Каталітичне розкладення оксидів азоту в окислювальному середовищі
Термодинамічна можливість протікання реакцій розкладення оксидів азоту в суміші з киснем, парами. Принцип підбору оксидних каталізаторів розкладення оксидів азоту на основі оксидів заліза з урахуванням нестехіометричності по кисню, розробка каталізатору.
Рубрика | Химия |
Вид | автореферат |
Язык | украинский |
Дата добавления | 18.11.2013 |
Размер файла | 41,9 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Каталітичне розкладення оксидів азоту в окислювальному середовищі
Автореферат
дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук
Загальна характеристика роботи
Актуальність проблеми. Оксиди азоту є одними з головних забруднювачів атмосферного повітря. Викиди оксидів азоту в атмосферу за рахунок діяльності людини оцінюються в 53 млн. т на рік. Найбільшими забруднювачами атмосфери оксидами азоту є тепло-енергетика, автомобільний транспорт, чорна металургія, хіміяна та нафтохімічна промисловість.
Для вилучення оксидів азоту із відхідних газів, широкого використання зазнали методи каталітичного відновлення на каталізаторах із благородних металів природним газом і низькотемпературне на ванадієвих каталізаторах в присутності аміаку. Незважаючи на високу ефективність цих процесів, методи каталітичного відновлення мають недоліки: застосування надміру відновлювачів, які самі є забруднювачами; дорогостоячи каталізатори; утворення побічних забруднювачів під час експлуатації.
Тому, що Україна обмежена запасами дорогоцінних металів і ванадію, то дуже актуальними стають питання розробки нових процесів та каталізаторів для знешкодження оксидів азоту.
Одним із перспективних методів вилучення оксидів азоту є каталітичне розкладення, яке вивчалось багатьма дослідниками: Боресков Г.К., Власенко В.М., Івамото М. Проте, процес каталітичного розкладення не досліджувався на газах промислового складу в окислювальному середовищі. Відсутні каталізатори, їх технології, кінетичні моделі та конструкції реакторів.
Таким чином виникає актуальна проблема по створенню нової технології вилучення оксидів азоту із відхідних газів методом каталітичного розкладу. Все це і визначило напрямок досліджень.
Підставою для роботи є науково-технічна програма "Наукові основи хімічної технології створення нових неорганічних матеріалів, комплексної хіміко-технологічної переробки мінеральної сировини України", що затверджена міністерством освіти України (протокол №37 від 13 лютого 1997 р)
Метою роботи є розробка технології каталітичного розкладення оксидів азоту в окислювальному середовищі, а також каталізаторів на основі оксидів перехідних металів та їх технології.
Наукова новизна.
Встановлено термодинамічну можливість протікання реакцій розкладення оксидів азоту в суміші з киснем і парами води. Визначено температурні межі досягнення гранично допустимих норм ГДК на рівні 50 ppm.
Теоретично обґрунтовано та експериментально підтверджено принцип підбору оксидних каталізаторів розкладення оксидів азоту на основі оксидів заліза з урахуванням нестехіометричності по кисню в оксиді і розроблено активний та селективний каталізатор.
Фізико-хімічними дослідженнями показано, що якість екструдованих каталізаторів визначається чистотою вихідної сировини, тонкістю роздрібнення, швидкістю термообробки, газовим середовищем, температурою обпалення та запропонована їх технологія.
Виявлено кінетичні умови процесу каталітичного розкладення оксидів азоту, встановлено дезактивуючу дію кисню, збудовано кінетичні моделі процесу.
Теоретично обгрунтовано та запропоновано метод регенерації мідь містячих каталізаторів, визначені технологічні параметри i запропонована технологічна схема розкладення оксидів азоту в окислювальному середовищі в стаціонарних і нестаціонарних умовах.
Практична цінність роботи полягає в розробці:
каталізатора розкладення оксидів азоту в окислювальному середовищі;
ресурсозберегаючої технології каталізаторів розкладення NOX з сировини України;
технології каталітичного розкладення оксидів азоту в режимі активації-регенерації.
Особистий внесок автора. Автором наведено, з використанням ЕОМ, термодинамічний аналіз розкладення оксидів азоту різної концентрації в присутності кисню і парів води. Автором створена експериментальна установка та методика проведення експериментів, самостійно проведені експеримени по усім розділам каталітичного розкладення оксидів азоту і розроблена кінетична модель процесу. Дисертант приймав участь в проведенні фізико-хімічних досліджень і обговоренні одержаних результатів. Автор запропонував і обгрунтував технологічну схему і реактор розкладення оксидів азоту.
