Реферат : Каталитические методы 


Полнотекстовый поиск по базе:

Главная >> Реферат >> Наука и техника


Каталитические методы




Каталитические методы

Каталитические методы очистки очистки газов основаны на гетерогенном катализе и служат для превращения примесей в безвредные или легко удаляемые из газа соединения. Процессы гетерогенного катализа протекают на поверхности твёрдых тел - катализаторов. Катализаторы должны обладать определёнными свойствами: активностью, пористой структурой, стойкостью к ядам, механической прочностью, селективностью, термостойкостью, низким гидравлическим сопротивлением, иметь небольшую стоимость.

Особенность процессов каталитической очистки газов заключается в том, что они протекают при малых концентрациях удаляемых примесей. Основным достоинством метода является то, что он даёт высокую степень очистки, а недостатком - образование новых веществ, которые надо удалять из газа адсорбцией или абсорбцией.

Различают три основные области протекания каталитических процессов: кинетическую, внешнедиффузионную и внутридиффузионную. В зависимости от стадии, лимитирующей общую скорость процесса, используются различные уравнения кинетики процесса.

Во внешнедиффузионной области скорость реакции определяется скоростью переноса компонента к поверхности зёрен катализатора:

где Fч - внешняя поверхность частицы катализатора; bг - коэффициент массоотдачи; Са, Сар - концентрации компонента А в газовом потоке и его равновесная на поверхности частицы катализатора соответственно.

В области химической кинетики скорость необратимой (обратимой) реакции первого порядка определяется по уравнениям:

Для необратимой реакции n-го порядка уравнение имеет вид:

Для внутри диффузионной области и реакции первого порядка суммарную скорость каталитического процесса находят, комбинируя уравнение массопередачи с уравнением диффузии и реакции внутри частицы:

Для частиц катализатора цилиндрической формы получают:

где Vч - объём частиц катализатора; k - константа скорости реакции, отнесённая к 1 м3 катализатора; Э=Саср/Саг, Саср - средняя концентрация компонента А внутри поры; Саг - максимально возможная концентрация компонента А у поверхности катализатора; Са0 - начальная концентрация компонента.

Каталитические реакторы могут быть с неподвижным, движущимся и псевдоожиженным слоем катализатора. Они работают по принципу идеального вытеснения или идеального смешения. Для определения размеров реакторов производят кинетические расчёты, а также расчёт материальных и тепловых балансов.

При очистке газов реакции протекают главным образом в диффузионных областях. Длянахождения размеров реактора определяют число единиц переноса и высоту, эквивалентную единице переноса (ВЕП):


Рис. 5.20. Схемы каталитических реакторов:

а - с неподвижным слоем катализатора; б - то же, и охлаждением; в - многослойный с охлаждением;
г - с псевдоожоженным слоем; д - то же, и охлаждением; е - многоступенчатый с псевдоожиженным слоем; ж - с движущимся слоем; 1 - неподвижный слой; 2 - холодильник; 3 - взвешенный слой;
4 - регенератор; 5 - движущийся слой; 6 - элеватор.

Число единиц переноса рассчитывают по уравнению:

где Нр - высота реактора; Gг - массовая скорость газа, кг/(м2.ч); Мср - средняя молекулярная масса компонентов газового потока; а - удельная поверхность катализатора, м23; Рср - среднее логарифмическое парциальное давление компонента А в плёнке газа около поверхности катализатора; Ра - парциальное давление компонента А, Па; Раi - парциальное давление компонента на поверхности катализатора, Па; уа - изменение числа молей компонента А в результате реакции (на 1 моль исходного вещества А); Ncp=Pcp/P - среднее логарифмическое значение концентрации реагента А в плёнке газа; Na и Nai - мольная доля компонента А в газе и на поверхности катализатора соответственно.

Для определения числа единиц переноса графическим интегрированием откладывают на оси ординат значения Ра, а на оси абсцисс Рср/[(P+Pa*ya)*(Pa-Pai)].
Значение ВЕП и N0 можно определить по формулам. Гидравлическое сопротивление реактора рассчитывают по разным формулам в зависимости от его конструкции.
Для реактора с неподвижным слоем катализатора

Для реактора со взвешенным слоем частиц скорость начала взвешивания находят по формуле:

Гидравлическое сопротивление взвешенного слоя рассчитывается по формуле:

Для отвода (подвода) тепла из реакторов с неподвижным слоем используют теплообменники, расположенные вне слоёв катализатора, а в реакторах со взвешенным слоем - теплообменники, расположенные внутри слоёв катализатора. Поверхность теплообмена рассчитывают по уравнению теплоотдачи.
Коэффициент теплоотдачи от взвешенного слоя к поверхности теплообмена при оптимальной скорости газа рассчитывают по формуле:

Каталитическое окисление используют для удаления диоксида серы издымовых газов, а каталитическое восстановление для обезвреживания газов от оксидов азота. Окисление проводят на ванадиевом катализаторе при 450-480 С. После окисления газы направляют на абсорбцию.

