Chemical kinetic model for NOx conversion by electron beam and pulsed positive corona discharge induced plasma

• Autorzy: Dors M. , Mizeraczyk J. , Nichipor G. V.
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In the papre analysis of chemical reaction in a mixture of N2 (70%), O2 (5%) , CO2 (15%), H2O (10%), NO (400 ppm), simulating flue gas, subjected to a nonthermal plasma generated by a continuous electron beam or to a pulsed positive corona discharge is presented. A special attention was put on reactions responsible for conversions of NO, NO2 and N2O. A method of modelling of chemical reactions kinetics in the nonthermal plasma in the fluge gas simulator is presented as well. It is shown in the paper that processes of NOx removal from flue gas in the nonthermal plasmagenerated by the e-beam or the corona discharge are similar , i.e. removal of NOx is based on oxidizing reactions of NO and NO2 with OH radicals. However, there are some significant differences in the chemical kinetics of the e-beam plasma and the corona discharge plasma, in particular, in the chemical kinetic of ions and production of radicals (e.g.OH radicals).

PL

Model kinetyki reakcji chemicznych zachodzących podczas przemian NOx w plazmie indukowanej strumieniem elektronów i dodatnim impulsowym wyładowaniem koronowym. W artykule przedstawiono analizę reakcji chemicznych odpowiedzialnych za przemiany tlenków azotu w mieszaninie N2 (70%), O2 (5%), CO2 (15%), H2O (10%), NO (400 ppm), symulącej gaz odlotowy, poddanej działaniu strumienia elektronów lub wyładowania koronowego. Opisano również metodę modelowania kinetyki reakcji chemicznych w plazmie nietermicznej. Obliczenia wykonane do tej pory w różnych ośrodkach badawczych wykazały, że eliminacja NOx gazów odlotowych zachodzi w podobny sposób, zarówno w plazmie nietermicznej generowanej za pomocą strumienia elektronów, jak i w plazmie wyładowania koronowego, tj. w reakcjach NO i NO2 z rodnikami OH. Jednakże istnieją pewne znaczące różnice w kinetyce reakcji chemicznych zachodzących w obydwu rodzajach plazmy nietermicznej. Dotyczą one głównie kinetyki reakcji jonowych oraz produkcji rodników, szczególnie OH.

Słowa kluczowe

PL

plazma nietermiczna; reakcje chemiczne; kinetyka reakcji

• Wydawca: Wydawnictwo Instytutu Maszyn Przepływowych PAN
• Czasopismo: Transactions of the Institute of Fluid-Flow Machinery
• Rocznik: 2000
• Tom: Nr 107
• Strony: 33--44
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., tab.

Twórcy

autor

Dors M.

• Institute of Fluid - Flow Machinery, Centre for Plasma and Laser Engineering Gdańsk, Poland

autor

Mizeraczyk J.

• Institute of Fluid - Flow Machinery, Centre for Plasma and Laser Engineering Gdańsk, Poland

autor

Nichipor G. V.

• Radiation Physics and Chemistry Institute, Academy of Sciences of Belarus, Minsk - Sosny, Rep. of Belarus

