Реферати українською » Промышленность, производство » Очищення газів, заснована на каталізі


Реферат Очищення газів, заснована на каталізі

Страница 1 из 3 | Следующая страница

>Курсовой проект

По дисципліни: Техніка й технологія очищення відведених газів

На тему: Очищення газів, джерело якої в каталіз


Зміст

 

Запровадження

1. Літературний огляд

1.1 Класифікація методів і апаратів для знешкодження газових викидів

1.2Каталитическая очищення газів. Суть методу.

1.3 Каталізатори очищення газів

1.4 Конструкція каталітичних реакторів

2. Технологічна частина

2.1 Технологічна схема і його опис

3. Розрахункова частина

Висновки

Список використаної літератури

 


Запровадження

Однією з наслідків техногенного впливу довкілля у низці країн час є помітна погіршення стану атмосферного повітря. Найбільш великотоннажні (млн. тонн на рік) глобальні забруднення атмосфери утворюють ЗІ2 (2*104), пил (250), ЗІ (200),SО2 (150), вуглеводні (> 50),NОx (50). Номенклатура забруднень дуже широка і включає, крім названих, сірководень, сірковуглець, аміак,галогени та його похідні, сажу, оксиди металів, різні солі та інші сполуки.

Усі викиди у повітря класифікують по агрегатному стану (газоподібні, рідкі, тверді і змішані), характером організації відводу і місцевого контролю (організовані і неорганізовані), за заданим режимом відводу (безперервні і періодичні), з температурного потенціалу - нагріті (температура викидів перевищує температуру повітря) і холодні, по локалізації (переважно, допоміжному, підсобному виробництві), за ознаками очищення -удаляемие без неї (організовані і неорганізовані) і після неї (організовані). Є також первинні викиди, які у атмосферу безпосередньо від джерел забруднень, і вторинні викиди, які, будучи продуктами перетворень первинних викидів, може бути токсичніші небезпечні.

Під очищенням газового потоку розуміють відділення від цього чи перетворення на нешкідливу форму забруднюючих речовин, що викидаються у повітря разом із газовим потоком.Воздушними масами забруднення можуть переноситися великі відстані й суттєво проводити стан атмосфери і душевному здоров'ї людини. Зокрема, події з інтенсивністю 0,4% на рік накопичення у атмосфері ЗІ2 внаслідок поглинання нимИК-излучения сонця може викликати глобальне підвищення ("парниковий" ефект). Трансформація у атмосферіSО2, NOx та інших аналогічної природи викидів може завершуватися освітою кислотних туманів і випаданням кислотних дощів (снігів), викликають корозію багатьох неорганічних матеріалів (об'єктів), і навіть пригнічення й знищення різних об'єктів флори і фауни. Розташовані в атмосферному повітрі аерозолі (пилу, дими, тумани) затримують падаючу на поверхні Землі сонячну радіацію, сприяючи похолоданню планети.Оседающая ж поверхні льодовиків пил прискорює їх танення внаслідок інтенсивнішої поглинання сонячної енергії. Атмосферні аерозолі унаслідок їх більш-менш тривалоїседиментации зумовлюють забруднення токсичними речовинами поверхневих і підземних вод, і навіть грунту.

Ця обставина зумовлюють жорсткі вимоги, які пред'являються виробничим викидам у повітря та змісту забруднень в атмосферному повітрі. Виконання цих вимог контролюється спеціальними службами підприємств, і навіть відомчих державних органів шляхом, зокрема, встановлення відповідності вимірюваних показниківрегламентируемим величинам ГДК і ПДВ.

Основними шляхами боротьби з пиловими викидами у повітря повинні залишатися вдосконалення технологічних процесів з доведенням до мінімуму шкідливих викидів й створення безвідхідних, замкнутих технологічних циклів. Однак тих, поки що численних, випадках, коли ці завдання неможливо знайти вирішені, необхідно застосовувати найефективніші й економічні кошти очищення повітря і газів від пилу перед викидом в атмосферу.

У курсовому проекті розглянуті методи очищення відведених газів у хімічної промисловості, саме каталітичну очищення газів. Розглянуто каталізатори і каталітичні реактори застосовувані при каталітичної очищення.

У технологічної частини розглянута схема.

У розрахункової частини представлений розрахунок каталітичного реактора.