На захист виносяться настунні положення:
термодинамічні основи розкладення NOХ в окислювальному середовищі;
каталітичні системи для розкладення NOХ та їх технологія;
вплив реакційного середовища на поверхню каталізатора та створені кінетичні і математичні моделі каталітичного розкладення NOХ;
спосіб регенерації відпрацьованого каталізатора i технологія каталітичного розкладення NOХ в окислювальному середовищі в стаціонарних і нестаціонарних умовах.
Апробація роботи. Результати роботи обговорювались на міжнародних науково-технічних конференціях: «Информационные технологии, наука, техника, технология» (Харків, 1996, 1997); на міжнародній науково-технічній конференції «Развитие технической химии на Украине» (Харків, 1997); на I Української науково-технічної конференції по каталізу (Северодонецьк, 1997).
Публікації. основний зміст дисертації опубліковано в 7 наукових працях із них: 5 статей і 2-і тези міжнародних конференцій.
Обсяг дисертації. Дисертація має вступ, 5 розділів основного змісту та додатки: викладена на 133 сторінках машинописного тексту, містить 130 найменувань праць вітчизняних та закордонних авторів. Має 21 ілюстрацію, 27 таблиць, додатки викладено на 10 сторінках.
Основний зміст дисертації
каталізатор кисень оксид
Розділ I. У цьому розділі проведено огляд сучасного стану промислових каталітичних методів очистки від оксидів азоту, високотемпературного відновлення природним газом і низькотемпературного селективного відновлення аміаком, показано їх достоїнства та недоліки.
Детальний аналіз літературних джерел проведен по методам каталітичного розкладення оксидів азоту. Розглянуті каталітичні системи, кінетика та механізм процесу, отруєння каталізаторів киснем.
Показано, що здійснення процесу в нестаціонарному хемосорбційно-регенераційному режимі є найбільш простим і екологічно вигідним методом. Аналіз літературних джерел показав, що процес каталітичного розкладення оксидів азоту на газах промислового складу, практично не вивчався, відсутні надійні каталізатори, не розроблена їх технологія, не приведені кінетичні та математичні моделі, технологічні режими та параметри, не розроблялись конструкції реакторів. На підставі аналізу літературних даних визначено коло невирішених питань, сформульовано ціль та завдання дослідження.
Розділ II. Термодинамічний аналіз процесу розкладення оксидів азоту.
Викидні гази промислових установок крім оксидів азоту містять велику кількість кисню, парів води, азоту та інші сполуки, котрі можуть справляти отруючу дію на каталізатор.
Для розрахунку рівноважних ступенів розкладення використовували наступні напрямки реакцій:
В результаті виконаних термодинамічних розрахунків вдалося визначити, що рівноважний ступінь розкладення оксидів азоту в інтервалі температур 600-1000 К при нормальному тиску в залежності від складу вихідної суміші (NO+NO2 =0,1-1%об.) коливається від 97,2 до 100% по оксиду азота (II) та від 89,5 до 100% - по оксиду азота (IV).
Наявність у суміші кисню та азоту зменшує ступінь розкладення тим більше, чим вище їх концентрація. Наявність кисню сильніше погіршує розкладення двоокису азоту. Із проведеного термодинамічного аналізу визначено область протікання реакції розкладення оксидів азоту на 90-98% в присутності великих концентрацій кисню та парів води.
Для досягнення санітарних норм по вмісту оксидів азоту у відходящих газах на рівні 50-130 ppm, температура термічної обробки NOX-містячих газів не повинна перевищувати 800 К.
Розділ III. Розробка технології та складу каталізаторів розкладення NOX. Активність каталізаторів вивчалась під атмосферним тиском при концентрації оксидів азоту 0,1-2%об., співвідношенні NO/NO2=0,5-2; вмісті кисню 3-18%об., парів води 2-10%об., об'ємна швидкість газу 1250-6250 год-1. Експерименти проводили на установці проточного типу у кварцевому реакторі. Реагенти і продукти розкладення NOX аналізували об'ємним методом. Нітрозний газ одержували окисленням аміаку, охолоджували до відповідної температури та направляли на розкладення, при необхідності конденсували пари води.
