Модернизация узла каталитического дожига отходящих газов производства карбамидоформальдегидного концентрата

Содержание

Аннотация 2
ВВЕДЕНИЕ 4
1 ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 5
1.1 Существующие способы очистки газовых выбросов 5
1.2 Каталитическое сжигание легких органических соединений (ЛОС) 7
1.3 Катализаторы каталитического дожига ЛОС 8
1.3.1 Носители, используемые при окислении ЛОС 8
1.3.2 Активная фаза катализатора окисления ЛОС 10
2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 12
2.1 Технология очистки газов производства КФК-85 12
2.1.1 Описание схемы циркуляции технологического газа 12
2.1.2 Реакторный блок нейтрализации формальдегидсодержащих газов 18
2.2 Возможности модернизации технологии 21
2.3 Описание модернизированной технологии 23
3 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ 24
3.1 Материальный баланс существующей установки 24
3.2 Тепловой баланс существующей установки 28
3.3 Материальный баланс модернизированной установки 31
3.4 Тепловой баланс модернизированной установки 34
3.5 Расчет реактора 37
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 39
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 41

Введение

На многих промышленных предприятиях в результате проведения технологического процесса происходит выброс в атмосферу большого количества вредных веществ. Чаще всего эти выбросы содержат монооксид и диоксид азота, монооксид углерода (угарный газ), органические вещества, которые делятся на:
• летучие органические соединения;
• стиролы, альдегиды, кетоны;
• растворители - спирты, эфиры и т.д.
Наиболее эффективные способы очистки газовых выбросов в атмосферу от вредных веществ основаны на использовании каталитических технологий, в которых процесс очистки ведется на катализаторах.
Целью бакалаврской работы является модернизация стадии дожига отходящих формальдегидсодержащих газов производства карбамидоформальдегидного концентрата (КФК) на предприятии ПАО «Тольяттиазот».
Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:
1. Рассмотреть существующие способы очистки отходящих газов производства от содержащихся в нем органических примесей;
2. Изучить процесс каталитического дожига отходящих газов, в том числе применяемые каталитические системы;
3. Проанализировать существующую технологию очистки формальдегидсодержащих газов производства КФК-85. Предложить возможности модернизации процесса.
4. Произвести технологические расчеты для подтверждения эффективности предлагаемого метода модернизации.

Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь в написании работ!

ДИПЛОМНЫЕ МАГИСТЕРСКИЕ ДИССЕРТАЦИИ

КУРСОВЫЕ СТАТЬИ ВКР

Заключение

Основными выводами и результатами проделанной работы являются:
1. Исследован процесс каталитического обезвреживания отходящих газов производства КФК-85 ПАО «Тольяттиазот»: рассмотрены основные методы очистки газов от ЛОС и окиси углерода; физико-химические основы процесса каталитической очистки газов, а также применяемые катализаторы;
2. Приведено описание технологической схемы узла нейтрализации отходящих газов на производстве КФК-85 ПАО «Тольяттиазот». Выяснено, что в качестве катализатора процесса дожига используется платиносодержащий состав ppt-47 зарубежной фирмы «Perstorp»;
3. С целью модернизации стадии дожига в работе предложено использование в качестве катализатора процесса каталитическую систему, представляющую собой активный компонент (серебро), нанесенный на мезопористый силикагель, предварительно смоченный в соли церия и осушенный. Данный катализатор позволяет проводить окисление при более низких температурах процесса по сравнению с платиновым, при этом сохраняя высокие показатели конверсии сырья и селективности реакций;
4. Произведены расчеты материального и теплового балансов процесса для существующей и проектируемой установок;
5. В результате теплового расчета проектируемой установки получено значение температуры выходящего из реактора газа. Данный показатель позволяет исключить их технологической схемы парогенератор и направлять очищенный газ в теплообменник, установленный перед реактором дожига и предназначенный для нагрева исходного абгаза;
6. В результате расчета теплового баланса проектируемой установки получено, что использование электронагревателя в процессе очистки газа от ЛОС и окиси углерода не целесообразно. Использование тепла от электронагревателя возможно только в случае пуска установки для каталитического слоя на требуемый температурный режим.
Таким образом, предлагаемое в работе решение позволяет осуществлять высокоселективную очистку отходящих с производства КФК- 85 газов в условиях низких по сравнению с применением платинового катализатора температур. При этом снижаются затраты на дорогостоящий платиновый катализатор.
Организация технологии дожига предлагаемым методом позволяет снизить металлоемкость процесса, а также затраты на ремонт и обслуживание парогенератора, расположенного согласно существующей технологической схеме после реактора дожига.
Помимо этого, решение, описываемое в работе, позволяет значительно снизить нагрузку на электронагреватель, установленный внутри реактора дожига.

