Канд. техн. наук Л. К. Акимова, П. И. Батура, Н. А. Докина (ДПИ)
Выбросы коксохимических предприятий содержат твердые частицы, сернистые соединения, капельки смолы, нафталин, фенолы и другие вредные вещества. Для удаления из газов нежелательных примесей газо- и парообразных веществ применяют различные методы очистки, в том числе и каталитические. При некаталитических методах примеси выводятся из газовой смеси конденсацией или поглощением жидкими или твердыми поглотителями. При каталитических же способах удаляемые примеси не выводятся из системы, а превращаются в другие вещества, которые остаются в газовой смеси или легко удаляются на последующих стадиях очистки [1, 2].
Существует немало работ посвященных вопросам очистки различных газов, главным образом химическими и сорбционными методами. Каталитическим методам сравнительно недавно стали уделять внимание, хотя известно, что во многих случаях они наиболее эффективны для очистки как технологических, так и выбросных газов.
Основные преимущества каталитических способов очистки газов по сравнению с некаталитическими в том, что они могут осуществляться непрерывно, при достаточно больших объемных скоростях, без смены катализатора в течение длительного времени, обеспечивают высокую и стабильную очистку. В процессе каталитической очистки газов на поверхности твердого контакта происходят химические превращения, приводящие к удалению из реакционной смеси нежелательных примесей.
Рис. 1. Схема установки каталитического окисления углеводородов:
1—ротаметр; 2—реактор проточного типа с катализаторной насадкой; 3—катализатор; 4—газовые пипетки; 5—вакуумный насос; 6—поглотительные сосуды; 7—лагометр; 8–капельница; I—воздух; II—в атмосферу; III—газ
Очистку газов от органических примесей проводили каталитическим окислением на различных катализаторах с частицами размером 5—10 мкм. При этом использовали известные катализаторы, наиболее доступные и дешевые: I—нанесенный оксидный меднохромовый на шамотной крошке; II—марганцевую руду Никопольского месторождения; III—ферромарганцевый агломерат Донецкого металлургического завода. Катализатор выбирали по степени обезвреживания газов от органических соединений (бензола, фенола, нафталина).
Каталитическое окисление чистых органических веществ, содержащихся в выбросных газах, проводили на установке, смонтированной из типового лабораторного оборудования (см. рис. 1). Варьировали типы катализаторов, их температуру, содержание окисляемых веществ и расход воздуха перед химическим реактором.
Содержание фенола в газовой фазе до и после реактора определяли фотокалориметрическим методом, нафталина—пикратным, а бензольных углеводородов—поглощением их активированным углем [3].
Анализ данных показывает, что обезвреживание бензола на меднохромовом катализаторе протекает при повышенных температурах (400—560 °С), начало реакции при 400—405 °С. Чем выше температура слоя катализатора, тем больше содержание оксида углерода в продуктах окисления. Окисление бензола на марганцевой руде протекает при более низких температурах (250—405 °С); степень обезвреживания составляет от 64 до 100 %. Скорость адиабатического разогрева катализатора 7,66 °С/мин в течение первых 10—15 мин от начала реакции, а затем она снижается до 4 °С/мин. При снижении температуры слоя катализатора с 250 до 150°С скорость адиабатического разогрева марганцевой руды падает на примерно 2,2°С/мин.
Для практических целей достаточно высокая степень окисления бензола на марганцевой руде достигается при 200—250 °С, температура начала реакции 145—150 °С. При повышенных температурах (>300°С) скорость адиабатического разогрева марганцевой руды возрастает незначительно (на примерно 1,34 °С/мин) по сравнению со скоростью ее разогрева при начальной температуре 250 °С. На ферромарганцевом агломерате бензол окисляется до 96,3—97 % в интервале 280— 340 °С. Температура начала реакции280—300 °С. Такая высокая степень обезвреживания бензола на этом катализаторе достигается при содержании бензола в газовой смеси, превышающем почти в 10 раз его содержание в смеси, окисляемой на меднохромовом катализаторе при 400—500 °С.
