Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Очистка газовых выбросов от паров, аэрозолей и пыли токсичных веществ

ВАК РФ 03.02.08, Экология (по отраслям)

Автореферат диссертации по теме "Очистка газовых выбросов от паров, аэрозолей и пыли токсичных веществ"

На правах рукописи

МАХОТКИН ИГОРЬ АЛЕКСЕЕВИЧ

ОЧИСТКА ГАЗОВЫХ ВЫБРОСОВ ОТ ПАРОВ, АЭРОЮЛЕЙ II ПЫЛ И ТОКСИЧНЫХ ВЕЩЕСТВ

03.02.08 - Экология (в химии и нефтехимии)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 7 НОЯ 2011

Казань-2011 г.

005000974

Работа выполнена на кафедре «Оборудование химических заводов» федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Казанский национальный исследовательский технологический университет»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Халитов Рифкат Абдрахманович

Официальные оппопентм: доктор технических наук, профессор

Шулаев Николай Сергеевич

доктор технических наук, профессор Николаев Андрей Николаевич

Ведущая организация: ГОУ ВГ10 «Казанский государствен-

ный архитектурно-строительный университет»

Защита состоится «30» ноября 2011 года в 15.30 часов на заседании диссертационного сонета,Д 212.080.02 при ФГБОУВПО «Казанский национальный исследовательский технологический университет» по адресу: 420015, г. Казань, ул. Карла Маркса, д. 68, зал заседаний Ученого совета (А-330).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГ'БОУВПО «Казанский национальный исследовательский технологический университет».

Автореферат разослан » 2011

Ученый секретарь диссертационного совета

С. В. Степанова

Актуальность темы. Работа выполнена на основании государственных программ по охране окружающей среды. Проблема очистки газовых и газопылевых выбросов предприятий является актуальной для всех отраслей промышленности: химии, энергетики, металлургии, заводов производства строительных материалов. Наибольший расход газовых выбросов образуется при работе химических предприятий и теплоэлектростанций. Современное мощное производство кальцинировапюй ссшы сопровождался большими выбросами в окружающую среду, количество которых в абсолютном выражении по выбросам в год превышает выбросы многих химических предприятий в десятки раз. Основными источниками газовых выбросов гцюизводсгва являются процессы карбонизации, обжига известняка и теплоэлектростанция, находящаяся в составе предприятия. Очистка газовых выбросов от аммиака после процесса карбонизации происходит в барботажных аппаратах называемых промывателями. Расход газов через один промыватсяь газов колонн-И - 10000 м^ч. Одновременно на заводах работает от 4 до 13 промывателей газов. Концентрация аммиака в газовом выбросе находится в пределах 0,1- 0,2 г/м3, при ПДВ = 50 мг/м3. При увеличении расхода газа через промыпатели всего 10 30% концентрация в газовом выбросе растет в десятки раз. Соответственно в условиях увеличения мощности производства действующее оборудование очистки отходящих газов неспособно выполнить требования современных санитарных норм.

Цель работы состоит в исследовании и разработке эффективных способов комплексной очистки газовых выбросов (ОГВ) производства кальцинированной соды для минимизации их воздействия на окружающую среду.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

- анализ состояния проблемы очистки отходящих газов от паров, аэрозолей и пыли токсичных веществ в условиях производства кальцинированной соды;

- исследование закономерностей механизма и кинетики процесса очистки отходящих газов от аммиака рассолом с разработкой эффективных абсорберов;

- исследование способа очистки отходящих газов от брызг и аэрозолей на основе процесса фильтрации газов;

- исследование закономерностей механизма процесса и кинетики химических реакций, протекающих при каталитической очистке отходящих газов от оксидов азота, оксидов углерода, углеводородов и аммиака, с разработкой необходимых катализаторов;

- исследование и разработка высокоэффективных аппаратов очистки отходящих газов от пыли;

- разработка рекомендаций по совершенствованию технологии очистки газовых выбросов производства кальцинированной соды, обеспечивающей повышение экологической безопасности производства.

