книги из ГПНТБ / Кузнецов И.Е. Защита атмосферного воздуха от загрязнения

личеств кислорода, т. к. он циркулирует в замкнутом кон­ туре дополнительной колонны и расходуется только на окисление N0 .

Еще больший эффект может быть получен, если в кис­ лород, циркулирующий в замкнутой системе, добавить 2—3% озона. Концентрация получаемой H N 0 3 в этом слу­ чае может быть повышена до 60—65%.

Окисление и абсорбция окислов азота при высокотурбулентном режиме

Представляет интерес метод интенсифика­ ции процесса окисления окиси азота в жидкой фазе без установки выносных реакторов. Он приобретает особо важ­ ное значение при санитарной очистке большого количества малоконцентрированных газов, когда установка выносных реакторов связана с большими дополнительными затра­ тами.

Эффективность массообмена в значительной мере зави­ сит от гидродинамических условий процесса — поверхности

-контакта и скорости перемешивания фаз. Окисление окиси азота в жидкой фазе является диффузионно-кинетическим процессом, и к нему применимы все основные положения массопередачи.

При больших скоростях взаимодействия "жидкости и га­ за миграция кислорода и окиси азота в раствор будет происходить не только путем медленно протекающей моле­ кулярной диффузии, но и турбулентной диффузией, в ре­ зультате чего скорость окисления и абсорбции окиси азота в жидкой фазе возрастает. Высокие скорости и развитая поверхность взаимодействующих фаз может быть достиг­ нута в полых распылительных аппаратах, которые реко­

распылителями математическая модель процесса имеет вид

В качестве примера очистки газов от окислов азота в полых распылительных аппаратах рассмотрим работу очи­ стного сооружения, спроектированного по нашим рекомен­ дациям и введенного в эксплуатацию на одном из пред­ приятии.

В качестве орошающего раствора в скрубберах приме­ нен 3%-ный раствор ЫагСОз.

Используя уравнение 5, полученное нами в качестве ма­ тематической модели процесса очистки газов в полых фор­ суночных аппаратах, определим степень очистки газа.

окисления NO в жидкой фазе, необходимо воздействовать на систему изменением одного или нескольких перечислен­ ных параметров. Выше были рассмотрены случаи, когда желаемый эффект достигался путем увеличения концент­ рации кислорода, используемого для насыщения растворов в выносных реакторах, и путем турбулизации газо-жидко- стных потоков в высокоскоростных абсорберах.

Как показали наши исследования, скорость реакции окисления N0 может быть увеличена, если ее проводить в жидкой фазе с помощью жидких окислителей. В этом случае окислители находятся в растворенном состоянии, и скорость реакции гомогенного окисления N0 в жидкой фа­ зе не будет зависеть от скорости диффузии окислителей в раствор. Таким образом, устраняется наиболее медленная стадия процесса.

Известен ряд жидких окислителей, превосходящих по своей активности кислород. К ним относятся водные рас­

Взаимодействие окиси азота с исследуемыми жидкими окислителями в зависимости от условий реакции протекает по следующим суммарным уравнениям:

Анализируя экспериментальные данные, полученные при абсорбции окислов азота жидкими окислителями, был уста­ новлен ряд активности жидких окислителей, который убы­ вает в следующей последовательности:

Коэффициенты скорости реакции для 3%-ных водных рас­ творов приведенных окислителей соответственно имеют следующие значения в моль/л. сек.

620- Ю - 6 > 365- Ю - 6 > 338- Ю - 6 > 204-10~6 > 60-10~6 > > 3 0 - Ю - 6 > 28 - Ю - 6 .

Приведенные данные свидетельствуют о том, что окисли­ тельная способность различных жидких окислителей зна­ чительно отличается (на целый порядок). Наиболее актив­ ным из испытанных окислителей по отношению к NO оказался водный раствор КВгОз. Несколько меньшей окис­ лительной активностью обладает HNOa, КМ.ПО4 и Н2О2. Другие жидкие окислители окисляют NO с недостаточной для практических целей скоростью. Царская водка ведет себя аналогично HNO3, а окислитель 1КСЮ3 в приведенных условиях взаимодействует с NO с Очень малой скоростью,

В результате обработки экспериментальных данных по­ лучены уравнения, описывающие скорость процесса окис­ ления NO жидкими окислителями в зависимости от кон­ центрации растворов, температуры и рН среды. Эти урав­ нения имеют вид:

Окисление окиси азота на низкотемператур­ ных катализаторах

Известно, что скорость реакции окисления окиси азота газообразным кислородом увеличивается в присутствии твердых тел и некоторых катализаторов. Наи­ большую активность проявляют катализаторы, приготов­ ленные на основе драгоценных металлов. Большинство ли­ тературных данных указывает лишь на качественную ха­ рактеристику влияния различных веществ на этот процесс.

Нами была поставлена задача исследовать каталитиче­

борами для проведения процесса. Окись азота из баллона 12 заполняла калиброванную бюретку 10, после чего с по­

пали азот и кислород. Газовая смесь из емкости 3 посту­ пала в реактор 4, заполненный катализатором. Пройдя ка­ тализатор, газ попадал в реактор 6, где осуществлялась аб­ сорбция окислов азота водой.

По количеству абсорбированных окислов азота судили о степени окисленности N0, предполагая, что степень абсорб­ ции прямо пропорциональна степени окисленности газа.

Исследования проводились методом сравнения с вари­ антом, когда в реакторе 4 отсутствовал катализатор и окис­ ление N 0 протекало в газовой фазе.

Рис. 5. Схема экспериментальной установки для изучения процесса окисления N0 на низкотемпературных катализаторах: )—баллон .с азо­ том; 2—реометры; 3—смеситель; 4—реактор; 5—отбор проб; 6—абсор­ бер; 7—бачок; 8—манометр; 9—уравнительная склянка; 10—бюретка; 11—баллон с кислородом; 12—баллон с окисью азота.

В процессе исследований изучалось влияние на скорость окисления N 0 природы катализаторов, концентрации окиси азота, концентрации кислорода, температуры и времени контактирования; они изменялись в следующих пределах:

Приведенные данные свидетельствуют о том, что испы­ танные вещества оказывают не одинаковое влияние на ско­ рость окисления окиси азота. По каталитической активно­ сти их можно условно разделить на 3 группы.

Первая группа — это инертные вещества, которые не оказывают влияния на скорость реакций окисления NO. К ним относятся: полиэтилен, шамот, известняк, динас, кокс,- доломит, окись А1, катализатор БАВ и НТК-4. Сни­ жение скорости окисления NO в присутствии этих веществ объясняется сокращением окислительного объема при за­ полнении его катализатором.