Применение катализа для защиты окружающей среды

Реверс-процесс в России был применен для очистки газов от оксидов азота [1]. Очистка основана на селективном восстановлении оксидов азота аммиаком. Процесс эффективен при переменных концентрациях оксидов азота. Аммиак адсорбируется на катализаторе и служит для восстановления оксидов азота. Степень очистки газов от оксидов азота превышает 99 %. Остаточное содержание оксидов азота в газах меньше 30 мг/м3. Такая установка производительностью 10 — 12 тыс. м3/ч эксплуатируется на ФГУП "Бийский олеумный завод" для очистки отходящих газов производства промышленных взрывчатых веществ после абсорбционных колонн.

Для очистки газов от сероводорода предложен каталитический способ, основанный на селективном окислении H2S до серы (Пат. 2276097 РФ) [2]. В зависимости от концентрации сероводорода процесс осуществляют либо в адиабатических реакторах (при низких концентрациях 0,01— 5 об. % H2S), либо в реакторах с кипящим слоем катализатора (при высоких концентрациях (5-95 об.% H2S)). Обычно низкие концентрации сероводорода характерны для хвостовых газов процесса Клауса, а высокие концентрации присущи попутным нефтяным газам. В качестве примера на рис. 3 показаны две установки, одна из которых построена на ОАО "Омский НПЗ" для очистки хвостовых газов процесса Клауса (рис. 3, а), а другая — на нефтегазовых промыслах в Татарстане для очистки попутного газа (рис. 3, б). Одним из озон разрушающих газов является метан. Из всех выбросов метана в атмосферу на долю угольных шахт приходится 10%. При добыче угля часть метана извлекается путем дегазации пластов. Эти выбросы содержат метан с концентрацией от 30 до 70%. Такой газ может быть использован в стандартном теплоэнергетическом оборудовании. Однако объем его в выбросах угольных шахт составляет всего 15%. Гораздо сложнее использовать вентиляционные выбросы угольных шахт, которые содержат около 1% метана. Только угольные шахты Кузбасса в России выбрасывают в атмосферу ежегодно около 2 млрд. м3 метана. С целью реализации требований Киотского протокола можно предложить следующие каталитические процессы. Например, для переработки таких вентиляционных газов угольных шахт можно использовать реверс-процесс (рис. 4) [3]. В настоящее время основная проблема заключается в создании первой демонстрационной установки на одной из шахт России.

Еще одним из озонразрушающих газов является закись азота. Содержание N20 в отходящих газах производства адипиновой кислоты достигает 12%. Чаще всего такие газовые выбросы обезвреживают с использованием высокотемпературных термических методов. Основной недостаток таких методов — большой расход топлива. Для осуществления реакции разложения N20 на азот и кислород разработан кобальтцеолитный катализатор. Это позволяет осуществлять процесс обезвреживания без дополнительного расходования топлива только за счет выделяющегося тепла при разложении N20. Экономия топлива (природного газа) составит на одном из заводов Украины после пуска такой каталитической установки около 5 млн м3 в год. Каталитический метод обеспечит остаточное содержание N20 в очищенных газах менее 100 мг/м3 [4].

Для очистки сточных вод от различных токсичных соединений разрабатывается метод, основанный на окислении загрязнителей в жидкой фазе на твердом катализаторе. Процесс проводят при давлении 20 — 30 атм. при температуре 200 — 250С. Вода при таких условиях остается жидкой. Например, такой метод позволяет очищать сточную воду от аммиака с эффективностью до 99%. Продуктами окисления являются только азот и вода. В качестве катализатора служит синтетический пористый углеродный материал. Особенно такой метод эффективен для очистки сточных вод, содержащих много различных загрязнителей. Метод проверен также для очистки сточных вод от соединений, содержащих в своем составе азот или хлор [5].

Другие статьи по экологии

Экологический паспорт автотранспортного предприятия
На данный момент, любая человеческая деятельность предусмотрена органами Государственной власти Российской Федерации, таким образом, законодательство в области экологии также находит свое пр ...

Экологизация развития комплексов и секторов экономики
Агропромышленный и топливно-энергетический комплексы — крупнейшие в экономике. Сейчас они "утяжеляют" экономику, увеличивают ее природоемкость и закрепляют техногенный тип развития ...

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 ...