На підставі теоретичних передумов по активації молекули NO та виходячи із вартості і доступності оксидів металів, для виготовлення змішаного оксидного каталізатора розкладення оксидів азоту було вибрано такі компоненти: Fe2O3, CuO, Al2O3, ZnO, NiO, Co3O4, Cr2O3.
Досліження вказаних вище оксидів металів дозволили розмістити їх по активності у слідуючому ряду: Co3O4>CuO>NiO>Cr2O3>Fe2O3>Al2O3. Однак, тільки оксиди Fe2O3 і Al2O3 виявили більшу активність по розкладенню NO2, чим NO. Крім цього, оксиди заліза та алюмінію стійкі в окислювальному середовищі, нестехіометричні по кисню, з невисокою енергією зв'язку каталізатор-кисень та не дифіцитні, що й визначило їх вибір.
Для вибора основи каталітичної системи розкладення NOX були проведені дослідження оксида заліза (-Fe2O3) з різним хімічним походженням. Найбільш активним виявився оксид заліза, отриманий з Fe2SO47H2O методом осадження каталізатора(NOx=25-30%). Каталізатори готувалися методом змішування з подальшою екструзією та обпаленням.
Для дослідження впливу нестехіометричності по кисню в оксиді заліза, додатково уводили FeO, одержаний термічним розкладенням FeSO4. Каталізатор формували на азотній та сірчаній кислотах. Більш ефективною з'явилася 30%-ва азотна кислота. Активність каталізатора складала NOx =27-32%.
Одночасно проводились дослідження на оксиді міді, одержаному різними методами. При концентрації кисню в суміші 5-6%об., ступінь розкладення оксидів азоту складав 50-55%, однак він був стабільним на протязі 2-3 годин. Збільшення концентрації кисню до 16-18% різко знижувало активність (NOx20-30%).
Для стабілізації каталітичних властивостей оксида заліза (III) було вибрано оксид алюмінію, одержаний термічним розкладенням Al(OH)3. Дані досліджень окисної залізо-алюмінієвої системи наведені в таблиці 1.
Таблиця 1. Вплив оксидів алюмінію та температури на ступінь розкладення NOX
№ |
Каталізатор |
Т, К |
Ступінь розкладення,% |
|||
1 |
Fe2O3+15% FeO+5% Al2O3 |
773 |
38,0 |
46,0 |
43,0 |
|
2 |
Fe2O3+20% Al2O3 |
773 |
34,0 |
38,0 |
34,5 |
|
653 |
17,0 |
20,0 |
18,0 |
|||
773 |
28,0 |
34,0 |
30,0 |
|||
3 |
Fe2O3+30% Al2O3 |
873 |
39,0 |
42,0 |
40,0 |
|
973 |
49,0 |
47,0 |
48,0 |
|||
1073 |
26,5 |
41,0 |
31,4 |
Аналіз таблиці 1 показує, що залізо-алюмінієва оксидна система проявляє активність в області високих температур (923-1000 К), невисоких концентрацій кисню (СO2=5-8%об.) та об'ємних швидкостей (=1250-1500 год-1).
Для підвищення активності системи Fe2O3-Al2O3, вона була промотована оксидом міді, вплив якого на ступінь розкладення наведен на рис. 1.
Як видно з отриманих даних, промотування систем Fe2O3- Al2O3 оксидом міді знижує оптимальну температуру контактування до 653-673 К. При цьому селективність каталізатора збільшується та складає 60-65%, при =0,5 с. Оптимальний вміст CuO в каталізаторі складав 10%мас. Збільшення часу контактування до 0,7-0,9 с приводить до збільшення ступеню розкладення NOX до 74-76%. Характерною особливістю цього контакту є приблизно однакова каталітична активність, як по відношенню до NO, так і до NO2. З рис. 1 випливає, що Al2O3 незначно впливає на ступінь розкладення NOX.
Система Fe2O3-CuO-Al2O3 промотувалася також оксидами хрома та нікелю, однак, 4-х та 5-ти компонентні каталітичні системи особливого інтересу не визивають і тому, для розробки каталітичного метода розкладення NOX, було вибрано каталізатор складу Fe2O3 - 85%; CuO - 10%; Al2O3 - 5%.
