Еволюція каталітичних нейтрализаторов

 
 

 

Рисунок 8.7 –  Схема вловлювання парів палива бензинового ДВЗ: 
1 – паливний бак; 2 – кришка паливно-заправної горловини; 3 – компенсувальна ємність; 4 – карбюратор; 5 – поворотний клапан;  6 – адсорбер 

 

Для попередження викидів  парів бензину з паливної системи, основна частина яких поступає в атмосферу, коли двигун не працює, на автомобілях установлюють систему  знезаражування випаровувань палива з карбюратора і паливного бака, яка складається з трьох основних вузлів       (рис. 8.7):  
- герметичного паливного бака 1 зі спеціальною ємністю 3 для компенсації теплового розширення палива;  
- кришки 2 паливно-заправної горловини бака з двостороннім запобіжним клапаном для запобігання надмірного тиску чи розрідження в баку;  
- адсорбера 6 для поглинання парів палива при виключеному двигуні з системою повертання 5 парів у впускний тракт двигуна під час його роботи.  В якості адсорбера   використовують активоване вугілля.

 

 

Хімічні методи очищення відведених газів

 

 

 

Запровадження

Тема реферату «Хімічні методи очищення відведених газів» з  дисципліни «Технологія очищення утилізації газових викидів».

У зв'язку з підвищенням вимог до екологічну чистоту виробництв дедалі більше уваги приділяють розвитку хімічних методів очищення відведених газових потоків. Ці методи власними силами чи поєднанні з заснованими інших принципу технології забезпечують ефективну очищеннявибрасиваеми) у повітря газоподібних продуктів, надійність усього виробництва, зниження енерговитрат і собівартості.

Усунення небажаних  компонентів в газах з допомогою хімічних методів означає, що у основі процесу хімічна реакція та переважає проти процесами адсорбції, абсорбції, конденсації чи спалювання. Найчастіше, проте, технологія поєднує у собі кілька операцій та дуже складно класифікувати метод очищення відповідно до переліченими вище фізико-хімічними методами. Наприклад, метод очищення газу відSO₂ з допомогою винищити чи вапняного молока не наводиться тут як хімічного, оскільки визначальною операцією є абсорбція на стадіїскруббирования. На цьому прикладу видно, що означає визначення, дане «хімічному» методу очищення, неоднозначно і для зручності викладу і необхідності класифікації.

 

 

 

1.  >Окислительние методи

1.1 Особливість  застосування хімічних методів  очищення відведених газів

Усунення небажаних  компонентів в газах з допомогою хімічних методів означає, що у основі процесу хімічна реакція та переважає проти процесами адсорбції, абсорбції, конденсації чи спалювання. Найчастіше, проте, технологія поєднує у собі кілька операцій та дуже складно класифікувати метод очищення відповідно до переліченими вище фізико-хімічними методами. Наприклад, метод очищення газу відSO₂ з допомогою вапна чи вапняного молока не наводиться тут як хімічного, оскільки визначальною операцією є абсорбція на стадіїскруббирования. На цьому прикладу видно, що означає визначення, дане «хімічному» методу очищення, неоднозначно і для зручності викладу і необхідності класифікації.

У результаті розмаїття  топок, котельних та інших аналогічних  пристроїв сфера докладання описуваних методів контролю чистоти викидів дуже широка. Фахівець у сфері має вибрати найоптимальніший варіант чи знайти спосіб поліпшення вже функціонуючих конструкцій. Загальний інтерес представляє придатність окремих методів до конкретних типам забруднюючих викидів, їх універсальність, економічність, перспектива вдосконалення, збільшення продуктивності і можливі недоліки.

>Каталитические  методи очищення газів засновані  на реакціях у присутності  твердих каталізаторів, т. е.  на закономірності гетерогенного  каталізу Через війну каталітичних реакцій домішки, перебувають у газі, перетворюються на інші сполуки, т. е. на відміну розглянутих методів домішки не беруться з газу, а трансформуються в нешкідливі сполуки, присутностей: яких припустимо ввихлопном газі, або у сполуки, легкоудаляемие з газового потоку. Якщо які утворилися речовини підлягають видалення, то потрібні додаткові операції (наприклад, вилучення рідкими чи твердими сорбентами).

Важко провести межу міжадсорбционними ікаталитическими методами газоочистки, бо такі традиційні адсорбенти, як активоване вугілля, цеоліти, служать активними каталізаторами багатьом хімічних реакцій.Очистку газів наадсорбентах–катализаторах називаютьадсорбционно-каталитической. Цей прийом очищення відпрацьованих газів дуже перспективний через високої ефективності очищення від домішок й можливості очищати більше об'ємів газів, містять малі частки домішок (наприклад, 0,1—0,2 в об'ємних часткахSO₂). Але методи утилізації сполук, отриманих при каталіз, інші, ніж у адсорбційних процесах. 