1. Літературний огляд 1.1 Класифікація методів і апаратів для знешкодження газових викидів

Основними джерелами забруднення атмосферного повітря промислові підприємства, транспорт, теплові електростанції, тваринницькі комплекси.Загрязнения у повітря надходять із джерел безупинно чи періодично, залпами чи миттєво. Що стосується залпових викидів за стислий період часу у повітря виділяється багато шкідливих речовин.Залповие викиди можливі при аваріях, під час спалюваннябистрогорящих відходів виробництва на спеціальних майданчиках знищення. При миттєвих викидах забруднення викидаються за частки секунди іноді на значну висоту. Вони відбуваються при вибухових роботах, і аваріях.

Зотходящими газами у повітря надходять тверді, рідкі,паро - і газоподібні неорганічні і органічні речовини, тому по агрегатному стану забруднення поділяють на тверді, рідкі, газоподібні і змішані.

>Отходящие гази промисловості, містять зважені тверді чи рідкі частки, єдвухфазние системи. Суцільний фазою у системі є гази, а дисперсною - тверді частки чи крапельки рідини. Такі системи називаютьаерозолями, котрі поділяють на пилу, дими, і тумани. Пилу містять тверді частки розміром від 5 до 50мкм, а дими - від 0,1 до 5мкм.Тумани складаються з крапельок рідини розміром 0,3-5мкм й утворяться внаслідок конденсації парів або за розпорошення рідини в газі.

Організований промисловий викид - це викид, що надходить у атмосферу через спеціально зведенігазоходи, повітроводи, труби, а неорганізованим викидом називають промисловий викид, що надходить у атмосферу якненаправленних потоків газу внаслідок порушення герметичності устаткування, відсутності чи невдоволеної роботи устаткування поотсосу газу місцях завантаження, вивантаження і збереження продукту.

Класифікація методів і апаратів представлена на схемою 1.

Для знешкодження аерозолів (>пилей і туманів) використовують сухі, мокрі і електричні методи. З іншого боку, апарати відрізняються одна від одну немов за конструкцією, і за принципом осадження зважених частинок. У основі роботи сухих апаратів лежать гравітаційні, інерційні і відцентрові механізми осадження чи фільтраційні механізми. У мокрихпилеуловителях здійснюється контакт запилених газів з рідиною (осадження відбувається на краплі, на поверхню газових бульбашок чи плівку рідини). Уелектрофильтрах відділення заряджених частинок аерозолю відбувається наосадительних електродах.

Вибір методу і апарата залежить від своїх дисперсного складу.

Для знешкодження відведених газів від газоподібних іпарообразних токсичних речовин застосовують методи: абсорбції (фізичним і хемосорбції), адсорбції, каталітичні, термічні, конденсації ікомпримирования.

>Абсорбционние методи очищення відведених газів поділяють за такими ознаками:

1) поабсорбируемому компоненту;

2) на кшталт застосовуваногоабсорбента;

3) характером процесу - з циркуляцією і циркуляції газу;

4) з використанняабсорбента - з регенерацією (поверненням її в цикл (циклічні) і регенерації (не циклічні);

5) з використання що вловлюються компонентів - зрекуперацией і рекуперації;

6) на кшталтрекуперируемого продукту;

7) з організації процесу - періодичні і безперервні;

8) по конструктивним типамабсорбционной апаратури.



Схема 1. Класифікація методів і апаратів для знешкодження газових викидів.


Для фізичної абсорбції застосовують воду, органічні розчинники, не котрі вступають у реакцію зизвлекаемим газом, і водні розчини цих речовин. При хемосорбції якабсорбента використовують водні розчини солей і лугів, органічних речовин і водні суспензії різних речовин.

Вибір методу очищення залежить від багатьох чинників: концентраціїизвлекаемого компонента в відведених газах, обсягу й температури газу, змісту домішок, наявностіхемосорбентов, можливості використання продуктів рекуперації, необхідної рівня очищення. Вибір виробляє виходячи з результатів техніко-економічних розрахунків.

>Адсорбционние методи очищення газів використовують із видалення їх газоподібних іпарообразних домішок. Методи засновані на поглинанні домішок пористимителами-адсорбентами. Процеси очищення проводять у періодичних чи безперервнихадсорберах. Перевагою методів є високий рівень очищення, а недоліком - неможливість очищення запилених газів.

>Каталитические методи очищення засновані на хімічних перетвореннях токсичних компонентів в нетоксичні лежить на поверхні твердих каталізаторів.Очистке піддаються гази, які містять пилу йкатализаторних отрут. Методи йдуть на очищення газів від оксидів азоту, сірки, вуглецю і зажадав від органічних домішок. Їх проводять у реакторах різної конструкції.

