Аэрогидродинамическая характеристика совмещенного процесса хемосорбции оксидов азота и экстракции металлов из отработанных катализаторов
Представлены основные гидродинамические характеристики аппарата, полученные при испытаниях разработанной технологии и укрупненной лабораторной установки для проведения совмещенного процесса хемосорбции оксидов азота, содержащихся в промышленных отходящих нитрозных газах, и экстракции металлов из от...
Збережено в:
| Дата: | 2010 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут газу НАН України
2010
|
| Назва видання: | Энерготехнологии и ресурсосбережение |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/126823 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Аэрогидродинамическая характеристика совмещенного процесса хемосорбции оксидов азота и экстракции металлов из отработанных катализаторов / А.В. Суворин // Энерготехнологии и ресурсосбережение. — 2010. — № 2. — С. 51-54. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-126823 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1268232017-12-04T03:02:41Z Аэрогидродинамическая характеристика совмещенного процесса хемосорбции оксидов азота и экстракции металлов из отработанных катализаторов Суворин, А.В. Охрана окружающей среды Представлены основные гидродинамические характеристики аппарата, полученные при испытаниях разработанной технологии и укрупненной лабораторной установки для проведения совмещенного процесса хемосорбции оксидов азота, содержащихся в промышленных отходящих нитрозных газах, и экстракции металлов из отработанных катализаторов. Получено уравнение, связывающее предельные нагрузки по газовой и жидкой фазам, приводящие к подвисанию жидкости в колонне. Показано, что достижение 75–85 %-й степени хемосорбции оксидов азота в рассматриваемом процессе возможно в интервале нагрузок системы по газовой и жидкой фазам соответственно 1000–2000 и 7–12 м³/(м².ч). Представлено основні гідродинамічні характеристики апарата, отримані при випробуваннях розробленої технології та укрупненої лабораторної установки для проведення сумісного процесу хемосорбції оксидів нітрогену, що містяться у промислових нітрозних газах, які відходять, та екстракції металів з відпрацьованих каталізаторів. Отримано рівняння, яке зв'язує граничні навантаження по газовій та рідин-ній фазах, що призводять до зависання рідини в колоні. Показано, що досягнення 75–85 %-го ступеня хемосорбції оксидів нітрогенуупроцесі,щорозглядається,можливо в інтервалі навантажень системи по газовій та рідинній фазах відповідно 1000–2000 та 7–12 м³/(м².год). The experimental investigations of the developed technology and integrated laboratory installation for combined nitrogen oxides from outgoing nitrogen nitrose gases ñhemisorbtion process and metals extraction from spent catalysts are executed. The main installation hydrodynamical characteristics from the obtained data are presented. The equation for maximal loads by gas and liquid phases combination is pbtained. The loads resulting in uphanging of liquid in a column. It is displayed that 75–85 % nitrogen oxides chemisorptions degree achievement in examined process is possible in interval of the system loadings by gas and liquid phases of 1000–2000 and 7–12 m³/m².hour accordingly. 2010 Article Аэрогидродинамическая характеристика совмещенного процесса хемосорбции оксидов азота и экстракции металлов из отработанных катализаторов / А.В. Суворин // Энерготехнологии и ресурсосбережение. — 2010. — № 2. — С. 51-54. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 0235-3482 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/126823 66.097.3.002.8 ru Энерготехнологии и ресурсосбережение Інститут газу НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Охрана окружающей среды Охрана окружающей среды |
| spellingShingle |
Охрана окружающей среды Охрана окружающей среды Суворин, А.В. Аэрогидродинамическая характеристика совмещенного процесса хемосорбции оксидов азота и экстракции металлов из отработанных катализаторов Энерготехнологии и ресурсосбережение |
| description |
