(патент RU (11) 2108140 (13) C1)

Использование: очистка отработавших газов химических и топливно-энергетических процессов, а также транспортных газовых выбросов для снижения эмиссии оксидов азота и продуктов неполного сгорания в атмосферу. Сущность изобретения: очистку газов осуществляют в две стадии обработкой на блочных высокопористых катализаторах: на первой стадии осуществляют окисление газов и используют оксидный катализатор на основе перовскита, а на второй стадии осуществляют восстановление при использовании катализатора на основе модифицированного цеолита с одновременным введением водорастворимых NH-содержащих восстановителей. Технический результат: повышение эффективности процесса и операционной стабильности при одновременной экономичности, а также возможность проведения очистки выхлопных газов холодного двигателя. 9 з.п. ф-лы, 6 табл.

Описание изобретения

Изобретение относится к технологии комплексной газоочистки и может быть использовано для детоксикации оксидов азота и продуктов неполного сгорания в отходящих газах стационарных топливно-энергетических установок и двигателей внутреннего сгорания бензинового или дизельного транспорта.

Основной традиционный способ очистки выхлопных газов основывается на использовании единого мультифункционального катализатора, который осуществляет наряду с окислением CO, углеводородов, сажевых аэрозольных частиц одновременное восстановление NOx до нейтральных молекул [1-3].

Для этого используются многокомпонентные каталитические системы, содержащие благородные металлы (Pt, Rh, Ir, Pb, Ru и промоторы, нанесенные на блочные носители и фильтры сотовой структуры [4 и 5].

Однако упомянутые каталитические методы не являются универсальными, они содержат дорогостоящие активные компоненты, склонные к отравлению и уносу. К тому же для нестационарных дизельных установок, работающих при пониженных температурах, в окислительных режимах, с большим содержанием твердых частиц и полиароматических углеводородов, а также серы, хлора существующие методы не могут обеспечивать достаточно полной защиты.

Наибольшее значение для очистки дизельных выхлопных газов с избытком кислорода приобретает проблема нейтрализации наиболее токсичных компонентов - оксидов азота (De-NOx). В этих условиях даже наиболее совершенные сажевые регенерируемые фильтры-катализаторы, несмотря на использование благородных металлов, не решают проблемы De-NOx требуемым образом. То же самое относится к механическим сажевым фильтрам, регенерация которых осуществляется с помощью специальных блоков катализаторов или электрических нагревателей, расположенных перед фильтром [6-8].

Для подавления оксидов азота в теплоэнергетических выбросах широкое распространение получил метод селективного каталитического восстановления (СКВ) аммиаком как восстанавливающим агентом [9].

Однако применение метода СКВ аммиаком или углеводородными восстановителями в нестационарных транспортных условиях с обедненной топливной смесью существенно осложняется.

Известен способ низкотемпературного селективного некаталитического восстановления (СНВ), где в качестве восстановителя используют соединения типа карбамида или его производных, бикарбоната аммония и др., которые удобно вводить в реакционное пространство в виде водного раствора [10 и 11]. Описан метод СНВ с использованием волокнистых [12] и гранулированных [10 и 13] носителей, полочного реактора из многослойных металлических тарелок [14].

В этом методе восстановитель-карбамид вводят на поверхность носителей и селективно расходуют в реакции нейтрализации до полного истощения. Этот метод имеет ряд существенных преимуществ перед СКВ: отпадает необходимость постоянно поддерживать требуемое соотношение реагентов, отсутствие дорогостоящего и нестабильного катализатора, отравляющегося примесями серы, возможность работы при избытке кислорода.

Однако рассматриваемый метод некаталитического восстановления не лишен многих существенных недостатков.

Значительным недостатком способа является высокое газодинамическое сопротивление используемых гранулированных носителей фракционного состава 0,5 - 5,0 мм, что создает низкие скорости пропускания газа 0,1-0,3 м/с, неприемлемые для очистки выхлопных газов.

Кроме того, используемые гранулированные носители [10, 12, 13] не обладают необходимой механической прочностью, влаго- и кислостойкостью (табл. 4). В процессе эксплуатации они достаточно быстро разрушаются, что приводит дополнительно к резкому повышению сопротивления слоя гранул и забиванию реактора.

Носители с низкой пористостью [12 и 14] имеют малый запас емкости восстановителя. Основным наиболее важным недостатком описанного метода СНВ является низкая степень улавливания монооксида азота - основного компонента топливным газов. Поэтому при использовании карбамида, хотя конверсия по NO2 и достигает 98%, конверсия по NO остается низкой 20-30%. Этот существенный недостаток в [15] устраняется введением специальных окислителей (O3, KMnO4, ClO2 и др.). Однако это не экономично, т.к. они в избытке расходуются в значительных количествах.

Еще статьи по теме

Расчет и прогнозирование состояния окружающей среды
В настоящее время особо актуальны вопросы, связанные с охраной окружающей среды. В XX веке загрязнение и разрушение окружающей среды нередко стали связывать с хозяйственной деятельностью человека. Антропогенные изменения окружающей среды ...

Применение методов географических информационных систем для картирования загрязнения почв и зон риска отравления свинцом п. Рудная Пристань
Рудная Пристань - небольшой промышленный поселок городского типа в Дальнегорском районе на севере Приморского края, примерно 400 км на северо-восток от Владивостока. В поселке и в окрестных деревнях проживает около 5000 человек. Богатый по ...