Урекуперационной техніці поряд з іншими методами для уловлювання парів летючих розчинників використовують методи конденсації ікомпримирования.

Метод конденсації - зменшення тиску насиченого пара розчинника при зниженні температури. Суміш парів розчинника з повітрям попередньо охолоджують втеплообменнике, та бувконденсируют.Достоинство: простота апаратурного оформлення; експлуатаціярекуперационной установки. Проте проведення процесу очищенняпаровоздушних сумішей методом конденсації сильно ускладнене, оскільки зміст парів летючих розчинників у тих сумішах зазвичай перевищує нижню межу їхвзриваемости. Недоліки: високі витрати холодильного агента, електроенергії та низький відсоток конденсації парів (вихід) розчинників (70-90%).

Методкомпримирования - те явище, як і метод конденсації, але стосовно парам розчинників, що під надлишковим тиском. Проте методкомпримирования складніший ваппаратурном оформленні, позаяк у схемою уловлювання парів розчинників необхіднийкомпримирующий агрегат. З іншого боку, він зберігає всі недоліки, властиві методу конденсації, і забезпечує можливість уловлювання парів летючих розчинників за її низьких концентраціях.

>Термические методи (методи прямого спалювання) застосовують для знешкодження газів відлегкоокисляемих токсичних, а такождурнопахнущих домішок. Методи засновані на спалюванні горючих домішок в топках печей чифакельних пальниках. Перевагою методу є простота апаратури, універсальність використання. Недоліки: додатковий витрати під час спалюваннянизкоконцентрированних газів, і навіть, необхідність додатковоїабсорбционной чи адсорбційної очищення газів після спалювання.

 

1.2Каталитическая очищення газів. Суть методу.

>Каталитическая очищення газів полягає вгетерогенном каталіз і є для перетворення домішок або у нешкідливі сполуки, або у сполуки, легкоудаляемие з газової суміші.

Переваги методу:

– високий рівень очищення;

– компактність;

– невеличкаметаллоемкость;

– висока продуктивність;

– легкість автоматичного управління.

Недоліки:

– освіту нових речовин, які найчастіше треба видаляти з газу;

– високу вартість каталізаторів.

Особливість каталітичної очищення газів у тому, що очищаються більше об'ємів відведених газів малим змістом домішки. З іншого боку, в газах можуть утримуватися чимало, а кілька шкідливих компонентів.

Суть каталітичних процесів газоочистки залежить від реалізації хімічних взаємодій, що призводять до конверсії які підлягають знешкодженню домішок до інших продукти у присутності спеціальних каталізаторів. Останні не викликають зміни рівня молекул взаємодіючих речовин і усунення рівноваги простих реакцій. Їх роль зводиться до підвищення швидкості хімічних взаємодій.Каталитические взаємодіїгетерогенном каталіз відбуваються за українсько-словацьким кордоном розділу фаз конвертованій газової суміші і каталізатора. Останній забезпечує взаємодія з його поверхні конвертовані речовин із заснуванням активованих комплексів як проміжних поверхневих сполук каталізатора й реагують речовин, формують потім продукти каталізу, які звільняють (відновлюють) поверхню каталізатора. Схема цього явища для газової реакції >А+ВС у присутності каталізатора До то, можливо представлена так:

 

>А+В+К До [АВ], До [АВ] >С+К,

де До [АВ] - активований проміжне з'єднання поверхніканализатора.

очищення газ каталіз викид

Нерідко функції поверхні каталізатора полягають у зародження реакційних ланцюгів, та розвитку потім у обсязі конвертованій газової фази, відбувається подальша конверсія цільового компоненти загетерогенно-гомогенному механізму.

Зміна реакційного шляху хімічного взаємодії присутності каталізатора відповідно до зазначеними механізмами призводить до зниженню його енергії активації, як і виявляється уускоряющем дії каталізатора, як це випливає з рівнянняАррениуса:

де >k - константа швидкості реакції; >k0 - >предекспоненциальний множник: Є - енергія активації; R - газова стала; Т - абсолютна температура.

У деякі типи каталітичних взаємодій зі зниженням енергії активації зменшуєтьсяпредекспоненциальний множник в рівнянніАррениуса.

Тому інтерв'ю, розраховане підставі зниження значення Є збільшення константи швидкості і швидкості каталітичного взаємодії кілька перевищує дійсне.

