Очистка газов от оксидов азота

Отходящие газы, содержащие оксиды азота, образуются в ряде производств химической промышленности, в процессах нефтеперегонки, при сжигании топлива.

Известны следующие соединения азота с кислородом: N₂0, NO, N₂0₃, N0₂, N₂0₄, N₂0₅, NO, N₂0₆. Оксид диазота N₂0 при невысоких температурах не вступает в реакции. При высоких температурах разлагается на азот и кислород. Полная диссоциация наступает при 900 °C. Оксид азота N0 плохо растворим в воде, солях и органических соединениях. Однако с солями двухвалентного железа, меди, марганца, никеля и т. д. образует комплексные соединения, легко разрушаемые при нагревании. Диоксид азота N0₂ образуется в результате окисления оксида азота кислородом. С водой легко образует азотную кислоту. Триоксид азота N₂0, существует только при низких температурах. В виде жидкости и пара он в значительной степени диссоциирован. Тетраоксид азота N₂0₄ образуется полимеризацией диоксида азота и является сильным окислителем. Пентаоксид азота N₂O_s мало устойчив. Сильный окислитель.

На практике большей частью с отходящими газами выбрасываются NO и N0₂ при их одновременном присутствии. Основная сложность абсорбционных процессов связана с низкой химической активностью и растворимостью оксида азота. Имеется несколько путей решения этой проблемы: 1) полное окисление N0 и N0₂ в газовой фазе; 2) частичное окисление N0 в N0₂, приводящее к образованию эквимолекулярной смеси NO и NO,; 3) использование селективных абсорбентов; 4) окисление в жидкой фазе или использование жидкофазных катализаторов абсорбции и перевод N0 в химически активные соединения.

В промышленности используют метод гомогенного окисления N0 в газовой фазе кислородом. Процесс интенсифицируется добавлением кислорода в газовую фазу, но это связано с большим его расходом, так как только 1% кислорода вступает в реакцию с N0, а остальной выбрасывается в атмосферу. Скорость реакции окисления азота газообразным кислородом увеличивается в присутствии катализаторов. Наиболее активным из них является гопкалит (при температуре 120°С).

Интенсификация процессов окисления и абсорбции оксидов азота возможна также путем увеличения скорости окисления N0 в жидкой фазе в двух вариантах: окисление кислородом и озоном в жидкой фазе или одновременное окисление и поглощение жидкими окислителями. Скорость растворения газообразных окислителей (кислорода и озона) в жидкой фазе зависит от температуры, давления, концентрации компонентов, величины межфазной поверхности, турбулентности потоков и т. д. Растворение кислорода и озона в жидкой фазе является медленным процессом и лимитирует процесс окисления NO в жидкой фазе. При использовании жидких окислителей стадия растворения не является лимитирующей.

Для процесса окисления N0 были изучены следующие окислители: Н₂0₂, КМп0₄, КВЮ₃, HN0₃, (NH₄)₂Cr₂0₇, Na₂Cr₂0₄, K₂Cr₂O_r Из них наиболее активным окислителем оказался раствор КВЮ₃, несколько меньшей окислительной активностью обладают HN0₃, КМпО, и HLO_r

Для абсорбции оксидов азота используют воду, растворы щелочей и селективные сорбенты, кислоты и окислители.