नाइट्रोजनीस यौगिकों का उन्मूलन
नाइट्रोजनयुक्त यौगिकों की अबेटमेंट प्रक्रियाओं के बारे में जानने के लिए इस लेख को पढ़ें: 1. बुनियादी यौगिकों की कमी और 2. अम्लीय यौगिकों का उन्मूलन।
बेसिक कंपाउंड्स की कमी :
सूत्रों का कहना है:
कुछ औद्योगिक संचालन और विनिर्माण प्रक्रियाओं में अमोनिया, अमीन, पाइरीडीन आदि जैसे बुनियादी नाइट्रोजन यौगिकों का उत्सर्जन होता है। प्रमुख स्रोत हैं अमोनिया संश्लेषण और नाइट्रोजन उर्वरक उद्योग, कोयला कार्बोनाइजेशन इकाइयां, अमीन उत्पादन इकाइयाँ और अमाइन का उपयोग करने वाली प्रक्रियाएँ।
अभियोग प्रक्रिया:
उपरोक्त नामित यौगिक प्रकृति में बुनियादी हैं और अत्यधिक प्रतिक्रियाशील हैं। पानी के साथ या एक पतला सल्फ्यूरिक एसिड समाधान के साथ स्क्रबिंग द्वारा अपशिष्ट गैस से इन्हें आसानी से समाप्त किया जा सकता है।
अम्लीय यौगिकों / आक्साइडों का उन्मूलन:
सूत्रों का कहना है:
नाइट्रस एसिड (HNO 2 ) और नाइट्रिक एसिड (HNO 3 ) नाइट्रिक एसिड निर्माण / सांद्रण इकाइयों और नाइट्रिक इकाइयों से उत्सर्जित होते हैं। इन एसिड वाष्पों के साथ, नाइट्रोजन के ऑक्साइड (जिन्हें आमतौर पर NO x कहा जाता है) को हमेशा उत्सर्जित किया जाता है।
NO x उत्सर्जन के प्रमुख स्रोत मोबाइल के साथ-साथ जीवाश्म ईंधन और उनके डेरिवेटिव के दहन के लिए उपयोग किए जाने वाले स्थिर दहनकर्ता हैं। NO x उत्सर्जन के अन्य स्रोत नाइट्रिक एसिड अचार और एनोडाइजिंग ऑपरेशन हैं।
नाइट्रोजन के स्थिर ऑक्साइड हैं नाइट्रिक ऑक्साइड (NO), नाइट्रोजन डाइऑक्साइड (NO 2 ), नाइट्रोजन सेसक्वाइऑक्साइड (N 2 O 3 ), नाइट्रोजन टेट्राऑक्साइड (N 2 O A ), और नाइट्रोजन पेंटाक्साइड (N 2 O 5 )। ये विषाक्त और संक्षारक गैसें हैं। क्षोभमंडल में वे नाइट्रस और नाइट्रिक एसिड बनाते हैं और फोटोकैमिकल प्रतिक्रियाओं में भी भाग लेते हैं।
उन्मूलन प्रक्रियाएं: एसिड वाष्प निकालना
अपशिष्ट गैस की धारा से नाइट्रस / नाइट्रिक एसिड वाष्प का उत्सर्जन पानी के साथ या क्षार समाधान के साथ स्क्रबिंग द्वारा किया जा सकता है। एक शोषक का विकल्प इस बात पर निर्भर करेगा कि यह एक पुनर्प्राप्ति प्रक्रिया होगी या फेंकने की प्रक्रिया होगी।
अभियोग प्रक्रियाएँ: कोई x निष्कासन:
A. पानी में अवशोषण:
पानी में अवशोषण द्वारा NO x को हटाना व्यर्थ है। NO 2, HNO 2 और HNO 3 के उत्पादन के लिए पानी के साथ प्रतिक्रिया करता है। HNO 2 बदले में NO। जैसे पानी या क्षार घोल में घुलनशील नहीं है। NO, O 2 (हवा में) के साथ प्रतिक्रिया करता है और NO 2 का निर्माण करता है।
यह प्रक्रिया धीमी है। अवशोषण के दौरान होने वाली प्रतिक्रियाएं हैं:
2NO 2 + H 2 O--> HNO 2 + HNO 3 ………………। (5.64)
3 HNO 2 --> 2 NO + HNO 3 + H 2 O ……………… (5.65)
2 NO + O 2 --> 2NO 2 ………………। (5.66)
पानी में अवशोषण द्वारा NO x की निष्कासन दक्षता लगभग 30-50% कम है।
ख। क्षार विलयन में अवशोषण:
सोडियम हाइड्रॉक्साइड, सोडियम कार्बोनेट, कैल्सियम हाइड्रॉक्साइड, अमोनियम कार्बोनेट, बाइकार्बोनेट, सल्फाइट और द्वि-सल्फाइट जैसे विभिन्न क्षारीय पदार्थों के जलीय घोलों से स्क्रबिंग करके अपशिष्ट गैसों से NO x की कोशिश की गई है। अल्कली स्क्रबिंग के परिणामस्वरूप लगभग 90% की निष्कासन दक्षता हो सकती है। हालांकि, क्षार स्क्रबिंग द्वारा एक ग्रिप गैस से NO x को हटाने से फ़्लू गैस में CO 2 की उपस्थिति के कारण किफायती नहीं है। CO 2 क्षार के साथ प्रतिक्रिया करेगा, इसलिए रासायनिक खपत अधिक होगी।
