рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Восстановление NOx углеводородами

Работа сделанна в 2005 году

Восстановление NOx углеводородами - раздел Химия, - 2005 год - Моделирование газофазных процессов, протекающих при гетерогенно-каталитическом восстановлении оксидов Восстановление Nox Углеводородами. Наиболее Часто В Качестве Восстановителей ...

Восстановление NOx углеводородами. Наиболее часто в качестве восстановителей используют метан - CH4 (17-19): 4N2O + CH4 Þ 4N2 + CO2 + 2H2O (17) 4NO + CH4 Þ 2N2 + CO2 + 2H2O (18) 2NO2 + CH4 Þ N2 + CO2 + 2H2O (19) пропан - C3H8 (20-22): 10N2O + C3H8 Þ 10N2 + 3CO2 + 4H2O (20) 10NO + C3H8 Þ 5N2 + 3CO2 + 4H2O (21) 10NO2 + 2C3H8 Þ 5N2 + 6CO2 + 8H2O (22) и пропен - C3H6 (23-25): 9N2O + C3H6 Þ 9N2 + 3CO2 + 3H2O (23) 18NO + 2C3H6 Þ 9N2 + 6CO2 + 6H2O (24) 18NO2 + 4C3H6 Þ 9N2 + 12CO2 + 12H2O (25) [72-99]. Активность углеводородов в реакции восстановления оксидов азота определяется их молекулярной массой и строением.

Большей реакционной способностью обладают углеводороды с большим числом атомов углерода в цепи молекулы.

Углеводороды с одинаковым числом атомов обычно располагают в следующий ряд активности: алкины > алкены > ароматические углеводороды > алканы Практический интерес представляют, прежде всего, те катализаторы, которые активны лишь в реакциях СКВ (17-25) или те, в присутствии которых протекание побочной реакции (26) минимально: СnHm + (n+ m/4) O2 Þ nCO2 + m/2H2O (26) Традиционными каталитическими системами в реакциях (17-25) являются благородные металлы, оксиды переходных металлов и цеолиты, перспективным также считается новый класс нанокристаллических катализаторов, синтезированных на основе столбчатых глин, проявляющих высокую активность и гидротермическую устойчивость в процессах СКВ NOx. Реакции (17-25) протекают преимущественно в температурном интервале 200-600°С [72]. 1.3.4.1. Метан Исследования процессов восстановления оксидов азота метаном представлено в [73-81]. Катализаторы состава Ga2O3/Al2O3, Ga2O3/Al2O3+Al2O3/Ga2O3, Ga/ZSM-5+Ga2O3 активны в (18) при наличии в исходной газовой смеси 1% O2. Катализатор Ga2O3/Al2O3 проявляет максимальную активность при содержании Ga2O3 30 мас.% [73]. В присутствии мелкодисперсного La2O3 нанесенного на Al2O3 скорость реакции (18) в 1.6. раза больше, чем на Co/ZSM-5 [74,75]. Катализатор Pt0,5Co2,0/морденит при 500°С, объемной скорости газовой смеси 105 ч-1 содержащей О2 (2%) и CH4/NO = 3 обеспечивает в (18) 60% конверсию NO [76]. На смеси состава (в%): NO=0.1; CH4=0.1; O2=2.0 и H2O=5.0 были достигнуты следующие значения средних удельных скоростей реакции для Pt,Co/Fer, Pt,Co/MOR, Pt,Co/ZSM-5 и Pt,Co/Al2O3 соответственно 16.5×10-4, 13.0×10-4, 4.3×10-4 и 0.5×10-4 (ммоль NO/ммоль Ме×с). Активными в катализе являются ионы Pt2+ и Со2+ [77]. Механические смеси Co/MOR и Pt/MOR активнее каждого из катализаторов в отдельности [78]. На палладий-циркониевом катализаторе при 620-770К и атмосферном давлении наблюдается практически полное превращение NO по реакции (18) в N2. Введение Na+ усиливает хемосорбцию и диссоциацию NO [79]. При нагреве Co/ZSM-5 наблюдается деалюминирование носителя, приводящее к изменению координации ионов Co2+, и активность катализатора снижается.

Промотирование катализатора ионами La3+ позволяет стабилизировать каталитическую активность [80]. Установлено, что способ приготовления оказывает воздействие на свойства катализатора в реакции (18). Образцы катализаторов на основе Pd/H-ZSM-5, приготовленные ионным обменом из раствора, пропиткой, сочетанием пропитки и ионного обмена, сублимацией, твердотельным ионным обменом проявляют различную активность. Так при температуре < 425°С наибольшей активностью обладает образец, приготовленный сублимацией; при температуре > 425°С – ионным обменом из раствора [81]. 1.3.4.2. Пропан Пропан является весьма эффективным восстановителем.

