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

Экотропа в Воронцовском парке г. Москвы
Актуальность. Под экологической тропой понимают экскурсионный пешеходный маршрут, разработанный для ознакомления с ценными особенностями местного ландшафта, учитывающий задачи экологического ...

Природные катастрофы в литосфере
Актуальность проблемы. Актуальность экологического изучения литосферы обусловленная тем, что литосфера есть средой всех минеральных ресурсов, одним из основных объектов антропогенной деятел ...

Геоинформационные системы в охране окружающей среды
Во всем мире проблемам охраны окружающей среды сейчас уделяется повышенное внимание. И это не удивительно. Бурное развитие хозяйственной деятельности людей создало все предпосылки реальной ...