Объекты исследования. В настоящей работе в качестве объекта исследования приняты технологии очистки отходящих газов экологически опасных стадий карбонизации и обжига известняка в условиях современного крупнотоннажного производства кальцинированной соды.

Научная новизна.

1. Разработан комплекс научно-обоснованных экологических, технологических и технических решений направленных на создание эффективных способов комплексной очистки газовых выбросов в производстве кальцинированной соды;

2. Определены закономерности механизма и кинетики процессов хемо-сорбции смеси аммиака (Ш3) и диоксида углерода (С02) в условиях ОГВ процессов карбонизации, и дистилляции, что позволило разработать высокоэффективный способ интенсификации хемосорбции газов.

3. Показаны новые закономерности механизма процесса и кинетики химических реакций, протекающих при каталитической очистке отходящих газов от смеси оксидов азота (МОх), оксида углерода (СО) и углеводородов (С„Нга), что позволило разработать достаточно эффективные катализаторы, обеспечивающие современные нормы ОГВ. Разработана технология изготовления катализаторов с применением отходов производств.

4. Подтверждены закономерности гидродинамики и массопередачи в новых вихревых аппаратах абсорбции газов и мокрой ОГВ от пыли. Новизна разработанных способов и аппаратов очистки отходящих газов подтверждена патентами РФ и КНР.

Практическая значимость диссертационной работы. Для решения экологических проблем производства кальцинированной соды разработаны и исследованы в промышленных условиях высокопроизводительные компактные вихревые аппараты с волокнистыми фильтрующими элементами, обеспечивающие эффективную абсорбцию аммиака и надежную ликвидацию брызгоуноса рассола. На основе результатов исследования научно обоснован и впервые разработан промышленный компактный высокопроизводительный абсорбер для очистки отходящих газов после колони карбонизации, заменяющий весь каскад действующих газоочистных аппаратов типа ПГКЛ-1 и ПГКЛ-Н.

Впервые для интенсификации процессов абсорбции газов после колонн дистилляции разработан и внедрен в производство высокопроизводительный вихревой абсорбер смеси аммиака и углекислого газа, позволяющий заменить одновременно весь каскад действующих дорогих и громоздких колонных абсорберов.

Впервые с применением отходов производств разработаны и исследованы в промышленных условиях эффективные универсальные катализаторы, обеспечивающие для производства кальцинированной соды надежную очистку отходящих газов от смеси: СО, СпНт, N0, и остатков ЫН3. Разработана технология изготовления эффективных катализаторов с использованием шламовых отходов теплоэлектростанций и железооксидных отходов металлургических производств.

Впервые для решения экологических проблем процессов обжига известняка и процессов производства хлористого бария разработаны, исследованы в промышленных условиях и внедрены в производство высокоэффективные компактные установки мокрой ОГВ от пыли (СаО, СаС03,

.'ВаСУ, обеспечивающие одновременно замкнутый водооборот и возврат уловленных веществ в производство.

Все разработанные и внедренные в промышленность установки ОГВ выполнили требования современных санитарных норм при одновременном сокращении капитальных и эксплуатационных затрат.

Практическая значимость диссертационной работы подтверждается высокой надежностью и эффективностью промышленных установок внедренных в производство и их длительной многолетней непрерывной эксплуата-. цйей на заводах и поддержанием ими патентов по разработанным аппаратам в действующем состоянии., / •; ' / У

Апробация работы.-Содержание диссертационной работы докладывалось на научных конференциях: «Современные проблемы специальной технической химии» - 2004, 2006, 2007, 2008, 2009 гг., г. Казань; на ежегодных научных сессиях ГОУ ВПО КГТУ 2001-2011 гг.; на международной конференции по экологии 2006 г. г. Белгород; на международном симпозиуме «Рееурсоэффективность и энергосбережение химических технологий» г. Казань 2006 г., ,

Разработанные способы, аппараты и катализаторы демонстрировались на международных выставках, где были отмечены наградами: : - - бронзовой медалью международной выставки «За разработку'и внедрение в производство высокоэффективных массообменных аппаратов». Международный инновационный салон, г. Москва 2004 г.