Представлены основные гидродинамические характеристики аппарата, полученные при испытаниях разработанной технологии и укрупненной лабораторной установки для проведения совмещенного процесса хемосорбции оксидов азота, содержащихся в промышленных отходящих нитрозных газах, и экстракции металлов из отработанных катализаторов. Получено уравнение, связывающее предельные нагрузки по газовой и жидкой фазам, приводящие к подвисанию жидкости в колонне. Показано, что достижение 75–85 %-й степени хемосорбции оксидов азота в рассматриваемом процессе возможно в интервале нагрузок системы по газовой и жидкой фазам соответственно 1000–2000 и 7–12 м³/(м².ч). |
| format |
Article |
| author |
Суворин, А.В. |
| author_facet |
Суворин, А.В. |
| author_sort |
Суворин, А.В. |
| title |
Аэрогидродинамическая характеристика совмещенного процесса хемосорбции оксидов азота и экстракции металлов из отработанных катализаторов |
| title_short |
Аэрогидродинамическая характеристика совмещенного процесса хемосорбции оксидов азота и экстракции металлов из отработанных катализаторов |
| title_full |
Аэрогидродинамическая характеристика совмещенного процесса хемосорбции оксидов азота и экстракции металлов из отработанных катализаторов |
| title_fullStr |
Аэрогидродинамическая характеристика совмещенного процесса хемосорбции оксидов азота и экстракции металлов из отработанных катализаторов |
| title_full_unstemmed |
Аэрогидродинамическая характеристика совмещенного процесса хемосорбции оксидов азота и экстракции металлов из отработанных катализаторов |
| title_sort |
аэрогидродинамическая характеристика совмещенного процесса хемосорбции оксидов азота и экстракции металлов из отработанных катализаторов |
| publisher |
Інститут газу НАН України |
| publishDate |
2010 |
| topic_facet |
Охрана окружающей среды |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/126823 |
| citation_txt |
Аэрогидродинамическая характеристика совмещенного процесса хемосорбции оксидов азота и экстракции металлов из отработанных катализаторов / А.В. Суворин // Энерготехнологии и ресурсосбережение. — 2010. — № 2. — С. 51-54. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| series |
Энерготехнологии и ресурсосбережение |
| work_keys_str_mv |
AT suvorinav aérogidrodinamičeskaâharakteristikasovmeŝennogoprocessahemosorbciioksidovazotaiékstrakciimetallovizotrabotannyhkatalizatorov |
| first_indexed |
2025-07-09T05:47:14Z |
| last_indexed |
2025-07-09T05:47:14Z |
| _version_ |
1837147134855479296 |
| fulltext |
Ïðîèçâîäñòâî êàòàëèçàòîðîâ ñâÿçàíî ñ îáðà-
çîâàíèåì îäíîãî èç âèäîâ òîêñè÷íûõ îòõîäîâ —
îòõîäÿùèõ íèòðîçíûõ ãàçîâ — ñ ñîäåðæàíèåì
îêñèäîâ àçîòà (â ïåðåñ÷åòå íà NO2) äî 2 %
(îá.). Îáðàçóþòñÿ ýòè îòõîäû ïðè ïîëó÷åíèè
âîäíûõ ðàñòâîðîâ íèòðàòîâ ìåòàëëîâ (òðàäèöè-
îííîãî êàòàëèçàòîðíîãî ñûðüÿ), à òàêæå ïðè
òåðìè÷åñêîì ðàçëîæåíèè íèòðàòîâ ìåòàëëîâ, íà-
ïðèìåð, â òåõíîëîãèè êàòàëèçàòîðîâ íàíåñåííîãî
òèïà. Íà îáåçâðåæèâàíèå 1 ì3 òàêèõ îòõîäÿùèõ
ãàçîâ ðàñõîäóåòñÿ îêîëî 0,01 ì3 âîäíîãî ðàñòâî-
ðà òîâàðíîãî NaOH êîíöåíòðàöèåé 10–17 % ïðè
àáñîðáöèîííîé î÷èñòêå èëè îêîëî 0,02 êã òî-
âàðíîãî àììèàêà ïðè êàòàëèòè÷åñêîé î÷èñòêå.
Òîëüêî çà ñ÷åò ïîòåðü íèòðàòíîé ñîñòàâëÿþùåé
òðàäèöèîííîãî êàòàëèçàòîðíîãî ñûðüÿ â âèäå
Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2010. ¹ 2 51
� Ñóâîðèí À.Â., 2010
Îõðàíà îêðóæàþùåé ñðåäû
ÓÄÊ 66.097.3.002.8
Àýðîãèäðîäèíàìè÷åñêàÿ õàðàêòåðèñòèêà
ñîâìåùåííîãî ïðîöåññà õåìîñîðáöèè îêñèäîâ àçîòà
è ýêñòðàêöèè ìåòàëëîâ èç îòðàáîòàííûõ êàòàëèçàòîðîâ
Ñóâîðèí À.Â.
Òåõíîëîãè÷åñêèé èíñòèòóò
Âîñòî÷íîóêðàèíñêîãî íàöèîíàëüíîãî óíèâåðñèòåòà, Ñåâåðîäîíåöê
Ïðåäñòàâëåíû îñíîâíûå ãèäðîäèíàìè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè àïïàðàòà, ïîëó÷åííûå
ïðè èñïûòàíèÿõ ðàçðàáîòàííîé òåõíîëîãèè è óêðóïíåííîé ëàáîðàòîðíîé óñòàíîâêè
äëÿ ïðîâåäåíèÿ ñîâìåùåííîãî ïðîöåññà õåìîñîðáöèè îêñèäîâ àçîòà, ñîäåðæàùèõñÿ â
ïðîìûøëåííûõ îòõîäÿùèõ íèòðîçíûõ ãàçàõ, è ýêñòðàêöèè ìåòàëëîâ èç îòðàáîòàííûõ
êàòàëèçàòîðîâ. Ïîëó÷åíî óðàâíåíèå, ñâÿçûâàþùåå ïðåäåëüíûå íàãðóçêè ïî ãàçîâîé è
æèäêîé ôàçàì, ïðèâîäÿùèå ê ïîäâèñàíèþ æèäêîñòè â êîëîííå. Ïîêàçàíî, ÷òî äîñòè-
æåíèå 75–85 %-é ñòåïåíè õåìîñîðáöèè îêñèäîâ àçîòà â ðàññìàòðèâàåìîì ïðîöåññå âîç-
ìîæíî â èíòåðâàëå íàãðóçîê ñèñòåìû ïî ãàçîâîé è æèäêîé ôàçàì ñîîòâåòñòâåííî
1000–2000 è 7–12 ì3/(ì2.÷).
