Каталітичне очищення газів

 

Каталітичні методи є найперспективнішими для процесів очи­щення відхідних газів. Вони засновані на взаємодії шкідливих домішок з одним із компонентів, присутніх в очищуваному газі, й перетворенні їх в нейтральні речовини або в з’єд­нання, які легко видаляються з газової су­міші. Причому речовини, які приймають активну участь у хімічній реакції (каталізатори), залишаються незмінними після закінчення процесу. Пере­вага ката­літичних процесів очищення в тому, що вони компактні, високо­про­дуктивні, стабі-льно забезпечують високий ступінь очищення. До недоліків слід віднести високу вартість каталізаторів і немож­ливість утилізу­вати домішки з відхідних газів, які в більшості випадків розкладаються на нейтральні продукти і викидаються в ат­мосферу з відхідними газами. Залежно від агрегатного стану речовин, які приймають участь в каталізі, каталітичні процеси поділяють на гомоген­ні та гетерогенні. Від виду каталізу залежить технологія очищення і вибір обладнання.

 

При гомогенному каталізі  каталізатор і реагуючі речовини знахо­дяться в одній фазі, наприклад, газовій. При гетерогенному каталізі каталі­затор і реагуючі речовини знаходяться в різних фазах. Звичайно при очищенні газів від домішок як каталі­затори використовують тверді речо­вини. Питання про те, які реакції й в присутності яких речовин можуть збу­джуватися, залишається вирішеним не повністю, тому ба­гато питань під­бору каталізаторів і проведення каталізу до ос­таннього часу вирішуються практично.

 

Як каталізатори, можуть бути використані різні речовини як в чис­то-му вигляді, так і у вигляді з’єднань, які, не входячи в кінцеві продукти хі­мічної реакції, змінюють її швидкість. Про­мислові каталізатори повинні мати такі      властивості:  -  висока  активність і селективність відносно даної реакції;  -  велика хімічна стійкість до каталізаторних отрут;  - низька температура запалення, великий температур­ний інтервал роботи, термічна стійкість і підвищена  теплопровідність;  -  висока механічна  міцність;  -  бути дешевими при виготовленні.

 

В більшості випадків каталізаторами можуть бути метали (платина, паладій та інші благородні метали) або їх з’єднання (оксиди міді, марга­нцю тощо). Каталізаторна маса звичайно виконується у вигляді шарів, кі­лець, пластин чи проволоки, звитої в спіраль з ніхрому, нікелю, окислу амонію з нанесеними на їх поверхню (со­ті частки % до маси каталізатора) благород­ними металами. Наприк­лад, каталізатори, розроблені НІІОГА­Зом, дозво­ляють при темпера­турі 350…420°С і швидкості знешкодження 30000...60000 год.–1 практично повністю окисляти домішки етилену, пропі­лену, бу­тану, про­пану, ацетальгіду, спиртів (метилового, етилового, про­пилового тощо), ацетону, етилацетону, бензолу, толуолу, ксилолу та ін­ших, виконані у вигляді ніхромової проволоки 0,4...0,5 мм, звитої в спіраль діаметром 4...5 мм з нанесеними на її поверхню у вигляді активної плівки платиною і паладієм.

 

Сучасні контактні апарати, які використовуються для прове­дення ка­талітичних процесів в промисловості, повинні бути високопродуктивними, забезпечувати безперервність процесу при оптималь­них технологічних процесах, бути легкими в управлінні, піддавати­ся автоматизації та управ­лінню за допомогою ЕОМ.

 

За способом взаємодії газів з каталізатором контактні апарати поділяються на апарати:  - з фільтрувальним шаром каталізатора;  - з завислим  (киплячим) шаром каталізатора;  - з пиловидним каталізатором.