, - Дипломом I степени «За разработку и внедрение высокоэффективной вихревой технологии мокрой очистки газовых выбросов от пыли. 2-ой Экологический форум. Человек, Природа. Наука. Техника. 24-27 мая 2006 г., г. Казань. ■

- Диплом И степени «За производство и продвижение отечественной продукции» КГТУ.(КХТИ). За разработку «Высокоэффективный катализатор и конструкции реакторов». Выставочная компания «Новое тысячелетие». Ш-я Международная специализированная выставка. Нефтепереработка. Нефтехимия. Экология. Смазочные материалы. Энергетика. Электроника, 2006 г., г. Набережные Челны. .

Разработанные промышленные технологии демонстрировались; на международной выставке в Китае, г. Шанхай, 2005 г.

Автором опубликовано 145 научных трудов, в том числе 28 научных труда по теме диссертации, из них: 6 статей в изданиях реферируемых ВАК, получено 5 патентов РФ и 1 патент Китая. Подана заявка, на патентование новых аппаратов в США и Германии.

Личный вклад автора состоит в научном обосновании решения экологических проблем производства кальцинированной соды,;в обосновании первоочередных направлений прикладных научно-исследовательских работ, проведение которых обеспечило осуществление целей и задач диссер-.. тационной работы.

Выполнен комплекс экспериментальных исследований, и математическое описание закономерностей; кинетики химических, реакций,, протекаю-

щих при ОГВ; гидродинамики и массопередачи в аппаратах и выполнено обобщение полученных результатов.

Разработаны принципиально новые способы интенсификации рассмотренных физико-химических процессов, компактные аппараты и высокоэффективные катализаторы для ОГВ, обоснованы технологические процессы для комплексной ОГВ производств.

Выполнено руководство комтексом работ по проектированию, изготовлению, монтажу, пуску, испытанию и внедрению на заводах разработанных принципиально новых промышленных установок.

В связи с широким внедрением в производство на заводах новых способов и аппаратов ОГВ автор выражает глубокую искреннюю благодарность: главным инженерам ООО «Казанский завод строительных стеновых материалов» Безденежных Г.С. и Дулиеву М.Г., директору и главному инженеру ОАО «Березниковский содовый завод» Ковырзину Ю.В. и Фаль-ковскому H.H., главному инженеру ОАО «Сода», г. Стерлитамак Воронину A.B., научному консультанту ПГ «Фосфорит», г. Кингисепп Юрьевой В.И. за большой вклад и практическую помощь при внедрении новых промышленных установок в производство. За неоценимую помощь в работе автор выражает искреннюю благодарность лауреат)' государственной премии СССР, д.т.н., профессору Халитову P.A., сотрудникам кафедры «Оборудование химических заводов» КГТУ: профессорам Гайнутдинову Р.Ш., Петрову В.И., доцентам Красильникову В.В., Сигкину А.И., Репину В.В., Останину Л.М., главному инженеру КМИЦ-НТ КГТУ, лауреату государственной премии СССР Хапугину И.Н., заведующему лабораторией кафедры ОХЗ КГТУ Шарифисламову Ф.Ш.

Объем и структура диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы и приложений. Работа содержит 231 страницу машинописного текста, 78 рисунков, 15 таблиц, 4 приложений. В работе представлены ссылки на литературу из 152 наименований.

Содержание диссертационной работы

Во введении раскрыта актуальность проблемы, пути ее решения и кратко сформулированы основные результаты работы.

В первой главе диссертации на примере производства ОАО «Сода» г. Стерлитамак выполнен анализ состояния проблемы очистки газовых выбросов от паров, аэрозолей и пыли токсичных веществ.

Основными компонентами в газовых выбросах являются: пыль СаО и CaCOj, оксиды углерода, углеводороды, оксиды азота, диоксид серы, смесь паров аммиака и аэрозолей рассола. В таблице 1 представлены характеристики газовых выбросов основных стадий современного производства каль-.минированной соды, напримере предприятия ОАО «Сода», г. Стерлитамак.

