Курсовая работа. Каталитическая очистка хвостовых нитрозных газов. Вариант 5
Скачать

Описание:

РАСЧЁТ КАТАЛИТИЧЕСКОГО РЕАКТОРА ОЧИСТКИ ОТХОДЯЩИХ НИТРОЗНЫХ ГАЗОВ В ПРОИЗВОДСТВЕ АЗОТНОЙ КИСЛОТЫ ПОД ДАВЛЕНИЕМ

Загрязнение атмосферы оксидами азота (NO)_Х производствами различных отраслей промышленности составляет:

• тепловые электростанции - 72,5%;
  
• автотранспорт - 17,3%;
  
• черная металлургия - 6,1;
  
• производство строительных материалов - 1,8;
  
• химическая промышленность - 1,7;
  
• нефтеперерабатывающая промышленность – 0,6.
  

Непрерывный рост производства азотной кислоты тесно связан с повышением объема отходящих газов, а, следовательно, с увеличением количества выбрасываемых в атмосферу оксидов азота, которые чрезвычайно опасны для любых живых организмов. Оксиды азота вызывают раздражение слизистой оболочки дыхательных путей, ухудшение снабжения кислородом и другие нежелательные последствия, в том числе, связанные с воздействием на нервную систему человека. Понятно, почему при проведении патентных исследований по процессам очистки газов особое внимание уделяется очистке отходящих газов именно от оксидов азота и оксидов серы.

Отходящие газы производства азотной кислоты содержат после абсорбционных колонн от 0,05 до 0,2 % (об.) оксидов азота, которые по санитарным требованиям без дополнительной очистки запрещено выбрасывать в атмосферу.

Одним из направлений снижения концентрации оксидов азота в отходящих газах является каталитическое восстановление оксидов азота горючими газами: водородом(Н₂), природным газом(СН₄), оксидом углерода(СО), аммиаком(NH₃). Условия проведения процесса и тип используемого катализатора определяются видом применяемого газа.
Рассмотрим подробнее процесс каталитического окисления нитрозных газов.

1. Основы процесса

Процесс основан на сжигании оксидов азота на катализаторе с помощью горючих газов. В отличие от других способов очистки в данном случае оксиды азота не улавливаются, а разрушаются, восстанавливаются до элементарного азота. Себестоимость этого способа очистки зависит от стоимости катализатора и газа-восстановителя, механической прочности катализатора, а также сочетания узла каталитической очистки выхлопных газов с аппаратурой основного производства и аппаратурного оформления самого узла каталитической очистки. В качестве катализаторов наиболее широкое распространение получили металлы платиновой группы ( Pt, Pd, Ni, Ag) и некоторые оксиды(Cr₂O₃, V₂O₅, и др.), включая природные минералы, представляющие собой сложную комбинацию различных оксидов.

В результате исследований установлено, что наиболее подходящим катализатором является таблетированный оксид алюминия (Al₂O₃), содержащий 2% масс.палладия(Pd)- катализатор АПК-2. Опытно-промышленные испытания показали возможность полной очистки отходящих газов от оксидов азота при объемной скорости 8000 – 16000 ч-1, соотношения метана к кислороду 0,65 - 0,7 и температуре процесса 750 °С. Температура инициирования реакции на данном катализаторе при применении природного газа составляет 400 °С.

Увеличение скорости реакции затруднено из-за отсутствия гибкого регулирования температуры на входе в реактор. Единственной возможностью увеличения скорости реакции остается повышение концентрации метана. Это приводит как к отложению сажи на катализаторе, так и увеличению содержания оксида углерода и не прореагировавшего метана в очищенных газах. Для достижения остаточной концентрации оксидов азота 0,002-0,008 % об. в процессе восстановления поддерживают 10%-ный избыток природного газа против стехиометрии. В качестве второго слоя в каталитической системе используют оксид алюминия, что позволяет снизить расход палладия. Срок службы катализатора АПК-2 составляет 3 года; потери палладия - 2-5% в год. В течение этого времени содержание оксидов азота в очищенном газе повышается от 0,002 – 0,003 до 0,008 – 0,01 % NОХ при начальном содержании их в очищенном газе порядка 0,1 %.

2. Аппаратурное оформление очистки

Принципиальная схема каталитической очистки включает в себя камеру подготовки газа (камера сгорания), камеру смешения и реактор.
Конструктивно аппараты на установках каталитической очистки отходящих газов могут использоваться в вертикальном или горизонтальном исполнении.

Для примера рассмотрим реактор каталитической очистки (полочного типа).

Хвостовые нитрозные газы (рис. 4.1) входят сверху при температуре 400 – 520 °С. Чтобы исключить локальный прогрев корпуса, внутреннюю корзину футеруют слоем каолиновой ваты толщиной 70 – 100 мм.

Список литературы

1. Бондарева Т.И., Пикулин Ю.Н.. Гетерогенно-каталитические процессы в решении экологических задач. Ресурсосберегающие  экологически чистые, безотходные технологии и продукция: Учебное пособие. М.:МГАХМ, 1996.-28с.
2. Кутепов А.М., Бондарева Т.И., Беренгартен М.Г. Общая химическая технология. М.: Высшая школа,1990.-520с.
3. Производство азотной кислоты в агрегатах большой единичной мощности. Под ред. В.М. Олевского.-М.:Химия,1985.-400с.
4. Бондарева Т.И. Экология химических производств. М.: МИХМ, 1986.

Загружено:

15 Jun 2009

Размер файла:

197.1 KB

Скачано раз:

1419