ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Утилизация и обезвреживание газообразных отходов из "Общая химическая технология и основы промышленной экологии" В группе газообразных отходов наибольшую долю составляют отходящие технологические газы, продукты сгорания из печей и парогенераторов, выбросы загрязненного воздуха из вентиляционных систем. Газы содержат многочисленные соединения, в состав которых помимо углеводорода и водорода могут входить кислород, сера, азот, галогены. [c.367] Очистка выбрасываемых в атмосферу газов от этих соединений может быть достигнута их сжиганием при высоких температурах (900-1000 °С), однако такой способ требует больших затрат первичного топлива, что особенно нерентабельно при обезвреживании газов с малым содержанием вредных вешеств. В связи с этим получила применение каталитическая очистка, осуществляемая при более низкой температуре (до 300-400 °С). Рассмотрим примеры каталитической очистки различных газовых выбросов. [c.367] Активные компоненты катализаторов, используемых для очистки отходящих газов, можно разделить на три группы благородные металлы, сплавы и оксидные системы. Катализаторы должны окислять более 90% (об.) СО и углеводородов в широком интервале температур (250-800 °С) в присутствии воды (около 15%) и не должны отравляться соединениями серы. Наиболее распространены платиновые катализаторы вследствие способности их ускорять самые различные реакции превращения органических соединений в окислительных и восстановительных средах (окисление, гидрирование). [c.368] Для обезвреживания газов используются и более дешевые таблетированные катализаторы на основе оксидов неплатиновых металлов (N1, Си, Сг, Мп). [c.368] В производстве изопрена дегидрированием изопентана образуются отходящие газы, в которых помимо азота, кислорода и диоксида углерода содержатся углеводороды С1-С5. Для их очистки используется платиновый катализатор АП-56 (Р1-А12О3). При двухступенчатой очистке газа с содержанием органических соединений 4,5% (об.) на этом катализаторе конверсия достигает 96-100% при температуре 260-350 °С, объемной скорости 50000 ч и 1,5-2,0-кратном избытке воздуха. [c.368] При глубоком окислении примесей вьщеляется тепло, количество которого зависит от природы окисляемых веществ и концентрации их в очищаемых газах. Реактор с утилизацией тепла и стационарным слоем катализатора для очистки вентиляционных выбросов от токсичных органических веществ, которые превращаются в диоксид углерода и воду, показан на рис. 4.21. [c.368] Зафязненный воздух отсасывается из помещения цеха или от технологического оборудования через канал 1 вентилятором 3. Пройдя через огнепреградитель 2, загрязненный воздух под давлением до 3000 Па направляется в межтрубное пространство рекуператора 4, где предварительно нагревается теплом уходящих газов до 200 °С. Нагретый воздух поступает в смесительнопроточный воздухоподогреватель 6, где его температура повышается до 250-400 °С за счет смешения с продуктами сгорания природного газа, подаваемого в горелку 5. Обезвреженный в слое катализатора воздух поступает в трубы рекуператора 4, отдает тепло загрязненному воздуху и выбрасывается через выходную трубу 8 в атмосферу или используется в качестве сушильного агента или теплоносителя в технологическом процессе. [c.368] Недостатками реакторов со стационарным слоем катализатора и утилизацией тепла при обезвреживании газов с небольшим содержанием органических примесей является сложность и металлоемкость конструкции. От всего объема реакторного узла на долю катализатора приходится менее 5%, а остальной объем занимают теплообменник и различные распределительные устройства и т. п. [c.369] Новые возможности открывает использование каталитических реакторов обезвреживания газов с нестационарным режимом. Одним из способов реализации нестационарного режима может быть переключение направления подачи газа в слое катализатора (рис. 4.22). [c.369] Катализатор в реакторе 1 предварительно прогревают потоком газа, для чего служит пусковой подогреватель 2 После прогрева слоя обезвреживаемый газ подается с низкой температурой в направлении, указанном сплошными стрелками, для чего в блоке 3 открывают клапаны 5 и 6, закрывают клапаны 4 и 7. Газ проходит реактор сверху вниз. Холодный газ нагревается в горячем слое катализатора, охлаждая первые по ходу газа участки слоя. В сечении слоя, где газ достаточно прогрелся, протекает экзотермическая реакция окисления примесей (зона реакции), и температура в слое повышается. Со временем зона реакции продвигается к выходу из слоя (вниз). Изменение температурного профиля в слое показано на графике на рис. 4.22. [c.369] Когда горячая зона реакции приближается к выходу из слоя (время Ц на графике), направление потока газа в реакторе меняют на противоположн 1й, для чего закрывают клапаны 5 и 6 и открывают клапаны 4 и 7. Поток газа будет направлен как показано на рис. 4.22 пунктирными стрелками (снизу вверх в слое). Холодный поток опять попадает в прогретую часть слоя катализатора, и горячая зона реакции будет продвигаться в противоположном направлении (вверх). Когда зона реакции приблизится к выходу из слоя, направление потока в реакторе опять меняют на противоположное. Таким образом удается сохранить запасенное в слое тепло в подвижной горячей зоне реакции и перерабатывать газ с низкой входной температурой. Эффективность применения нестационарного режима в реакторе обезвреживания (табл. 4.8) обусловлена экономией капитальных вложений за счет исключения теплообменной аппаратуры и эксплуатационных затрат от сокращения расхода топлива. [c.370] Время цикла, мин Капитальные затраты, уел. ед. [c.371] В промышленной практике для обезвреживания газов применяются методы каталитического восстановления оксидов азота природным газом (при Т 500 °С) или аммиаком (при Т 500 °С) до молекулярного азота и воды. [c.371] В энерготехнологической схеме обезвреживания отходящих газов от оксидов азота (рис. 4.23) предусматривается утилизация избыточного тепла процесса на газотурбинной установке и в котле-утилизаторе. В этой схеме природный газ (СН4) и воздух подаются в таком количестве, чтобы весь кислород воздуха был израсходован на горение метана в камере сжигания и нагрев отходящих газов до необходимой температуры. Но природный газ подается в небольшом избытке - несгоревший СН4 в реакторе 4 восстанавливает оксид азота до N3. Энергия горячих газов используется в турбине для привода воздушного компрессора и в котле-утилизаторе для получения пара. [c.372] В качестве катализатора селективного восстановления N0 используют Р1, М 0, УзОз, СиО, СГ2О5, оксиды других металлов. На алюмованадиевом контакте АВК-10М при объемной скорости очищаемого газа 15000 ч , 20%-м избытке воздуха достигаются степень очистки 98-96% и остаточное содержание оксидов азота 0,002-0,003% (об.). На рис. 4.24 представлен вариант схемы очистки отходящих продуктов сгорания. [c.373] Вернуться к основной статье