Файл: Кузнецов И.Е. Защита атмосферного воздуха от загрязнения.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 13.07.2024

Просмотров: 118

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

100

 

1 \

200

90

 

$90

(

\

80

/ •2

ч 5 он

 

=r 70

 

 

 

 

60\

 

{

/20 *

 

 

 

з

 

\'|

/00,

/

\goil.

 

 

Ґ

so,

 

70 із

/

 

 

60 %

 

SO

 

1

 

 

І00 *

 

 

 

SO Ї

 

 

 

W=3000V<K

SO

о

W=3000«<,c!

 

 

40

 

і

t=25b°C

<ь

 

 

 

 

 

 

 

 

1

і = Z50°C

зо s

 

30

1

 

 

60

30

 

2o\

//

 

 

 

 

20

СС0 = 2 7а

 

го*

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

2 4

6

В/О

о

4

& /г

/6 20

 

 

Содержание СО, %

 

Содержание Ог, %

 

Рис.

24.

Влияние

концентрации

СО и 0 2

на

степень

превращения

окиси

углерода:

1—степень превращения

СО; 2—скорость

реакции.

водит к заметному росту степени превращения, т. к. в га­ зовой смеси устанавливается близкая к равновесной кон­ центрация окиси углерода, величина которой зависит от температуры.

Влияние

концентрации окиси

углерода

и кислорода

на

степень и

скорость превращения

СО.

Приведенные

на

рис. 24 данные свидетельствуют

о том, что с увеличением

содержания в газовой смеси СО скорость реакции прямо­ линейно возрастает, в то время как степень окисления возрастает до содержания 3% СО, после чего остается на постоянном уровне (98%). Аналогичное возрастание сте­

пени и скорости окисления

СО мы наблюдаем

и

с изме­

нением концентрации

0 2 . Учитывая,

что на моль

СО рас­

ходуется 0,5

моля

0 2 ,

рост

степени

и скорости

окисления

наблюдался

лишь

до содержания

1,5—2% 0 2

в

газовой

смеси, после

чего

степень

и скорость процесса

 

остается

неизменной.

Весьма важной характеристикой производительности катализатора является объемная скорость газа. Плавное падение кривой 1 на рис. 25 свидетельствует о том, что степень окисления СО с увеличением количества прохо­ дящего через катализатор газа снижается. Так, при объ­ емной скорости газа 2500 ч а с . - 1 степень окисления состав­ ляла 96%, при 10 000 ч а с . - 1 она снижалась до 94, а при

20 000 ч а с . - 1 — до 90%. Скорость реакции с увеличением объемной скорости газа возрастает. Исследованный ката-^ лизатор достаточно активен при больших объемных ско­

ростях газа.

 

 

Следующая серия опытов

была посвящена

изучению

1 активности катализатора при

длительной его

эксплуата­

ции в лабораторных условиях. Полученные данные свиде­ тельствуют о том, что активность катализатора в преде­ лах 70 часов непрерывной работы не изменялась. Присут­ ствующие в газе водяные пары не снижают активности катализатора, если при этом не происходит конденсации

влаги на его поверхности.

 

 

 

 

Отходящие газы

отдельных производств, кроме окиси

углерода,

зачастую

содержат

соединение серы. Отходя­

щие газы

агломерационных

фабрик,

например,

содержат

до 2% СО

и до 0,1% S02 .

В

связи

с этим нами

изучено

отравляющее действие на катализатор сернистого ангид­

рида. Полученные данные свидетельствуют о том,

что

уже на 10 часу непрерывной работы каталитическая

ак­

тивность катализатора начинает снижаться. Через 20

ча­

сов степень очистки при прочих равных условиях снижает­

ся с 90%

в начале

опыта до 75%, а

через 70

часов рабо­

т ы — до

43%. Это

говорит

о том,

что синтезированные

катализаторы применимы лишь для газов,

не содержа­

щих S02

(либо требуется

предварительная

очистка от

SOa ).

 

 

 

 

 

Всесторонние исследования медь-марганцевых и медь- цинк-хромовых катализаторов, получаемых на основе кок-

 

90

 

N

 

1

80

 

ч

250"С

 

 

 

70

 

 

 

Сса= 2%

 

 

g- 60

 

 

 

 

 

V 50

 

 

 

5

 

 

 

 

<5 40

8 40 12

/4 /б /8

W-/0 час/

 

 

Объемная

скорость газа

Рис. 25. Влияние объемной скорости газа на степень превращения СО: /—катализатор на основе кокса; 2—катализатор НТК-4.