Исследования процессов СКВ NOx пропаном представлены в работах [82-89]. Кислород при Т=200-300°С способствует восстановлению NO (900 млн-1) в присутствии смеси оксидов Mn и Zr [82]. Катализатор CuO/Al2O3, приготовленный ионным обменом и пропиткой, исследовали в реакции восстановления NO. Более активным оказался ионнообменный образец, обеспечивающий 30% конверсию NO при 823К. Вероятно, что активными центрами в реакции являются изолированные ионы Cu2+. На катализаторе, приготовленном пропиткой, медь в основном присутствует в виде маленьких кластеров CuO [83]. На Cu содержащих цеолитных катализаторах активными центрами для реакции C3H8+NO являются ионы Cun+, в то время как СuO – активен для реакции C3H8+O2. В процессе исследования катализаторов методами ИК-спектроскопии, ТПВ (термопрограмированное восстановление) было зафиксировано образование Cu2+-O2 Cu2+ [84-85,88]. Изучена зависимость активности катализатора от размера пор носителя (d<3, 3.5, 8.8, 22.5. нм) на примере 1.5Pt/SiO2, на модельной смеси газа (млн-1): NO - 500, С3H6 - 175, C3H8 - 175, CO - 350, а также 6% O2, 10% CO2, 12% H2O. Установлено, что с увеличением диаметра при температурах 150-550°С конверсия NO растет, а при d < 3 нм наблюдается спекание [86]. Приготовленные методом сублимации Fe-содержащие образцы образуют следующий ряд активности: Fe/BEA>Fe/ЦШП, Fe/Fer>Fe/MOR, Fe/Y. Было найдено, что активность зависит от геометрии пор. Комбинация Fe/ЦШП+Fe/Fer оказалась наиболее эффективной. [87]. На селективность реакции (21) в присутствии O2 на H/ZSM-5 сильно влияет соотношение NO/C3H8 в газовой смеси.

При соотношении NO/C3H8>1 основной реакцией является окисление NO до NO2, при этом незначительное количество NO2 реагирует с C3H8. В присутствии кислорода при NO/C3H8=1 NO селективно восстанавливается пропаном до N2 [89]. 1.3.4.3. Пропен Пропен эффективен как восстановитель NOx в присутствии катализаторов различного состава [73,90-99]. При использовании в качестве восстановителей пропана или пропена Ga2O3/Al2O3 более активен, чем цеолитный катализатор, а при температурах выше 723К достигается полное восстановление NO до молекулярного азота [73]. В реакции (24) Ga - и In/Al2O3, более активны, чем Со/Al2O3, так как ускоряют окисление NO. При добавлении Mn2O3 к La0.59Sr0.39/Al2O3 [90] и 5Mn3O4 к Ga, In/Al2O3 [91] активность катализаторов увеличилась. Так в присутствии последнего образца конверсия NO увеличилась с 58% до 84%. Оксид марганца увеличивает активность катализатора в реакции окисления NO. Для смеси Au/Al2O3+ 5Mn2O3 при 573К конверсия NO составила 98% [92]. Способ приготовления катализатора оказывает влияние на активность.

Так катализатор Ga2O3-Al2O3, приготовленный по методу золь-геля более активен, чем пропиточный катализатор [93]. Катализаторы Ag/Al2O3 [94] и 1-2Pt/Al2O3 [95], приготовленные с использованием золь-гель технологии обладают большей селективностью, чем приготовленные с использованием техники пропитки.

Кроме того, такой катализатор устойчивее к высоким температурам и действию SO2. При увеличении содержания Cu от 5 до 15% в Cu/Al2O3, полученного различными способами (ксерогель, пропитка, соосаждение, выпаривание), конверсия NO снижается. Наибольшую активность в отсутствии Н2О проявил пропиточный катализатор.