Для розробки процесу виготовлення алюмо-мідно-залізногокаталізатору (АМЗ), досліжувалися наступні технологічні заходи: склад і тонкість роздрібнення вихідної сировини, засіб зволоження каталізаторної шихти та її влаговміст, температура і тривалість обпалення відформованого каталізатора.
Результати досліджень активності каталізатора АМЗ в залежності від виду вихідної сировини та засіба уведення мідь-складової в каталізатор наведені в таблиці 2.
Таблиця 2. Вплив виду мідьмістячої сировини і засіба зволоження шихти на ступінь розкладення. =5%об.; =2%об.; dз=2 мм
№ |
Вид мідь-складової сировини (Fe2O3-CuO-Al2O3) |
tразл., К |
, год-1 |
, %об. |
, %об. |
, % |
, % |
, % |
|
1 |
CuSO45H2O + 48% НNO3 |
653 |
1750 |
12,0 |
1,15 |
66,0 |
66,0 |
66,0 |
|
2 |
CuSO45H2O + 20% НNO3 |
653 |
1250 |
5,0 |
1,25 |
71,0 |
73,0 |
63,0 |
|
3 |
CuSO45H2O + 20% Н2SO4 |
673 |
1250 |
5,0 |
1,25 |
64,5 |
63,0 |
68,0 |
|
4 |
Cu(NO3)29H2O + 48% НNO3 |
653 |
1250 |
12,0 |
1,0 |
72,0 |
75,5 |
56,8 |
|
5 |
Cu(NO3)29H2O + 20% Н2SO4 |
653 |
1750 |
5,0 |
1,0 |
68,0 |
70,0 |
66,5 |
|
6 |
Cu(OH)2 + H2O |
673 |
1250 |
18,0 |
1,47 |
33,0 |
26,0 |
43,0 |
Аналіз даних, наведених в таблиці 2, показує, що уведення оксиду міді у вигляді CuSO45Н2О, попередньо розчиненого в 20%-вій азотній кислоті, приводить до максимального ступеню розкладення оксидів азоту, який становить 71%. Використання для розчинення CuSO45Н2О 20%-вого розчину сірчаної кислоти на 5-6% знижує активність каталізатора. Якщо, при виготовленні каталізатора, використався нітрат міді Cu(NO3)29Н2О, попередньо розчинений в 48%-вій HNO3 та 20%-вій H2SO4, то одержані результати були аналогічні каталізатору, виготовленому з сульфата міді. Однак, цей каталізатор з'явився менш стабільним. За 10 годин іспитів ступінь розкладення NOX спочатку знижується, при чому найбільш істотно він знизився у відношенні до розкладення NO2. Використання в якості вихідної сировини гідрата окису міді - Cu(OH)2 показало незадовільну каталітичну активність.
Для дослідження фізико-хімічних властивостей отриманих каталізаторів були використані методи диференційного термічного аналізу, рентгенової спектроскопії, лазерної маспектрометрії, теплової десорбції азоту.
Питома поверхня одержаних каталізаторів дорівнювала 60-70 м2/г, загальна пористість 35-40% з переважним радіусом пор 50-150 нм. Діфрактометрично було підтверджено наявність гематиту -Fe2O3 з параметром кристалічної решітки 54.18 нм, появу фази беміту ( - Al2O3) при температурі 695 К та розклад CuSO4 при температурі 1060 К.
Рентгенофазовим аналізом встановлено, що фазами в каталізаторі є _Fe2O3 і 4-6% Fe3O4 з дисперсністю 50-100 нм та те, що кристали -Fe2O3 мають дефекти. В відпрацьованому каталізаторі виявлено фазу CuAl2O4, яка і відповідає за зменшення активності. Дисперстність міді 4 нм і тому вона не виявлена, як і Al2O3, якого в каталізаторі 5%.
Методом лазерної маспектрометрії отримано хімічний склад поверхні свіжого каталізатору та відпрацьованого. Він містить в собі окрім оксидів Fe, Al, Cu ще й оксиди марганця, кальцію, кремнію. При цьому на поверхні існують розкислені ділянки, тобто оксид заліза є нестехіометричним по кисню, який і відподає за активність каталізатора.
Проведений комплекс фізико-хімічних досліджень дозволив нам запропонувати технологію каталізатора АМЗ.
Розроблена технологія дозволяє отримати активний та селективний каталізатор, стійкий до кисню по традиційній технології.
Розділ IV. Дослідження кінетики каталітичного розкладення оксидів азоту.