Êëþ÷åâûå ñëîâà: õåìîñîðáåð-ýêñòðàêòîð, îêñèäû àçîòà, àýðîãèäðîäèíàìè÷åñêàÿ õà-
ðàêòåðèñòèêà, ïðåäåëüíàÿ è îïòèìàëüíàÿ íàãðóçêà.
Ïðåäñòàâëåíî îñíîâí³ ã³äðîäèíàì³÷í³ õàðàêòåðèñòèêè àïàðàòà, îòðèìàí³ ïðè âèïðî-
áóâàííÿõ ðîçðîáëåíî¿ òåõíîëî㳿 òà óêðóïíåíî¿ ëàáîðàòîðíî¿ óñòàíîâêè äëÿ ïðî-
âåäåííÿ ñóì³ñíîãî ïðîöåñó õåìîñîðáö³¿ îêñèä³â í³òðîãåíó, ùî ì³ñòÿòüñÿ ó ïðîìèñëî-
âèõ í³òðîçíèõ ãàçàõ, ÿê³ â³äõîäÿòü, òà åêñòðàêö³¿ ìåòàë³â ç â³äïðàöüîâàíèõ êàòàë³-
çàòîð³â. Îòðèìàíî ð³âíÿííÿ, ÿêå çâ�ÿçóº ãðàíè÷í³ íàâàíòàæåííÿ ïî ãàçîâ³é òà ð³äèí-
í³é ôàçàõ, ùî ïðèçâîäÿòü äî çàâèñàííÿ ð³äèíè â êîëîí³. Ïîêàçàíî, ùî äîñÿãíåííÿ
75–85 %-ãî ñòóïåíÿ õåìîñîðáö³¿ îêñèä³â í³òðîãåíó ó ïðîöåñ³, ùî ðîçãëÿäàºòüñÿ, ìîæëèâî
â ³íòåðâàë³ íàâàíòàæåíü ñèñòåìè ïî ãàçîâ³é òà ð³äèíí³é ôàçàõ â³äïîâ³äíî 1000–2000 òà
7–12 ì3/(ì2.ãîä).
Êëþ÷îâ³ ñëîâà: õåìîñîðáåð-åêñòðàêòîð, îêñèäè àçîòó, àåðîã³äðîäèíàì³÷íà õàðàêòåðèñ-
òèêà, ãðàíè÷íå òà îïòèìàëüíå íàâàíòàæåííÿ.
îêñèäîâ àçîòà è ðàñõîäà òîâàðíûõ ðåàãåíòîâ íà
îáåçâðåæèâàíèå ñòåïåíü èñïîëüçîâàíèÿ ñûðüÿ â
ïðîèçâîäñòâå äàæå ìàëîîòõîäíûõ àëþìîíèêåëå-
âûõ êàòàëèçàòîðîâ íàíåñåííîãî òèïà íå ìîæåò
ïðåâûñèòü 74 % [1]. Îäíèì èç ïåðñïåêòèâíûõ
íàïðàâëåíèé ïîâûøåíèÿ ñòåïåíè èñïîëüçîâàíèÿ
ñûðüÿ â êàòàëèçàòîðíûõ ïðîèçâîäñòâàõ è, ñëå-
äîâàòåëüíî, ïîâûøåíèÿ èõ ýêîëîãè÷åñêîé áåç-
îïàñíîñòè, ÿâëÿåòñÿ ñîâìåùåíèå ïðîöåññîâ óòè-
ëèçàöèè äâóõ âèäîâ ïðîìûøëåííûõ îòõîäîâ:
îòõîäÿùèõ íèòðîçíûõ ãàçîâ è îòðàáîòàííûõ êà-
òàëèçàòîðîâ — ñ ïîëó÷åíèåì òðàäèöèîííîãî êà-
òàëèçàòîðíîãî ñûðüÿ — âîäíûõ ðàñòâîðîâ íèò-
ðàòîâ ìåòàëëîâ [2].
Ðàçðàáîòàííàÿ â Òåõíîëîãè÷åñêîì èíñòèòó-
òå ÂÍÓ (ã. Ñåâåðîäîíåöê) òåõíîëîãèÿ ñîâìåñò-
íîé óòèëèçàöèè îòðàáîòàííûõ êàòàëèçàòîðîâ è
îòõîäÿùèõ íèòðîçíûõ ãàçîâ ïðåäóñìàòðèâàåò
ïîëó÷åíèå òðàäèöèîííîãî êàòàëèçàòîðíîãî ñû-
ðüÿ — âîäíîãî ðàñòâîðà íèòðàòà íèêåëÿ. Êàê
ïîêàçàíî â ðàáîòå [3], ãèäðîäèíàìè÷åñêèé ðå-
æèì îêàçûâàåò ñóùåñòâåííîå âëèÿíèå íà ïîëíî-
òó óëàâëèâàíèÿ îêñèäîâ àçîòà è, êàê ñëåäñòâèå,
íà ïîëíîòó è ñêîðîñòü ýêñòðàêöèè ìåòàëëîâ â
âèäå ðàñòâîðîâ èõ íèòðàòîâ èç îòðàáîòàííûõ
êàòàëèçàòîðîâ. Ïîýòîìó öåëüþ äàííîé ðàáîòû
ïðè ïðîâåäåíèè èñïûòàíèé óêðóïíåííîé ëàáî-
ðàòîðíîé óñòàíîâêè â ïðîìûøëåííûõ óñëîâèÿõ
ÿâëÿëîñü îïðåäåëåíèå ãèäðîäèíàìè÷åñêèõ õà-
ðàêòåðèñòèê ïðîöåññà, íåîáõîäèìûõ äëÿ äàëü-
íåéøåé åãî îïòèìèçàöèè.