Из таблицы 1 очевидно, что действующее на заводе оборудование ОГВ не сможет обеспечить современные санитарные нормы газоочистки в условиях увеличения мощности производства.

Кроме основных производств на современных заводах кальцинированной соды работает ряд смежных производств, работа которых сопровожда-

ется дополнительными выбросами в атмосферу токсичных веществ. Например, при работе цеха производства хлористого бария в атмосферу выбрасывается дополнительно особо токсичная пыль ВаС12, ПДК которого составляет 0,05 мг/м3. Концентрация пыли хлористого бария в отходящих газах на фазе рассева и расфасовки продукта достигает 5,0 г/м3 при расходе газов 10 тыс. м3/ч.

Таблица I -Газовые выбросы производства кальцинированной соды

№ Расход отхо- Наименова- Концен- ПДК

п/п Источник дящих газов, ние трация, мг/м3

газовых выбро- тыс. м3/ч вещества г/м3

сов в газовом

выбросе

1 Стадия карбони- 50-150 ЫН3 0,1-0,5 0,2

зации. брызги (N¡1- 0,5-3,0 0,5

Газовый выброс НСОз-

после - промыза- (N^0)3-

телей газов -(ЫВДНСОз) 1,0-2,0 5,0

СО 1,0-2,0 5,0

СЦНщ 0,1-0,2 100

N0 0,01-0,02 0,085

2 Санитарная 20-60 пыль (СаСОз- . 0,1-2,0 5,0

вентиляция СаО - сажа-

печей кокс)

обжига извест- СО 2-10 5,0

няка С„Нт 2-10 100

N0 0,2-0,3 0,085

3 Производство 10-20 паль ЫаэСОз, 0,1-0.2 0,5 :., .

тяжелой соды ЫаНСОз

4 Теплоэлектро- 500-1000 N0 0,1-0,2 0,085

станция или (БОз) 0.2-1,0

котельная

В первой главе раскрыты причины низкой эффективности действующих способов и аппаратов ОГВ. Показано, что перспективным способом ОГВ от смеси СО, СпНт, N0* является низкотемпературный способ очистки газов на железооксидных катализаторах. Однако на заводах производства кальцинированной соды каталитическая очистка газов не применяется из-за сложности научно-технической проблемы предварительной очистки газов. Для каталитической ОГВ необходима высокоэффективная предварительная очистка газов, обеспечивающая отсутствие попадания на катализатор пыли и рассола. Действующие аппараты этим требованиям не удовлетворяют. В первой главе сосредоточено внимание не только на необходимости создания эффективных катализаторов, но и на разработке способов эффективной предварительной ОГВ от аммиака и брызг рассола (в условиях производства сырого бикарбоната натрия) и необходимости предварительной эффективной ОГВ от пыли (в условиях производства обжига известняка).

В I главе выполнен технико-экономический анализ различных способов реконструкции действующего промывателя газов (ПГКЛ-Н). Научно обоснована необходимость замены барботажных устройств на вихревые устройства для увеличения производительности аппарата и необходимость при- ; менения рукавных фильтров для ликвидации брызгоуноса рассола из аппа-

рата. При этом показано, что экономически более перспективным направлением работы является не реконструкция действующего тарельчатого бар-ботажного аппарата ПГКЛ-И, а создание принципиально нового компактного вихревого аппарата с рукавными фильтрами.

Экспериментальное исследование кинетики процессов абсорбции и десорбции NH3 показало, что скорость этих процессов описывается уравнением:

где Д- коэффициент массоотдачи в газовой фазе; F - площадь поверхности контакта фаз; Рцн>- Ppnhj- равновесное и текущее давление аммиака в газовой фазе.

Из уравнения (1) следует, что для интенсификации абсорбции NH3 необходимо увеличивать значения Д и F, а также уменьшать значение Р^ыш-При уменьшении температуры и увеличении концентрации в рассоле растворенного С02 равновесная упругость NH3 уменьшается.

Экспериментальное исследование процесса хемосорбции С02 показало, что скорость хемосорбции С02 описывается уравнением:

Q = PxnPco1-Pcol) (2)

гдерж- коэффициент массоотдачи в жидкой фазе.