 

1.2Адсорбционно-каталитические  методи

>Адсорбционно-каталитические  методи застосовують очищення  промислових викидів від діоксиду сірки, сірководню ісеро-органических сполук. Каталізатором окислення діоксиду сірки втриоксид і сірководню в сірку служать модифікований добавками активоване вугілля й інші вуглецеві сорбенти. У присутності водяної пари лежить на поверхні на результаті окисленняSO₂ утворюється сірчана кислота, концентрація якої уадсорбенте становить, залежно кількості водяної пари при регенерації вугілля від 15 до70%.

Схема каталітичного  окислення H₂P.S в підвішеному шарі високоміцного активного вугілля приведено на рис. 8.Окисление H₂P.S іде за рахунок реакції

 

H₂P.S + 1/2 Про₂ = М₂Про + P.S

>Активаторами  цієї каталітичної реакції служать  водяну пару і аміак,добавляемий доочищаемому газу у кількості ~>0,2г/м³. Активність каталізатора знижується у міру заповнення його пір сірою економікою та коли маса P.S сягає 70—80% від безлічі вугілля, каталізатор регенерують промиванням розчином (>NH₄)₂P.S.Промивной розчинполисульфида амонію розкладають гострим пором із отриманням рідкої сірки.

Становить великий  інтерес очищення димових газів  ТЕЦ чи інших відведених газів, містятьSO₂ (концентрацією 1-2%SO₂), в підвішеному шарі високоміцного активного вугілля із отриманням як товарного продукту сірчаної кислоти і сірки.

Іншим прикладомадсорбционно-каталитического  методу може бути очищення газів від сірководню окисленням на активному вугіллі чицеолитах в підвішеному шаріадсорбента-катализатора.

>Рис. 1. Схема каталітичної  очищення газу від сірководню  в підвішеному шарі активного вугілля: 1 –циклон-пилеуловитель; 2 – реактор зі зваженим шаром; 3 – бункер зпитателем;4 –сушильнаякамера;5 – елеватор; 6 – реактор промивання каталізатора (свердло); 7 – реактор екстракції сірки (>шнек-растворитель); I – газ на очищення; II – повітря з добавкоюNH₃; III – розчин (>NH₄)₂P.S_n на регенерацію; IV – розчин (>NH₄)₂P.S; V – регенерований вугілля; VI – свіжий активний вугілля; VII – очищений газ; VIII – промивні води

 

1.3Каталитическое окислювання токсичних органічних сполук і оксиду вуглецю

Широко поширений  спосіб каталітичного окислення  токсичних органічних сполук і оксиду вуглецю у складі відведених газів із застосуванням активних каталізаторів, які потребують високої температури запалювання, наприклад металів групи платини, заподіяних на носії.

У промисловості  застосовують також каталітичне  відновлення та гідрування токсичних домішок в вихлопних газах. На селективнихкатализаторахгидрируют ЗІ доCH₄ і М₂Про, оксиди азоту — до N₂ і М₂Про. Застосовують відновлення оксидів азоту в елементарний азот напалладиевом чи платиновомукатализаторах.

>Каталитические  методи одержують всі більшого  поширення завдяки глибокої очищенні  газів від токсичних домішок  (до 99,9%) при порівняно невисоких  температурах і звичайному тиску,  і навіть за дуже малих початкових  концентраціях домішок.Каталитические методи дозволяють утилізувати реакційну теплоту, тобто. створюватиенерготехнологические системи. Установки каталітичної очищення прості в експлуатації імалогабаритни.

Недолік багатьох процесів каталітичної очищення — освіту нових  речовин, які підлягають видалення з газу іншими методами (абсорбція, адсорбція), що ускладнює встановлення та знижує спільний економічний ефект. 

 

1.4Термические  методи знешкодження газових  викидів 

 

>Термические методи знешкодження газових викидів застосовні за високої концентрації горючих органічних забруднювачів чи оксиду вуглецю. Найпростіший метод — смолоскипове спалювання — може бути, коли концентрація горючих забруднювачів близька до нижньої межі запалення. І тут домішки служать паливом, температура процесу 750—900 °З повагою та теплоту горіння домішок можна утилізувати.

Коли концентрація горючих домішок менше нижньої  межі запалення, необхідно підбивати певна кількість теплоти ззовні. Найчастіше теплоту підводять добавкою пального газу та його спалюванням вочищаемом газі.Горючие гази проходять систему утилізації виробництва тепла й викидаються у повітря. Такіенерготехнологические схеми застосовують за досить дуже високому вмісті горючих домішок, інакше зростає витрата який додається пального газу.

