Страус В. - Промышленная очистка газов (1044946), страница 39
Текст из файла (страница 39)
Поскольку поверхности барабана соприкасаются поочередно с обоими потоками, то тепло, аккумулированное отходящими газами, отбирается и передается к потоку входящего воздуха илн газа. Подобные камеры сгорания могут применяться в тех случаях, когда изменение газового потока не слишком велико и добавочное топливо (если оно необходимо) очень дешево. Это объясняется тем, что газы н воздух (если его количество превышает стехиометрическое) должны быть нагреты до температуры сгорания.
Тгцательно рассчитанные камеры могут быть использованы для сжигания неорганических веществ и твердых частиц, присутствующих в больших количествах и препятствующих каталитическому сжиганию. 5, КАТАЛИТИЧЕСКОЕ СЖИГАНИЕ ОРГАНИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ Каталин нчеакое сжигание представляет собой дальнейшее расширение технологии сжигания газов в замкнутом пространстве. ллуеуулрд~- Изулеллррбненвипа рис. 1!1-55.
Горелка с предварительным смешепнем, теплообменником н пред- варительным подогревом (895): го ' репка туннельного тина; у — горелна молелн камбастнььюм»; 3 — камера прелвариеаьп о~о нагрева; т- каьгера сжата|и.н угла; б- ьонтрольнан камера; б — обшивка иа нержавеющей стали; 7 — теплообл~синик; 6 — иорпус с теплонаолннией.
157 к его преимуществам относится тот факт, что окисление на поверх. ности катализатора происходит при температуре ниже гемперагу. ры самовоспламенения и при таких концентрациях горючих газов, которые не обеспечивают тепловыделения, необходимого для про. текания самоподдерживающейся реакции горения. Дополнительным преимуществом является расход для каталитического сжигания только лишь стехиометрического количества кислорода (пз воздуха), поэтому отпадает необходимость в предварительном подогреве.
Обычно любые газообразные органические соединения могут подвергаться каталигическому сжиганию при условии, что продукты сгорания сами газообразны. К таким органическим примесям относятся соединения, содержащие серу или азот, ио не кремний- и фосфорорганические соединения. Если содержание неорганической пыли в сжигаемом газе велико, она должна быть предварительно удалена, однако малое ее количество, которое обычно содержится в воздухе, может пройти через установку каталитического сжигания и в ряде случаев даже уловлено в ней.
Этот осадок удаляется при периодической (годовой или полугодовой) промывке катали. затора. Особенностью процесса каталитического сжигания является природа окнсляющего вещества. К таким веществам относятся следующие. 1. Активный металлический катализатор на металлическом носителе.
Катализатор — платина или другой благородный металл— вместе с промоторами наносят на стружку из никелевого сплава. Разработаны специальные катализаторы для селективных реакций. Обычная каталитическая установка представляет собой неглубокую матрицу, хотя для некоторых операций используются цилиндрические патроны. Оригинальные типы установок были разработаны Руффом и Сутером [714] (Отделение каталитического сжигания фирмы Юниверсал Ойл Продактс).
2. Активный металлический катализатор на подложке из оксида металла. Тонкий слой металла платиновой группы наносят на подложку — обожженный о-оксид алюминия либо фарфор (свечного типа). Подложку изготавливают в виде цилиндрических гранул, расположенных рядами, смещенными по отношению друг к другу. Катализатором может быть также у-оксид алюминия с большой удельной поверхностью и платиновым покрытием 19!71 (процессы «Оксикат» и «Дегусса»). К этой же группе относится палладиевый катализатор на подложке из оксида алюминия.
Он может применяться для удаления кислорода из газовых потоков, содержащих водород и кислород в стехнометрическом (и нестехиометрическом) отношении (процесс «Деоксо») . 3, Активный катализатор — оксид металла на подложке из оксида металла. Активные оксиды (например, у-А1~0з), обладающие 188 высокой удельной поверхностью, могут быть нанесены на подложку из оксида металла (например, на а-А1«0«).
Такая система обладает следующими преимуществами: она способна выдерживать высокие температуры; в ее состав входят дешевые материалы (по сравнению с катализаторами из благородных металлов); кроме того, она может быть изготовлена в виде стерн«ней или таблеток. Такие катализаторы были первыми, применявшимися для очистки воздуха еще в 1927 г., хотя метод очистки не был в то время еще широко распространен. К этой категории относятся также катализаторы, целиком состоящие из активного материала, включая и подложку; такие катализаторы называются иногда «бесподложечными».
