Переход к альтернативным источникам энергии

В качестве катализаторов используют кокс, катализаторы на основе металлов платиновой подгруппы, оксидов, гидроксидов и солей металлов переменной валентности (в порядке убывания частоты использования) V, Fе, W, Cu, Мо, Мn, Се, Сo, Ni, Sn, La, металлы подгруппы U, Са, Ва, Вi, Сd, Sb, Рb. Активность соединений убывает в ряду: Рt, МnO2, V2O5, CuО, Fе2O3, Сr2O3, Со2O3, МoO3, NiO, WO3, Ag2O3, ZrO2, Вi2O3, А12O3, SiO2, РbO. Катализаторы изготавливают в виде шаров, гранул, пластин, трубок, колец. В последнее время одной из наиболее оптимальных форм их применения считают блоки сотовой структуры.[10]

Деструктивные методы денитрификации дымовых газов также основаны на применении катализаторов. Оксиды азота при температурах 600 – 1000°С разлагаются до молекулярного азота и кислорода.

Гомогенные восстановительные методы, как и каталитические, предусматривают использование восстанавливающих агентов (NН3, пиридин, пары мочевины, СО, Н2, СН4 и другие углеводороды). Процессы протекают при температурах 700 – 2000°С в газовой фазе. Наиболее целесообразны методы этого типа для денитрификации относительно концентрированных по NOx газов (более 5% об.). При более низких его концентрациях (0,2 - 0,7% об.), что характерно для дымовых газов электростанций, эффективность очистки невелика и составляет 47 – 55%. Для ее повышения необходим избыток восстановителя.

Для денитрификации дымовых газов применяют также адсорбционные методы. В качестве адсорбентов оксидов азота используют активированный уголь, А12O3, SiO2, алюмосиликаты, Са(ОН)2, СаО и соли кальция, соду, цемент, цеолиты, соли аммония. Процессы протекают, как правило, при низких температурах. Данные методы целесообразны при получении концентрированных газов.

Существенный недостаток этих методов – поглощение адсорбентом пыли, которая быстро забивает поры адсорбента и не удаляется при десорбции. При промывке адсорбента водой образуются стоки разбавленной азотной кислоты, загрязненные различными примесями, в том числе и тяжелыми металлами. Адсорбционные методы можно применять для очистки небольших объемов газов с небольшим содержанием оксидов азота.

В последнее время появились данные, свидетельствующие о возможности применения лазерного облучения очищаемых газов. Длину волны при этом выбирают из расчета преимущественного поглощения и диссоциации SO2 и NOx с получением соответственно S и N2.

Применение озонных методов для очистки газов развивается в направлении совместного обезвреживания дымовых газов от и NOx. Введение озона ускоряет реакцию окисления NO до NO2 и SO2 до SO3. После ввода озона в дымовые газы и образования NO2 и SO3 осуществляют ввод аммиака и выделение смеси образовавшихся комплексных удобрении (сульфата и нитрата аммония). Время контакта газ – озон, необходимое для очистки от SO2 (80–90%) и NOx (70-80%), составляет 0,4–0,9 с. Энергозатраты на очистку газов озонным методом оцениваются в пределах 4–4.5% от эквивалентной мощности энергоблока, т.е. довольно велики, что является, по-видимому, основной причиной, сдерживающей промышленное применение данного метода.[10]

 

4.2.2 Жидкофазные методы денитрификации газов

Поглощение оксидов азота из отходящих газов различными жидкими поглотителями является одним из распространенных и давно используемых в промышленности способов, в частности, для очистки вентиляционных выбросов. Методы, применяемые для вентиляционных газов с низким содержанием NOx, могуг быть достаточно успешно использованы и для очистки дымовых газов. Доступность методов абсорбционной очистки в большой мере определяется тем, что в отличие от большинства сухих способов, они не зависят от колебаний концентраций примеси на входе и не требуют применения высоких температур.

Все жидкофазные методы можно разделить на два основных блока. Это наиболее освоенные, простые абсорбционные методы без регенерации абсорбента. Существенным их недостатком является образование отработанных абсорбционных растворов, требующих дальнейшей переработки. Указанный недостаток нерегенеративных способов часто переносят на все жидкофазные методы, что в корне не верно. Ко второй, менее многочисленной, группе относятся абсорбционные методы с регенерацией абсорбента, т. е. когда абсорбент циркулирует по замкнутому контуру. Из системы выводятся только продукты утилизации. Это безусловно более перспективные способы, так как позволяют утилизировать оксиды азота в виде товарных продуктов и не создают массовых стоков.[11]

Кроме общего разделения жидкофазных методов на два основных блока, для понимания физико-химических основ рассматриваемых процессов, можно предложить следующую классификацию абсорбционных методов очистки газов от NOx:

– окислительно-абсорбционные, когда окисление NO проводится в газовой фазе перед стадией абсорбции с использованием таких окислителей, как O2, О3, Сl2, Сl2O, СlО2, воздух, пары НNО3 и т. п.;

– абсорбционно-окислительные, когда окислитель дозируется в сорбционный раствор. В качестве окислителей используют довольно широкий спектр соединений: КВrО3, КМnО4, Н2О2, Н2О2 в виде клатрата с мочевиной, Na2СrO4, (NH4)2Cr2O7, К2Cr2О7, NаСlO) (по убыванию окислительной способности);

– окислительно-абсорбционно-восстановительные, когда для увеличения эффективности извлечения NOx из газа проводят окисление NO в газовой фазе до оптимального соотношения NO:N02=1, а восстановитель входит в состав сорбционного раствора;

– абсорбционно-восстановительные, из восстановителей применяют NH4OH, (NH4)2СО3, сульфамиловую кислоту, гидроксиламин, сульфокислоту, формиат аммония, цианамид кальция, комплекс сульфата двухвалентного железа с гидразином, соли железа (II), комплекс железа (II) с ЭДТА, сульфит-бисульфиты, тиокарбаматы, политионаты, тиосульфаты. фосфорную кислоту и ее соли, карбамид, амины и аминовые спирты.[8]

При организации технологии очистки газов но типу двух первых групп основными конечными продуктами являются нитриты и нитраты, и как следствие возникает проблема утилизации образующихся стоков. Все эти процессы, как правило, относятся к нерегенеративным.

Третья и четвертая группы методов позволяют восстанавливать оксиды азота до молекулярного азота, а также получать ценные товарные продукты, например, удобрения для сельского хозяйства. Методы этих групп регенеративны и имеют бесспорное преимущество по той причине, что позволяют создавать варианты совместной очистки газов от оксидов серы и азота. 'Это играет существенную роль при коммерциализации технологий, так как существенно сокращает капитальные вложения на строительство установок но сравнению с последовательным совмещением установок очистки от с установками очистки от NO2 как это имеет место при создании технологий с использованием газофазных методов.

 

 

Вывод

В заключение можно сделать вывод, что современный уровень знаний, а также имеющиеся и находящиеся в стадии разработок технологии дают основание для оптимистических прогнозов: человечеству не грозит тупиковая ситуация ни в отношении исчерпания энергетических ресурсов, ни в плане порождаемых энергетикой экологических проблем.

Решая задачу уменьшения воздействия на окружающую среду традиционных методов получения энергии наука и производство изучают возможности получения энергии за счет альтернативных (нетрадиционных) ресурсов, таких, как энергия ветра, солнца, геотермальная и энергия волн и других источников, которые относятся к неисчерпаемым и экологически чистым.

Есть реальные возможности для перехода на альтернативные источники энергии (неисчерпаемые и экологически чистые). С этих позиций современные методы получения энергии можно рассматривать как своего рода переходные.

Я надеюсь, что появится новая, развитая технология, которая позволит нам вернуться к природе. Это будет создание подлинной гармонии человека и природы. В воздухе не будет вредной пыли, в воде – ядовитых отходов, Земля полностью сохранит все свои угодья и свою прекрасную добрую силу.

 

Список литературы

1. «Большая энциклопедия Кирилла и Мефодия», Москва, 2006 г.
2. Хван Т.А. Промышленная экология. М., Феникс, 2003
3. Воронков Н.А. Экология общая, социальная, прикладная: Учебник для студентов высших учебных заведений. Пособие для учителей.-М.:Агар, 1999.
4. Корнеева А.И. Общество и окружающая среда. - М.: Мысль, 1995
5. Миллер Тайлер. Жизнь в окружающей среде. Перевод Алексеевой Б.А. под редакцией Г.А. Ягодина. Москва: Прогресс. Пангея, 1993
6. Человек и экология: Сборник / Ред. Н. Филипповский. - М.: Знание
7. Статья «Ядерная мифология конца 20 века», А.В.Яблоков, «Новый мир», 1995г.
8. «Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении», Лозановская И.Н.; Орлов Д.С.; Садовникова Л.К., Москва, 1998г.
9. Энергия для завтрашнего мира Наука в Сибири.- 1995. - N 4. - С. 3.
10. Фокин Л.В. Защита окружающей среды и химическая экология Успехи химии. - 1991. -Т. 60, вып. 3. - С. 499 - 506.
11. Очистка дымовых газов тепловых электростанций / В.А. Зайцев, Л.Л. Кучеров. Т.Б. Пятина, А.П. Коваленко // Хим. пром-сть. - 1993. - N 3 - 4. - С. 119 - 127.