22. Равновесные условия образования зв. Их практическое значение.

Обеспечение селективности технологического процесса является важным мероприятием, позволяющим в идеальном случае достигнуть максимально возможного выхода целевого прод при мин кол-ве ЗВ.

D←A→B

Скорости образования в-в: U(B)=k_B·C_aⁿ, U(D)=k_D·C_a^m,

селективность: S=U_B/U_D=k₁C_Aⁿ/k₂C_A^m=kC_A^n-m.

если n>m, то для повышения селективности по целевому продукту необходимо поддерживать наибольшее значение конц в-ва А. в обратном случае нужно разбавить потоки, поступ в реактор.

23. Кинетические закономерности и селективность образования зв.

сокращение числа стадий

СН₄+Н₂О→(k1)СО+Н₂,

СО+Н₂→(k2)CН₃ОН

СН₃ОН+О₂→(k3)Н₂СО

СН₄+Н₂О→(k4)Н₂СО.

селективность процесса

D←A→(k1)B

k – константы.

S=w_B/w_D=k₁C_Aⁿ/k₂C_A^m=kC_A^n-m.

24. Оптимизация условий образования зв в технологических процессах.

dη/dτ=0 (первая производная по какому-то параметру)

d ²η/dτ²≠0

η=b₀+b₁x₁+…+b_nx_n+b₁b₂x₁x₂+…+b_ijx_ix_j+b_ix_i²+…

b_i=∂η∕∂x_i, х – безразмерное значение параметров (темпер, конц, давл)

х_Т=(х^min-x_ср)/Δ=±1, b_i – коэффициент, по величине которого можно судить о влиянии его на параметр х.

25. Образование и сокращение выбросов nOx в высокотемпературных процессах. Рециркуляционный способ сокращения их выхода.

Образование оксидов азота при сжигании твердого и жидкого топлива происходит вследствие окисления азота дутьевого воздуха и азота, содержащегося в топливе. Основным продуктом окисления является монооксид азота (NO).

Образование NO сопровождается поглощением тепла и поэтому требует высоких температур. При быстром охлаждении образующихся при сжигании газов может быть достигнуто равновесное состояние и NO сохраняется в отходящих газах, значительно превосходя по количеству диоксид азота, образование которого тем больше, чем ниже температура газов. Поэтому в общем количестве содержание NO₂ составляет обычно не более 5 – 10%.

Н аиболее известным способом уменьшения выхода оксидов азота является рециркуляция продуктов сгорания в зону горения. Обычно дымовые газы с температурой 373 – 673 К отбираются перед воздухоподогревателем и специальным дымососом подаются в топочную камеру.

1 – топка; 2 – экономайзер; 3 – воздухоподогреватель; 4 – дымосос.

Уменьшение выхода оксидов азота за счет рециркуляции объясняется снижением теоретической и близкой к ней максимальной температуры в зоне горения из-за разбавления охлажденными продуктами сгорания, снижением концентрации реагирующих веществ.

Применение рециркуляции является одним из самых доступных средств снижения образования оксида азота в топочных камерах при сжигании природного газа, реже – мазута. В ряде случаев снижение выброса NO в эксплуатационных условиях на 30-35% можно осуществлять без какой-либо реконструкции.

26. Образование и сокращение выбросов nOx в высокотемпературных процессах. Сокращение их выхода способом двухстадийного сжигания.

Образование оксидов азота при сжигании твердого и жидкого топлива происходит вследствие окисления азота дутьевого воздуха и азота, содержащегося в топливе. Основным продуктом окисления является монооксид азота (NO).

Образование NO сопровождается поглощением тепла и поэтому требует высоких температур. При быстром охлаждении образующихся при сжигании газов может быть достигнуто равновесное состояние и NO сохраняется в отходящих газах, значительно превосходя по количеству диоксид азота, образование которого тем больше, чем ниже температура газов. Поэтому в общем количестве содержание NO₂ составляет обычно не более 5 – 10%.

Двухстадийное сжигание топлива является одним из перспективных методов, позволяющих регулировать топочные режимы и одновременно снизить образование оксидов азота в топочных процессах. Сущность метода заключается в том, что в первичную зону горения подают меньше воздуха, чем теоретически необходимо (а=0,7 – 0,95), в результате чего снижается максимальная температура в зоне факела, содержание молекулярного и атомарного кислорода в ядре факела, следовательно, уменьшается скорость реакции образования монооксида азота. Теплоотвод в первичной зоне горения снижает температуру настолько, что заключительный этап процесса горения, когда имеется избыток кислорода (а=1,2 – 1,5%), протекает при более низкой температуре, поэтому во второй зоне горения оксиды азота практически не образуются.

При работе на мазуте и значении а=0,9 содержание оксидов азота снижается на 47%. За счет конструктивных усовершенствований эта величина может достигать и больших значений.