Що стосується каталітичних взаємодій, за яких відбувається зміни >k>Q протинекатализируемими,ускоряющее дію каталізатора висловлюють його активністю А, яка характеризується ставленням констант швидкостей реакцій, які з участю каталізатора >kДо без нього >k:

 

>Е=Е-Едо;

де Єдо - енергія активації реакції у присутності каталізатора.

Активність каталізатора зазвичай визначається сукупністю фізико-хімічних властивостей як найбільш каталізатора, і конвертованого газового потоку. У найбільшою мірою вона залежить від температури каталітичного перетворення, структури каталізатора, вмісту у ньому промоторів, тиску, об'ємного витрати, концентрації та молекулярних мас вихідних реагентів і продуктів конверсії у газовій суміші.

Активність різних каталізаторів при заданих умовах конвертування певної газової суміші найбільш просто можна зіставити за рівнем перетворення вихідних регентів. Оцінка активності одного каталізатора в різні умови проведення певного каталітичного перетворення має, наприклад, ставленням кількості які виникають в одиницю часу продуктів GП обсягу V, масі GK, працюючої P.S чи удільної P.SУД поверхні каталізатора:

>А=GП/V; А= GП/GДо; А= GП/P.S; АУД= GП/P.SУД ·V.

>Гетерогенное каталітичне перетворення є багатоступеневим процесом, які мають як основних стадій дифузію вихідних реагентів з ядра газового потоку до гранул (зерен) каталізатора (зовнішня дифузія), проникання цих речовин, у порах каталізатора до активним центрам його поверхні (внутрішня дифузія), активовану адсорбціюпродиффундировавших реагентів поверхнею каталізатора із заснуванням поверхневих хімічних сполук, хімічне взаємодіяадсорбированних речовин із заснуванням продуктів,десорбцию продуктів та його перенесення до зовнішньої поверхні гранул каталізатора (внутрішня дифузії) і далі від цього поверхні в ядро газового потоку (зовнішня дифузія).

>Наблюдаемая швидкість такого комплексного процесу визначається швидкістю найбільш повільної,лимитирующей його стадії за умови практично миттєвого досягнення рівноваги за іншими стадіях. Що стосується зразкового рівності швидкостей кожної стадії процесу свідчать про протікання каталітичного перетворення на змішаної області.

 

1.3 Каталізатори очищення газів

Каталізатори повинні мати такими властивостями:

– активністю іселективностью доизвлекаемому компоненту;

– пористої структурою;

– стійкістю докатализаторним отрутам;

– механічної міцністю;

– низькою температурою запалювання;

– великим температурним інтервалом роботи;

–термостойкостью;

– низьким гідравлічною опором;

– мати невелику вартість.

Зазвичай каталізатор є сумішшю кількох речовин (контактна маса):каталитически активного речовини, активатора і носія.

>Каталитически активну речовину - основа каталізатора. І воно входять у реакцію обмінного дії. Нині нагромаджено досить великий політичний досвід виборукаталитически активних речовин проведення різних процесів. Яккаталитически активного речовини використовуються чисті метали, оксиди металів, і навіть дуже багато хімічних сполук. Основні матеріали, використовувані яккаталитически активних речовин, застосовуваних при очищенні газів: платинові метали, паладій, рутеній, родій, сплави, містять нікель, хром, мідь, цинк, ванадій.

>Активатори - речовини, що підвищують активність каталізаторів. У цьому самі активатори звичайно маютькаталитическими властивостями, але здатні посилювати діюкаталитически активних речовин.Активатори можуть посилювати діюкаталитически активних речовин, у сотні й тисячі раз. Їх дію остаточно не вивчено, припускають, що вступають у реакцію із каталітично активним речовиною. Як активатора можна використовувати найрізноманітніші речовини, вибір яких здійснюється найчастіше емпіричним шляхом.

Носії - підставу, яким наноситься каталізатор. Нерідко можуть впливати на активність і селективність каталізаторів. Як носіїв найчастіше використовують інертні пористі речовини, які мають розвиненою поверхнею:силикагели,алюмосиликати, цеоліти тощо.

Як контактної маси найчастіше використовують:

1. Активний металевий каталізатор на металевому носії. Наприклад, каталізатор - платина або інший шляхетний метал - разом ізактиваторами завдають на стружку з

Страница 1 из 3 | Следующая страница

Схожі реферати:

Навігація