В присутствии 20% Н2О – ксерогельный [96]. Добавление Na+ к Pd, нанесенному на оксидный иттрий-циркониевый носитель, увеличивает его селективность на 20% (с 75% до 95%) [97]. Промотирование Rh/Al2O3 натрием приводит к 90% селективности вместо 5%. При 375°С скорость реакции увеличивается в 3 раза. Однако, при содержании Na+ выше оптимального значения происходит отравление катализатора [98]. Реакция (24) была изучена на Се-содержащих катализаторах в присутствии О2. Скорость образования N2 зависит от носителя: Ce/ZSM-5>Ce/MOR>Ce/Y>Ce/SiO2. Скорость окисления NO до NO2 уменьшается в следующем ряду: Ce/MOR > Ce/ZSM-5> Ce/Y>Ce/SiO2 [99]. 1.3.4.4.

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Моделирование газофазных процессов, протекающих при гетерогенно-каталитическом восстановлении оксидов

Для крупных городов и промышленных регионов наибольшую экологическую опасность представляют промышленные и выхлопные газы, выбрасываемые в… Основную массу газообразных выбросов составляют: оксиды углерода - СОх (СО2,… Содержание токсичных примесей в воздухе городов превышает предельно-допустимые нормы в десятки раз, а локальные…

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Восстановление NOx углеводородами

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Физико-химические характеристики оксидов азота
Физико-химические характеристики оксидов азота. Основные физико-химические константы оксидов азота приведены в таблице 3. Таблица 3. Физико-химические свойства оксидов азота [3]. Параметр NO Оксид

Методы по сокращению выбросов оксидов азота
Методы по сокращению выбросов оксидов азота. Сокращения выбросов токсичных соединений можно достичь с одной стороны – совершенствованием технологических процессов, а с другой – разработкой способов

Каталитическое восстановление оксидов азота в присутствии кислорода и его механизм
Каталитическое восстановление оксидов азота в присутствии кислорода и его механизм. Открытие процесса селективного каталитического восстановления NOx в присутствии избытка O2 имело огромное значени

Восстановление NOx водородом
Восстановление NOx водородом. Восстановление оксидов азота Н2 протекает при температуре 150-200°С. В качестве катализаторов наиболее часто используют оксиды Cu, Ni, Сr и их смеси или Pt, Pd, Ru [37

Восстановление NOx оксидом углерода
Восстановление NOx оксидом углерода. Изучение восстановления оксидов азота с помощью монооксида углерода представлено в работах [44-47]. Реакцию (9): 2NO + 2CO &#222; N2 + 2CO2 (9) проводят при

Другие углеводороды
Другие углеводороды. Помимо метана, пропана, пропена для СКВ могут быть использованы углеводороды другого строения и молекулярной массы [19, 88, 100-107]. Например, этилен в реакции (27) в присутст

Восстановление NOx кислородсодержащими соединениями
Восстановление NOx кислородсодержащими соединениями. Из кислородсодержащих производных углеводородов в реакции восстановления NOx наиболее эффективны метиловый и этиловый спирты, а также диметиловы

Особенности процесса каталитического восстановления оксидов азота и требования к используемым катализаторам
Особенности процесса каталитического восстановления оксидов азота и требования к используемым катализаторам. Основной проблемой данного процесса является то, что восстановление оксидов азота необхо

Математическое моделирование химических процессов
Математическое моделирование химических процессов. В прошедшее десятилетие было предпринято очень много попыток описать математически процессы, протекающие при восстановлении оксида азота. В

Радикально-цепные процессы
Радикально-цепные процессы. В литературе существует ряд работ, показывающих, что большинство реальных химических реакций являются сложными и идут через посредство активных промежуточных продуктов.

Формулировка основных допущений
Формулировка основных допущений. Схема рассматриваемой реакции: NO + CxHy N2 + CO2 Постадийно: CxHy + O2 + (1) + NO N2 + CO2 (2) + O2 CO2 (3) Были сформулированы основные допущения, на основании ко

Составление математической модели
Составление математической модели. Составленная математическая модель процесса приведена ниже. где - скорость первой реакции, т. е = Окончательное выражение (с учетом радикальных процессов) для На

Результаты и их обсуждение
Результаты и их обсуждение. Влияние энергии активации реакции образования углеводородного радикала на конверсию NO. Исходными данными для процесса образования углеводородного радикала являлись терм

Влияние времени контакта на конверсию NO
Влияние времени контакта на конверсию NO. Рис 5. Зависимость конверсии NO от температуры при различных временах пребывания. На рис.3 показана зависимость конверсии оксида от температуры проц

Влияние отношения свободного объема к поверхности катализатора на конверсию NO
Влияние отношения свободного объема к поверхности катализатора на конверсию NO. Рис 6. Зависимость конверсии NO от температуры при различных соотношениях свободного объема катализатора к поверхност

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги