздуха с температурой ((-5)-(-15))°С, поступающим в камеру 1 через патрубок 6. В камере 1, в результате многократного противоточного контакта кислого конденсата на наклонных щелевых полках 7, стекающего с полки на полку под действием силы тяжести, с потоком холодного воздуха, происходит охлаждение конденсата от температуры (50-60)°С до 0°С и ниже, сопровождаемое образованием льда из воды, который остается на полках 7, а оставшаяся незамерзшая часть кислого конденсата, представляющая собой смесь гидратных комплексов азотной кислоты (H2O·HNO3 и H2O·3HNO3), стекает в поддон камеры 1, откуда его направляют в емкость для хранения азотной кислоты (не показана). Уходящий поток нагретого воздуха нагревается до температуры (10-15)°С и через патрубок 5 добавляется в дутьевой воздух перед подачей его в зону обработки А на охлаждение дымовых газов. При этом время работы камеры 1 в холодном режиме определяется концентрацией получаемой азотной кислоты, которую принимают равной известной концентрации гидратного комплекса H2O·3HNO3 с меньшей температурой замерзания, а именно - 53 вес.%. Параллельно описанному процессу выделения азотной кислоты из кислого конденсата в камере 1 утилизатора В, работающей в холодном режиме, очищенные дымовые газы подают в камеру 2 утилизатора В, работающую в горячем режиме (регенерации), наклонные полки которой покрыты льдом, который в результате многократного контакта с горячими дымовыми газами тает, талая вода стекает в поддон, откуда ее направляют в сборник конденсата (не показан), а дымовые газы в результате многократного контакта со льдом охлаждаются, дополнительно очищаются от оксидов азота и конденсата и через патрубок 6, газоход и дымовую трубу (не показаны) выводятся в атмосферу. Время работы камеры 2 в горячем режиме принимают равным времени холодного режима камеры 1. По окончании работы камеры 1 в холодном режиме и опорожнения ее поддона от азотной кислоты камеру 1 переключают на горячий режим работы, направляя в ее патрубок 5 очищенные дымовые газы из зоны обработки А, а камеру 2 переключают на холодный режим работы, направляя в нее кислый конденсат из поддонов зоны обработки А через штуцер 3 и поток холодного воздуха через патрубок 5, после чего цикл повторяется. При этом в зимнее время используется наружный воздух, а при наружной температуре выше -5°С воздух охлаждают в холодильной установке, холодопроизводительность которой определяют по максимальной летней температуре пятидневки.The proposed method of purification of flue gases from nitrogen oxides to produce nitric acid is carried out in the proposed device as follows. The flue gases from the transit flue are directed to treatment zone A, where they are mixed with the ozone-air mixture in the preliminary oxidation chamber I, in which the oxides of nitrogen (NO) in the flue gases are oxidized to dioxides (NO 2 ) by ozone and oxygen, and then in the heat-exchange-condensation and absorption-condensation sections II and III, they are cooled to a temperature below the dew point temperature, condensation of water vapor in the tubular heat exchangers, absorption of nitrogen dioxide by the formed condensate with the formation of acid condensate (a solution of diluted nitric acid with a concentration of about 1 wt.%), flowing into the pan. At the same time, under conditions of condensation, the rate of acid formation increases (2.6–9.4) times compared with the usual absorption of nitrogen oxides [5, p. 44]. Acid condensate from the pallets of sections II and III of treatment zone A is pumped into the cold storage chamber 1 of the utilizer B through the nozzle 3 to the upper inclined slotted shelf 7, on which it contacts the flow of cold air rising from below ((- 5) - (- 15)) ° C entering the chamber 1 through the nozzle 6. In the chamber 1, as a result of repeated countercurrent contact of acid condensate on inclined slit shelves 7, flowing from shelf to shelf under the influence of gravity, with a stream of cold air cooling to condensate temperature (50-60) ° C to 0 ° C and below, followed by the formation of ice from water, which remains on the shelves 7, and the remaining unfrozen portion of acidic condensate which is a mixture of nitric acid complexes hydrate (H 2 O · HNO 3 and H 2 O · 3HNO 3 ), flows into the tray of chamber 1, from where it is sent to a container for storing nitric acid (not shown). The outgoing stream of heated air is heated to a temperature of (10-15) ° C and is added to the blast air through a nozzle 5 before it is fed into the treatment zone A for cooling the flue gases. At the same time, the operating time of chamber 1 in the cold mode is determined by the concentration of the obtained nitric acid, which is taken equal to the known concentration of the hydrated complex H 2 O · 3HNO 3 with a lower freezing temperature, namely 53 wt.%. In parallel with the described process of nitric acid separation from acid condensate in the chamber 1 of the utilizer B operating in the cold mode, the purified flue gases are fed into the chamber 2 of the utilizer B operating in the hot mode (regeneration), the inclined shelves of which are covered with ice, which as a result of repeated contact with it melts with hot flue gases, melt water flows into a sump, from where it is sent to a condensate collector (not shown), and the flue gases are cooled as a result of repeated contact with ice and are further purified from oxides Zot and condensate through the pipe 6, and a flue chimney (not shown) are output to atmosphere. The operating time of the chamber 2 in the hot mode is taken equal to the time of the cold mode of the chamber 1. Upon completion of the operation of the chamber 1 in the cold mode and emptying its pallet from nitric acid, the chamber 1 is switched to the hot mode by sending purified flue gases from the treatment zone A to its branch pipe 5 and the chamber 2 is switched to the cold mode of operation, directing acid condensate into it from the pallets of the treatment zone A through the nozzle 3 and the flow of cold air through the pipe 5, after which the cycle repeats. At the same time, outside air is used in winter, and at an outdoor temperature above -5 ° C, the air is cooled in a refrigeration unit, the cooling capacity of which is determined by the maximum summer temperature of five days.

