إزالة النيتروجين | تقنية إزالة النيتروجين من غازات المداخن بتقنية الاختزال التحفيزي الانتقائي (SCR) لأفران التسخين: المبدأ وتحليل العملية

يلعب فرن التسخين دورًا مهمًا في عملية مؤسسات التصنيع الصناعية، وخاصة في صناعات الصلب والمعادن والأسمنت والزجاج وجميع أنواع صناعات المعالجة الحرارية، والتي تتطلب تسخينًا بدرجة حرارة عالية في عملية الإنتاج، لذلك سينتج كمية كبيرة من أكاسيد النيتروجين NOx، والتي تحتاج إلى التحكم فيها بواسطة تقنية إزالة النيتروجين.

تُعدّ أكاسيد النيتروجين (NOx) من الملوثات الرئيسية في الغلاف الجوي، وتشمل أكسيد النيتريك (NOx) وثاني أكسيد الكبريت (SO₂). وتُلحق هذه الملوثات أضرارًا جسيمة بصحة الإنسان والبيئة والجو. وتُنتج أفران التسخين كميات كبيرة من أكاسيد النيتروجين أثناء عملية الاحتراق، لذا يُعدّ معالجة أفران التسخين من أكاسيد النيتروجين إجراءً هامًا للحدّ من التلوث البيئي وتعزيز التوازن البيئي.

تعتمد تقنية إزالة النيتروجين بالتحفيز الانتقائي (SCR) بشكل أساسي على تحفيز أكاسيد النيتروجين والأمونيا (NH3) على سطح المحفز في ظل ظروف معينة من المحفز ودرجة الحرارة، حيث يتم اختزال أكاسيد النيتروجين إلى نيتروجين (N₂) وماء (H₂O). في هذه العملية، تتفاعل الأمونيا بشكل انتقائي مع أكاسيد النيتروجين في غازات المداخن.

معادلة التفاعل الكيميائي هي كما يلي:

4NO + 4NH₃ + O₂ → 4N₂ + 6H₂O

2NO₂ + 4NH₃ + O₂ → 3N₂ + 6H₂O

تُظهر هذه التفاعلات أن NOx يتفاعل مع NH₃ لتكوين N₂ و H₂O غير ضارين تحت تأثير العامل الحفاز، مما يقلل بشكل فعال من انبعاث الغازات الضارة.

تُحافظ تقنية إزالة أكاسيد النيتروجين (NOx) بتقنية الاختزال التحفيزي الانتقائي (SCR) عمومًا على كفاءة تتراوح بين 70% و90%، مما يجعلها تقنية فعّالة لإزالة أكاسيد النيتروجين من غازات المداخن، مع انخفاض الملوثات الثانوية الناتجة عن العملية برمتها. ومع تطور تقنيات إزالة أكاسيد النيتروجين، تُوفر تقنية الاختزال التحفيزي الانتقائي (SCR) طريقة فعّالة وموثوقة للحد من انبعاثات أكاسيد النيتروجين. إذ تُحوّل هذه التقنية أكاسيد النيتروجين إلى نيتروجين وبخار ماء غير ضارين، مما يُسهم في التحكم الفعال في انبعاثات أكاسيد النيتروجين.

نظراً لتطبيقها الواسع في عدد من الصناعات، فإن معالجة أكاسيد النيتروجين ليست مجرد متطلبات للوائح البيئية، ولكنها أيضاً تدابير ضرورية لتحقيق التنمية المستدامة، ومن خلال استخدام عملية إزالة النيتروجين الانتقائية، يمكن تقليل انبعاثات أكاسيد النيتروجين بشكل فعال، وحماية البيئة وصحة الإنسان.