Разработка блочного катализатора сотовой структуры и реактора очистки выхлопных газов от оксидов азота

Abstract

Производство азотной кислоты связано с выбросами в атмосферу газов, содержащих токсичные оксиды азота. При окислении аммиака образуется оксид азота (II), который затем окисляется кислородом воздуха до оксида азота (IV), и, в результате неполноты его поглощения в абсорбционных колоннах, вместе с недоокисленным NO, выбрасывается в атмосферу. Без соответствующей очистки содержание NO + NO₂ (NOₓ) в отходящих газах после абсорбции может достигать 0,15 % об. Как результат, в районах расположения химических предприятий может наблюдаться довольно высокий уровень локального загрязнения атмосферы этими оксидами. Данная проблема заставляет исследователей искать пути снижения вредного влияния данных соединений на окружающую среду и живые организмы. Использование каталитического обезвреживания позволяет существенно снизить количество оксидов азота, которые выбрасываются промышленными предприятиями. Важным направлением в решении представленной задачи является разработка высокоэффективных катализаторов очистки отходящих газов. Данные способы очистки известны достаточно давно. Восстановителями могут служить метан, водород, СО и др., но более перспективным направлением совершенствования рассматриваемого процесса является применение в качестве восстановителя аммиака, поскольку его расход в этом случае незначителен. В отличие от других восстановителей он селективно реагирует с оксидами азота, позволяет существенно снизить температуру процесса и отказаться от использования дорогостоящих и дефицитных восстановителей.

Problems of environment pollution with nitrogen oxides are considered in the article. Role of catalytic purification in the process of decreases of NOₓ concentration in exhaust gases in nitric acid production is shown. Advantages of block metallic catalysts having cellular structure are described in comparison with industrial granulated catalysts. Based on the laboratory investigations, kinetic parameters of nitrogen oxides reduction using ammonia on the developed catalyst have been calculated. Sizes of catalytic block have been determined and reactor for catalytic purification for nitric acid production has been proposed. It is noted that created block metallic catalyst possesses low hydraulic resistance in comparison with industrial granulated catalysts. This allows reducing power expenses for overpressure.