Каталитическое восстановление оксидов азота производят до элементного азота в присутствии газа-восстановителя. В качестве восстановителей используют метан, коксовый и природный газ, оксид углерода, водород, аммиак. Катализаторами служат платиновые металлы, палладий, рутений, платина, родий либо сплавы, содержащие никель, хром, медь, цинк, ванадий, церий и др. Степень очистки достигает 96%.

Список литературы

Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://62.76.177.129/win-1251/lab/ochist/index.html

Похожие работы:

  • Каталитические реакторы для дожигания отходящих газов

    Статья >> Биология и химия
    ... методы: абсорбционные, термические, адсорбционные, каталитические и комбинированные. Наиболее перспективные — термические и каталитические методы ... А. А., Шурин Р. М. Современные аппараты каталитической очистки газовых выбросов // Промышленная и санитарная ...
  • Каталитические реакторы для дожигания отходящих газов

    Статья >> Биология и химия
    ... веществ применяют различные методы очистки, в том числе и каталитические. При некаталитических методах примеси выводятся ... газов, главным образом химическими и сорбционными методами. Каталитическим методам сравнительно недавно стали уделять внимание ...
  • Методы технологии и концепции утилизации углеродосодержащих промышленных и твердых бытовых отходов

    Курсовая работа >> Экология
    ... . Десорбирующиеся органические соединения обезвреживаются, например, каталитическим методом. Обезвреживание ПО и ТБО с помощью ... TECHNOLOGIES» разработала процесс каталитической газификации отходов, использующий каталитические свойства расплавленного металла ...
  • Метод контроля загрязнения воздуха пылью, парами, газами

    Реферат >> Экология
    ... 3 группы метода контроля качества воздушной среды: Лабораторный метод; Экспресс – метод; Индикаторный метод. Лабораторный метод – забираются ... от газа. Используются 2 группы специальных методов: Каталитические методы. При их использовании примеси не ...
  • Методы очистки промышленных газовых выбросов

    Реферат >> Экология
    ... 7. Катионитовый фильтр: 1 – катионит; 2 – песок Адсорбционно-каталитические методы применяют для очистки промышленных выбросов ... весьма малых начальных концентрациях при­месей. Каталитические методы позволяют утилизировать реакци­онную теплоту, т.е. ...
  • Методы определения концентрации растворённого кислорода в воде

    Курсовая работа >> Химия
    ... разделом люминесцентных методов анализа, с другой. Отличие хемилюминесцентного метода от других каталитических методов заключается в ... форме использования эффекта катализа. В обычных каталитических методах ...
  • Жидкофазное каталитическое окисление фенольных соединений

    Реферат >> Химия
    ... прочностью и быть невосприимчивым к каталитическим ядам. Процесс глубокого каталитического окисления фенольных соединений кислородом ... В последнее время большое внимание уделяется каталитическим методам глубокого жидкофазного окисления фенольных соединений ...
  • Загрязнение воздуха и методы ее очистки

    Реферат >> Экология
    ... углерода происходит в каталитическом преобразователе (платина - палладий). ... , абсорбционные и каталитические методы. Санитарная очистка промышленных газов ... . б) Восстановительные каталитические методы основаны на восстановлении оксидов азота ...
  • Адсорбционные методы защиты атмосферы

    Курсовая работа >> Экология
    ... действия (плазмокаталитический, адсорбционный, каталитический, биологический и др.), так ... эксплуатационные затраты; полупериодичность процесса. Каталитические методы применяют в тех случаях, ... результате химической или каталитической реакции. Из неполярных ...
  • Методы определения С-концевой аминокислоты

    Статья >> Биология и химия
    ... часто используют ферментативные методы. Обработка полипептида карбоксипептидазой ... определена описанными ранее методами. Химические методы избирательного и ... некоторых ферментах, обладающих близкими каталитическими свойствами, встречаются идентичные пептидные ...