Полное окисление фенола на меднохромовом катализаторе происходит при 350—450 °С, температура начала реакции 380—385 °С. На марганцевой руде фенол окисляется при 200—300 °С, начало реакции обезвреживания находится в интервале 176—180 °С. В этом случае окисление фенола до 93,1—96 % происходит даже тогда, когда его содержание достигает 210—180 мг/л воздуха. На ферромарганцевом агломерате фенол окисляется на 91,6—93 % при 255—340 °С. Температура начала реакции 310—320 °С (примерна равна температуре начала окисления бензола на ферромарганцевом агломерате).
Сравнительный анализ каталитического окисления бензола, фенола и нафталина свидетельствует, что высокая степень их обезвреживания (на 85—100 %) достигается при 340—350 °С на марганцевой руде и .ферромарганцевом агломерате, стоимость который меньше, чем промышленных катализаторов (1 т марганцевой руды стоит 35—40 руб., а ферромарганцевого агломерата до 70—75 руб. Цена катализатора НИИОгаз-8Д 4770 руб., ИК-12-1 до 7420 руб. и т. д.).
Результаты исследований могут быть использованы для различных производств, технологические выбросы которых содержат органические вещества.
Список литературы
1. Кутепов А. М., Бондарева Т. И., Беренгартен М. Г. Общая химическая технология.— М.: Высшая школа, 1985.— 448 с.
2. Очистка технологических газов / Т. А. Семенова.— М.: Химия, 1969.— 230 с.
3. Глузман Л. Д., Эдельман И. И. Лабораторный контроль коксохимического производства.— М.: Металлургия, 1968.— 472 с.
Другие работы по теме:
Защита атмосферы
Безотходная и малоотходная технология. Очистка газовых выбросов от вредных примесей. Очистка газов в сухих механических пылеуловителях. Промышленные способы очистки газовых выбросов от парообразных токсичных примесей. Метод хемосорбции и адсорбции.
Интенсификация использования энеpгетических pесуpсов
Экологические последствия интенсивного использования энеpгетических pесуpсов пpоявляются непосpедственно в гоpодах в интенсивных выбpосах в атмосфеpу загpязняющих компонентов ТЭЦ, ГРЭС и атомобильного тpанспоpта.
Установка очистки дымовых газов
состоит из пылеуловителя, одного или многоступенчатого эжектора и высоконапорного вентилятора, которые обеспечивают необходимую производительность приочистке газа.
Применение катализа для защиты окружающей среды
Промышленные и биологические катализаторы (ферменты), их роль в регуляции технологических и биохимических процессов: Применение адсорбционно-каталитических методов для обезвреживания токсичных выбросов промышленных производств, очистки сточных вод.
Загрязнение воздуха и методы ее очистки
Количество вредных веществ, выделяемых в атмосферу. Подразделение атмосферы на слои в соответствии с температурой. Основные загрязнители атмосферы. Кислотные дожди, влияние на растения. Уровни фотохимического загрязнения воздуха. Запыленность атмосферы.
Методы очистки отходящих газов
ведение Научно-техническая революция и бурный рост промышленного производства в ХХ веке способствовали не только росту благосостояния человека, но и отрицательно сказались на состоянии окружающей среды в ряде регионов нашей планеты, в том числе и на Урале. Ухудшение состояния окружающей природной среды обусловлено, в основном, образом жизни современного человека.
Каталитические методы газоочистки
Общая характеристика каталитических методов очистки. Каталитическая очистка газовых выбросов от оксидов азота и углерода. Существующие катализаторы и процессы нейтрализации оксидов азота и углерода. Перспективы каталитической очистки газовых выбросов.
Как устроены МСЗ
Устройство сжигателя мусора. Типичная схема современного мусоросжигательного завода с рекуперацией энергии и очисткой отходящих газов.
Технологии переработки твёрдых бытовых отходов
В настоящее время в мировой практике реализовано более десятка технологий переработки твердых бытовых и промышленных отходов (ТБПО). Наиболее распространенными среди них являются термические способы.
Гелий 2
Ге́лий — второй порядковый элемент периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 2. Расположен в главной подгруппе восьмой группы, первом периоде периодической системы. Возглавляет группу инертных газов в периодической таблице. Обозначается символом
Химические методы очистки отходящих газов
Процесс устранения нежелательных компонентов в газах с использованием химических методов. Каталитические и адсорбционные методы очистки. Окисление токсичных органических соединений и оксида углерода. Термические методы обезвреживания газовых выбросов.