4 Заказ 22

са, позволили установить основные кинетические харак­ теристики процесса окисления окиси углерода.

Установлено, что реакция окисления окиси углерода

протекает по второму

порядку 2СО + 0 2 = 2 С 0 2

+ Q.

Кинетическое уравнение реакции имеет вид:

«

 

d ~

— К-Ссо-Со,

 

При избытке кислорода уравнение принимает вид:

 

- ^

f

= 2,47.CC 0

(58)

Зависимость константы скорости от температуры выра^- жается уравнением:

2,31gK, = ^ + 7 , 9 7

(59)

Пользуясь кинетическим уровнем процесса, определим температурный коэффициент реакции и энергию антивации, которые имеют следующее значение:

1 = 1,185; Е = 8420 кал.

Большинство отходящих промышленных газов, кроме

окиси

углерода, содержат другие примеси,

например,

пыль.

При наличии пыли в газе каталитические

процессы

протекают нестабильно. Пыль осаждается на катализато­ ре и засоряет его, что приводит к увеличению гидравли­ ческого сопротивления контактных аппаратов и потере активности катализатора.

Одним из решений поставленной задачи может быть разработка катализаторов, действующих в кипящем слое.

.Исследования показали малую перспективность метода из-за быстрой испаряемости катализаторов.'

Для окисления окиси углерода в запыленных газах нами разработаны и испытаны трубчатые контакты, пред­ ставляющие собой полые трубки, на внутреннюю поверх­

ность

которых нанесен слой

катализатора. Изготовление

трубчатых

контактов

осуществлялось

следующим

обра­

зом.

Смесь

каталитически

активных

веществ

(окислов

цинка, меди," хрома)

тщательно перемешивали

с

алюми­

ниевой пудрой. В приготовленную шихту добавляли пор­ цию цемента и аммиачной воды в количестве, необходи­ мом для образования тестообразной массы. Ее с помощью специального приспособления равномерным слоем нано­ сили на внутреннюю поверхность трубки. Слой нанесен­ ного катализатора подсушивали при температуре 60— 100° С в течение двух часов, и после полного затвердева-

ния подвергали испытанию на каталитическую активность. Испытывали также влияние на степень окисления окиси углерода, состава катализаторов, температуры, диаметра и длины трубки, толщины слоя катализатора, объемной скорости газа. Исследования проводились методом мате­ матического планирования экспериментов, что позволило получить необходимую информацию при минимальных за­ тратах времени и информации. Результаты этих иссле­ дований приведень} в таблице 9.

 

 

 

 

Т а б л и ц а 9

 

Активность

трубчатых контактов

 

 

(степень

превращения

СО)

 

Температура,

 

Диаметр

трубки,

мм

°С

10

15

20

30

100

 

 

 

 

150

20

18

15

7

200

48

36

21

12

250

86

80

78

75

300

98

96

92

85

Приведенные данные характеризуют катализатор, опти­

мальное

содержание

каталитически

активных

веществ в

котором

определено

методом

математического

планирова­

ния эксперимента

(ZnO—1%;

С г 2 0 3

— 8%;

С и О — 1 2 % ) .

Толщина

слоя

катализатора

на

внутренней

 

поверхности

составляла 1,5

мм,

концентрация

СО

в этих

исследовани­

ях—2%, кислорода—20%, длина трубки—400 мм, объем­ ная скорость газа—6000 ч а с - 1 . Проведенные исследова­ ния показали, что метод окисления СО в запыленных га­ зах с помощью трубчатых контактов может быть реко­ мендован для испытания в промышленных масштабах.

Санитарная очистка отходящих агломера­ ционных газов от окиси углерода

При высокотемпературном спекании метал­ лургического агломерата от одной аглофабрики в атмо­ сферу выбрасывается до 6 млн. м3/час газа, содержащего до 1,0—2,0% окиси углерода. Это приводит к загазован­ ностивоздушного бассейна выше допустимых норм на обширных территориях, прилегающих к металлургическим комплексам. Для очистки таких больших количеств газа

4*

99

Смотрите также файлы