При уменьшении температуры и увеличении концентрации растворенного NH3 в рассоле равновесная упругость паров С02 уменьшается и скорость процесса хемосорбции С02 увеличивается.

Следовательно, общим требованием интенсификации физико-химических процессов хемосорбции NH3 и С02 аммонизированным рассолом является создание большой активно обновляемой площади поверхности контакта фаз и уменьшение температуры. Однако исследование механизма процесса и кинетики реакций показало, что необходимо дополнительно обеспечивать специфичные требования рассматриваемых процессов. Важнейшими из них являются следующие: I) для интенсификации абсорбции аммиака из отходящих газов внутри ПГКЛ-П нужно обеспечить минимальный брызгоунос жидкости, так как брызгоунос существенно уменьшает движущую силу абсорбции NHj; 2) для интенсификации абсорбции С02 после колонны дистилляции не нужно сокращать брызгоунос, а наоборот необходимо его увеличивать. Наиболее перспективными является переходить от противотока к прямотоку с нисходящим способом •контактирования фаз, создавая при этом циркуляцию жидкости и максимальную концентрацию растворенного в рассоле NH3.

Разработанный подход привел к проектированию вихревых аппаратов специальной конструкции и позволил прогнозировать возможность создания новых промышленных аппаратов высокой производительности.

В связи с этим, для интенсификации абсорбционных процессов производства кальцинированной соды перспективной встала задача разработки ^принципиально нового высокопроизводительного компактного вихревого промывателя газов колонн карбонизации, заменяющего весь каскад дейст-

вуюших дорогих и громоздких промывателей и принципиально нового высокопроизводительного компактного вихревого абсорбера газов после колонн дистилляции.

Такая перспективная программа реконструкции абсорбционного отделения позволила открыть пути не только решения проблемы сокращения газовых выбросов, но и пути резкого сокращения материалоемкости обору-довачия отделения абсорбции газов, и, как выяснилось, в дальнейшем, пути интенсификации всего технологического процесса производства кальцинированной соды.

Проведенный в I главе анализ закономерностей механизма и кинетики абсорбционных и каталитических процессов ОГВ от паров, аэрозолей и пыли токсичных веществ позволил обосновать не только высокоэффективные способы, но и новый комплексный подход к решению проблемы ОГВ производства кальцинированной соды.

Вторая глава диссертации посвящена исследованию разработанного высокоэффективного способа интенсификации процессов ОГВ методом абсорбции в вихревых устройствах с фильтрацией газового потока.

Для этого выполнено экспериментальное исследование закономерностей кинетики абсорбции труднорастворимых газов с химической реакцией в жидкости; гидродинамики и массопередачи в вихревых устройствах, выполнено исследование площади поверхности контакта фаз и закономерностей процессов, протекающих при ОГВ на орошаемых фильтрующих элементах. Получены уравнения, описывающие: закономерности гидродинамики и массопередачи в вихревых устройствах.

Схема разработанного вихревого абсорбера аммиака из отходящих газов процесса карбонизации представлена на рис. I.

Рис. 1 Схема разработанного вихревого промывателх газов колонн-Н с фильтрующими элементами на производительность по расходу газа 10000 м3/ч расходу рассола 80 т/ч: 1 - днище; 2 -вихревые рабочие ступени; 3 -брызгоуловителькые ступени; 4 -брызголовушка; 5 - фильтрующие элементы; 6, 7 - патрубки входа и выхода рассола в рабочую ступень; 8 - переточные трубы; 9 -сепаратор, 10, 11 - патрубки входа и выхода газа; 12 - патрубок выхода рассола из аппарата; 13-патрубок входа рассола в аппарат

12818177

На рис. 2 представлена зависимость брызгоуноса жидкости от скорости газа в щелях вихревого устройства при плотности орашения 8,85 м3/м2-ч.