सी। उत्प्रेरक एक्स के अपघटन
प्लैटिनम, जैसे प्लैटिनम, प्लैटिनम-रोडियम मिश्र धातु, सिलिका जेल पर तांबा ऑक्साइड और विभिन्न अन्य आक्साइड को नो एक्स के अपघटन के लिए आज़माया गया है। विशेष रूप से NO के अपघटन के लिए कोई भी संतोषजनक नहीं पाया गया है।
डी। उत्प्रेरक सं। X की कमी
प्लेटिनम या पैलेडियम उत्प्रेरक के साथ प्राकृतिक गैस, कोक-ओवन गैस, सीओ, एच 2, केरोसीन वाष्प आदि जैसे ईंधन का उपयोग करके NO 2 से NO की कमी को आसान पाया गया है। ये उत्प्रेरक महंगे हैं। इसके अलावा, ईंधन की खपत अधिक है और यह प्रक्रिया एकतरफा हो जाती है जब NO x निष्कासन का उपयोग अपशिष्ट-गैस (जैसे एक ग्रिप गैस) से किया जाता है, जिसमें ऑक्सीजन का अपेक्षाकृत बड़ा अनुपात होता है, क्योंकि सभी ऑक्सीजन में कमी से पहले उपयोग किए जाने वाले ईंधन के साथ प्रतिक्रिया करेंगे। की शुरुआत नहीं होती है।
ई। चयनात्मक उत्प्रेरक कमी NOx (SCR):
अमोनिया के साथ NOx का कैटेलिटिक कमी फ्ल्यू गैसों के उपचार के लिए भी काफी प्रभावी पाया गया है। उपयोग किए जाने वाले उत्प्रेरक टिटानिया (टीआईओ 2 ) बेस पर वानाडिया (वी 2 ओ 5 ) है। वनाडिया SO 3 के लिए SO 2 (एक ग्रिप गैस में मौजूद) के ऑक्सीकरण को बढ़ावा देता है, जो अमोनिया के साथ मिलकर उच्च अमोनिया की आवश्यकता के परिणामस्वरूप होता है। जब टंगस्टन ऑक्साइड को उत्प्रेरक के एक घटक के रूप में उपयोग किया जाता है, तो यह उत्प्रेरक सतह पर ऑक्सीजन की एकाग्रता को कम करता है और जिससे एसओ 2 ऑक्सीकरण को रोकता है।
एसओ 2 ऑक्सीकरण 370 डिग्री सेल्सियस से ऊपर अनुकूल है। SRC प्रक्रिया को आसानी से 315 ° C से ऊपर किया जा सकता है जिसके चारों ओर अमोनिया गतिविधि (NOx कमी के लिए) अधिक है और अमोनियम नमक (सल्फेट) का गठन मंद है। इस प्रक्रिया के लिए या तो निर्जल अमोनिया या जलीय अमोनिया (20 से 30% एनएच 3 युक्त) का उपयोग किया जा सकता है। NO x निष्कासन दक्षता 95% तक हो सकती है। एससीआर के दौरान प्रतिक्रियाओं (यहाँ सूचीबद्ध) बहुत कुशल हैं, लगभग 1.0 के एक अभिकर्मक स्टोइकोमेट्री (एनएच 3 प्रति मोल एन एक्स कम) के साथ।
अमोनिया स्लिप (अप्राप्य अमोनिया से बच) का मान 2 से 10 पीपीएम तक हो सकता है।
एफ। गैर-कैटेलिटिक न x कमी:
अमोनिया या यूरिया को किसी भट्टी के उन क्षेत्रों में इंजेक्ट करके बिना किसी उत्प्रेरक के कोई भी x कमी नहीं प्राप्त की जा सकती है जहाँ पर ग्रिप गैस का तापमान 830-1200 ° C तक होता है। इष्टतम स्थितियों (पर्याप्त प्रतिक्रिया समय, अभिकर्मक के अच्छे मिश्रण-ग्रिप गैस और कम तापमान) के तहत NO x निष्कासन दक्षता 70-80% की सीमा में हो सकती है।
लगभग 930 ° C से अधिक के इंजेक्शन क्षेत्र के तापमान का परिणाम अभिकर्मक अपघटन से N 2 के उत्पादन में होता है और 1200 ° C से अधिक तापमान पर अभिकर्मकों को NO x में ऑक्सीकरण हो जाता है। अमोनिया स्लिप लगभग 10-50 पीपीएम हो सकती है। कुछ अवांछनीय प्रतिक्रियाएँ जैसे NH 3 का NO और NO 2 और (NH 4 ) 2 SO 4 का गठन भी होगा।
जी। निकालने के लिए जैविक विधि:
यह विधि मोनसेंटो एनवायरो-केम द्वारा विकसित की गई है। सिस्टम और UOP सिस्टम दो चरणों में किया जाता है। पहले चरण में एक NO x बेअरिंग गैस को एक जलीय लौह केलेट (Fe (EDTA)) के घोल से छान लिया जाता है। NO 2 पानी में घुलता है और NO लोहे के केलेट के साथ एक पानी में घुलनशील नाइट्रोसिल परिसर बनाता है।