Ïðè ïðîâåäåíèè èñïûòàíèé ðàçðàáîòàííîé
òåõíîëîãèè ñîâìåñòíîé óòèëèçàöèè îòðàáîòàííûõ
ìåõàíè÷åñêè âûñîêîïðî÷íûõ àëþìîíèêåëåâûõ
êàòàëèçàòîðîâ è îòõîäÿùèõ íèòðîçíûõ ãàçîâ, îá-
ðàçóþùèõñÿ ïðè èõ ïðîèçâîäñòâå, è óêðóïíåííîé
ëàáîðàòîðíîé óñòàíîâêè õåìîñîðáåð-ýêñòðàêòîð
ïðåäñòàâëÿë ñîáîé êîëîííûé áàðáîòàæíûé àïïà-
ðàò (hïîëí = 2 ì, dâíóòð = 0,011 ì) ñ îðîøàåìîé
öèðêóëèðóþùèì àáñîðáåíòîì íåïîäâèæíîé íà-
ñàäêîé. Ñõåìà óñòàíîâêè ðàññìîòðåíà â [3].
Íàñàäêà ïðåäñòàâëåíà îòðàáîòàííûì êàòàëèçà-
òîðîì ÃÈÀÏ-3-6Í ñëåäóþùåãî ñîñòàâà, % (ìàñ.):
Ni —5,7; NiO — 1,5; Al2O3 — îñòàëüíîå. Ïðî-
òèâîòîêîì öèðêóëèðóþùåìó àáñîðáåíòó ÷åðåç
ñëîé íàñàäêè ïðîêà÷èâàëèñü íèòðîçíûå ãàçû
òàêîãî ñîñòàâà: NO + NO2 � 1 % (îá.) (ñòåïåíü
îêèñëåííîñòè � 70 %), îñòàëüíîå — âîçäóõ. Â
ïðîöåññå õåìîñîðáöèè-ýêñòðàêöèè îêñèäû àçîòà
ðåàãèðîâàëè ñ âîäîé ñ îáðàçîâàíèåì àçîòíîé
êèñëîòû, êîòîðàÿ âçàèìîäåéñòâîâàëà ñ êîìïî-
íåíòàìè îòðàáîòàííîãî êàòàëèçàòîðà ñ îáðàçî-
âàíèåì íèòðàòîâ ìåòàëëîâ â ðàñòâîðå. Ãèäðîäè-
íàìè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè ïîëó÷åíû â ñëåäóþ-
ùèõ óñëîâèÿõ: òåìïåðàòóðà — 25–27 �Ñ, ïëîò-
íîñòü àáñîðáåíòà — ðàñòâîðà Ni(NO3)2 — 1,03
è 1,32 ã/äì3 (ñîîòâåòñòâóåò êîíöåíòðàöèè 4 è
32 % (ìàñ.)), âûñîòà ñëîÿ êàòàëèçàòîðà — 1 ì.
Ãèäðàâëè÷åñêîå ñîïðîòèâëåíèå õåìîñîðáåðà-
ýêñòðàêòîðà �Ð â çàâèñèìîñòè îò ðàñõîäîâ ãàçà
Wã è æèäêîñòè Wæ ïîêàçàíî íà ëîãàðèôìè÷å-
ñêèõ ñåòêàõ �P = f(Wã) (ðèñ.1). Îíî èìååò
áëèçêèé ê ëèíåéíîìó õàðàêòåð äëÿ êàæäîãî
çíà÷åíèÿ Wæ è ïëîòíîñòè � âïëîòü äî âåëè÷èí
Wã, ïîñëå ïðåâûøåíèÿ êîòîðûõ íà÷èíàåòñÿ
ïîäâèñàíèå æèäêîñòè è ðåçêîå óâåëè÷åíèå �Ð.
Èç ãðàôè÷åñêèõ çàâèñèìîñòåé ñëåäóåò, ÷òî
â øèðîêîì äèàïàçîíå ïðèíöèïèàëüíî âîçìîæ-
íûõ íà ïðàêòèêå ðàñõîäîâ ãàçà è æèäêîñòè ãèä-
ðàâëè÷åñêîå ñîïðîòèâëåíèå ñëîÿ êàòàëèçàòîðà
íàõîäèòñÿ â èíòåðâàëå 10–250 ìì âîä. ñò./ì.
