Каталитическая очистка газовых выбросов от оксида азота (II)

• Автор: Федорова, Анна Васильевна
• Шифр специальности: 05.17.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 124 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Физикохимические свойства оксидов азота

1.2 Основные проблемы каталитической очистки газовых выбросов

1.3 Селективное некаталитическое восстановление

1.4 Неселективное каталитическое восстановление

1.5 Селективное каталитическое восстановление СКВ

1.6. Физикохимические свойства промышленных хроммедных катализаторов

1.7 Физикохимические свойства блочных катализаторов очистки отходящих газов

2 МЕТОДЫ СИНТЕЗА И ИССЛЕДОВАНИЯ СВОЙСТВ

ХРОММЕДНЫХ И ТУСОДЕРЖАЦИХ КАТАЛИЗАТОРОВ

2.1. Характеристика исходных материалов
2.2. Получение хроммедных катализаторов методом пропитки.
2.3. Методы синтеза ТУсо держащих блочных катализаторов.
2.4 Методики определения параметров пористой структуры синтезированных образцов.
2.5 Определение механической прочности гранул носителей и катализаторов на раздавливание.
2.6 Методики изучения химического и фазового состава оксидных носителей и катализаторов
2.7 Определение активности синтезированных катализаторов.
2.7.1 Восстановление медьсодержащих катализаторов
2.7.2 Обоснование выбора материала реактора
2.7.3 Восстановление оксида азота
2.7.3 Методика определения каталитической активности ТУсодержацих образцов при восстановлении оксида азота КН3.
3 ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ВОССТАНОВЛЕНИЯ ОКСИДА АЗОТА НА ПАЛЛАДИЕВЫХ, НИКЕЛЕВЫХ И ХРОММЕДНЫХ КАТАЛИЗАТОРАХ ВОДОРОДОМ, ОКСИДОМ УГЛЕРОДА И МЕТАНОМ
3.1.Термодинамический анализ смеси СОСОгЛфгОИОЧОзМгСЬ.
3.2 Восстановление оксида азота на промышленных катализаторах
3.2.1 Восстановление 0 на никельсодержащем катализаторе марки ГИАПн.
3.2.2 Восстановление 0 на Рбсодержащем катализаторе марки АПК2
3.3 Восстановление оксида азота на хроммедных катализаторах.
3.3.1 Оптимизация состава хроммедного катализатора
3.3.2 Кинетика восстановления 0. Выбор размера гранул катализатора
3.3.3 Влияние избытка восстановителя на степень восстановления
3.3.4 Влияние паров воды на активность хроммедного катализатора.
3.4 Каталитическое восстановление оксида азота водородом и метаном на синтезированном хроммедном катализаторе
3.5 Исследование динамики изменения каталитической активности промышленных катализаторов ГИАПн и АПК2 при очистке запыленных
ГЛАВА 4 СИНТЕЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ БЛОЧНЫХ УТКАТАЛИЗАТОРОВ
4.1 Изготовление опытных образцов блочных катализаторов и их сравнительные испытания
4.2 Оптимизация характеристик катализаторов введением специальных добавок
4.2.1 Изменение пористой структуры и механических свойств катализаторов при использовании аскангеля
4.2.2 Упрочнение блочных катализаторов цементными связующими.
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение А
Приложение Б
ВВЕДЕНИЕ


Синтез катализаторов для очистки газовых выбросов из отходов производства решает сразу две экологические проблемы уменьшаются количества твердых и пастообразных отходов шламов и снижается антропогенное загрязнение атмосферы предприятий и городов. Однако необходимо отметить, что главным недостатком твердых отходов производства является непостоянство химического и минералогического состава, что требует тщательного контроля и корректирования их свойств. Для расчета конструктивных параметров и последующего выбора реактора, предназначенного для очистки газовых выбросов от оксидов азота, а также определения технологического режима процесса необходимы кинетические константы и уравнение кинетики, содержащие информацию о закономерностях протекания химического превращения и являющиеся основой математической модели химического превращения. Для промышленных медьсодержащих катализаторов такая информация полностью отсутствует. Целью работы явилось систематическое исследование процесса восстановления оксида азота водородом, метаном, монооксидом углерода на промышленных Рб и КЧсодержащих, а также на синтезированных хроммедных катализаторах и восстановления 0 аммиаком на блочных ТлУкатапизаторах, полученных с использованием нетрадиционных видов сырья, оптимизация состава и получение кинетических уравнений восстановления. Развитие промышленности, транспорта и сельского хозяйства приводит к росту объема газовых выбросов в атмосферу, загрязняя ее вредными веществами. Массовыми загрязнителями атмосферы являются оксиды азота, углерода и серы органические соединения непредельные и ароматические вещества и другие токсичные вещества . Наибольший ущерб окружающей среде и здоровью они наносят рядом с источником выделения в цехе, на территории и в непосредственной близости от предприятия. Поэтому разработка методов обезвреживания и внедрение установок газоочистки является актуальной как социальной, так и экологоэкономической задачей . Согласно 8, основными методами обезвреживания газовых компонентов являются абсорбция газов жидкостью, адсорбция на поверхности твердого тела и химическое превращение в другой, безвредный газ путем окисления или восстановления, например, сжиганием или катализа , . Оксиды азота 0, , И, обозначаемые как МЭЧ, подразделяются на топливные, образующиеся при сжигании содержащих органических компонентов горючих веществ на термические, которые образуются, по реакции взаимодействия азота воздуха с кислородом, и на быстрые, появляющиеся в зоне горения за счет активации молекулярного азота углеводородными радикалами. Кислород, содержащийся в воздухе, способен окислить 0 до по уравнению реакции 1. Кроме того, в газовой и водной средах возможно протекание других реакций окисления, димеризации и т. Кр 2 Т 1,,Т 2,9 1. Дж 1. Дж 1. Кр 2. Т 1, 0,4Т 7, 0,2 1. Реакции 1. Зависимости констант равновесия от температуры реакций 1. Таблица 1. Изменение константы равновесия Кр реакции 1. Таблица 1. Изменение константы равновесия Кр реакции 1. При понижении температуры равновесие всех этих реакций смещается в сторону образования высших оксидов. Скорость реакций 1. При О С равновесная степень ассоциации Ж2 по реакции 1. Ы4. При недостатке кислорода или неустановившемся равновесии в газах могут присутствовать все перечисленные оксиды. М кислородом воздуха дальше не окисляется. Степень окисления 0 в зависимости от температуры представлена на рисунке 1. Рисунок 1. Изменение равновесной степени окисления 0 от температуры и давления. Рыог Рш Р действующие парциальные давления компонентов газовой смеси т время окисления, с. Рисунок 1. Изменение степени окисления 0 от времени при температуре С. Состав газовой смеси 0 9, 5, об. Как следует из рисунка 1. Поэтому для ускорения этой реакции необходимо применять активные катализаторы, повышать температуру и давление и, по возможности, использовать высокие концентрации оксида азота и кислорода. Катализ широко используется для обезвреживания выбросов промышленности и транспорта , , , от оксидов углерода и азота, от многих органических соединений.