Рис. 2. Зависимость относительного уноса жидкости (е) без отбойника от относительного зазора (5/Дко) ПРИ плотности орошения Ь=8,85 м'/м! ч и скорости газа в щелях вихревого устройства м/с): о -8,96; А - 12,32;.- 15,68; х-19,04; ■ - 22,4

0 0.25 0,5 0,75 1,0 5; 1>ю>' м/ м

Брызгоунос из вихревых устройств аппарата, представленного на рисунке 1, описывается уравнением:

е-0,4\Го'4-1Г (3)

где - скорость газа в щелях завихрителя, м/с; I, - плотность орошения, м3/м2'ч. Удерживающая способность вихревых устройств по жидкой фазе: ё = 0,25^/-°-4Ь°'35 <4>

Массоотдача в газе и жидкости в вихревых устройствах описывает уравнениями:

'¿у-' (5)

(6)

где V/ - скорость газа в щелях вихревого устройства, м/с.

На рис. 3 показана зависимость площади поверхности контакта фаз на орошаемых фильтрах от плотности орошения.

Рис. 3. Зависимость удельной площади поверхности контакта фаз на орошаемом иглопробивном полипропиленовом волокнистом фильтре от плотности орошения при постоянном расходе газа

„ 2.0 я

1.0 "о 0.6

I С,4

0,2

; .......

7Л

г-

0,4 0,6 1,0 2 А 10 20 30 I, ■ О. 1<г/кг

Для уменьшения гидравлического сопротивления вихревого аппарата, предложен способ, который основан на делении потока жидкости на не-

сколько потоков, движущихся по аппарату независимо друг от друга. В промышленных условиях выполнено исследование эффективности и надежности всех элементов нового вихревого ПГКЛ-И (ВПГКЛ-И). По сравнению с действующим аппаратом ВПГКЛ-Н обеспечил высокую эффективность газоочистки в более широком диапазоне нагрузок по газу и жидкости (рис. 4, 5). Впервые достигнута полная ликвидация брызгоуноса рассола из аппарата. Общая степень очистки отходящих газов от аммиака составила 99,9%. Материалоемкость нового ВПГКЛ-Ц по сравнению с действующим аппаратом сократилась в одиннадцать раз.

I, 200 £

1ии

£ 60

с 40 —1— •

20

0 4 10 12 Н

1 О.кг/кг

Рис. 5. Зависимость степени абсорбции СО2 от величины отношения ЬЛЗ в вихревом опытно-промышленном промывателе газов колонн-П

Рис. 4. Влияние отношения Ь/в на эффективность абсорбции аммиака в вихревом опытно-промышленном про-мывателе колонн- II: (а) - степень абсорбции аммиака; (б) - концентрация аммиака в газовом выбросе

Для реализации поставленных задач на следующем этапе разработан, внедрен и исследован одноступенчатый вихревой абсорбер высокой производительности Схема аппарата представлена на рис. 6. Аппарат изготовлен, смонтирован и испытан на предприятии ОАО ПГ «Фосфорит», г. Кингисепп в условиях интенсификации процесса абсорбции 503 серной кислотой. Исследование в промышленных условиях показало, что новый абсорбер обеспечил степень абсорбциц Й03 серной кислотой 99,99%, при расходе газов 80 тыс. м3/ч. Гидравлическое сопротивление вихревого абсорбера составило 70 мм вод. ст. Диаметр аппарата 3,5 м. Гидравлическое сопротивление брызготуманоловушки с рукавными фильтрами составило 180 мм вод. ст. Вихревой абсорбер заменил дорогую и неэффективную насадочную колонну. Материалоемкость вихревого аппарата по сравнению с действующей насадочной колонной уменьшилась в 50 раз. Аппарат прост и надежен в эксплуатации. Выполнено исследование надежности и коррозионной стойкости всех элементов аппарата. Сталь ЭИ-943 является коррозион-ностойкой для изготовления корпуса и вихревых устройств вихревого абсорбера. Сталь Х18Н10Т является коррозионной стойкой для изготовления всех; элементов брызготуманоловушки.