Âåðõíèé ïðåäåë, ñîîòâåòñòâóþùèé ïîäâèñàíèþ
æèäêîñòè, óìåíüøàåòñÿ ïðè ñíèæåíèè ïëîòíî-
ñòè îðîøåíèÿ è ïëîòíîñòè àáñîðáåíòà (ñíèæå-
íèè êîíöåíòðàöèè ðàñòâîðà Ni(NO3)2), äîñòè-
ãàÿ 130 ìì âîä. ñò./ì ïðàêòè÷åñêè ïðè îòñóòñò-
âèè îðîøåíèÿ.
Ìàòåìàòè÷åñêàÿ îáðàáîòêà ïðåäñòàâëåííûõ
íà ðèñ.1 çàâèñèìîñòåé ïîçâîëÿåò ïîëó÷èòü óðàâ-
íåíèå, ñâÿçûâàþùåå ïðåäåëüíóþ ïëîòíîñòü îðî-
øåíèÿ íàñàäêè àáñîðáåíòîì Wæ è ïðåäåëüíóþ
íàãðóçêó ïî ãàçîâîé ôàçå Wã ïðè ïëîòíîñòè àá-
ñîðáåíòà �æ â èíòåðâàëå 1,03–1,32 ã/ñì3:
Wæ = (80,03 �æ) ln Wã – 609,3 �æ + 1097,4.
Ñðåäíåå êâàäðàòè÷íîå îòêëîíåíèå ðàññ÷è-
òàííûõ ïî ýòîìó óðàâíåíèþ ïðåäåëüíûõ çíà÷å-
íèé Wæ è Wã îò ýêñïåðèìåíòàëüíûõ � 5,1 %.
Ðàññìàòðèâàåìûé ïðîöåññ, êàê ïîêàçàëè
ïðåäâàðèòåëüíûå ýêñïåðèìåíòû [3], ÿâëÿåòñÿ
àáñîðáöèåé, îñëîæíåííîé íå òîëüêî õèìè÷åñêîé
ðåàêöèåé àáñîðáåíòà ñ ãàçîì, íî è õèìè÷åñêèìè
ðåàêöèÿìè íàñàäêè ëèáî ñ àáñîðáåíòîì, ëèáî ñ
52 Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2010. ¹ 2
Ðèñ.1. Çàâèñèìîñòü ãèäðàâëè÷åñêîãî ñîïðîòèâëåíèÿ ñëîÿ êà-
òàëèçàòîðà, îðîøàåìîãî ðàñòâîðîì àáñîðáåíòà, îò íàãðóçêè
ïî ãàçó ïðè � = 1,03 ã/ñì3 (à) è � = 1,32 ã/ñì3 (á) è ðàçíûõ
ðàñõîäàõ æèäêîñòè, ì3/(ì2.÷): äëÿ (à): 1 — 15,2; 2 — 11,4;
3 — 7,6; 4 — 3,8; 5 — 0,8; 6 — 0,1; äëÿ (á): 1 — 37,2; 2 —
33,4; 3 — 26,6; 4 — 17,1; 5 — 12,2; 6 — 6,1; 7 — 3,04.
ãàçîì, ëèáî îäíîâðåìåííî è ñ àáñîðáåíòîì è ñ
ãàçîì. Åñòåñòâåííî îæèäàòü, ÷òî â òàêîì ïðî-
öåññå àýðîãèäðîäèíàìè÷åñêèå óñëîâèÿ î÷åíü
ñèëüíî ìîãóò âëèÿòü íå òîëüêî íà èíòåíñèâ-
íîñòü õåìîñîðáöèè è ðàñòâîðåíèå êîìïîíåíòîâ
íàñàäêè, íî è íà ìåõàíèçì ïðîöåññà. Âëèÿíèå
íàãðóçîê ïî æèäêîñòè è ãàçó íà ñòåïåíü ïîãëî-
ùåíèÿ îêñèäîâ àçîòà ïðåäñòàâëåíî íà ðèñ.2.
Íà âñåõ êðèâûõ, îòíîñÿùèõñÿ ê ðàçíûì íà-
ãðóçêàì ïî æèäêîñòè, âèäåí ìàêñèìóì ñêîðîñòè
ïîãëîùåíèÿ, îòâå÷àþùèé 1500–2000 ì3/(ì2.÷).
Âîñõîäÿùèé ó÷àñòîê êðèâîé îáóñëîâëåí óâåëè÷å-
íèåì òóðáóëåíòíîñòè ïîòîêîâ ãàçà è æèäêîñòè è
ñîîòâåòñòâåííûì óâåëè÷åíèåì ìàññîîáìåíà. Íèñ-
õîäÿùèé ó÷àñòîê îáóñëîâëåí çíà÷èòåëüíûì ñî-
êðàùåíèåì âðåìåíè êîíòàêòà ôàç. Ñ èçìåíåíèåì
ïëîòíîñòè îðîøåíèÿ êðèâàÿ ñòåïåíè ïîãëîùåíèÿ
NOõ òàêæå ïðîõîäèò ÷åðåç ìàêñèìóì (ðèñ.3).
Îáû÷íûé äëÿ âîäíîé àáñîðáöèè õàðàêòåð ýòîé
çàâèñèìîñòè — êðèâàÿ, âûõîäÿùàÿ íà ïîëîãèé
ó÷àñòîê [4], ÷òî îáúÿñíÿåòñÿ óâåëè÷åíèåì äîëè
ñìî÷åííîé ïîâåðõíîñòè íàñàäêè äî ïîëíîãî ñìà-
÷èâàíèÿ, ïîñëå ÷åãî óâåëè÷åíèå ïëîòíîñòè îðîøå-
íèÿ íå ñêàçûâàåòñÿ íà ïîãëîùåíèè.