Для повноцінної  очищення газових викидів доцільні комбіновані методи, у яких застосовується оптимальне кожному за конкретного випадку поєднання грубої, середній і тонкого очищення газів і парів. На перших стадіях, коли зміст токсичною домішки велике, більш підходятьабсорбционние методи, а доочищення —адсорбционние чи каталітичні.

 

 

 

2.  Очищення газів від оксиду азоту 

 

2.1 Запровадження  аміаку

газ хімічний очищення токсичний

Методи очищення газів від NO_X є найвдалішим прикладом застосування хімічних методів задля забезпечення екологічної чистоти промислових викидів. Особливо відзначені два методу:некаталитическое гомогенне відновлення NO_X добавками аміаку і селективнийгетерогенно-каталитический відновлення оксидів азоту у присутностіNH₃.

Основи  методів

Метод грунтується  на відновленні NO до N₂ і М₂Про у присутності кисню і який вводимо відновлювача — аміаку (>NH₃) і призначено очищення відведених газів систем спалювання від оксидів азоту. Процес описується такимибрутто-уравнениями :

NO +NH₃ +0₂ N₂ + ³/₂М₂0;

>NH₃ + ⁵/₄0₂ + NO + ³/₂М₂0.

Перша реакція переважає  за нормальної температури газового потоку в інтервалі 880—1000 °З. Починаючи  з1100°С внесок реакції стає істотним бачимо небажане освіту NO . Отже, відновлення  дуже чутливий до певній температурі  й найефективніший у досить вузькому температурному інтервалі 970 ± 50 °З. Експериментальні дані наочно демонструють зв'язок селективності  процесу зі зміною температури . Добавка водню знижує нижній температурний межа, отже значно розширюється припустимий температурний інтервал. Примольном відношенні М₂ :NH₃ = 2:1 відновлення оксидів азоту відбувається досить швидко за нормальної температури близько 700 °З.

>Очистку газів  від оксидів азоту описуваних чином можна запровадити у широкому масштабі у різних стаціонарних спалюють пристроях, наприклад, у міських й управління промислових котельних і за очищенні газів металургійних виробництв (доменні печі, вагранки). Метод пройшов успішну перевірку ряд котельних й управління промислових топок Японії та при очищенні газів парогенераторів США, виділені на підвищення нафтовіддачі пластів. У Каліфорнії наряді пристроїв підтверджено ефективність очищення відведених газів з погляду припустимою чистоти викиду відповідно до екологічними вимогами. До нашого часу метод, проте, не випробуваний очищення димів топок, працівників вугіллі.

Чинники що визначають рівень відновлення оксидів азоту

Ступінь відновлення  оксидів азоту такими чинниками:

1. Тип топки, характеристики  палива.

2. Час перебування  газової суміші у сфері оптимальної  температури у процесі руху  потоку.

3. Розподіл температури в топці.

4. СтавленняNН₃/>NО_x і концентрація NO_X.

5.Перемешивание  серед.

З практичного погляду найважливіше встановити місце введення аміаку в газовий потік, щоб забезпечити якнайшвидший змішування аміаку (у разі необхідності М₂) в оптимальному температурному інтервалі, співпадаючому зі стаціонарним режимом топки. І тому необхідно мати профіль розподілу температури по потоку що за різних потужностях завантаження палива. Зазвичай за умови правильного виборі температурної області для перебігу реакції досить 0,2— 0,3; при змісті оксидів азоту у кількості не вище 200 млн^-1 використовується ставленняNH₃ : NO* = 1,5. При подальшому зростання кількості NO_x цей показник зменшується до 1,0. Ефективність відновлення зростає зменшенням кількості кисню в газовому потоці, однак лише до певного рівня відповідність до рівняннямбрутто-реакции . Слід зазначити, що це цілком узгоджується з практикою, коли зменшення освіти оксидів підтримують невеличкий надлишок повітря.

Оскільки цей  метод очищеннятопочних газів перебуває  на стадії розвитку, слід зазначити  ряд недоліків, невирішених запитань і чинників, які у майбутньому його вдосконалити.

1. Необхідно якраз  встановлювати місце введення  аміаку втопочний газ, оскільки  відновлення NO аміаком ефективно  відбувається у вузькому температурному інтервалі.

2. Суворі вимоги  до процесу поновлення і залежність  температури потоку від завантаження  палива й його калорійності  можуть обмежувати потужність  який спалює устрою.