Автоматизация процесса прокалки кокса
Прокаленный кокс используется для изготовления электродов, применяемых в электролизерах для электролиза алюминия. Автоматизированным агрегатом для прокаливания служит трубчатая вращающаяся печь, установленная с уклоном в сторону горячей головки.
Атомные электростанции
Атомные электростанции (АЭС)–тепловые электростанции, которые используют тепловую энергию ядерных реакций. Ядерные реакторы, используемые на атомных станциях России: РБМК, ВВЭР, БН. Принципы их работы. Перспективы развития атомной энергии в РФ.
Термосорбционный масс-спектрометр
Анализ остаточных газов , присутствующих в вакуумных камерах , основанный на различиях в их теплотах адсорбции , называется термосорбционной масс-спектрометрией .
Термосорбционный масс-спектрометр
Анализ остаточных газов , присутствующих в вакуумных камерах , основанный на различиях в их теплотах адсорбции , называется термосорбционной масс-спектрометрией
Газотурбинный двигатель 2
Газотурбинный двигатель Газотурбинный двигатель (ГТД), тепловой двигатель, в котором газ сжимается и нагревается, а затем энергия сжатого и нагретого газа преобразуется в механическую работу на валу газовой турбины. Рабочий процесс ГТД может осуществляться с непрерывным сгоранием топлива при постоянном давлении или с прерывистым сгоранием топлива при постоянном объёме.
Виды газораспределительных механизмов
Своевременное поступление в цилиндры двигателя горючей смеси, выпуск отработавших газов. Виды и типы газораспределительных механизмов. Фазы газораспределения. Поворот коленчатого вала. Колебательное движение газов. Очистка цилиндров от отработавших газов.
Современные системы очистки газовых выбросов
ВВЕДЕНИЕ Двадцатый век вошел в историю, как век небывалого технического прогресса, бурного развития науки, промышленности, энергетики, сельского хозяйства. Одновременно как сопровождающий фактор росло и продолжает расти вредное воздействие индустриальной деятельности человека на окружающую среду.
Очистка газов, основанная на катализе
Классификация методов и аппаратов для обезвреживания газовых выбросов. Каталитическая очистка газов: суть метода. Конструкция каталитических реакторов. Технологическая схема установки каталитического обезвреживания отходящих газов в производстве клеенки.
Каталитические методы
Каталитические методы очистки очистки газов основаны на гетерогенном катализе и служат для превращения примесей в безвредные или легко удаляемые из газа соединения. Процессы гетерогенного катализа протекают на поверхности твёрдых тел - катализаторов.
Газ
Газом чаще всего мы называем метан, который горит синим пламенем в горелке кухонной плиты. Добывают его из подземных газовых месторождений в Сибири и в Средней Азии, вблизи Каспийского моря и даже под его дном.
Ядерный реактор
ЯДЕРНЫЙ РЕАКТОР , устройство, в котором осуществляется управляемая ядерная цепная реакция, сопровождающаяся выделением энергии. Первый ядерный реактор построен в декабре 1942 в США под руководством Э. Ферми. В Европе первый ядерный реактор пущен в декабре 1946 в Москве под руководством П. В. Курчатова.
Живая система
Живая система в условиях Земли - это открытая система состоящая из органических в-в и их компонентов, основными из которых являются белки и нукл. кислоты, обладающая единым метоболизмом, который обеспечивает её саморегуляцию и самовоспроизведение.
Серная кислота
Технология серной кислоты. Сырье для серной кислоты и методы ее получения.
Безопасность жизнедеятельности в разных сферах
Источники света и осветительные приборы. Способы защиты атмосферного воздуха. Поражающие факторы ядерного оружия и зоны разрушения. Принципы оказания первой помощи при кровотечении. Пути решения проблем эффективности природоохранных мероприятий.
Взрыв
Взрыв — это чрезвычайно быстрое, определяемое долями секунды горение, сопровождающееся выделением большого количества тепла, раскаленных газообразных продуктов и образованием большого давления.