Назначение и аппаратурное оформление каталитических методов очистки
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
µмкость, низкую степень очистки, большие габариты установок и др.
Производство электронных компонентов является источником загрязнения окружающей среды, в том числе атмосферного воздуха, в который выбрасываются огромные количества загрязнителей - оксиды азота, озон, органические соединения и др.
Например, особенностью технологии производства ОАО Элеконд являются разовые выбросы таких компонентов, как ацетофенон (0,1 кг/ч, превышение ПДВ в 20 раз), гамма-бутиролактон (0,015 кг/ч, превышение ПДВ в 7 раз), диметилформамид (0,023 кг/ч, превышение ПДВ в 3 раза). При этом обнаружена отрицательная реакция иммунной системы рабочих предприятия и членов их семей на токсиканты.
В ОАО Элеконд отрабатывались различные методы каталитической очистки газовых выбросов: плазмокаталитический и термокаталитический. Использовался композитный катализатор и наноструктированных каталитических покрытий производства ЗАО ЭКАТ.
Особенностями этих катализаторов являются сверхвысокая проницаемость для газового потока, интенсивный тепло- и массообмен по всему объёму, отсутствие сквозных каналов и, следовательно, возможности проскока реагентов сквозь структуру блока. Эти особенности эффективно раскрываются в процессах каталитического преобразования веществ относительно малых концентраций, которые наиболее характерны для решения экологических задач, в частности для очистки вентиляционных и газовых выбросов.
Принцип действия плазмокаталитической очистки газовых выбросов основан на совместном воздействии плазмы барьерного разряда, озона высокой концентрации и каталитического воздействия на молекулы газообразных загрязнений и патогенную микрофлору. В процессе разрушения (трансформации) вредных веществ под действием низкотемпературной плазмы и других физико-химических факторов воздействия происходит возбуждение молекул, атомов и радикалов в очищаемом потоке.
Принцип действия термокаталитической очистки газовых выбросов основан на беспламенном разложении и окислении загрязняющих органических веществ до углекислого газа, воды и азота на нагреваемых каталитических блоках.
Одной из наиболее сложных задач, которые решались на предприятии, была очистка воздуха от продуктов растворения марганца в азотной кислоте (при растворении 1 кг металлического марганца выделяется 557,2 г диоксида азота).
Чтобы уменьшить негативное воздействие на окружающую среду, был разработан способ селективной термокаталитической очистки газовых выбросов от оксидов азота с использованием аммиака и изготовлена пилотная установка, эффективность которой демонстрирует рисунке 1.
Рисунок 1. Зависимость концентрации диоксида азота на входе (красная линия) и на выходе (синяя линия) термокаталитической установки.
Также на предприятии имелись разрозненные источники выбросов органических веществ, в частности уксусной кислоты, растворителей и электролитов. Нейтрализация этих выбросов осуществлялась различными устройствами очистки на базе плазмо- и термокаталитической технологий.
Предложенный каталитический метод обезвреживания с использованием различных его схем позволил минимизировать концентрацию токсикантов (см. таблицу).
Таблица. Минимизация воздействия выбросов
Название загрязнителяГодовые выбросы, кгРазовые выбросы, кг/чСодержание компонентов после очистки, кг/чЭффект очистки, % Оксиды азота с реактора растворения марганца в азотной кислоте 456 2,5 0,25 90 Ацетофенон 93 0,1 0,001 99,9 Толуол 380 0,1 0,025 75 Уксусная кислота 9 0,15 0,001 99,9 Гамма-бутиролактон 16 0,015 0,0001 99,9 N-метилпирролидон 9 0,008 0,0001 99,9 Диметилформамид 27 0,023 0,001 95
Предотвращенный экологический ущерб по оксидам азота в 2008 г. составил 1223,8 тыс. руб., по ацетофенону - 410, 9 тыс. руб., по ЛВЖ (растворители, кислоты) - 54,6 тыс. руб.
Внедрение процессов очистки газовых выбросов способствовало сертификации ОАО Элеконд на соответствие ГОСТ Р ИСО 14001-98.
ГЛАВА 3. АППАРАТЫ КАТАЛИТИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ: ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ
Очистку газов с использованием катализа проводят в реакторах гетерогенных реакций в системе газ - твердое. Из этого следует, что конструкции каталитических газоочистителей определяются объемными расходами газов, кинетическими закономерностями протекающих реакций, температурными и аэродинамическими условиями процесса, структурными, прочностными и другими характеристиками применяемых катализаторов. Последние могут быть разнообразных размеров и формы: насыпные шарики, таблетки, цилиндры, пластины, соты и т.д.
В соответствии с существующей классификацией газоочистных каталитических устройств их принято делить на следующие группы:
реакторы каталитические, в которых происходит контакт газового потока с твердым катализатором, размещенным в отдельном корпусе (тип К);
реакторы термокаталитические, в которых контактный узел и подогреватель размещены в общем корпусе (тип СТК), реакционная зона совмещена с рекуператором (тип KB), имеется встроенный регенератор (тип ТКВ).
Среди промышленных газоочистных аппаратов первой группы наиболее распространены полочные, радиальные и горизонтальные реакторы.
В производствах синтеза аммиака и некоторых других продуктов применяют полочный реактор для конверсии оксида углерода (рис. 2).
В цилиндрическом корпусе аппарата па кол