Для визначення кінетичної області, були проведені дослідження залежності ступеню перетворення NO від лінійної швидкості та розмірів зерна каталізатора.
Результати дослідження показали, що макрокінетичні фактори не впливають на швидкість реакції, якщо розмір зерен каталізатору складає менш 0,5 мм і лінійна швидкість потоку вище 0,049 м/с при температурі нижче 733 К.
Експериментами по дослідженню впливу кисню на ступінь перетворення NOX показали, що кисень гальмує процес позкладення оксидів азоту і тим більше, чим вище його концентрація.
Дослідженнями по впливу реакційного середовища на активність каталізатора показано, що каталізатор працює стабільно на протязі 10-14 годин (див. рис. 4). Після цього активність каталізатора починає різко знижуватися, і після 36 годин роботи каталізатора ступінь розкладення NOX стає приблизно 10%. Це пов'язано з тим, що в процесі розкладення оксидів азоту адсорбований кисень гальмує швидкість розкладення NOX.
У зв'язку з цим було висловлено припущення об утворенні фронту кисню на поверхні, який рухається по шару каталізатору. В прямому єксперименті кількість кисню на поверхні каталізатора визначалася по кількості утвореної води після відновлення каталізатра аміаком (див. рис. 5).
Аналіз експериментальних даних показує, що при каталітичному розкладенні оксидів азоту в окислювальному середовищі, в реакторі, найбільш можливо протікання реакцій окислення монооксиду азоту і розкладення диоксиду азоту по реакціям:
2NO + O2 = 2NO2 (1)
2NO2 = N2 + 2O2. (2)
Передбачуваний механізм реакцій перетворення оксидів азоту має наступний вигляд:
окислення NO
2NO+2[]2[NO]
O2+2[]2[O]
2[NO]+2[O]2[NO2]+2[] Cхема 1
2[NO2] 2[]+2NO2
2NO+O22NO2
розкладення NO2
2NO2+2[]2[NO2]
2[NO2] N2+O2+2[O] Схема 2
2[O] O2+2[]
2NO2N2+2O2
Аналіз експериментальних даних показав, що лімітуючими стадіями є 3 (Схема 1) та 2 (Схема 2). Використовуючи теорію стаціонарних швидкостей реакцій та приймаючи за основу адсорбційні рівняння, кінетичну модель процесу розкладення NOX при отруєнні каталізатора киснем можливо подати у слідуючому вигляді:
(3) (4)
(5)
де VK -об'єм неотруєного каталізатора, м3;
VН - початковий об'єм каталізатора, м3;
F - площа поперечного перетину реактору, м2;
k1 - константа швидкості реакції окислення NO;
К2, К3 - термодинамічні константи рівноваги адсорбції O2,NO2, NO відповідно;
k4 - константа швидкості розкладення NO2;
h - час роботи каталізатора, год.
Проведений пошук констант швидкостей методом порозрядного наближенням з використанням одержаних експериментальних даних дозволив встановити їх порядок. Е1=10,05 кДж/моль; Q2=11,0 кДж/моль; Q3=5,0 кДж/моль; Е4 =9,90 кДж/моль; К02 = 0,008 атм-1; K03 = 0,05 атм-1; k01 = 1107/Т моль/(м3сатм1,5); k04=1,3107/Т моль/(м3сатм)
Проведені розрахунки швидкості розкладення NOX наведені в таблиці 3 і показують добру сходимість розрахункових та експериментальних даних. Средня похибка для 12 опитів - NO - 11,5%; NO2 - 8,35%.
Розроблені кінетичні та математичні моделі можут бути використовані для розрахунку каталітичного метода та реактора розкладення NOX.
Розділ V. Техніко-економічний аналіз каталітичного розкладення NOX.
Для регенерації алюмо-мідно-залізного каталізатора (АМЗ) вико-ристовували газ-відновлювач аміак, концентрація якого в суміші з повітрям або елементарним азотом дорівнювала 0,5-12%об., час регенерації 0,5-3 години, температура в шарі була зафіксована та складала 573 К.
Використання аміачно-повітряних сумішей з підвищеним вмістом аміаку (до 8-10%об.) сприяє десорбції в газову фазу у вигляді єлементарного азоту і активність каталізатора практично повністю відновлюється. Однак, через 16 годин цикл відновлення необхідно повторити. Було проведено 9 циклів розкладення-регенерація, при цьому каталізатор не втрачав свою вихідну активність, яка складала 80-85%.