 äàííîì ñëó÷àå íàáëþäàåòñÿ íèñõîäÿùèé
ó÷àñòîê êðèâûõ â îáëàñòè áîëåå 12 ì3/(ì2.÷),
÷òî îáúÿñíÿåòñÿ óìåíüøåíèåì äîëè ïîâåðõíî-
ñòè êàòàëèçàòîðà, ïåðèîäè÷åñêè îñâîáîæäàåìîé
îò ïëåíêè æèäêîñòè, êîíòàêòèðóþùåé íåïîñðåä-
ñòâåííî ñ ãàçîì, è óìåíüøåíèåì âêëàäà ðåàêöèé
â ïðîöåññå ïîãëîùåíèÿ NOõ è, âåðîÿòíî, ïðîòå-
êàþùèõ ñ áîëüøåé ñêîðîñòüþ çà ñ÷åò ïðåäâàðè-
òåëüíîé àäñîðáöèè NÎõ è Î2 íà êàòàëèçàòîðå:
–�G0
298,
êÄæ/ìîëü
0,5 Ni + NO + O2 = 0,5 Ni(NO3)2 221,89 (1)
0,5 Ni + NO2 + 0,5 O2 = 0,5 Ni(NO3)2 186,49 (2)
0,33 Ni + NO2 = 0,17 N2 + 0,33 Ni(NO3)2 141,72 (3)
0,5 NiO + NO2 + 0,25 O2 = 0,5 Ni(NO3)2 80,68 (4)
0,5 NiO + NO + 0,75 O2 = 0,5 Ni(NO3)2 116,09 (5)
Ðàñ÷åòàìè [5] ñ ïîìîùüþ DFT ìåòîäà àä-
ñîðáöèè è ðåàêöèîííîé ñïîñîáíîñòè NO íà ìå-
òàëëè÷åñêèõ êëàñòåðàõ ìåäè Cu20 è Cu16 óñòà-
íîâëåíî, ÷òî íà ïîâåðõíîñòè ìåäè ñòàáèëèçèðó-
åòñÿ òîëüêî ìîëåêóëÿðíàÿ ôîðìà NO. Óñòàíîâ-
ëåíî òàêæå, ÷òî ìåõàíèçì îáðàçîâàíèÿ ïðîäóê-
òîâ âîññòàíîâëåíèÿ N2 è N2O äîëæåí âêëþ÷àòü
îáðàçîâàíèå íà ïîâåðõíîñòè ìåäè äèìåðíîãî
èíòåðìåäèàòà (OadN–NOad), õåìîñîðáèðîâàííî-
ãî ÷åðåç àòîìû êèñëîðîäà, êîòîðûé õàðàêòåðè-
çóåòñÿ ïðî÷íîé ñâÿçüþ N–N (rN–N � 0,13 íì).
Ñâÿçûâàíèå N–N ìåæäó àäñîðáèðîâàííûìè ìî-
ëåêóëàìè NÎ ôîðìèðóåòñÿ çà ñ÷åò ýëåêòðîí-
íî-àêöåïòîðíîãî âçàèìîäåéñòâèÿ àòîìîâ êèñëî-
ðîäà â NÎ ñ àòîìàìè ìåòàëëà íà äåôåêòíîé ïî-
âåðõíîñòè ìåäè. Ðàññ÷èòàííàÿ ýíåðãèÿ àêòèâà-
öèè èíòåðìåäèàòà (Åà = 5–10 êÄæ/ìîëü) õà-
ðàêòåðèçóåò åãî êèíåòè÷åñêóþ íåóñòîé÷èâîñòü è
ñïîñîáíîñòü ê ìãíîâåííîìó âûáðîñó â ãàçîâóþ
ôàçó ïðîäóêòîâ âîññòàíîâëåíèÿ N2 è N2O.
Âîçìîæíîñòü àäñîðáöèè NÎ è Î2 ïðè êîì-
íàòíîé òåìïåðàòóðå íà Ni, NiO è Al2O3 ïîêàçà-
íà òàêæå â ðàáîòå [6]. Â ðàññìàòðèâàåìîì ñëó-
÷àå, âîçìîæíî, èìååò ìåñòî ñëåäóþùèé ìåõà-
íèçì: íà ó÷àñòêå êàòàëèçàòîðà, ñâîáîäíîì îò
æèäêîñòè, ãàçû NO, NO2 è Î2 àäñîðáèðóþòñÿ
ïîâåðõíîñòüþ äèñïåðñíûõ Ni è NiO. Â àäñîðáè-
ðîâàííîì ñîñòîÿíèè ïðîòåêàþò ðåàêöèè (1)–(5)
èëè ïîäîáíûå èì, ïîñëåäóþùèé êîíòàêò ýòîãî
ó÷àñòêà êàòàëèçàòîðà ñ âîäîé ïðèâîäèò ê ðàñ-
òâîðåíèþ íèòðàòà íèêåëÿ è îáíîâëåíèþ ïîâåðõ-
íîñòè Ni è NiO. Äàëåå öèêë ïîâòîðÿåòñÿ.