Анализ результатов исследования в промышленных условиях принципиально нового высокопроизводительного вихревого абсорбера и анализ закономерностей кинетики процесса абсорбции смеси ЫН3 и С02 аммони-

зированным рассолом позволили рассчитать, спроектировать высокопроизводительный вихревой абсорбер 1МН3 из газов после колонны дистилляции в производстве кальцинированной соды. Схема вихревого абсорбера смеси ЫН3 и С02 из газов после колонны дистилляции представленна на рис. 7. Новый высокопроизводительный абсорбер смеси аммиака и углекислого газа исследован в промышленных условиях предприятия ОАО «Березни-

Рис. 6. Схема исследованного в промышленных условиях вихревого высокопроизводительного абсорбера на производительность по газу до 100 тыс. м'/ч и УС) до 10 с нисходящим способом взаимодействия фаз: 1 - циркуляционная емкость; 2 - патрубок входа газа; 3 - вихревой абсорбер; 4 - теплообменник; 5 -насос (три насоса); 6- брызголо-вушка; 7 - рукавный фильтр; 8 -вихревое контактное устройство абсорбера; 9 ■■ вихревое устройство брызголовушки; 10 - центральная форсунка; 11 - коллектор с форсунками, 12 - патрубок выхода жидкости; 13 -люк-лаз

ботанного вихревого высокопроизводительного абсорбера аммиака и углекислого газа из газового потока после колонн дистилляции в производстве кальцинированной соды: 1 -вихревой абсорбер; 2 - действующая абсорбционная колонна; 3 - теплообменники; 4 насос; 5 действующий холодильник

ковский содовый завод», г. Березники.

Л 3_

Рис. 7. Схема разра-

По результатам исследования в промышленных условиях впервые показано, что концентрация С02 в газе после нового аппарата уменьшилась с 75 до 19%. При этом: концентрация С02 в аммонизированном рассоле увеличилась с 30 до 45 н.д. (н.д. = 0,85 г/экв), гидравлическое сопротивление абсорбера уменьшилось в десятки раз. Исследования в промышленных условиях подтвердили возможность полного высвобождения каскада дорогих и громоздких действующих абсорберов аммиака путем замены их на один высокопроизводительный вихревой абсорбер. Материалоемкость вихревого абсорбера по сравнению с материалоемкостью действующих абсорберов аммиака уменьшилась в 14 раз. Энергетические затраты на процесс абсорбции сокращены в 4 раза. Аппарат прост и надежен в эксплуатации. Новый аппарат выполнен из стали 12Х18Н10Т и может работать на открытой площадке. Аппарат находится в эксплуатации на Березниковском содовом заводе с января 2009 г.

Таким образом, во II главе диссертации показаны все необходимые данные, которые позволили разработать высокопроизводительный вихревой абсорбер ОГВ от ЫН3 из газового потока после стадии карбонизации. Разработанный аппарат предназначен для полной замены всех действующих аппаратов ПГКЛ-1 и ПГКЛ-Н одновременно. Схема аппарата представлена на рис. 8. Высокопроизводительный аппарат принят к внедрению на предприятии ОАО «Березниковский содовый завод».

Рис. 8 - Принципиальная схема разработанного высокопроизводительного вихревого промывателя газов колонн после колонн карбонизации: I - промыватель; 2 -циркуляционная емкость; 3 - циркуляционные насосы; 4 -холодильники

II

III Яи»» * "П

И* .~л! ?

! Н ■ _ [в

.И 5 г > г, ч, | ■л

* < 1 | м

1 г[ 1

Л

о,

Ж

Третья глава диссертации посвящена исследованию каталитической ОГВ от: остатков 1\'Н3, N0*, СО и С„Нт. Каталитическая ОГВ от ЫОх исследовалась на основе метода восстановления ЫОх аммиаком, а каталитическая ОГВ от СО и С„Нт исследовалась на основе метода окисления их ки-

слородом воздуха. Получены уравнения, описывающие кинетику процессов каталитической ОГВ на железооксидных катализаторах. ¿[N0,]

dx

d[CO] dr d[C„H„] dr

-~k[NOt\ -k[CO] = *[C„//J

(7)

(8) (9)

Показано, что наиболее эффективным и одновременно универсальным катализатором для интенсификации перечисленных процессов очистки газов является гранулированный железохромоксидный катализатор. Сравнение эффективности разработанных катализаторов по ОГВ от N0,, с известными выполнено на основе сравнения температурной зависимости константы скорости восстановления N0,, аммиаком, которое представлено в таблице 2. Исследование процессов каталитического окисления СО и СпНт в промышленных условиях показало, что железохромоксидный катализатор является надежным, не боится пережога и не отравляется оксидами серы.