Экономическая и экологическая эффективность предлагаемого изобретения подтверждается следующим примером.The economic and environmental effectiveness of the invention is confirmed by the following example.

При конденсации водяных паров дымовых газов в зоне обработки А выделяется тепло в количестве 10,764 ккал/моль (2630 кДж/кг), тогда как расход холода на замерзание воды кислого конденсата в утилизаторе В равен 1,4363 ккал/моль (348 кДж/кг) [4, с.793], т.е. количество утилизированной энергии в 7,5 раз превышает энергию, затраченную на получение холода для охлаждения воздуха в теплое время года (в холодное время холодильная установка не используется). Кроме того, при снижении концентрации оксидов азота в дымовых газах, например, от 0,35 г/м3 до 0,1 г/м3 конденсатом водяных паров поглощается 0,25 г/м3 NOx, состоящих на (95-99)% из NO [3], молекулярная масса которых и, соответственно, вес после их окисления до NO2 и поглощения водой увеличивается до 0,5 г/м3. Из расчета и справочных данных видно: при сжигании природного газа и коэффициенте избытка воздуха в уходящих газах αух=1,33 средний расход дымовых газов на единицу мощности котла (1 мВт) составляет приблизительно 1500 м3/ч, откуда получается, что удельное количество получаемой HNO3 (в пересчете на 100%-ную концентрацию) составит 0,5 кг/ч или 1 кг 50%-ной азотной кислоты на 1 мВт установленной мощности котла в 1 час. При работе котла, оснащенного предлагаемой установкой, 8000 часов в год получаем, что 1 мВт установленной мощности теплогенератора обеспечивает получение 8 т 50%-ной азотной кислоты в год. Соответственно, средняя ТЭС мощностью 1000 мВт, работающая на природном газе, при относительно небольших затратах на оборудование предлагаемой установкой очистки обеспечит, наряду с очисткой дымовых газов от оксидов азота и улучшением экологических характеристик окружающей атмосферы в месте своего расположения, получение практически бесплатной азотной кислоты в количестве 8000 т/год, что позволяет окупить все расходы на очистку и получить дополнительную прибыль от ее реализации. Кроме того, попутное получение азотной кислоты хотя бы на нескольких ТЭС позволит сократить производство азотной кислоты на специализированных предприятиях, являющихся крупнейшими загрязнителями окружающей среды, и дополнительно (в масштабе региона или страны) снизить выбросы вредных веществ в окружающую среду.Condensation of fumes of water vapor in the treatment zone A generates heat in the amount of 10.764 kcal / mol (2630 kJ / kg), while the cold consumption for freezing acid condensate water in utilizer B is 1.4363 kcal / mol (348 kJ / kg) [4, p.793], i.e. the amount of utilized energy is 7.5 times higher than the energy spent on getting cold to cool the air in the warm season (in the cold season, the refrigeration unit is not used). In addition, with a decrease in the concentration of nitrogen oxides in flue gases, for example, from 0.35 g / m 3 to 0.1 g / m 3, 0.25 g / m 3 NO x , which are composed of (95-99 )% of NO [3], the molecular weight of which and, accordingly, the weight after their oxidation to NO 2 and absorption by water increases to 0.5 g / m 3 . From the calculation and reference data it can be seen: when burning natural gas and the coefficient of excess air in the exhaust gases α uh = 1.33, the average consumption of flue gases per unit capacity of the boiler (1 mW) is approximately 1500 m 3 / h, from which it turns out that the specific amount the resulting HNO 3 (in terms of 100% concentration) will be 0.5 kg / h or 1 kg of 50% nitric acid per 1 mW of installed boiler capacity in 1 hour. When the boiler equipped with the proposed installation, 8000 hours per year, we get that 1 mW of installed capacity of the heat generator provides 8 tons of 50% nitric acid per year. Accordingly, the average 1000 MW natural gas-fired TPP, at relatively low cost for the equipment offered by the purification plant, will provide, along with the purification of flue gases from nitrogen oxides and the improvement of the environmental characteristics of the surrounding atmosphere, almost free nitric acid in the amount of 8000 t / year, which allows you to recoup all the costs of cleaning and get additional profit from its implementation. In addition, the associated production of nitric acid at least at several TPPs will reduce the production of nitric acid at specialized enterprises, which are the largest environmental pollutants, and additionally (at the regional or country level) reduce emissions of harmful substances into the environment.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет совместить процесс очистки дымовых газов от оксидов азота с выделением из продуктов очистки азотной кислоты, получение которой на специализированных предприятиях сопряжено со значительными энергетическими и экономическим затратами и высокой экологической опасностью для окружающей среды, что, в целом, повышает экономическую и экологическую эффективность процесса очистки дымовых газов и работы теплогенерирующей установки.Thus, the present invention allows to combine the process of purification of flue gases from nitrogen oxides with the release of nitric acid from the products of purification, the preparation of which is associated with significant energy and economic costs and high environmental hazard to the environment, which, in general, increases the economic and environmental efficiency of the flue gas cleaning process and the operation of a heat generating installation.

