Батура П. І. Каталітичні реактори для допалювання газів, що відходять // Кокс і хімія. 1991. №5. С. 46-48.
УДК 662.747.6: 66.074
© Канд. техн. наук Л. К. АКІМОВА, П. І. Батура, Н. А. Докіна (ДПІ)
Каталітичного очищення відведених газів від органічних сполук
Викиди коксохімічних підприємств містять тверді частинки, сірчані з'єднання, краплинки смоли, нафталін, феноли та інші шкідливі речовини. Для видалення з газів небажаних домішок газо- і пароподібні речовин застосовують різні методи очищення, в тому числі і каталітичні. При некаталітичного методах домішки виводяться з газової суміші конденсацією або поглинанням рідкими або твердими поглиначами. При каталітичних ж способи що видаляються домішки не виводяться з системи, а перетворюються в інші речовини, які залишаються в газовій суміші або легко видаляються на подальших стадіях очищення [1, 2].
Основні переваги каталітичних способів очищення газів в порівнянні з некаталітичні в тому, що вони можуть здійснюватися безперервно, при досить великих об'ємних швидкостях, без зміни каталізатора в протягом тривалого часу, забезпечують високу і стабільну очищення. В процесі каталітичної очистки газів на поверхні твердого контакту відбуваються хімічні перетворення, що призводять до видалення з реакційної суміші небажаних домішок.
Мал. 1. Схема установки каталітичного окислення вуглеводнів:
1-ротаметр; 2-реактор проточного типу з катализаторной насадкою; 3-каталізатор; 4-газові піпетки; 5-вакуумний насос; 6-поглинальні судини; 7-лагометр; 8-крапельниця; I-повітря; II-в атмосферу; III-газ
Очищення газів від органічних домішок проводили каталітичним окисленням на різних каталізаторах з частками розміром 5-10 мкм. При цьому використовували відомі каталізатори, найбільш доступні і дешеві: I-нанесений оксидний меднохромовий на шамотної крихті; II-марганцеву руду Нікопольського родовища; III-ферромарганцевое агломерат Донецького металургійного заводу. Каталізатор вибирали за ступенем знешкодження газів від органічних сполук (бензолу, фенолу, нафталіну).
Каталітичне окислення чистих органічних речовин, що містяться в викидних газах, проводили на установці, змонтованої з типового лабораторного обладнання (див. Рис. 1). Варіювали типи каталізаторів, їх температуру, зміст речовин, що окисляються і витрата повітря перед хімічним реактором.
Зміст фенолу в газовій фазі до і після реактора визначали фотокалоріметріческім методом, нафталіну-пікратний, а бензольних вуглеводнів-поглинанням їх активованим вугіллям [3].
Аналіз даних показує, що знешкодження бензолу на меднохромовом каталізаторі протікає при підвищених температурах (400-560 ° С), початок реакції при 400-405 ° С. Чим вище температура шару каталізатора, тим більше вміст оксиду вуглецю в продуктах окислення. Окислення бензолу на марганцевої руди протікає при більш низьких температурах (250-405 ° С); ступінь знешкодження становить від 64 до 100%. Швидкість адіабатичного розігріву каталізатора 7,66 ° С / хв протягом перших 10-15 хв від початку реакції, а потім вона знижується до 4 ° С / хв. При зниженні температури шару каталізатора з 250 до 150 ° С швидкість адіабатичне розігріву марганцевої руди падає на приблизно 2,2 ° С / хв.
Для практичних цілей достатньо високий ступінь окислення бензолу на марганцевої руди досягається при 200-250 ° С, температура початку реакції 145-150 ° С. При підвищених температурах (> 300 ° С) швидкість адіабатичне розігріву марганцевої руди зростає незначно (на приблизно 1,34 ° С / хв) у порівнянні зі швидкістю її розігріву при початковій температурі 250 ° С. На ферромарганцевое агломерате бензол окислюється до 96,3-97% в інтервалі 280- 340 ° С. Температура початку реакціі280-300 ° С. Така висока ступінь знешкодження бензолу на цьому каталізаторі досягається при вмісті бензолу в газовій суміші, що перевищує майже в 10 разів його зміст в суміші, окислюється на меднохромовом каталізаторі при 400-500 ° С.
Повне окислення фенолу на меднохромовом каталізаторі відбувається при 350-450 ° С, температура початку реакції 380-385 ° С. На марганцевої руди фенол окислюється при 200-300 ° С, початок реакції знешкодження знаходиться в інтервалі 176-180 ° С. У цьому випадку окислення фенолу до 93,1-96% відбувається навіть тоді, коли його зміст досягає 210-180 мг / л повітря. На ферромарганцевое агломерате фенол окислюється на 91,6-93% при 255-340 ° С. Температура початку реакції 310-320 ° С (зразкова рівна температурі початку окислення бензолу на ферромарганцевое агломерате).
Порівняльний аналіз каталітичного окислення бензолу, фенолу і нафталіну свідчить, що високий ступінь їх знешкодження (на 85-100%) досягається при 340-350 ° С на марганцевої руди і .ферромарганцевом агломерате, вартість який менше, ніж промислових каталізаторів (1 т марганцевої руди коштує 35-40 руб., а ферромарганцевое агломерату до 70-75 руб. Ціна каталізатора НІІОГАЗ-8Д 4770 руб., ІК-12-1 до 7420 руб. і т. д.).
Результати досліджень можуть бути використані для різних виробництв, технологічні викиди яких містять органічні речовини.
БІБЛІОГРАФІЧНИЙ СПИСОК:
1. Кутепов А. М., Бондарева Т. І., Беренгартен М. Г. Загальна хімічна технологія.- М .: Вища школа, 1985.- 448 с.
2. Очищення технологічних газів / Т. А. Семенова.- М .: Хімія, 1969.- 230 с.
3. Глузман Л. Д., Едельман І. І. Лабораторний контроль коксохімічного виробництва.- М .: Металургія, 1968.- 472 с.
На головну сторінку ДонДТУ
На перелік публікацій
На мою персональну сторінку
анотовані посилання
Магістерська дисертація