Äëÿ îñóùåñòâëåíèÿ ýòîãî ìåõàíèçìà òðåáóåò-
ñÿ ïåðèîäè÷íîñòü îìûâàíèÿ êàòàëèçàòîðà ãàçîì è
ðàñòâîðîì. Õàðàêòåð ïåðèîäè÷íîñòè îïðåäåëÿåòñÿ
àýðîãèäðîäèíàìè÷åñêèìè óñëîâèÿìè. Óâåëè÷åíèå
ðàñõîäà ãàçà ñâûøå 2000 ì3/(ì2.÷) ïðèâîäèò
íå òîëüêî ê óìåíüøåíèþ âðåìåíè êîíòàêòà ôàç,
íî è ê îòæèìó æèäêîñòíîãî ïîòîêà ê ñòåíêàì
îáå÷àéêè, èç-çà ÷åãî âñå áîëüøàÿ ÷àñòü êàòàëè-
çàòîðà íå îðîøàåòñÿ. Îáðàçîâàâøèéñÿ íèòðàò
íèêåëÿ ñ ïîâåðõíîñòè ãðàíóë êàòàëèçàòîðà ñìû-
âàåòñÿ ñ ìåíüøåé ñêîðîñòüþ, ñëåäîâàòåëüíî, ïî-
âåðõíîñòü íèêåëåâûõ ôàç îáíîâëÿåòñÿ ñ ìåíü-
øåé ñêîðîñòüþ. Ýòî ïðèâîäèò ê äîïîëíèòåëüíî-
Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2010. ¹ 2 53
Ðèñ.2. Çàâèñèìîñòü ñòåïåíè óëàâëèâàíèÿ NOõ ïðè íà÷àëüíîé
êîíöåíòðàöèè 0,5 % (îá.) îò íàãðóçêè ïî ãàçó ïðè ðàçíîé ïëîò-
íîñòè îðîøåíèÿ, ì3/(ì2.÷): 1 — 18,1; 2 — 11,4; 3 — 7,6; 4 —
3,8. Òðåóãîëüíèê ÷åðíûé — ñ äîáàâêîé 8 % (ìàñ.) NH4NO3.
Ðèñ.3. Çàâèñèìîñòü ñòåïåíè óëàâëèâàíèÿ NOõ îò ïëîòíîñòè
îðîøåíèÿ ïðè íà÷àëüíîé êîíöåíòðàöèè 0,5 % (îá.) è
ðàçíûõ çíà÷åíèÿõ Wã, ì3/(ì2.÷): 1 — 1000; 2 — 2000.
ìó ñíèæåíèþ ñòåïåíè óëàâëèâàíèÿ îêñèäîâ àçî-
òà èç ãàçîâîé ôàçû.
Ðàññìîòðåííàÿ çàâèñèìîñòü ñòåïåíè õåìî-
ñîðáöèè îêñèäîâ àçîòà îò ïëîòíîñòè îðîøåíèÿ
(ñì. ðèñ.3) ïîëó÷åíà ïðè íàãðóçêàõ ïî ãàçó
1000 è 2000 ì3/(ì2.÷). Âåðîÿòíî, ÷òî ïðè äðó-
ãèõ çíà÷åíèÿõ ðàñõîäà ïî ãàçó ìàêñèìóì êðè-
âîé ìîæåò ñìåñòèòüñÿ èç-çà èçìåíåíèÿ ïåðèî-
äè÷íîñòè îìûâàíèÿ òâåðäîé ïîâåðõíîñòè ãðà-
íóë êàòàëèçàòîðà ãàçîì è æèäêîñòüþ.
Âûâîäû
 ñëó÷àå õèìè÷åñêè àêòèâíîé íàñàäêè àýðî-
ãèäðîäèíàìè÷åñêèå óñëîâèÿ ñóùåñòâåííî âëèÿþò
íà èíòåíñèâíîñòü ïðîöåññà ìàññîîáìåíà. Ýòî
âëèÿíèå èìååò áîëåå ñëîæíûé õàðàêòåð, ÷åì â
ñëó÷àå ôèçè÷åñêîé àáñîðáöèè, îñëîæíåííîé õè-
ìè÷åñêîé ðåàêöèåé àáñîðáåíòà ñ ãàçîì, òàê êàê
èçìåíåíèå àýðîãèäðîäèíàìè÷åñêèõ óñëîâèé ìî-
æåò ïðèâîäèòü ê èçìåíåíèþ ìåõàíèçìà âçàèìî-
äåéñòâèÿ êîìïîíåíòîâ âñåõ òðåõ ôàç ñèñòåìû.
Óñòàíîâëåíà âçàèìîñâÿçü ìåæäó ïðåäåëü-
íîé íàãðóçêîé ñèñòåìû ïî ãàçîâîé è æèäêîé
ôàçàì, êîòîðûå ïðèâîäÿò ê ïîäâèñàíèþ àáñîð-
áåíòà â êîëîííå.