Проведені дослідження по регенерації різними складами суміші показали, що використання аміачно-повітряних сумішів більш ефективно (на 5-10%) по зрівнянню з азотними із-за адсорбції азота окисами заліза.
Для зняття усіх дифузійних обмежень були проведені експерименти на диаметрі зерна каталізатора dз=0,1-0,25 мм. Через труднощі здійснення процесу в нестаціонарному шарі каталізатора, була проведена невелика серія експериментів.
Розроблені каталізатори і нестастаціонарні режими їх роботи дозволяють зробити промислову реалізацію очистки відхідних газів від оксидів азоту. Можливі декілька напрямків по її здійсненню: імпульсний режим увода аміаку в проточну установку, працюючу на сотовому каталізаторі; організація «киплячого шару» з регенерацією частини каталізатору; рушійний шар каталізатора з проміжною його регенерацією. Найбільш перспективний напрямок - рушійний шар каталізатора і технологічна схема розкладення NOX, що наведена на рис. 7.
Хвостові гази змішуються з каталізатором, що надходить через регулятор 4 і подаються у вихідну вітку 1 реактора «рушійного шару». Діаметр часток каталізатора складав 40-80 мкм, температура процесу складала 653 К, линійна швидкість 2-3 м/с. Після висхідної вітки каталізатор в циклоні 2 відділявся від газового потоку і, через регенератор 3 та регулятор 4, повертався в цикл. Очищені хвостові гази через трубу 6 виводились в атмосферу. Через 8-12 годин роботи реактора проводилась регенерація каталізатора в регенераторі 3 шляхом подачі аміачно-повітряної суміші, яку одержують в змішувачі 5, протягом 0,5-1 год.
Порівняльний аналіз техніко-економічної ефективності метода СКВ в технології азотної кислоти і розробленого каталітичного розкладення (КР) NOX на каталізаторі сотової структури дозволив отримати прибуток в розмірі $23600 за рахунок зменшення відновлювального газу аміаку.
Висновки
Термодинамічно встановлена можливість протікання реакції розкладення оксидів в суміші з киснем і парами води. Визначені температурні межі для досягнення гранично допустимих норм викідів на рівні 50 ppm.
Встановлен ряд активностей індивідуальних оксидів, шо проявляють високу каталітичну активність по розкладенню NOX в окислювальному середовищу:
Co3O4>CuO>NiO>Cr2O3>Fe2O3>Al2O3
і показано, що тільки оксиди Fe2O3 та Al2O3 проявляють активність по розкладенню NO2.
Промотування оксидів заліза оксидами алюмінію та міді дозволило одержати активний і селективний каталізатор при температурах 350-400 оС на газі з концентрацією NOX - 0,5-1,0 5об.; О2 - 5-18%об.; Н2О - 2-15%об., =80-90%.
Встановлено, що якість екструдованих каталізаторів визначається чистотою та складом вихідної сировини, тонкістю роздрібнення, засобом формування і обпалення, швидкістю термообробки та газовим середовищем. Запропонована технологія каталізаторів із недифіцитної сировини, стабільних та стійких до кисню.
Фізико-хімічними дослідженнями виявлени розкислені ділянки, що складаються з катіонів меді та заліза, і запропонован механізм каталітичного розкладення NOX. Встановлено, що адсорбованний кисень окислює їх і дезактивує каталізатор.
Показано, що концентрація оксидів азоту в вихідному газі визначає механізм взаємодії іх з каталізатором, наводить до змінення як поверхні, так і хімічного складу приповерхневого шару, і описується швидкістю руху фронту поверхневого кисню.
Встановлено, що кисень є сильним каталітичним ядом і отруєння починається з лобового шару каталізатора. Запропонована фізична та математична модель взаємодії оксидів азоту з розробленим каталізатором.
Розроблена кінетична модель процесу каталітичного розкладення оксидів азоту, що включає стадії окислення монооксиду і розкладення двоокису азоту на азот та кисень, і визначени константи швидкостей по вказаним напрямкам реакцій.
Проведен аналіз збіжності розрахункових та експериментальних даних і показана можливість розрахунку каталітичного розкладення оксидів азоту від технологічних параметрів процесу в нестаціонарних умовах по розробленої математичної моделі.
