Исследование тепломассообменных процессов в комбинированном аппарате каталитической газоочистки с совмещенным теплообменом

• Автор: Сальников, Валерий Сергеевич
• Шифр специальности: 05.14.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 180 с.

1Л. Теплоэнергетические, экономические и экологические аспекты

высокотемпературной очистки газовых промвыбросов и использования

вторичных энергетических ресурсов

1.2. Методы и технологии каталитического обезвреживания

газовых промвыбросов.

1.2.1. Краткая характеристика катализаторов газоочистки и каталитических контактных узлов
1.2.2. Стационарные методы газоочистки с рекуперативным теплообменом термокаталитические методы

1.2.3. Нестационарные методы газоочистки с регенеративным теплообменом.

1.3. Постановка задачи исследования

Глава 2. Комбинированный каталитический контактный аппарат с

совмещенным теплообменом. Математическое описание нестационарного

процесса каталитического дожигания токсичных примесей в воздухе
2.1. Внешняя архитектура и внутренняя структура контактного
аппарата
2.2 Математическое описание процессов в зернистом слое
контактного аппарата.
2.2.1 Модельные газовые смеси и каталитические системы. Кинетическая модель процесса каталитического окисления органических соединений. Математическое описание процессов в пористом зерне
катализатора.
2.2.2. Математическое описание процессов тепло и массопереноса в неподвижном зернистом слое.
2.2.3. Уточнения и допущения в математической модели.
Основные параметры процесса.
2.2.4. Безразмерный вид уравнений математического описания.
Метод и программа решения уравнений математического описания
Глава 3. Верификация математической модели теоретикоэкспериментальные исследования процессов тепло и массопереноса
3.1. Кинетические параметры модельных реакций
3.2. Верификация математической модели.
3.2.1. Результаты сравнения численных расчетов с аналитическим решением и экспериментальными данными для стационарною режима
3.2.2. Результаты сравнения численных расчетов с экспериментальными данными для нестационарного режима.
Глава 4. Математическое моделирование процессов тепломассопереноса в секционированных аппаратах с насадкой
4.1. Независимые и зависимые параметры процесса. Порядок изменения величин параметров. Модельные режимы ведения каталитического процесса
4.2. Численный расчет тепломассообменных процессов каталитического дожигания в режиме самоуправляемого параметрами внутренних процессов
4.2.1. Область влияния составляющих процессов тепло и массопереноса. Уточнение математической модели
4.2.2. Исследование динамики тепломассообменыых процессов в аппаратах нестационарного режима ведения процесса.
4.2.3. Параметрическая чувствительность каталитических процессов. Теплоэнергетические аспекты применения каталитических аппаратов с совмещенным теплообменом.
Заключение
Литература


Особое внимание уделено аспектам теплового обеспечения высокотемпературных процессов газоочистки, а именно техническим решениям утилизации и возврата тепла химического процесса с использованием рекуперативного и регенеративного принципов теплообмена. Во второй г лаве дается описание конструкционного решения комбинированных каталитических контактных аппаратов с совмещенным регенеративнорекуперативным теплообменом, приводятся этапы построения физикоматематической модели для описания тепломассообменных и каталитических процессов в аппарате, дается обоснование выбора модельных каталитических реакций и катализаторов для дальнейшего проведения численных исследований. Третья глава посвящена экспериментальному определению кинетических параметров модельных реакций, теоретикоэкспериментальным исследованиям процессов тепло и массопереноса с целью верификации созданной математической модели. Глава 1. ВЭР физической теплоты уходящих газов, сбросной воды, шлаков и промежуточных продуктов переработки технологических процессов химически связанной энергии отбросных газов, содержащих горючие компоненты и т. К массовым загрязнителям атмосферного воздуха относятся органические соединения различных классов, оксиды углерода, серы и азота. Вклад отдельных токсичных веществ по отраслям промышленности и отдельным предприятиям некоторых развитых капиталистических стран и России приведен в . Очистка газовых выбросов от токсичных соединений, так или иначе, связана либо с их улавливанием и повторным использованием, либо с превращением в полезные или практически безвредные соединения. В основе используемых в промышленности способов очистки газовых выбросов лежат следующие методы абсорбция адсорбция конденсация мембранное разделение химическая и биохимическая очистка термическое сжигание катализ 5, 8. Последние два метода нашли наибольшее применение при обезвреживании газовых промвыбросов. Достаточно широкий класс газовых выбросов предприятий различных отраслей промышленности представлен отходящими потоками с высоким содержанием токсичных органических веществ, оксидов углерода и серы, а также ряда других соединений. Значительная часть этих газов выбрасывается в атмосферу или сжигается в открытых факелах. Хотя доля отбросных газов считая по тепловой энергии в топливоэнергетическом балансе предприятия, как правило, гораздо меньше доли используемого технологического топлива потери тепловой энерг ии существенны и экономически нецелесообразны, а, кроме того, происходит загрязнение воздушного бассейна. Сжигание газовых смесей, состав которых находится за пределами воспламенения, возможно лишь путем повышения начальной температуры смеси или увеличения концентрации г орючих компонентов. Главным образом, такие невоспламеняющиеся в обычных условиях смеси подают втолку, накаленную высокотемпературным источником тепла, например, мощным факелом природною газа или мазута, где и происходит термическое окисление примесей метод термического газофазного дожигания. Широкий класс промышленных газовых выбросов составляют вентиляционные выбросы и низкоконцентрированные технологические газовые промвыбросы, характеризующиеся очень низким содержанием органических загрязнителей калорийность менее 0. МДжм3 , а иногда и пониженным содержанием кислорода. Такие выбросы при использовании термического метода обезвреживания сами по себе нельзя рассматривать ни как топливо, ни как окислитель. Обезвреживание низкоконцентрированных выбросов эффективно осуществляется с использованием каталитических методов дожигания, когда процесс превращения токсичных соединений протекает при высоких температурах на поверхности каталитически активной твердой фазе. В каждом отдельном случае выбор метода и схемы обезвреживания необходимо делать на основании материальных и тепловых балансов с учетом горючих свойств загрязнителей. Выбор варианта определяется затратами капитальными и эксплуатационными на выбранный способ обезвреживания в сопоставлении с друг ими и зависит от температуры и количества выбросов, а также от содержания в них вредных горючих примесей, кислорода и других компонентов.