ЛИТЕРАТУРАLITERATURE

1. Патент США №4753784, М Кл.4 B01D 53/00, 1988.1. US Patent No. 4753784, M Cl. 4 B01D 53/00, 1988.

2. Патент РФ №2186612, М Кл4. B01D 53/60, 2000.2. RF patent No. 2186612, M CL 4 . B01D 53/60, 2000.

3. Зельдович Я.Б. Окисление азота при горении. М.; Л.: АН СССР, 1947. 147 с.3. Zeldovich Ya. B. Oxidation of nitrogen during combustion. M .; L .: Academy of Sciences of the USSR, 1947. 147 p.

4. Справочник химика, т.1. - М. - Л.: Химия, 1965, 1006 с.4. Handbook of a chemist, t.1. - M. - L .: Chemistry, 1965, 1006 p.

5. Производство азотной кислоты в агрегатах большой единичной мощности, под ред. В.М.Олевского.- М.: Химия, 1985, 400 с.5. The production of nitric acid in units of large unit capacity, ed. V.M. Olevsky.- M .: Chemistry, 1985, 400 p.

Claims (2)

1. Способ очистки дымовых газов от оксидов азота с получением азотной кислоты, включающий смешение дымовых газов с озоновоздушной смесью, охлаждение их до температуры ниже температуры точки росы, конденсацию водяных паров, окисление и абсорбцию оксидов азота конденсатом водяных паров с образованием кислого конденсата, стекающего в поддон, вывод очищенных дымовых газов, отличающийся тем, что смешение дымовых газов с озоновоздушной смесью и окисление оксидов азота (NO) до диоксидов азота (NO2) осуществляют в камере предварительного окисления, кислый конденсат из зоны обработки направляют для очистки от кислотных компонентов в первую камеру утилизатора, работающую в холодном режиме, где осуществляется ступенчатое вымораживание воды из кислого конденсата с образованием льда потоком холодного воздуха с температурой ниже нуля и выше температуры кристаллизации комплекса HNO3·3H2O, отделение раствора азотной кислоты (HNO3·3Н2О) и вывод его в виде жидкости в емкость для хранения азотной кислоты, причем поток нагретого воздуха добавляют в дутьевой воздух перед подачей его в зону обработки на охлаждение дымовых газов, а очищенные дымовые газы из зоны обработки параллельно подают во вторую камеру утилизатора, работающую в горячем режиме, где происходит ступенчатое размораживание льда в процессе регенерации потоком очищенных дымовых газов, в которой они охлаждаются, дополнительно очищаясь от оставшихся оксидов азота при контакте с размораживаемым льдом, и выводятся из утилизатора в атмосферу, а размороженная вода выводится из поддона камеры в сборник конденсата, после чего путем переключения потоков холодного воздуха и очищенных дымовых газов первую камеру, работавшую в холодном режиме, переключают на горячий режим работы, а вторую камеру, работавшую в горячем режиме, на холодный режим, и цикл повторяется.1. A method of purifying flue gases from nitrogen oxides to produce nitric acid, comprising mixing flue gases with an ozone-air mixture, cooling them to a temperature below the dew point temperature, condensation of water vapor, oxidation and absorption of nitrogen oxides by water vapor condensate to form acidic condensate flowing into tray, the conclusion of the purified flue gases, characterized in that the mixing of flue gases with an ozone-air mixture and the oxidation of nitrogen oxides (NO) to nitrogen dioxide (NO 2 ) is carried out in a preliminary oxidation chamber i, the acid condensate from the treatment zone is sent to clean the acid components from the first utilizer chamber operating in the cold mode, where the water is gradually frozen from the acid condensate to form ice with a stream of cold air with a temperature below zero and above the crystallization temperature of the HNO 3 · 3H complex 2 O, separation of nitric acid (HNO 3 · 3H 2 O) and outputting it as a liquid into the storage tank of nitric acid, the heated air stream is added to the blast air before it enters the zone of works for cooling the flue gases, and the purified flue gases from the treatment zone are simultaneously fed into the second utilizer chamber operating in the hot mode, where ice is defrosted stepwise during the regeneration by the stream of purified flue gases, in which they are cooled, additionally being cleared of the remaining nitrogen oxides during contact with thawed ice, and are discharged from the utilizer into the atmosphere, and thawed water is discharged from the chamber pan to the condensate collector, after which by switching the flows of cold air spirit and purified flue gases, the first camera that worked in cold mode, switch to hot mode, and the second camera that worked in hot mode to cold mode, and the cycle repeats. 