Разработка катализаторов детоксикации газовых выбросов от оксидов азота, углерода и метана

• Автор: Иванова, Юлия Вячеславовна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 130 с. : ил.

Введение

Глава I. Литературный обзор

1.1. Процессы очистки газовых выбросов от оксидов азота 0, углерода II и углеводородов

1.1.1. Исселективное восстановление оксидов азота горючими газами СО, Нг, СпНт

1.1.2. Селективное восстановление оксидов азота азотсодержащими восстановителями

1.2. Особенности катализаторов газоочистки

1.2.1. Катализаторы на основе благородных металлов

1.2.2. Алюмосиликаты, катионзамещенные цеолиты, перовскиты

1.2.3. Каталитические системы в виде механических смесей

1.2.4. Блочные сотовые катализаторы

1.2.5. Катализаторы на основе оксидов металлов

1.3. Промежуточные соединения и механизмы
взаимодействия 0 СО и 0 СпНт
1.3.1. Механизмы восстановления оксида азота монооксидом углерода на оксидных катализаторах
1.3.2. Механизм восстановления оксида азота монооксидом углерода на катализаторах, содержащих металлы платиновой группы
1.3.3. Механизм реакции селективного каталитического восстановления ЫОх углеводородами
Глава 2. Экспериментальная часть
2.1. Описание установок и методика проведения опытов
2.1.1. Микроимпульсная каталитическая установка
2.1.2. Проточная установка
2.1.3. Установка электрогидравличсского удара
2.2. Реактивы и оборудование
2.3. Характеристика и методы приготовления катализаторов
2.4. Исследование активности катализаторов методом температурно программированной десорбции
2.5. Физикохимические методы исследования катализаторов
2.6. Выводы к главе
Глава 3. Исследование каталитических свойств промышленных катализаторов в процессах обезвреживания газов
3.1. Исследование активности промышленных металлоцементных катализаторов
3.2. Модифицированные промышленные катализаторы комплексной очистки газов
3.3. Исследование активности блочных катализаторов
3.4. Выводы к главе
Глава 4. Разработка алюмоникельмедных катализаторов детоксикации газовых выбросов
4.1. Исследование активности алюмоникельмедных каталитических систем в зависимости от способа приготовления
4.2. Влияние условий предварительной термической обработки и изменения объемной скорости подачи исходного газа на активность алюмоникельмедных катализаторов
4.3. Исследование влияния состава очищаемого газа на активность катализаторов
4.4. Выводы к главе
Глава 5. Влияние состояния поверхности катализаторов на их активность в реакции окислительновосстановительного обезвреживания газов
5.1. Выводы к главе 5 .
Приложение
Список литературы


Платина и родий широко используются в трех маршрутных каталитических конверторах ТС благодаря их эффективности в одновременном превращении ЫОх и СО в соответствии с реакциями 1. СО 2ЫО Ы С, 1. С0 Ы Ы2С. Метан является наиболее перспективным восстановителем оксидов азота. Для очистки газов от ЫОх путем неселективного восстановления метаном применяли различные катализаторы на основе благородных металлов 7. Учитывая, что метан трудно активируется изза высокой прочности связи СН 4, Джмоль, использование его в качестве селективного восстановителя весьма проблематично, поскольку для большинства ранее применявшихся катализаторов в основном реализуется реакция взаимодействия его с кислородом, присутствующим в газе 8. В этом процессе количество подаваемого восстановителя природного газа, практически не зависит от колебаний концентрации МОх в отходящих газах, а определяется только содержанием кислорода в потоке. Известно, что основная часть антропогенных оксидов азота образуется при сжигании топлив. Так как в отходящих продуктах горения содержится избыток воздуха кислорода, то восстановление оксидов азота в этих условиях возможно с применением в качестве восстановителя аммиака благодаря его селективному взаимодействию с оксидами азота. Такой процесс носит название селективного каталитического восстановления СКВпроцесс. Хотя СКВпроцесс в настоящее время является единственным промышленным процессом очистки кислородсодержащих выбросов стационарных источников от оксидов азота и. Запада, однако, при его применении возникают проблемы проскока аммиака другого загрязнителя воздуха, коррозии оборудования и его высокой стоимости. Было сделано несколько предложений, использовать другие азотсодержащие восстановители, мочевину или циануровую кислоту, но благодаря доступности и легкости использования на практике применяется аммиак. ЫНз 4Ы0 4Ы2 6Ы. Восстановление ускоряется в присутствии кислорода. Роль кислорода заключается в реокислении поверхности катализатора, которая переходит в восстановленную форму при адсорбции аммиака. ЫН3 2, Ы, 0 Н. Кроме того, большинство применяемых катализаторов например, традиционные ванадийтитановые увеличивает скорость реакции окисления диоксида серы до БОз, которая также нежелательна. СКВ МОх. УВ. ЫОх, поскольку метан основной компонент природного газа, который используется как энергоноситель во многих энергетических и газотурбинных установках 3. Реакции селективного каталитического восстановления оксидов азота СКВ 0 в зависимости от катализатора и носителя протекают при Т 0 0 С. СггОзАОз оптимальные температуры равны 0 и 0 С соответственно. Высокотемпературное каталитическое восстановление осуществляется в присутст вии таких газоввосстановителей как водород, оксид углерода и углеводороды. Так как, содержание оксидовазота в очищаемом газе невелико и не превышает 0,2 об. Степень восстановления 0 в присутствии кислорода определяется составом катализатора 9. Широко исследовалась возможность удаления ЫОх восстановлением СО. Но оказалось, что кислород взаимодействует с СО в первую очередь, поэтому при превышении стехиометрического содержания кислорода над СО реакция может полностью прекратиться. В настоящее время, в качестве катализаторов используют многокомпонентные системы от модифицированных природных минералов до би и полиметаллических контактов, содержащих Мп, Ие, Сг, V, Мо, Со, Се, , Си, Бп, Аи, Р1, Рб, ЯИ и 1г , . Известно поведение и физикохимические свойства ряда катализаторов на основе благородных металлов и различных оксидных катализаторов , . Разработка и применение катализаторов в автотранспорте сопряжено с преодолением ряда трудностей в связи со специальными условиями эксплуата ции. Катализатор должен обеспечивать высокие степени превращения токсических соединений 0 , начиная с температуры 0 С, при высокой производительности процесса до 0 ч и широком варьировании состава газовой смеси без образования побочных нежелательных продуктов неполного окисления альдегиды, кетоны, и др. Катализаторы очистки выхлопных газов должны выдерживать локальные и общие перегревы до С, не изменяя при этом свой химический состав, структуру и активность.