Каталітичні реактори
для допалювання газів, що відходять
Канд. техн. наук Л. К.
Акімова, П. І. Батура, Н. А. Докіна (ДПІ)
Викиди коксохімічних підприємств містять тверді
частинки, сірчані з'єднання, краплинки смоли, нафталін, феноли та інші
шкідливі речовини. Для видалення з газів небажаних домішок газо-і
пароподібні речовин застосовують різні методи очищення, у тому числі і
каталітичні. При некаталітична методи домішки виводяться з газової суміші
конденсацією або поглинанням рідкими або твердими поглиначами. При
каталітичних ж способи що видаляються домішки не виводяться з системи, а
перетворюються в інші речовини, які залишаються в газовій суміші або легко
видаляються на подальших стадіях очищення [1, 2].
Існує чимало робіт присвячених питанням очищення
різних газів, головним чином хімічними і сорбційними методами.
Каталітичним методів порівняно недавно стали приділяти увагу, хоча
відомо, що в багатьох випадках вони найбільш ефективні для очищення як
технологічних, так і вибросних газів.
Основні переваги каталітичних способів очищення
газів в порівнянні з некаталітична в тому, що вони можуть здійснюватися
безперервно, при досить великих об'ємних швидкостях, без зміни каталізатора в
протягом тривалого часу, забезпечують високу і стабільну очищення. У
процесі каталітичної очистки газів на поверхні твердого контакту
відбуваються хімічні перетворення, що призводять до видалення з реакційної суміші
небажаних домішок.
Рис. 1. Схема установки каталітичного окислення
вуглеводнів:
1-ротаметр; 2-реактор проточного типу з каталізаторной
насадкою; 3-каталізатор; 4-газові піпетки; 5-вакуумний насос; 6-поглинальні
посудини, а 7-лагометр; 8-крапельницю; I-повітря; II-в атмосферу; III-газ
Очищення газів від органічних домішок проводили
каталітичним окисленням на різних каталізаторах з частками розмірі 5-10
мкм. При цьому використовували відомі каталізатори, найбільш доступні та
дешеві: I-нанесений оксидний меднохромовий на шамотної крихті; II-марганцеву
руду Нікопольського родовища; III-ферромарганцевий агломерат Донецького
металургійного заводу. Каталізатор вибирали за ступенем знешкодження газів
від органічних сполук (бензолу, фенолу, нафталіну).
Каталітичне окислення чистих органічних речовин,
що містяться в вибросних газах, проводили на установці, змонтованої з
Варіювали типи
каталізаторів, їх температуру, зміст окисляючих речовин і витрата повітря
перед хімічним реактором.
Зміст фенолу в газовій фазі до і після реактора
визначали фотокалоріметріческім методом, нафталіну-пікратним, а бензольних
вуглеводнів-поглинанням їх активованим вугіллям [3].
Аналіз даних показує, що знешкодження бензолу
на меднохромовом каталізаторі протікає при підвищених температурах (400-560
° С), початок реакції при 400-405 ° С. Чим вище температура шару каталізатора, тим
більший вміст оксиду вуглецю в продуктах окислення. Окислення бензолу на
марганцевої руди протікає при більш низьких температурах (250-405 ° С), ступінь
знешкодження становить від 64 до 100%. Швидкість адіабатичне розігріву
каталізатора 7,66 ° С/хв протягом перших 10-15 хв від початку реакції, а потім
вона знижується до 4 ° С/хв. При зниженні температури шару каталізатора з 250 до
150 ° С швидкість адіабатичне розігріву марганцевої руди падає на приблизно
2,2 ° С/хв.
Для практичних цілей досить високий ступінь
окислення бензолу на марганцевої руди досягається при 200-250 ° С, температура
початку реакції 145-150 ° С. При підвищених температурах (> 300 ° С) швидкість адіабатичне
розігріву марганцевої руди зростає незначно (на приблизно 1,34 ° С/хв)
в порівнянні зі швидкістю її розігріву при початковій температурі 250 ° С. На
ферромарганцевом агломераті бензол окислюється до 96,3-97% в інтервалі 280 - 340
° С. Температура початку реакціі280-300 ° С. Така висока ступінь знешкодження
бензолу на цьому каталізаторі досягається при зміст бензолу в газовій
суміші, що перевищує майже в 10 разів його вміст у суміші, окислюється на
меднохромовом каталізаторі при 400-500 ° С.
Повне окислення фенолу на меднохромовом каталізаторі
відбувається при 350-450 ° С, температура початку реакції 380-385 ° С. На
марганцевої руди фенол окислюється при 200-300 ° С, початок реакції знешкодження
знаходиться в інтервалі 176-180 ° С. У цьому випадку окислення фенолу до 93,1-96%
відбувається навіть тоді, коли його зміст досягає 210-180 мг/л повітря. На
ферромарганцевом агломераті фенол окислюється на 91,6-93% при 255-340 ° С.
Температура початку реакції 310-320 ° С (приблизно дорівнює температурі початку окислення
бензолу на ферромарганцевом агломераті).
Порівняльний аналіз каталітичного окислення
бензолу, фенолу і нафталіну свідчить, що високий ступінь їх
знешкодження (на 85-100%) досягається при 340-350 ° С на марганцевої руди і
. ферромарганцевом агломераті, вартість що менше, ніж промислових
каталізаторів (1 т марганцевої руди коштує 35-40 руб., а ферромарганцевого
агломерату до 70-75 руб. Ціна каталізатора НІІОгаз-8д 4770 руб., ІК-12-1 до
7420 руб. і т. д.).
Результати досліджень можуть бути використані для
різних виробництв, технологічні викиди яких містять органічні
речовини.
Список літератури
1. Кутепов А. М., Бондарева Т. І., Беренгартен М. Г.
Загальна хімічна технологія .- М.: Вища школа, 1985 .- 448 с.
2. Очищення технологічних газів/Т. А. Семенова .-
М.: Хімія, 1969 .- 230 с.
3. Глузман Л. Д., Едельман І. І. Лабораторний контроль
коксохімічного виробництва .- М.: Металлургия, 1968 .- 472 с.
Для підготовки даної роботи були використані
матеріали з сайту http://masters.donntu.edu.ua