К их числу относится смесь оксидов меди и марганца («Хопкалит»), обеспечивающая полное сгорание углеводородов при 300 †400 'С, за исключением метана (30% при 400'С) !890!. 4. Активный оксид металла на металлическом носителе. Гоудри !3751 запатентовал каталнтическую систему, представляющую собой металлическую проволоку в качестве подложки, покрытую слоем импрегинированного оксида металла; такая система одновременно является термосопротивлением. О промышленном применении системы сведений нег [8901.
Температура, которая обычно необходима для начала каталитнческой реакции, зависит от присутствующих в газе углеводородов. Так, водород окисляется при комнатной температуре, бензол — при 227 'С, тогда как метан лишь частично окнсляется при 404 'С. Для сушильных лакокрасочных печей, например, обычно температура па входе в катализатор в начале реакции поддерживается на уровне 330'С, и затем в процессе ее снижают до 204 С, когда концентрация горючих примесей приближается к четверти нижнего предела воспламенения.
Более подробные сведения о температуре зажигания катализаторов приведены в табл. П1-8. Температура катализатора лишь несколько выше температуры отходящих газов, и рост температуры газов примерно совпадает со значением, рассчитанным из данных тепловыделения реакции.
Катализатор может располагаться в газовом потоке с рециркуляппсй или без нее; иногда отходящие газы используются для его предварительного подогрева или для производства пара (рпс. 1П-56). Для слоя стружечного катализатора высотой 60 мм линейная скорость газового потока должна обеспечивать достаточное время пребывания газов. Перепад давления на такой установке составляет около !00 Па. Активность катализаторов, нанесенных на подложки с высокой удельной поверхностью, уменьшается, если они работают при 800'С и течение длительного времени. Для у-оксида алюминия это объясняется уменьшением активной поверхности, увеличением доли а-оксида, отличающегося инертностью, экстракцией оксида алюминия материалом подложки. ТАБЛИЦА Ш-В Температура зажигания катализаторов при катплигичгском сжигании угу Загряаияшщие вещества в выхаапиых ~ текпеу «гура кагалигичеекыо окиевепия.
'С Пгоиегс 320 — 370 650 — 060' 340 †4 320 — 370 340 йльпегиды, антрапены, пары масла, углеводороды Водород, оксид углерода, метан, углерод Оксид углерода„ углеводороды Окисление асфальта Производство сажи Установки крекинга Печь ддя сушки стержней Производство формальдегида каталитического Парафины, пары масел Водород, метан, оксид углерода, формальдегид Оксиды азота И и гу' Растворители, смолы Фснод Маденовая и фтааевая кислоты, нафтахиноны. окснд углерода, формааьдегид Углеводороды Растворитепи Углеводороды Растворители, лаки 260 — 650" ' 260-400 320 — 430 320 — 340 Производство азотной кислоты Печь литографии на металле Производство октидфенода Производство фталевого ангид- рида 260 — 650 320 320 †3 320 — 370 Производство полиэтилена Печатные прессы Изготовление лаков Печи дая нанесения покрытий и эмалей двя емигаии» !окислеиия) угаерова требуется температура выше сап'с.
Требуете» воеетаиовитевьиая атмосфера, 190 Наиболее сложной проблемой, возникающей в процессе каталитического сжигания, является постепенная дезактивация или отравление катализатора при длительном сроке службы или при неожиданном появлении ядов в газовом потоке. Дезактивация обусловлена либо химическим взаимодействием газов с катализатором, либо покрытием катализатора слоем дезактивирующего вещества.
При использовании катализаторов с активным компонентом оксидом меди хлор и газообразный хлорнстый водород реагируют с ннм с образованием хлорида меди. Если в основе катализаторов используются оксиды алюминия, газы, содержащие сернистые соединения, реагируют с образованием сульфатов.
С другой стороны„ взаимодействие оксидов с 50я при 300'С очень ограничено. Фосфорорганические соединения, встречающиеся в аэрозолях, образуемых смазками, при окислении дают фосфорную кислоту, которая покрывает катализатор тонким дезактивирующим слоем. Однако присутствие неболыпих количеств фосфинов н органических фосфатов практически незначительно влияют на эффективность работы катализатора с большой площадью поверхности ~9!7~. Тяжелые металлы — свинец и мышьяк — действуют подобно фосфатам, образуя топкие дезактивирующие пленки.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
