Книга - Охрана окружающей среды - Белов (1991) (994567), страница 27
Текст из файла (страница 27)
Для осуществления каталитического процесса необходимы незначительные количества катализатора, расположенного таким образом, чтобы обеспечить максимальную поверхность контакта с газовым потоком. Каталитический слой должен создавать умеренно низкий перепад давления, обеспечивать структурную целесообразность и долговечность катализатора. В большинстве случаев катализаторами могут быть металлы (платина, палладий и другие благородные металлы) или их соединения (оксиды меди, марганца и т. п.), Катализаторная масса обычно выполняется из шаров, колец, пластин или проволоки, свитой в спираль из нихрома, никеля, оксида алюминия с нанесенными на их поверхность (сотые доли $ к массе катализатора) благородных металлов.
Например, катализаторы, разработанные в Дзержинском филиале НИИОГАЗа, позволяющие при темперагуре 360 — 420*С и скорости обезвреживания 30000 — 60000 ч — ' практически полностью окислять примеси этилена, пропилена, бутана, пропана, ацетальдегида, спиртов (метилового, этилового, пропилового и др ), ацетона, этилацетона, бензола, толуола, ксилола н др, выполнены в виде нихромовой проволоки 0,4 — 0,6 мм, свитой в спираль диаметром 4 — 5 мм с нанесенным па ее поверхность в виде активной пленки платины и палладия.
Объем катализаторной массы определяют, исходя из максимальной скорости обезвреживания газа, которая, в свою очередь, зависит от природы и концентрации вредных веществ в отходящем газе, температуры н давления каталитического процесса и активности катализатора. Каталитическая активность нарастает в зависимости от молекулярного строения улавливаемых соединений в следующем порядке; ароматические углеводороды ~ парафины разветвленного строения ( парафины линейного строения ( олефины ( ацетиленовые углеводороды. Высшие углеводороды окнсляются легче, чем низшие. Осуществление каталитических процессов иногда затрудняется возможным отравлением катализатора некоторыми примесями, со- 125 Таблица 38 Температура Окнслнемое вещество начала ое.
аннан, С Температура начала уе- анпнн. С Оквслнсмое вещество Альдегиды Ацегилеи Беизии Беизол Ксилол Лаки Нитротолуол Оксид углерода Пронзи Растворитель Тринитротолуол Толуол Феиол Зтзиол 173. 234 207...241 261...298 277.. 300 200...340 316...371 265.. 297 316...343 293...332 260...400 219..250 200...250 216...427 261 ..293 приведены оптимальная температура окисления некоторых веществ на катализаторах. С повышением температуры эффективность каталитического процесса увеличивается. Например, метан начинает окисляться на поверхности катализатора, состоящего из 80вгв диоксида марганца и 40Р1р оксида меди, только при температуре 320'С, а 97в1о-нос реагирование наблюдается при 1=450*С.
Следует иметь в виду, что для каждого катализатора существует предельный температурный уровень. У многих катализаторов максимальная рабочая температура составляет 800 — 850'С. Превьппенне этого уровня приводит к снижению активности, а затем к разрушению катализатора. Различают два конструктивных варианта газоочистных каталитических устройств: — реакторы каталитические, в которых происходит контакт газового потока с твердым катализатором, размещенным в отдельном корпусе; — реакторы термокаталитические — аппараты, в которых в общем корпусе размещены контактный узел и подогреватель. Примером простейшей конструкции каталитического реактора очистки газов является реактор унифицированного сборочного комплекса типа УКС-39, разработанного Минским конструкторско- технологическим институтом (МКТЭИ), представляющий собой 126 держащимися в газовых выбросах. Присутствие в обрабатываемом газе железа, свинца, кремния и фосфора, а также соединений серы сокращает срок службы многих катализаторов или подавляют их активность Возможность отравления существенно затрудняет выбор эффективных катализаторов для дожигания выбросов подвижных источников газообразных отходов, Существенное влияние на скорость и эффективность каталитического процесса оказывает температура газа.
Для каждой реакции, протекающей в потоке газа, характерна так называемая минимальная температура начала реакции, ниже которой катализатор не проявляет активности. Температура начала реакции зависит от природы и концентрации улавливаемых вредностей. В табл.
38 Рис 43. Каталитический реактор: 2 — теолообненннк рекуоератор; 2— Контактное устроастло; 5 — катализатор, а — нологренатель; 5 — горелка орнроаного газа 127 прямоугольный сварной теплоизолированный корпус, одна из стенок которого выполнена съемной для обеспечения возможности монтажа-демонтажа кассеты с катализатором. Реактор предназначен для оснащения в комплексе с электроподогревателем и специальным капельным теплообменником сушильных камер окрасочных линий предприятия машиностроения. Наиболее многочисленную группу современных аппаратов каталитического обезвреживания органических соединений и оксида углерода представляют термокаталитические реакторы очистки газов, в которых рекуператор теплоты, подогреватель и контактный узел размещены в одном корпусе. На рис.
