Существующие катализаторы и процессы нейтрализации оксидов азота и углерода Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

СУЩЕСТВУЮЩИЕ КАТАЛИЗАТОРЫ И ПРОЦЕССЫ НЕЙТРАЛИЗАЦИИ ОКСИДОВ АЗОТА И УГЛЕРОДА Мухиддинов Ж.Д.1, Тиллоев Л.И.2

Мухиддинов Жасур Жура угли - студент;

2Тиллоев Лочин Исматиллоевич - преподаватель, кафедра технологии нефте-газохимической промышленности, факультет технологии нефте-газохимической промышленности, Бухарский инженерно-технологический институт, г. Бухара, республика Узбекистан

Аннотация: в данной статье изучены восстановления NO метаном и пропаном в присутствии избытка кислорода на каталитических композициях, представляющих собой механические смеси известных промышленных катализаторов. Каталитическая система МК1(3) — механическая смесь промышленных катализаторов, М-Сг-оксидного и НТК-10-1 — показала высокую активность в процессе комплексной очистки газов от NО, СО2 и СО. Степень превращения указанных компонентов составила соответственно 73, 99 и 99% в интервале температур 400—490 0С.

Ключевые слова: активность, температура, сырьё, избирательность, катализатор, гидроочистка.

Процесс очистки газовых выбросов может быть основан на адсорбционном, абсорбционном и каталитическом методах. Наиболее эффективным инструментом обезвреживания загрязняющих веществ до уровня предельно допустимых концентраций являются каталитические реакции. Каталитический метод предпочтителен и с экономической точки зрения.

Так, для денитрификации отходящих газов ТЭС разработаны каталитические процессы высокотемпературного и селективного восстановления с использованием высокоактивных катализаторов [1]. Первый процесс протекает в бескислородной среде, второй — осуществляется при взаимодействии восстановителя, чаще всего аммиака, с NОх в присутствии кислорода.

Надо отметить, что каталитический процесс нейтрализации продуктов горения протекает, как правило, при температуре выше 300°С и при малых временах контакта, что связано с большими скоростями потока промышленных выбросов и отработанных газов двигателей внутреннего сгорания [2]. Соответственно к катализаторам очистки газов предъявляются весьма жесткие требования — высокая активность и избирательность каталитического действия, термостабильность, устойчивость к действию ядов, высокая механическая прочность, большая теплопроводность. Катализаторы не должны быть потенциально опасными, а их производство не должно привносить дополнительное загрязнение в окружающую среду.

В настоящее время все большее распространение получают насыпные (гранулированные) и монолитные многокомпонентные каталитические системы, содержащие активные металлы на различных носителях. В качестве активного компонента используют один или несколько металлов:

Мп, Fe, Сг, V, Мо, Со, Се, №, W, Си, Sn.Au, Р^ Р4 Rh и 1г

Существующие методы каталитической очистки газовых выбросов от оксидов азота основаны на восстановлении NОх такими соединениями как аммиак, углеводороды, монооксид углерода и др. Для практического использования в этом процессе пригодны только те катализаторы, которые сохраняют свою активность в присутствии кислорода, являющегося конкурентом NOx при взаимодействии с оксидом углерода. Поэтому большой избыток кислорода резко снижает конверсию NOx [2].

Вместе с тем установлено, что на некоторых катализаторах с увеличением концентрации кислорода возрастает конверсия оксида углерода.

В практике дожигания вредных веществ часто используют оксидные и металлические катализаторы, отработанные в целевых промышленных процессах — алюмоплатиновые катализаторы риформинга и изомеризации, палладиевые катализаторы гидрирования, оксидные хромсодержащие катализаторы конверсии метана и монооксида углерода (НТК-4, СТК-1-7, ГИПХ-105). Однако следует иметь в виду, что эти катализаторы содержат соединения хрома (значительная их часть представлена Сг6+), что делает опасным использование данных катализаторов в экологических целях.

Проведено изучение восстановления NO метаном и пропаном в присутствии избытка кислорода на каталитических композициях, представляющих собой механические смеси известных промышленных катализаторов. Каталитическая система МК1(3) — механическая смесь промышленных катализаторов, Ni-Cr-оксидного и НТК-10-1 — показала высокую активность в процессе комплексной очистки газов от N0, СЬЦ и СО. Степень превращения указанных компонентов составила соответственно 73, 99 и 99% в интервале температур 400—490 оС.

Вообще в последнее время много внимания уделяется разработке новых каталитических систем для селективного восстановления NOx углеводородами и, прежде всего, метаном [2]. При проведении процесса восстановления оксидов азота метаном на Со-, Mn-, Ni-цеолитных катализаторах при температуре 400—450 °С и соотношении СН4 : О2 = 0,05 конверсия NOx составила 50% [3], что считается хорошим результатом, так как реакция в этом случае протекает в условиях значительного избытка кислорода. Зависимость конверсии NOx от концентрации метана имеет вид «кривой насыщения» [2]. Показано, что с повышением температуры более 450 0С вклад реакции окисления СН4 на цеолитном катализаторе Ga-H-ZSM-5 не велик (конверсия метана составляет около 32%). Напротив, на катализаторах Co-H-ZSM-5 и Cu-H-ZSM-5 при температуре выше 500 0С протекает в основном реакция окисления метана до диоксида углерода и воды (конверсия метана составляет более 99%).

Список литературы

1. Носков А.С., Пай З.П. Технологические методы защиты атмосферы от вредных выбросов на предприятиях энергетики. Новосибирск. СО РАН. ГПНТБ, 1996. 156 с.

2. Основы химической технологии: Учебник для студентов хим.-технол.спец. вузов / И.П. Мухленов, А.Е. Горштейн, Е.С. Тумаркина; Под ред. И.П. Мухленова. 4-е изд., перераб. и доп. М.: Высш. школа, 1991. 463 с.

3. Попова Н.МКатализаторы очистки газовых выбросов промышленных производств. М.: Химия, 1991.