Теоретично обгрунтован та запропонован метод регенерації мідь містячих оксидних каталізаторів аміачно-повітряними сумішами і визначени оптимальні технологічні параметри.
Запропоновани технологічні схеми розкладення оксидів азоту в окислювальному середовищі в стаціонарних і нестаціонарних умовах з проміжною регенерацією каталізатора після 8-12 годин роботи.
Проведен техніко-економічний аналіз запропонованої технології каталітичного розкладення оксидів азоту (метод КР), визначена економічна ефективність. За рахунок економії аміаку по зрівнянню з методом СКВ в технології азотної кислоти, прибуток складає на 1 агрегат 0,73 МПа $23600 на рік.
Основні матеріали дисертації викладений в таких роботах
Сю Юнлун, Савенков А.С. Дослідження каталітичного розкладення оксидів азоту. // Хімічна промисловість України. - 1997.- № 4.- С. 39-41.
2. Сю Юнлун, Савенков А.С. Сібірцева М.А. Каталітична активність оксидів заліза в реакції розкладення оксидів азоту. // Хімічна промисловість України. - 1997.- № 6. - С. 12-14.
3. Сю Юнлун, Савенков А.С., Иванов В.В. Анализ термодинамики реакций разложения оксидов азота // Тр. Международной научно-технической конференции: Информационные технологии: Наука, техника, технологии. - Харьков: ХГПУ, 1997, ч.5, С. 453-455.
4. Козуб П.А., Сю Юнлун, Савенков А.С. Исследование процесса разложения оксидов азота на катализаторе КН-СХМ с помощью создания его полуэмпирической модели. // Сб. трудов международной конференции по технической химии. - Киев: Укр. хим. Общество, 1997, ч.1, С. 155-158.
5. Сю Юнлун, Савенков А.С., Сибирцева М.А. Разработка катализаторов разложения оксидов азота. // Сб. трудов международной конференции по технической химии. - Киев: Укр. хим. Общество, 1997, ч.1, С.169-172.
6. Савенков А.С., Сю Юнлун, Иванов В.В. Анализ кинетических моделей каталитического разложения оксидов азота. // Тез. Международной конференции: Информационные технологии: Наука, техника, технологии. - Харьков: ХГПУ, 1996, ч.2, С. 158.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Характеристика процесу отримання азотної кислоти шляхом окислювання аміаку повітрям з наступною переробкою окислів азоту. Технологічні розрахунки основних стадій процесів. Особливості окислювання окису азоту, абсорбції оксидів та очищення викидних газів.
контрольная работа [114,4 K], добавлен 05.04.2011Поняття біогеохімічного циклу. Кругообіг речовин в біосфері. Кругообіг вуглецю. Кругообіг кисню. Кругообіг азоту. Кругообіг сірки. Роль біологічного компоненту в замиканні біогеохімічного кругообігу.
контрольная работа [23,4 K], добавлен 21.09.2007Бінарні сполуки як сполуки, до складу яких входять два різні елементи. Характеристика галогенідів природних – солей галоїдоводневих кислот. Що таке халькогеніди та карбіди. Оксид як бінарна сполука кисню з іншими елементами. Різновиди оксидів, їх якості.
доклад [9,8 K], добавлен 02.10.2009Опис неорганічного скла - аморфного полімерного матеріалу, що отримується при твердінні розплаву оксидів кремній, алюміній, бор, фосфор, арсеній, свинець й інших елементів. Класифікація скла за призначенням і сферою застосування, його властивості.
реферат [94,9 K], добавлен 02.06.2015Методи одержання та напрями використання електропровідних полімерів. Методика синтезу композитів ПАн-МоО3 та ППірол-МоО3. Особливості виготовлення та дослідження розрядних характеристик літієвих джерел струму із синтезованими катодними матеріалами.
курсовая работа [139,2 K], добавлен 03.05.2015Загальна характеристика лантаноїдів: поширення в земній корі, фізичні та хімічні властивості. Характеристика сполук лантаноїдів: оксидів, гідроксидів, комплексних сполук. Отримання лантаноїдів та їх застосування. Сплави з рідкісноземельними елементами.
курсовая работа [51,8 K], добавлен 08.02.2013Одержання водню конверсією метану. Промислові види каталітичної переробки газоподібних або рідких вуглеводнів. Технологічна схема двоступінчастого методу конверсії природного газу. Одержання водню та азотоводневої суміші газифікацією твердих палив.
