-2-
СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ. Общая характеристика работы...........................5
1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОЦЕССОВ ОЧИСТКИ ГАЗОВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ ОТ МОНООКСИДА УГЛЕРОДА И УГЛЕВОДОРОДОВ. ТЕОРИЯ и ПРАКТИКА...............................10
1.1. Введение................................................10
1.2. Источники образования монооксида углерода и углеводородов..................................................10
1.3. Способы улавливания и обезвреживания монооксида углерода .. 17
1.4. Виды катализаторов, используемых для низкотемпературного окислиия монооксида углерода и углеводородов...................29
1.5. Использование отходов промышленных предприятий..........36
Цель и задачи, решаемые в данной работе..................37
2. ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА МАТЕРИАЛОВ, ИССЛЕДОВАННЫХ В РАБОТЕ В КАЧЕСТВЕ КАТАЛИЗАТОРОВ ГЛУБОКОГО ОКИСЛЕНИЯ. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ.. . .39
2.1. Обоснование выбора исследуемых отходов..................39
2.2. Методика проведения экспериментов и расчетов............41
2.3. Характеристика используемых в исследованиях материалов 47
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ КАТАЛИТИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ ВЫБРАННЫХ ОТХОДОВ В РЕАКЦИЯХ ОКИСЛЕНИЯ МОНООКСИДА УГЛЕРОДА И УГЛЕВОДОРОДОВ......................49
3.1. Каталитическая активность бентонитовой глины............49
З.2.. Каталитические свойства анодного шлама.................51
3.3. Результаты окисления углеводородов с использованием в
-3-
качестве катализатора глубокого окисления анодного
шлама......................................................64
3.4. Результаты окисления монооксида углерода с использованием дегидрохлорированного поливинилхлорида............66
3.5. Каталитическая активность отходов металлообработки в процессах глубокого окисления СО и углеводородов.........74
3.6. Исследование каталитических свойств нефелиновых шла-
мов в реакциях глубокого окисления СО и СхНу...............77
Выводы.................................................... 79
4. ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ АНОДНОГО ШЛАМА И ПРОЦЕССА ОКИСЛЕНИЯ МОНООКСИДА
УГЛЕРОДА НА НЕМ ................................................81
4.1. Исследование анодного шлама, используемого в качестве
катализатора окислительных процессов. .....................81
4.2. Кинетический анализ процесса окисления монооксида
углерода на анодном шламе..................................94
4.3. Исследование структуры анодного шлама после его использования в реакциях окисления монооксида углерода.116
4.4. Рассмотрение механизма окисления монооксида углерода
на анодном шламе................................................124
5. ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ КАТАЛИТИЧЕСКОГО МЕТОДА ОКИСЛЕНИЯ МОНООКИДА УГЛЕРОДА НА
АНОДНОМ ШЛАМЕ...................................................135
-5.1. Общая характеристика работы шахтной печи ИПШ-26200......135
5.2. Термодинамический анализ основных физико-химических процессов, осуществляющихся при обжиге известняка, в том
числе приводящих к образованию монооксида углерода..............139
5.3. Технологические особенности эксплуатации шахтной печи, приводящие к повышенному выбросу вредных веществ.......146
-16-
Но, в настоящее время, по технико-экономическим соображениям и, в основном, из-за большой цены катализаторов глубокого окисления данные процессы в промышленность не внедряются, хотя имеются предложения по использованию более дешевых катализаторов. Для очистки отходящих газов многокамерных обжиговых печей предлагают применять муллитокремнеземистый волокнистый материал [25].
Очистка газов в фильтрах обеспечивает лишь частичное улавливание бенз-а-пирена. Так, исследованиями [26] установлено, что наибольшей эффективностью улавливания полициклических ароматических углеводородов (ПАУ), включая бенз-сх-пирен, обладают электрофильтры (до 65 %), а наименьшей - батарейные циклоны и мокрые золоуловители МП-ВТ И (до 10-15 %). Столь низкая степень улавливания объясняется абсорбцией ПАУ на мелкодисперсных фракциях летучей золы, которая плохо или совсем не улавливаегся в этих пылеуловителях.
Мероприятиями типа : внедрение бездымной загрузки коксовых батарей, уплотнение дверей коксовых печей, сооружение установок сухого тушения кокса, - можно сократить выбросы бенз-а-пирена на 50 %, но наилучшим решением является организованный отвод уловленных газов на каталитическую очистку [27].
Среди прочих вредных веществ, образующихся в процессе металлургического производства, большую долю (по валу) составляют пары бензола, нафталина и фенола.
Ниже приведены данные, характеризующие количество образующихся специфических вредных веществ в коксохимическом производстве и поступающих в атмосферу (выпуск 1 млн.т кокса в год).
т/сут П, м3/м3 Бензол 364 242,7
Нафталин 222,0 74000,0
Фенол 4,0 400,0
-17-
Показатель П, характеризует количество чистого воздуха, необходимое для разбавления рассматриваемых выделений до их ПДК.
1.3. СПОСОБЫ УЛАВЛИВАНИЯ И ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ МОНООКСИДА УГЛЕРОДА
Монооксид углерода можно обезвреживать химическим, адсорбционным, абсорбционным, тепловым и термокаталитическим методами. Реакции окисления монооксида углерода в газовой фазе:
С0 + 02->С02 + 0, (1.1)
и СО + О —> СОг
относятся к бимолекулярным реакциям, причем реакция (1.1) к четырехцентровым бимолекулярным реакциям отрыва атома кислорода [28]. Эти реакции в чистом виде ( в отсутствии примесей) не идут вплоть до очень высоких температур, так как скорости их ничтожно малы, несмотря на то, что реакции могут протекать с высокими степенями превращения (конеганта равновесия реакции 1.1 при Т=298К равна 2,568*10 32; при Т=400К Кравн= 1,161*10'20), но в присутствии, например, водорода или паров воды они становятся легко осуществимыми. Причем, в присутствии водорода реакции протекают по механизму сопряженных реакций, т.е. когда вторичная реакция окисления монооксида углерода может идти лишь при наличии другой реакции индуцирующей первую [28]. Индуцирующие реакции окисления монооксида углерода в присутствии молекул водорода протекают по разветвленному цепному механизму [29]:
Н2 + 02 = НО2 + Н* ' - 239,7 кДж
Н2 + 02 = ОН* + ОН* - 77,8 кДж
Н2 + 02 = Н20 + О* - 8,368 кДж
ОН* + Н2 = Н20 + Н* + 61,5 кДж
- Киев+380960830922