Äîñòèæåíèå 75–85 %-é ñòåïåíè óëàâëèâà-
íèÿ îêñèäîâ àçîòà â ðàññìàòðèâàåìîì ñîâìå-
ùåííîì õåìîñîðáöèîííî-ýêñòðàêöèîííîì ïðî-
öåññå â ðåæèìå ïðîòèâîòîêà ãàçîâîé è æèäêîé
ôàçû, îðîøàþùåé ñëîé íàñàäêè, ïðåäñòàâëåí-
íîé îòðàáîòàííûì àëþìîíèêåëåâûì êàòàëèçàòî-
ðîì, âîçìîæíî ïðè ïëîòíîñòè îðîøåíèÿ æèä-
êîé ôàçîé 7–12 ì3/(ì2.÷) è íàãðóçêå ïî ãàçî-
âîé ôàçå íå áîëåå 2000 ì3/(ì2.÷).
Ïîëó÷åííûå ðåçóëüòàòû ìîãóò áûòü èñïîëü-
çîâàíû ïðè îïòèìèçàöèè ñîâìåùåííîãî ïðîöåñ-
ñà õåìîñîðáöèè îêñèäîâ àçîòà, ñîäåðæàùèõñÿ â
îòõîäÿùèõ íèòðîçíûõ ãàçàõ êàòàëèçàòîðíûõ è
äðóãèõ ïðîèçâîäñòâ è ýêñòðàêöèè ìåòàëëîâ, â
âèäå ðàñòâîðîâ èõ íèòðàòîâ, èç ìåõàíè÷åñêè
âûñîêîïðî÷íûõ îòðàáîòàííûõ êàòàëèçàòîðîâ.
Ñïèñîê ëèòåðàòóðû
1. Ñóâîðèí À.Â. Êàòàëèçàòîðíûå ïðîèçâîäñòâà ñ ïî-
çèöèè áåçîòõîäíîñòè è êîìïëåêñíîãî èñïîëüçîâà-
íèÿ ñûðüÿ // Ýêîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæå-
íèå. — 2003. — ¹ 4. — Ñ. 12–15.
2. Suvorin A.V., Sokolov V.M. Generation, Recycling
and Reutilization of Waste at Production and Opera-
tion of Catalyst for Chemical Industry in the Cis
// Global Symposium on Recycling, Waste Treat-
ment and Clean Technology. REWAS – 2008, Oct.
12–15, 2008, Cancun, Mexico. — P. 1507–1515.
3. Ñóâîðèí À.Â., Äîöåíêî À.Ä., Çàêîòÿíñêèé Â.Í.
Õåìîñîðáöèîííî-ýêñòðàêöèîííûé ïðîöåññ. Âëèÿ-
íèå íàêîïëåíèÿ íèòðàòà íèêåëÿ â àáñîðáåíòå íà
ñòåïåíü óëàâëèâàíèÿ îêñèäîâ àçîòà // ³ñí.
Ñõ³äíîóêð. íàö. óí-òó. — 2007. — ¹ 11 (117),
÷. 2. — Ñ. 243–248.
4. Ðàìì Â.Ì. Àáñîðáöèÿ ãàçîâ. — Ì. : Õèìèÿ, 1966.
— 768 ñ.
5. Çàõàðîâ È.È., Ñóâîðèí À.Â., Êîëáàñèí À.È., Çàõà-
ðîâà Î.È. Êâàíòîâîõèìè÷åñêèå DFT ðàñ÷åòû õåìî-
ñîðáöèè è ðåàêöèîííîé ñïîñîáíîñòè NO íà ïîâåðõ-
íîñòè ìåòàëëè÷åñêîé ìåäè Cu(100) // Æóðí.
ñòðóêòóð. õèìèè. — 2007. — Ò. 48. — Ñ. 155–168.
6. Ïîïîâà Í.Ì. Îñíîâíûå çàêîíîìåðíîñòè âçàèìîäåé-
ñòâèÿ ïðîñòåéøèõ ãàçîâ (H2, CO, NO, O2) ñ ìåòàë-
ëàìè VIII ãðóïïû // Êàòàëèòè÷åñêèå ðåàêöèè â
æèäêîé ôàçå. — Àëìà-Àòà : Íàóêà, 1985. — 220 ñ.
Ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 28.01.10
54 Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2010. ¹ 2
The Aerohydrodynamical Characteristic
of Nitrogen Oxides Chemosorbtion and Metals Extraction
from Spent Catalists Combined Process
Suvorin A.V.
Technological Institute of the East-Ukraine National University, Severodonetsk
The experimental investigations of the developed technology and integrated laboratory in-
stallation for combined nitrogen oxides from outgoing nitrogen nitrose gases ñhemisorbtion
process and metals extraction from spent catalysts are executed. The main installation
hydrodynamical characteristics from the obtained data are presented. The equation for
maximal loads by gas and liquid phases combination is pbtained. The loads resulting in
uphanging of liquid in a column. It is displayed that 75–85 % nitrogen oxides chemisorp-
tions degree achievement in examined process is possible in interval of the system loadings
by gas and liquid phases of 1000–2000 and 7–12 m3/m2.hour accordingly.
Key words: chemisorber-extractor, nitrogen oxides, aerodynamics description, maximal
and optimum loading.
Received January 28, 2010
|