Bibliografia

• [1] Non-thermal plasma techniques for pollution control, éd.: B. M. Pénétrante and S. E. Schultheis, Springer-Verlag Berlin. Heidelberg. 1993.
• [2] Proceedings of the 2nd Int. Symp. on Non-thermal plasma technology for gaseous pollution control Salvador. Brazil, eds.: J. S. Chang and J. L. Ferreira, 1997.
• [3] Matzing H.: Chemical kinetics of flue gas cleaning by irradiation with electrons, Advances in Chemical Physics, 58(1991), 315-402.
• [4] Alekseev G. Yu., Levchenko A. V., Bityurin V.: Flue gas cleaning by pulsed corona. Part II: Chemical kinetics and heat/mass transfer in NO/SO2 removal, Research Report. EG/93/673, Eindhoven University of Technology, 1993.
• [5] Filimonova E. A., Zhelezniak M. B., Amirov R. H.: The modelling of cleaning process in the streamer discharges, Proc. 14th Int. Symp. on Plasma Chemistry, Prague 1999, 955-960.
• [6] Herron J. T.: Evaluated chemical kinetics data for reactions of N(2D), N( T2) and N2(A3E); in the gas phase, J. Phys. Chem. Ref. Data, 28(1999), 1453-1483.
• [7] Kossyi I. A., Kostinsky A. Y., Matveyev A. A.. Silakov V. P.: Kinetic scheme of the non-equilibrium discharge in nitrogen-oxygen mixtures, Plasma Sources Sci. Technol., 1(1992), 207-220.
• [8] Willis C, Boyd A. W.: Excitation in the radiation chemistry in inorganic gases, Int. J. Radiat. Phys. Chem., 8(1976), 71-111.
• [9] Aleksandrov N. L., Wysikailo F. I., Islamov R. S., Kochetov I. W., Napartovich A. P., Pevlov W. G.: Calculation model of discharge in N2 : O2 = 4 : 1 mixture, Teplofizika Wysokich Temperatur, 19(1981), 485-489.
• [10] Wysikailo F. I., Kochetov I. W., Pevlov W. G.: Calculation of electronic rate onstants in a humid mixture. Teplofizika Wysokich Temperatur, 21(1983), 1221-1223.
• [11] Penetrante B. M., Bardsley J. N., Hsiao M. C: Kinetic arialysis on ~.jn-thermal plasmas used for pollution control, Jpu. J. Appl. Phys., 36(1997), 5107-5017.
• [12] Person J. C, Ham D. O.: Removal of SO2 and NOx from stack gases by dectron beam irradiation, Radiat. Phys. Chem., 31(1988), 1-8.
• [13] Albritton D. L.: Ion-neutral reaction-rate constants measured in flow reactors through 1977, Atomic Data and Nuclear Data Tables, 22(1978), 1-101.
• [14] Ihikawa Y., Wu R. L. C, Kaneda T.: Theoretical and experimental chaiterization of positive-column plasmas in oxygen glow discharge, J. Appl. Phys., 67(1990), 108-114.
• [15] Mizeraczyk J., Dors M., Nichipor G. V.: Kinetics of NOx removal fror simulator subjected to corona discharge, J. Adv. Oxid. Technol.. 4.1999 -: 380-385.
• [16] Atkinson R., Baulch D. L., Cox R. A., Hampson Jr. R. P., Kerr J. A., Troe J.: Evaluated kinetic and photochemical data for atmospheric chemistry: Suplement IV, J. Phys. Chem. Ref. Data, 21(1992), 1126-1568.
• [17] Penetrante B. M.: Plasma chemistry and power consumption in non-thermal DcNOX NATO ASI Series. G 34. Part A, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 1993, 65-89.
• [18] Chang J. S.: The role of H2O and NH3 on the formation 0/NH4NO3 aerosol particles and De — NOx under the corona discharge treatment of combustion flue gases, J. Aerosol Sci., 20(1989), 1087-1090.
• [19] Chang J. S., Masuda S.: Mechanism of pulse corona plasma chemical process for removal of NOx and SOo from combustion gases, Conf. Record of IEEE IAS 1988 Meeting, New York, 1988, 1628-1635.
• [20] Park J. Y., Urashirna K., Chang J. S., Kanazawa S., Ito T.: Generation of aerosol particles during the denitrification of combustion flue gases by corona discharge methane radical injections, J. Aerosol Sci., 28, Suppl. 1, 1997, S399-S400.
• [21] Park J. Y., Toraici I., Round G. F., Chang J. S.: Simultaneous removal of NOx and SO2 from NO—SO2 — C02 — N2—02 gas mixtures by corona radical shower systems, J. Phys. D: Appl. Phys., 32(1999), 1006-1011.
• [22] Chang J. S., Masuda S.: Mechanism, of pulse corona plasma chemical process for removal of NOx and S02 from combustion gases, Conf. Record of IEEE IAS 1988 Meeting, New York, 1988, 1628-1635."
• [23] Park J. Y., Urashima K., Chang J. S., Kanazawa S., Ito T.: Generation of aerosol particles during the denitrification of combustion flue gases by corona discharge methane radical injections, J. Aerosol Sci., 28, Suppl. 1. 1997, S399-S400.
• [24] Park J. Y., Tomici I.. Round G. F., Chang J.S.: Simultaneous removal of NOx arid S02 from NO — SO2 — CO2 — N2 — O2 gas mixtures by corona radical shower systems, J. Phys. D: Appl. Phys., 32(1999), 1006-1011.