2. Устройство для очистки дымовых газов от оксидов азота с получением азотной кислоты, включающее зону обработки с размещенными в ней теплообменной и абсорбционной секциями с поддоном, выполненными в виде вертикальных трубчатых теплообменников, отличающееся тем, что в зоне обработки расположены камера предварительного окисления с распределителем озоновоздушной смеси, размещенная во входном участке газопровода, покрытом изнутри коррозионно-устойчивым материалом, теплообменно-конденсационная и абсорбционно-конденсационная секции, выполненные с отдельными поддонами, соединенными трубопроводами через насос с утилизатором, состоящим из двух одинаковых камер с поддонами, каждая из которых снабжена штуцерами для подачи и отвода жидкости и газовыми верхними и нижними патрубками соответственно, внутри которых в шахматном порядке на некотором расстоянии друг от друга установлены наклонные щелевые полки с углом наклона, направленным в сторону течения воды. 2. A device for cleaning flue gases from nitrogen oxides to produce nitric acid, including a treatment zone with heat exchange and absorption sections located in it with a tray made in the form of vertical tubular heat exchangers, characterized in that the preliminary oxidation chamber with an ozone-air distributor is located in the treatment zone mixtures placed in the inlet section of the gas pipeline, coated with a corrosion-resistant material from the inside, heat-exchange-condensation and absorption-condensation sections, filled with separate pallets connected by pipelines through a pump with a utilizer consisting of two identical chambers with pallets, each of which is equipped with fittings for supplying and discharging liquid and gas upper and lower pipes, respectively, inside of which are installed in a checkerboard pattern at some distance from each other inclined slotted shelves with an angle of inclination directed towards the flow of water.
RU2008128622/15A 2008-07-14 2008-07-14 Method and device to clean flue gases of nitrogen oxides to produce hydrogen nitrate RU2388523C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008128622/15A RU2388523C2 (en) 2008-07-14 2008-07-14 Method and device to clean flue gases of nitrogen oxides to produce hydrogen nitrate

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008128622/15A RU2388523C2 (en) 2008-07-14 2008-07-14 Method and device to clean flue gases of nitrogen oxides to produce hydrogen nitrate

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008128622A RU2008128622A (en) 2010-01-20
RU2388523C2 true RU2388523C2 (en) 2010-05-10

Family

ID=42120350

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008128622/15A RU2388523C2 (en) 2008-07-14 2008-07-14 Method and device to clean flue gases of nitrogen oxides to produce hydrogen nitrate

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2388523C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2477648C2 (en) * 2011-06-20 2013-03-20 Государственное образовательное учреждение высшего Профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗ ГУ) Method and device for complete recovery of flue gases
RU2679770C1 (en) * 2018-04-10 2019-02-12 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) Thermal-chemical generator

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112263911B (en) * 2020-10-30 2025-03-18 南京依涛环保科技有限公司 Gas furnace ammonia-free low-temperature denitration device and method
CN116236901B (en) * 2023-05-13 2023-07-28 山西紫光聚环保科技有限公司 Separate-bin denitration reactor and working method thereof

