Технологические аспекты применения катализаторов

ω0 - линейная скорость потока газа при нормальных условиях (T0=273К и Р=101,3 кПа), отнесенная к полной фильтрующей поверхности (на практике обычно применяют

ω0= 0,5-1 м/с);

Пк - пористость слоя катализатора;

Sэф=Sудkф - эффективная удельная поверхность катализатора, м2/м3; 5удельная наружная поверхность катализатора, м2/м3;

Sуд - коэффициент формы зерна, учитывающий неравнодоступность всей поверхности зерна катализатора обдувающему потоку;

β - коэффициент массопередачи, отнесенный к единице поверхности катализатора, м/с.

Коэффициент массопередачи определяют в зависимости от режима течения газа:

Nuд=0,515Re0,35 Sc0,33 при Re=0,01 ÷ 20;

Nuд=0,725Re0,47 Sc 0,33 при Re=2 ÷ 30;

Nuд=0,395Re0,64 Sc0,33 при Re=30 ÷ 8000,

где Nuд=β dэ/D - диффузионный критерий Нуссельта;

Re=ω рdэ/ν - критерий Рейнольдса;

Sc = ν/D -критерий Шмидта (диффузионный критерий Прандтля);

ν - коэффициент кинематической вязкости газа при рабочих условиях, м2/с;

dэ - эквивалентный диаметр зерна катализатора, м;

D=D0(T/T0)1,8 - коэффициент диффузии улавливаемого газового компонента в воздухе, м2/с;

D0 - коэффициент диффузии при Т0=273 К и р0=101,3 кПа.

В задачу аэродинамического расчета входит определение гидравлического сопротивления слоя катализатора, которое находят по формуле

Δр/h=150(1-Пк)2/П3к μωρ/d2э+1,75 1-Пк/П3к рг ω2ρ/dэ

где μ - коэффициент динамической вязкости газа при рабочих условиях, Н•с/м2.

Термический метод

. Достаточно большое развитие в отечественной практике нейтрализации вредных примесей, содержащихся в вентиляционных и других выбросах, имеет высокотемпературное дожигание (термическая нейтрализация). Для осуществления дожигании(реакций окисления) необходимо поддержание высоких температур очищаемого газа и наличие достаточного количества кислорода. Выбор схемы дожигания зависит от температуры и количества выбросов, а также от содержания в них вредных примесей, кислорода и других компонентов. Если выбросные газы имеют высокую температуру, процесс дожигания происходит в камере с подмешиванием свежего воздуха. Так, например, происходит дожигание оксида углерода в газах, удаляемых системой вентиляции от электродуговых плавильных печей, дожигание продуктов неполного сгорания (СО и СХНУ) автомобильного двигателя непосредственно на выходе из цилиндров в условиях добавки избыточного воздуха.

Если температура выбросов недостаточна для протекания окислительных процессов, то в потоке отходящих газов сжигают природный или какой-либо другой высококалорийный газ. Одним из простейших устройств, используемых для огневого обезвреживания технологических и вентиляционных выбросов, является горелка, предназначенная для сжигания природного газа (рис. 3). Обезвреживаемые выбросы в этом случае подаются в канал 1, где они омывают горелку 2. Из коллектора 3 газ, служащий топливом, поступает в сопла, при истечении из которых инжектируется первичный воздух из окружающей среды. Горение смеси газа с первичным воздухом осуществляется в V-образной полости коллектора. Процесс догорания происходит на выходе из полости, где хвостовая часть факела контактирует с обезвреживаемыми выбросами при их истечении из кольцевой щели между корпусом горелки и коллектора.

Рис. 3 Установка для огневого обезвреживания технологических и вентиляционных выбросов

Институтом газа АН УССР разработана и успешно прошла промышленные испытания установка очистки газовых выбросов лакокрасочного производства. Установка представляет собой циклонную топку (рис. 4), скомпонованную с газовой горелкой и камерой разбавления газов после их очистки. Воздух, загрязненный токсическими примесями органических веществ (толуол ксилол и др.), поступает в вихревую двух горелку 2 по каналу 6 и непосредственно во внутреннюю полость печи 4 по тангенциальным каналам 5. Природный газ подается в горелку 2 по трубе 3. Время пребывания в полости (не менее 0,5 с) и контакт их с раскаленными стенками камеры обеспечивают полноту их сгорания. Атмосферный воздух подается по центральной трубе 1 горелки 2 только при обезвреживании выбросов, содержащих менее 15% кислорода. Запуск установки, вывод на рабочий режим и его поддержание осуществляются с помощью блока автоматического управления и регулирования установки.

Другие статьи по экологии

Органическое загрязнение водных экосистем
В настоящее время проблема загрязнения водных объектов (рек, озер, морей, грунтовых вод и т.д.) является наиболее актуальной, т.к. всем известно выражение - "вода - это жизнь". Без ...

Способы переработки свинцовых аккумуляторов
В составе ХИТ используются многие вещества, представляющие определенную опасность для здоровья человека, в том числе такие существенно вредные вещества, как свинец, ртуть, кадмий, диоксид ма ...

Охрана атмосферного воздуха
Атмосферный воздух представляет собой элемент окружающей природной среды, жизненно важный для биологических организмов, включая людей, который служит защитой от космических излучений, поддер ...