LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Хімічна технологія. Харч. виробництва → Аерозольний каталіз і його застосування в окисненні аміаку та знешкодженні сполук зв'язного азоту

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

"ХАРКІВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ"







Прінь Олена Маратівна


УДК 661.5. 542.97.13.54-138




АЕРОЗОЛЬНИЙ КАТАЛІЗ І ЙОГО ЗАСТОСУВАННЯ В ОКИСНЕННІ АМІАКУ

ТА ЗНЕШКОДЖЕННІ СПОЛУК ЗВ'ЯЗАНОГО АЗОТУ






Спеціальність 05.17.01 - технологія неорганічних речовин





Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук








Харків – 2002

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Державному науково-дослідному і проектному інституті

хімічних технологій "Хімтехнологія" Міністерства промислової політики

України, м. Сєвєродонецьк.


Науковий керівник: кандидат технічних наук

Кутакова Діана Олексіївна,

Державний науково-дослідний і проектний інститут

хімічних технологій "Хімтехнологія",

завідувач відділу аерозольного каталізу.


Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор

Савенков Анатолій Сергійович,

Національний технічний університет

"Харківський політехнічний інститут", м. Харків,

професор кафедри хімічної технології неорганічних

речовин, каталізу та екології;


кандидат технічних наук, доцент

Мельников Борис Іванович,

Український державний хіміко-технологічний

університет, м. Дніпропетровськ,

завідувач кафедри технології

неорганічних речовин та екології.



Провідна установа: Національний технічний університет України

"Київський політехнічний інститут",

кафедра неорганічних речовин та загальної хімічної

технології, Міністерство освіти і науки України, м. Київ.



Захист відбудеться " 31 " жовтня 2002 р. о 12 годині на засіданні

спеціалізованої вченої ради Д 64.050.03 у Національному технічному

університеті "Харківський політехнічний інститут" за адресою:

61002, м. Харків, вул. Фрунзе, 21.


З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Національного технічного

університету "Харківський політехнічний інститут".


Автореферат розісланий " 25 " вересня 2002 р.



Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Сахненко М.Д.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Азотна галузь базується на процесах каталітичної фіксації атмосферного азоту синтезом аміаку з переробленням його на неорганічні й органічні продукти. Вона є найбільшим споживачем каталізаторів як для цільових синтезів, так і для розв'язання екологічних проблем. У більшості каталітичних процесів використовують систему з пористих інертних носіїв, на поверхні яких міститься каталітично активний матеріал. Каталізатори на основі благородних металів застосовуються у вигляді сіток або на носіях. При цьому виникає необхідність розв'язання супутніх екологічних проблем. Основний продукт галузі – добрива, зокрема похідні азотної кислоти.

Практичний досвід розроблення й експлуатації відомих каталітичних систем виявив низку проблем. Основні з них такі: руйнування каталізаторів через обмежену міцність і термостійкість сіток і носіїв; зниження активності та селективності через дезактивацію при наявності в реагентах навіть слідових кількостей сполук, які мають зв'язаний азот, сірку, фосфор, хлор, солі, а інколи кисень, водяну пару; возгонку або адсорбційне витіснення каталітично активного матеріалу; закупорення пор і поверхні відкладеннями коксу, солями, полімерами.

У поданій роботі показані можливості розв'язання проблем сучасного каталізу застосуванням нової технології аерозольного каталізу на прикладі процесів: окиснення аміаку для виробництва азотної кислоти (без використання дорогих і дефіцитних сіток на основі платини) і знешкодження органічних і неорганічних відходів, які містять азот (на каталізаторах без носіїв і благородних металів). Це перше системне дослідження в галузі каталізу на поверхні аерозолю.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами і темами. Робота виконувалася відповідно до планів робіт Держхімпрому України (145/14, 92р.), Мінпрому України (183/13, 93р.; 857/10, 95р.), Мінпромполітики (Доручення КМ України від 07.08.97р., контракт МП 6/103-97/Г-8-01-97р.), Міннауки і технологій України (цільова програма "Платина України", 12-97/1591-97/98р.), угоди з Черкаським ВаТ "Азот", а також міжнародного співробітництва з фірмами: "Катокс", Швеція (контракт 752/04687873/95003); "Гранд Паруасс" i "Семаг", Франція (угода від 22.12.98 р.).

Мета і задачі дослідження. Мета роботи – розроблення процесів окиснення аміаку для виробництва азотної кислоти і знешкодження відходів, які містять азот, – потенційних джерел викидів оксидів азоту, на основі нового способу організації газофазних гетерогенно-каталітичних хімічних перетворень.

Задачі даної роботи:

- вибір методів і апаратури для дослідження газофазних каталітичних реакцій на поверхні аерозолю каталізатора;

- вивчення реакцій окиснення аміаку, відходів, які містять азот, реакцій відновлення оксидів азоту продуктами неповного окиснення органічних речовин;

- застосування результатів лабораторних досліджень при проектуванні пілотних, дослідних і дослідно-промислових агрегатів;

- розроблення нових інженерних рішень для практичної реалізації технологій окиснення аміаку у виробництві азотної кислоти і каталітичного знешкодження промислових відходів, що містять зв'язаний азот.

Об'єкти дослідження реакції окиснення аміаку та сполук, які містять азот, відновлення оксидів азоту в аерозолі каталізатора – оксиду заліза (III).

Предмет дослідження особливості хімічних перетворень в аерозолі каталітично активних частинок і кінетика вищезазначених реакцій.

Методи дослідження вивчення об'єктів дослідження на лабораторних і дослідних установках для розроблення нових технологій окиснення аміаку та знешкодження відходів, які містять зв'язаний азот.

Наукова новизна одержаних результатів.

1. Уперше експериментально підтверджено ряд положень, які стосуються: впливу концентрації аерозольного каталізатора в зоні реакції на ефективність хімічних перетворень, розміру частинок аерозолю, зони змішування та випаровування реагентів, особливостей багатозонного реактора.

2. Встановлено, що в реакторі з псевдозрідженим шаром інертного матеріалу, через який трасує дрібнодисперсний каталізатор, швидкість хімічної реакції у розрахунку на грам каталізатора перевищує значення, досягнуті при каталізі на носіях в 104–105