NO + Fe (EDTA) -> Fe (EDTA) NO (5.69)
दूसरे चरण में घुलनशील NO 2 और लौह EDTA के नाइट्रोसायल कॉम्प्लेक्स युक्त घोल को एथनॉल के साथ एनाहोल को कम करने वाले एजेंट के रूप में व्यवहार किया जाता है।
समग्र प्रतिक्रियाएं हैं:
6NO 2 + 2 C 2 H 5 OH-> 3 N 2 + 4 CO 2 + 6 H 2 O ……………… (5.70)
6 Fe (EDTA) NO + C 2 H 5 OH-> 3 N 2 + 2 CO 2 + 3 H 2 O + 6 Fe (EDTA) ………………। (5.71)
80% से अधिक की NO x निष्कासन दक्षता बताई गई है।
एच। एक्स एक्स उत्पादन का नियंत्रण:
यह सर्वविदित है कि दहन प्रक्रियाएँ NO x उत्सर्जन का प्रमुख स्रोत हैं। इसलिए रणनीतियों को विकसित करने के लिए काफी ध्यान दिया गया है जिससे जीवाश्म ईंधन के दहन के दौरान NO x उत्पादन को नियंत्रित किया जा सकता है। NO x का कम उत्पादन का मतलब है कम NO x का कम होना और इसलिए अधिक किफायती होना।
यह पता लगाया गया है कि जीवाश्म ईंधन के दहन के दौरान NO x का उत्पादन दो तरीकों से होता है:
(i) दहन में उच्च तापमान पर हवा में एन 2 के ऑक्सीकरण के कारण उत्पादन x,
(ii) ईंधन में मौजूद नाइट्रोजन यौगिकों के ऑक्सीकरण के कारण NO x का उत्पादन ('ईंधन NO x ' कहलाता है )
ग्रू गैसों में मौजूद NO x में 90-95% नाइट्रिक ऑक्साइड (NO) और बाकी नाइट्रोजन डाइऑक्साइड (NO 2 ) पाया गया है।
स्थिर दहनियों से NO x उत्सर्जन के नियंत्रण के लिए अब दो चरणीय दृष्टिकोण का पालन किया जा रहा है:
पहले चरण में उद्देश्य दहन दक्षता का त्याग किए बिना NO x के गठन को कम करना है।
यह निम्नलिखित चरणों में से कुछ या सभी को नियोजित करके प्राप्त किया जाता है:
(ए) कम NO x बर्नर का उपयोग करना NO x गठन को 10-60% तक कम करना संभव है। कम NO x बर्नर नए और साथ ही रेट्रोफिट एप्लिकेशन के लिए उपलब्ध हैं। कम NO x बर्नर का मूल सिद्धांत दहन क्षेत्रों में एयर-टू-ईंधन अनुपात को नियंत्रित और संतुलित करना है ताकि उच्च तापमान वाले क्षेत्र ऑक्सीजन समृद्ध न हों।
(b) ईंधन से भरपूर हवा का उपयोग करके, यानी, दुबला ऑक्सीजन दहन क्षेत्र बनाया जाता है, जिससे कोई x संरचनाएँ कम हो जाती हैं। इस क्षेत्र के ऊपर एक ऑक्सीजन समृद्ध क्षेत्र बना हुआ है ताकि सीओ और वीओसी के दहन को पूरा किया जा सके।
(c) दहन क्षेत्रों के तापमान को कम करने की दृष्टि से ईंधन का मंचन किया जाता है। एक भट्ठी के निचले हिस्से में कुल गर्मी भार का लगभग 70-80% कम अतिरिक्त हवा के साथ महसूस किया जाता है। शेष हीट लोड के ऊपर के क्षेत्र में एयर-टू-ईंधन अनुपात नियंत्रण के साथ महसूस किया जाता है और अंत में सबसे ऊपरी क्षेत्र में दहन की प्रतिक्रियाएं पर्याप्त मात्रा में हवा की आपूर्ति और पर्याप्त स्थान प्रदान करके पूरी की जाती हैं।
(डी) परिचालन संशोधनों, जैसे कि दहन क्षेत्र में ग्रिप गैस का पुनर्संरचना, वायु के गर्म होने की कमी, दहन क्षेत्र में भाप या पानी का इंजेक्शन, दहन क्षेत्र के तापमान को कम करके NO x गठन को कम करता है।
NO x एमिशन कंट्रोल स्ट्रैटेजी के दूसरे चरण में NO x युक्त फ्ल्यू गैस 'सेलेक्टिव कैटेलिटिक रिडक्शन (SCR)' प्रक्रिया के अधीन है। ऑटोमोबाइल से NO x उत्सर्जन को नियंत्रित करने के लिए उत्प्रेरक कन्वर्टर्स का उपयोग आजकल किया जा रहा है।