43 представлен каталитический реактор, разработанный Дзержинским филиалом НИИОГАЗа, предназначенный для окисления толуола, содержащегося в газовоздушных выбросах цехов окраски. Воздух, содержащий примеси толуола, подогревается в межтрубном пространстве теплорчищгинми' гпг обменника-рекуператора 1, откуда по ).1 переходным каналам поступает в по- ° еа( догреватель 4. Продукты сгорания природного газа, сжигаемого в горел52алпийо 54 аЯ ках 5, смешиваются с воздухом, повы- гпа шая его температуру до 250 †3'С, т.
е. до уровня, обеспечивающего оптимальную скорость окисления толуола на поверхности катализатора. Процесс химического превращения происходит на поверхности катализатора 3, размещенного в контактном устройстве 2. В качестве катализатора применена природная марганцевая руда (пиромзит) в виде уранул размером 2 — 5 мм, промотированных азотнокислым палладием. В результате окисления толуола образуются нетоксичные продукты: диоксид углерода и водяные пары (СуН,+902 — 7СОа+4Н20) Смесь воздуха и продуктов реакции нри температуре 350 — 450оС направляется в рекуператор 1, где отдает тепло газовоздушному потоку, идущему на очистку, и затем через выходной патрубок выводится в атмосферу.
Эффективность очистки такого реактора составляет 0,95 — 0,98 при расходе вспомогательного топлива (природного газа) 3,5 — 4,0 м' на 1000 и' очищаемого воздуха. Гидравлическое сопротивление реактора при номинальной нагрузке (800 — 900 ма(ч) не превышает 150 — 180 Па. Скорость процесса находится в пределах от 8000 до 10000 объемов на объем катализаторной массы в 1 ч. Каталнтические методы очистки применяют и для нейтрализации выхлопных газон автомобилей.
Помимо вышеизложенных методов газоочистки промышленных выбросов, для удаления неприятных запахов биологического происхождения, для организации газоочистки в процессах нане- сенин лаковых покрытий в автомобилыюй промышленности и литейных цехах в ряде стран (ФРГ, Швейцария, Нидерланды и др.) начали применять биохимические методы газоочистки.
Биохимические методы газоочистки основаны на способности микроорганизмов разрушать и преобразовывать различные соединения. Разложение веществ происходит под действием фермецтов, вырабатываемых микроорганизмами под влиянием отдельных соединений или группы веществ, присутствуюгцих в очищаемых газах. Биохимические методы газоочистки более всего применимы для очистки отходящих газов постоянного состава.
При частом изменении состава газа микроорганизмы не успевают адаптироваться к новым веществам и вырабатывают недостаточное количество ферментов для их разложения, в результате чего биологическая система будет обладать слабой разрушающей способностью по отношению к вредным компонентам тазов. Высокий эффект газоочистки достигается при условии, что скорость биохимического окисления уловленных веществ болыпе скорости нх поступления из газовой фазы. Различают две группы аппаратов биохимической очистки газов: биофилыры и биоскрубберы. Биоскрубберами называют абсорбционные аппараты (абсорберы, скрубберы), в которых орошающей жидкостью (абсорбентом) служит водяная суспензия активного ила.
Содержащиеся в очищаемых газах вредные вещества улавливаются абсорбентом и расщепляются микроорганизмами активного ила Так как биохимические реакции протекают с относительно небольшой скоростью, для обеспечения высокой эффективности работы газоочистной установки требуется промежуточная емкость, которая может быть выполнена в виде отдельного реактора или встроена в основание абсорбера. В биофильтрах очищаемый газ пропускают через слой фильтра-насадки, орошаемой водой для создания необходимой влажности, достаточной для поддержания жизнедеятельности микроорганизмов. Насадкой служат природные (почва, торф, компост и др ) или искусственные материалы. При использовании последних на них предварительно выращивают биологически активную пленку орошением водой или суспензией активного ила.
Способность активного ила к расщеплению уловленных веществ устанавливается по соотношению полной биохимической потребности в кислороде (БПК„) до начала процессов нитрофикации и химической потребности в кислороде (ХПК), которая характеризует окисление вещества до диоксида углерода и воды. При отношении БПК„;ХПК)0,5 вешества поддаются биохимическому окислению. Эффективная работа биофильтров обеспечивается за счет равномерного распределения очищаемого воздуха по всей фильтрующей поверхности, равномерной влажности (20 — 50$) и плотно- 128 сти фнльтрующего слоя, поддержания оптимальных температур (25 — 35'С) и значения рН 6,5 — 8,5.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