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0432074A1 (en) * 1989-12-08 1991-06-12 Societe Dite: Sogea Process and apparatus for reducing the content of acid gas pollutants in waste gases from an incineration device
RU2006268C1 (en) * 1991-10-24 1994-01-30 Государственное предприятие - Научно-исследовательский и проектно-изыскательский институт "Теплоэлектропроект" Method of purifying gases from sulfur- and nitrogen-oxides
RU2090245C1 (en) * 1989-02-15 1997-09-20 Биокорп Инк. Method and apparatus for neutralizing impurities
KR20010062242A (en) * 1999-12-09 2001-07-07 페이스 살바토르 피 Process for the removal of nitrogen oxides from gas streams
RU2186612C1 (en) * 2000-12-13 2002-08-10 Курский государственный технический университет Method and device for cleaning flue gases and recovery of their heat and entrapped components
RU2254161C1 (en) * 2003-12-16 2005-06-20 Курский государственный технический университет Complex method and device for cleaning and utilization of flue gases

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2090245C1 (en) * 1989-02-15 1997-09-20 Биокорп Инк. Method and apparatus for neutralizing impurities
EP0432074A1 (en) * 1989-12-08 1991-06-12 Societe Dite: Sogea Process and apparatus for reducing the content of acid gas pollutants in waste gases from an incineration device
RU2006268C1 (en) * 1991-10-24 1994-01-30 Государственное предприятие - Научно-исследовательский и проектно-изыскательский институт "Теплоэлектропроект" Method of purifying gases from sulfur- and nitrogen-oxides
KR20010062242A (en) * 1999-12-09 2001-07-07 페이스 살바토르 피 Process for the removal of nitrogen oxides from gas streams
RU2186612C1 (en) * 2000-12-13 2002-08-10 Курский государственный технический университет Method and device for cleaning flue gases and recovery of their heat and entrapped components
RU2254161C1 (en) * 2003-12-16 2005-06-20 Курский государственный технический университет Complex method and device for cleaning and utilization of flue gases

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2477648C2 (en) * 2011-06-20 2013-03-20 Государственное образовательное учреждение высшего Профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗ ГУ) Method and device for complete recovery of flue gases
RU2679770C1 (en) * 2018-04-10 2019-02-12 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) Thermal-chemical generator

Also Published As

Publication number Publication date
RU2008128622A (en) 2010-01-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106659971B (en) Method and apparatus for removing pollutants from exhaust gas
CN103842051B (en) Scrubber system and method
US20160206994A1 (en) Method and apparatus for removing carbon dioxide from flue gas
UA61885C2 (en) System and method for the reduction of no2 in flue gas in collector
CN103894051A (en) Wet-type smoke desulphurization and denitrification integrated system and method
CN108722124B (en) Integrated system and method for multi-stage de-whitening purification and waste heat recovery of flue gas
RU2388523C2 (en) Method and device to clean flue gases of nitrogen oxides to produce hydrogen nitrate
TW201343241A (en) Gas treatment system with a heat exchanger for reduction of chiller energy consumption
RU2377058C2 (en) Device for purification and complex recycling of smoke fumes
CN102847430B (en) System and technology for cleaning flue gas
CN216367326U (en) Coal/gas-fired unit carbon capture and utilization device
CN110081445B (en) Liquid dangerous waste incineration system and incineration process thereof
CN208852689U (en) A kind of Novel flue gas desulphurization system
CN112551627B (en) Desulfurization waste water enrichment facility and zero discharge system
CN101448743B (en) FGEPSC (Combustion, exhaust, pneumatic, saturation and condensation) method and System
RU2656498C1 (en) Corrosion-resistant shaft multi-unit plant for cleaning and utilizing flue gases
CN107261789B (en) Ammonia desulphurization system and method for high-sulfur flue gas
CN113797728A (en) Treatment method for smoke generated in valuable secondary material treatment process
CN109224808A (en) A kind of carbon baking kiln gas ultra-clean discharge cleaning equipment and purification method
CN204084434U (en) A kind of single low-temperature receiver composite boiler waste heat recovery and Integrated Processing Unit
CN107824022B (en) Treatment method and treatment system for waste water and waste gas in power industry
CN210434269U (en) Dust and white removing device for tail gas three-circulation loop after wet desulphurization of boiler flue gas
RU2391129C1 (en) Procedure and facility for utilisation of acid condensate of smoke fumes and production of nitric acid
CN209138320U (en) A kind of carbon baking kiln gas ultra-clean discharge cleaning equipment
RU2477648C2 (en) Method and device for complete recovery of flue gases

Legal Events

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

Effective date: 20100715