Литература

1. Сокольский Д. В., Попова Н. М. Каталитическая очистка газов. — Алма-Ата: Наука, 1970. — 26 с.
2. Катализаторы очистки газовых выбросов промышленных производств/Попова Н. М. — М.: Химия, 1991. — 224 с.
3. Ojala S, Lassi U, Ylonen R, Karjalainen H & Keiski RL. Influence of the heat exchangers’ construction material on catalytic incineration. Catalysis Today 100: 367-372.
4. Ojala S, Lassi U & Keiski R. Activity of VOC catalysts in methane and n- butyl acetate total oxidation. Chem. Eng. Transactions 6: 2005. P. 569-574.
5. Ojala S, Lassi U & Keiski R (In Press, 2005d) Testing VOC emission measurement techniques in wood-coating industrial processes and developing a cost-effective measurement methodology. Chemosphere, XX (2005) XX.
6. Ojala S, Lassi U, Laakso I & Keiski RL (2005e, Submitted) Measurement and abatement of odorous gas emissions: From sampling and analysis to a pilot-scale application. Chemical Engineering Journal.
7. Sinquin G, Petit C, Libs S, Hindermann JP & Kinnemann A (2000) Catalytic destruction of chlorinated C1 volatile organic compounds (CVOCs) reactivity, oxidation and hydrolysis mechanisms. Applied Catalysis B: Environmental 27: 105-115.
8. Vigneron S, Deprelle P & Hermia J (1996) Comparison of precious metals and base metal oxides for catalytic oxidation of volatile organic compounds from coating plants: test results on an industrial pilot scale incinerator. Catalysis Today 27: 229-236.
9. Engleman VS (2000) Updates on choices of appropriate technology for control of VOC emissions. Metal Finishing 98: 433-445.
10. Kim K-H, Oh S-I & Choi Y-J (2004) Comparative analysis of bias in the collection of airborne pollutants: Tests on major aromatic VOC using three types of sorbent-based methods. Talanta 64: 518-527.
11. Очные ячеистые катализаторы для нейтрализации выхлопных газов//Экология и промышленность России. — М., 1997. № 6. С. 17—20.
12. Анциферов В. Н., Калашникова М. Ю., Макаров А. М., Порозова С. Е., Филимонова И. В. Блочные катализаторы дожига углеводородов и монооксида углерода на основе высокопористых ячеистых материалов//Журнал прикладной химии. 1997. № 1. С. 105—111.
13. Libanati C, Ullenius DA & Pereira CJ (1998) Silica deactivation of bead VOC catalysts. Applied Catalysis B: Environmental 15: 21-28.
14. Taylor SH, Heneghan CS & Hutchings GJ (1998) Uranium oxide catalysts for VOCs. Industrial Catalysis News 3: 4-9.
15. Анциферов В. Н., Макаров А. А., Макаров А. М., Пещеренко С. Н. Модель мезоструктуры и расчет некоторых макроскопических свойств высокопористых ячеистых материалов//Физика и химия обработки материалов. 1999. № 3. С. 65—68.
...