Высокопористые ячеистые материалы в устройствах каталитической очистки газовых выбросов

• Автор: Макаров, Александр Александрович
• Шифр специальности: 05.16.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 154 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

Глава 1. Литературный обзор.

1.1. Характеристика основных источников загрязнений и способов борьбы с ними.

1.2. Структура и свойства материалов, применяемых в качестве носителей катализаторов очистки.

1.3. Подходы к описанию структуры и моделированию пористых

1.4. Параметры пористой структуры

1.5. Обзор различных подходов к описанию структуры ВПЯМ

1.6. Фильтрация в пористых средах

1.7. Конструкции реакторов каталитической очистки газов

1.8. Постановка задачи исследования.

Глава 2. Материалы и методики исследования.
2.1. Высокопористыс ячеистые материалы с развитой
поверхностью.
2.2. Методики исследования структуры ВЯМ и катализаторов
на его основе.
2.3. Методика проведения численного моделирования
Глава 3. Модель структуры и расчет некоторых макроскопических свойств носителей катализаторов на основе ВПЯМ.
3.1. Геометрия структуры ВПЯМ
3.2. Распределение ячеек ВПЯМ по размерам
3.3. Исследование каталитического покрытия
3.4. Расчет тепло и электропроводности ВПЯМ.
3.5. Проверка модели и полученных зависимостей.
Глава 4. Математические модели процессов, происходящих в устройстве каталитического обезвреживания г азовых выбросов.
4.1. Математическая модель течения газовой смеси сквозь ВПЯМкатализатор.
4.2. Численная реализация математических моделей.
Глава 5. Разработка и оптимизация устройств очистки газовых выбросов
5.1. Каталитические системы очистки выхлопных газов двигателей
5.2. Установки термокаталитического обезвреживания газовых выбросов.
Общие выводы
Список использованной литературы


В настоящее время выбросы органических соединений в воздух в мире сопоставимы с выбросами оксидов серы и азота (табл. Таблица 1. Год S, тыс. NOx, тыс. СО, тыс. Органика, тыс. В таблице 1. Таблица 1. Средн. Мин. Макс. Средн. Мин. Макс. Сажевые частицы образуются в результате неполного сгорания топлива. Сажа содержит большое количество полициклических углеводородов. Так, при общем количестве образующейся сажи - 8-9 г/кг топлива, она включает в себя до 5-7 г растворимых органических соединений, вносящих основной вклад в загрязнение окружающей среды [3]. Часть ароматических полициклических углеводородов, реагируя с окислами азота, образует очень токсичные и канцерогенные нитросоединения. Выброс частиц зависит от различных параметров дизельного двигателя, условий его эксплуатации. В среднем выброс сажи составляет 6 г/кг топлива, включая 1-2 г/кг чистого углерода и значительно большего количества растворимой органической фракции (РОФ). Частицы сажи сильно поглощают свет, имеют малый размер (в среднем 0,3 микрона) и глубоко проникают в легкие человека. Их опасность во многом определяется большим содержанием канцерогенных полициклических углеводородов. Обычные для автомототранспорта выбросы загрязняющих веществ указаны в таблице 1. Таблица 1. Бензиновый легковой машины . Кроме автомототранспорта значительный вклад в загрязнение окружающей среды вносят двигатели внутреннего сгорания самолетов, дизельных локомотивов, дизельных морских и речных судов, сельскохозяйственной и строительной техники, электрогенераторов и прочих устройств. Их доля в общем объеме выбросов загрязняющих веществ от двигателей внутреннего сгорания составляет: 9,3% по СИ, 8,1% по СО и ,4% по >Юх. Оксиды азота (N0 и М, совместно обозначаемые как Ж)х) признаются основными причинами образования фотохимического смога, кислотных дождей, и образования озона в городах, а также разрушения озонового слоя в стратосфере. Оксиды азота относятся к 6 наиболее критическим загрязнителям воздуха, контролируемым Агентством по охране окружающей среды США. К ним относятся также оксид углерода, озон, диоксид серы, свинец и пылевые частицы размерами микрометров. Адсорбционный метод наиболее пригоден для очистки больших объемов воздуха. В качестве адсорбентов применяют активные угли, силикагели, алюмогели, молекулярные сита (цеолиты). Недостатком адсорбционного метода является высокая стоимость, как адсорбентов, так и процесса их регенерации, сопровождающегося образованием большого количества отходов, что создает дополнительные проблемы с их утилизацией. Адсорбционные установки имеют различное конструктивное исполнение, но все они достаточно громоздки. Степень очистки газовых выбросов адсорбционным методом - -%. Степень очистки воздуха с помощью мембранной технологии - -% и поэтому требуется совмещение с другими методами доочистки. Микробиологический метод очистки основывается на использовании специальных штаммов микроорганизмов - деструкторов органических соединений. Микробиологическая очистка происходит в результате непрерывного окисления токсичных веществ до углекислого газа, сопровождающегося ростом и отмиранием клеток микроорганизмов. Метод термического дожита эффективен при наличии возможно меньшего объема отработанного загрязненного газа (воздуха) и максимально большой концентрации горючих загрязняющих веществ в нем. Сжигание этих веществ производится в газовом факеле при температуре 0-°С. При использовании термического метода, несмотря на высокую степень окисления органических веществ, не всегда удаётся обеспечить ПДК образующегося в воздухе оксида углерода, поэтому в ряде случаев этот метод используется только на первой ступени очистки. Степень очистки- %. Каталитическое окисление в стационарном режиме протекает при более низких температурах (табл. Каталитическое дожигание является одним из наиболее перспективных методов газоочистки, так как даёт возможность перерабатывать многокомпонентные газы с малыми начальными концентрациями вредных примесей, добиваться высоких степеней очистки, вести процесс непрерывно, избегать в большинстве случаев образования вторичных загрязнителей. Таблица 1.