Каталитическая очистка газов от органических веществ

Присутствие в отходящих технологических газах и вентиляционных выбросах большого числа производств токсичные пары органических веществ в большинстве случаев подвергают деструктивной каталитической очистке. Катализаторы для таких процессов приготовляют на основе меди, хрома, кобальта, марганца, никеля, платины, палладия и других металлов. В отдельных случаях используют некоторые природные материалы (бокситы, цеолиты).

Среди катализаторов условно различают: цельнометаллические, представляющие собой металлы платиновой группы или неблагородные металлы, нанесенные на ленты, сетки, спирали или листы из нержавеющей стали; смешанные, включающие металлы платиновой группы и оксиды неблагородных металлов, нанесенные на оксид алюминия, нержавеющую сталь или другие металлы; керамические, состоящие из металлов платиновой группы или оксидов неблагородных металлов, нанесенных на керамическую основу в виде сот или решеток; насыпные, приготовляемые в виде гранул или таблеток различной формы из оксида алюминия с нанесенными на него металлами платиновой группы или оксидами неблагородных металлов, а также в виде зерен оксидов неблагородных металлов.

Обычно нанесенные на металлические носители катализаторы имеют некоторые преимущества перед другими типами катализаторов. Они отличаются большими значениями термостабильности и периода эксплуатации около 1 года и более, высокими износостойкими и прочностными характеристиками, развитой поверхностью и пониженной насыпной плотностью, их регенерация не представляет существенных трудностей. Эти показатели цельнометаллических катализаторов (особенно содержащих платину) наряду с малым гидравлическим сопротивлением (до 196-245 Па) обуславливают широкую распространенность и перспективность их использования для обработки весьма значительных объемов газовых выбросов, содержащих пары растворителей, фенолов и других токсичных органических веществ.

Более просты и дешевы в изготовлении катализаторы на основе из керамики. Они также характеризуются низким гидравлическим сопротивлением, обладают, как правило, меньшей насыпной плотностью, сохраняют активность при обезвреживании запыленных потоков, однако являются менее термостабильными, чем цельнометаллические катализаторы. Наиболее активны среди них катализаторы, включающие платину и палладий.

Насыпные катализаторы наиболее часто имеют в качестве носителя активный оксид алюминия. Значительная величина его поверхности обуславливает возможность приготовления весьма высокоактивных (особенно при использовании платины) и термостойких катализаторов. Однако высокое гидравлическое сопротивление, невысокая механическая прочность и связанный с ней относительно короткий период эксплуатации (иногда до трех месяцев) представляют существенные недостатки этих катализаторов.

Используемые в промышленной практике установки каталитической очистки газовых выбросов от паров органических веществ различаются конструкцией контактных аппаратов, способами повышения до необходимого уровня температуры поступающих в них газовых потоков, используемыми катализаторами, приемами рекуперации тепла, наличием рецикла обезвреженных газов.

Типичной является схема установки каталитического обезвреживания отходящих газов в производстве клеенки, показанная на рис.16.3. В газовых выбросах этих производств, поступающих из камер сушки клеенки, присутствуют пары керосина (100-1000 ), уайт-спирита (до 200 ) и ряда органических соединений.

Принцип работы установки. Отходящие из сушильного агрегата газы при 80-200 вентилятором через брызгоотбойник подают в теплообменник для предварительного подогрева теплом конвертированных газов до 200-220 , а затем в подогреватель, где их температуру увеличивают до 250-327 за счет тепла дымовых газов, получаемых сжиганием газообразного топлива.Для сжигания используют кислород, содержащийся в очищаемых газах. Сжигание органических примесей до и проводят в реакторе на катализаторе. Конвертированные газы из реактора через теплообменник вентилятором возвращают в сушильный агрегат. С целью компенсации потерь кислорода и доведения температуры обезвреженных газов до уровня, соответствующего условиям сушки клеенки (120-170 ), перед поступлением в сушильный агрегат их разбавляют воздухом. Часть прошедших очистку газов сбрасывают в атмосферу. При использовании алюмоплатинового катализатора полная очистка при объемной скорости достигается при 290 , более высокая температура (350 ) необходима для достижения того же эффекта при объемной скорости .

Рис.16.3. Схема установки каталитического дожигания отходящих газов:

1 – сушильная камера; 2, 7 – вентиляторы; 3 – брызгоотбойник; 4 – теплообменник; 5 – подогреватель; 6 – реактор.

Более простыми по технологической компоновке являются схемы каталитического обезвреживания с незамкнутым по соответствующим газовым потокам циклами.

Каталитическая очистка газов от сероорганических соединений заключается в окислении или гидрировании последних в присутствии контактных масс при повышенных температурах. Каталитическое окисление производят кислородом с образованием кислородных соединений серы, очистка от которых представляет собой более легкую задачу. Каталитическое гидрирование используют тогда, когда подлежащие очистке газы содержат органические соединения серы (сероуглерод, тиофены, дисульфиды), полное удаление которых не обеспечивается при использовании поглотителей. Оно основано на контактировании сераорганических компонентов газов с водородом или водяным паром при 300-500 на катализаторах с образованием сероводорода, удаляемого затем из конвертированных газов обычными методами. В качестве катализаторов процессов гидрирования сераорганических соединений водородом используют контактные массы на основе оксидов , среди которых наиболее распространенными являются кобальт-молибденовые (до 10 % и 10 % ), нанесенные на оксид алюминия или на алюмосиликатные материалы. При гидрировании водяным паром (гидролиз, конверсия сераорганических соединений) используют катализаторы, содержащие в качестве главного компонента оксид железа. Степень превращения достигает обычно 90-99,9%.

Дата добавления: 2014-01-20