реферат [204,6 K], добавлен 20.05.2011Характеристика та класифікація аніонів. Виявлення аніонів, використовуючи реакції з катіонами. Особливості протікання аналітичних реакцій аніонів, виявлення окремих іонів. Аналіз суміші аніонів І, ІІ та ІІІ груп. Систематичний хід аналізу суміші аніонів.
курсовая работа [165,5 K], добавлен 13.10.2011Понятие и сущность соединений. Описание и характеристика ароматических гетероциклических соединений. Получение и образование соединений. Реакции по атомному азоту, электрофильного замечания и нуклеинового замещения. Окисление и восстановление. Хинолин.
лекция [289,7 K], добавлен 03.02.2009Розгляд процесів з нерухомим шаром каталізаторів - методу Гудрі та процесу Термофору. Порівняльний аналіз каталітичної та термічної реакцій розщеплення вуглеводів, визначення їх природних каталізаторів; вивчення хімізму та механізму даних процесів.
реферат [404,4 K], добавлен 12.03.2011Основные реакции фрагментации и перегруппировки карбениевых ионов, имеющих синтетическое значение. Перегруппировки электронодефицитных интермедиантов. Миграция к углероду и азоту. Влияние электронного состояния нитренов на их химические свойства.
курсовая работа [905,6 K], добавлен 09.12.2014Класифікація хімічних реакцій, на яких засновані хіміко-технологічні процеси. Фізико-хімічні закономірності, зворотні та незворотні процеси. Вплив умов протікання реакції на стан рівноваги. Залежність швидкості реакцій від концентрації реагентів.
реферат [143,4 K], добавлен 01.05.2011Магнітний залізняк та його властивості. Загальна характеристика методу перманганатометрії. Методи визначення заліза в магнітному залізняку. Визначення заліза дихроматним методом. Методика перманганометричного визначення заліза у магнітному залізняку.
курсовая работа [33,3 K], добавлен 05.02.2008Каталітичні процеси, їх особливості. Історія, поняття та суть каталітичних процесів. Активність і селективність каталізаторів. Гомогенний і гетерогенний каталіз. Найважливіші технологічні характеристики каталізаторів, розрахунки каталітичних процесів.
реферат [38,1 K], добавлен 30.04.2011Розподіл катіонів на рупи за сульфідною та за кислотно-лужною класифікацією. Класифікація аніонів за розчинністю солей барію і срібла. Вивчення реакцій на катіони. Аналіз суміші катіонів різних аналітичних груп. Проведення аналізу індивідуальної речовини.
методичка [1,3 M], добавлен 04.01.2011Класифікація реакцій внутрішнього обміну за напрямками їх протікання та характером кінцевих продуктів. Передумова створення та сутність перекисної теорії Шенбайн–Баха. Сучасна теорія біологічного окислення. Макроергічні зв'язки та макроергічні сполуки.
учебное пособие [40,0 K], добавлен 19.02.2009Напівреакції. Гальванічні елементи. Електрорушійна сила (е.р.с.) гальванічного елементу. Стандартні електродні потенціали. Окислювачі і відновлювачи. Мимовільність і ступінь протікання окислювально-відновних реакцій. Е.р.с. і зміна вільної енергії. Е.р.с.
реферат [42,3 K], добавлен 26.03.2004Характеристика сировини, готової продукції та вимоги до них. Сучасні дослідження в області виробництва каталізаторів парової конверсії СО. Вирішення проблеми сірки в технології залізохромового каталізатора. Тепловий та матеріальний розрахунок реактора.
курсовая работа [151,0 K], добавлен 09.11.2014Кисень - історія відкриття. Поширення в природі, одержання. Фізичні і хімічні властивості. Застосування кисню. Біологічна роль кисню. Сірка - хімічні властивості. Оксиди сульфуру. Сульфатна кислота. Чесна сірка і нечиста сила. Чорний порох.
реферат [64,8 K], добавлен 11.01.2007Вивчення властивостей та галузей застосування молібдену. Участь хімічного елементу у вуглеводневому обміні, синтезі вітамінів. Аналіз його впливу на інтенсивність окислювально-відновлювальних реакцій. Наслідки дефіциту молібдену в живильному середовищі.
реферат [20,4 K], добавлен 26.03.2015