Таблица 2- Температурная зависимость константы скорости процесса каталити ческого восстановления оксидов азота аммиаком до нейтральных компонентов по

№ п/п Наименование исследованного катализатора Зависимость константы скорости процесса от температуры, с"' (при t < 350°С)

1. Известный алюмованадиевмй гранулированный катализатор АВК-10 ..■,,-12500 ilk = 6,6-- RT

2. Известный гранулированный катализатор А120_1 . , ,, 26200 Ink ■= 7,6-- RT

3. Разработанный катализатор на основе стружки из Ст. 3 , , , , '300 Ink =4,7-- RT

4. Разработанный гранулированный железохромоксидный катализатор RT

5. Разработанный гранулированный катализатор с применением окатышевой пыли Лебединского горно-обогаткгельного комбината ■ , , , „ 2431)0 In it = 7,0--- rt

6. Разработанный гранулированный катализатор с применением шлама Заинской ГРЭС и Новостер-литамакской ТЭЦ ' . . „ 22000 In* = 8,1-- rt

7. Разработанный сотовый катализаторе применением отходов в виде шлама Заинской ГРЭС в смеси с глиной Куганакского месторождения ЬА-^,9-?6000 rt

В III главе проведен анализ железооксидных отходов различных отраслей промышленности для применения их в изготовлении эффективных катализаторов. Предложена технология изготовления гранулированных и сотовых катализаторов с применением шламовых отходов Заинской ГРЭС.

Впервые показано, что универсальным и одновременно высокоэффективным катализатором является простейшая стружка из углеродистой стали. Разработанные стружечные, гранулированные и сотовые катализаторы исследовались как в лабораторных, так и в промышленных условиях. Например, по результатам исследования эффективности железохромоксидно-го катализатора в промышленных условиях теплоэлектростанции достигнуто сокращение концентрации оксидов азота на выходе из реактора до 0,030 г/м3, при норме 0,125 г/м3. Ресурс надежной работы гранулированного же-лезохромоксидного катализатора в промышленных условиях химически производств составил 3 года. Выполненное исследовакие позволило рассчитать и спроектировать несколько промышленных установок каталитической ОГВ для химических предприятий и теплоэлектростанций. Разработаны и согласованы в установленном порядке технические условия, которые позволяют организовать серийное производство высокоэффективных катализаторов (ТУ-2179-002-27897981).

Четвертая глава диссертации посвящена разработке эффективной технологии мокрой ОГВ от пыли в вихревых аппаратах. Экспериментальное исследование дисперсного состава ныли, ее смачиваемости, адгезионных свойств частиц, анализ структуры газового потока и траектории полета частиц пыли в вихревых аппаратах позволили разработать эффективные способы взаимодействия фаз, обеспечивающие надежность работы вихревых аппаратов мокрой ОГВ от пыли. ' '

В IV главе приведены и обоснованы принципиальные конструкционные особенности аппаратов мокрой ОГВ от пыли. Показано, что для повышения надежности смачивания частиц пыли жидкостью процесс смачивания должен быть многократным в режиме интенсивного перемешивания газа с диспергированной жидкостью.

В связи с особой токсичностью пыли ВаС12 первая опытно-промышленная установка ОГВ от пыли создавалась нами для предприятия ОАО «Сода», г. Стерлитамак в условиях промышленного производства ВаС12. Схема установки представлена на рис. 9. Производительность по расходу газа 10 тыс. м3/ч. Гидравлическое сопротивление установки составило 350 мм вод. ст. Обеспечен замкнутый водооборот с полным возвратом уловленного ценного продукта в производство. Степень очистки газов от пыли хлористого бария составила 99,9%. Концентрация пыли в отходящих газах уменьшилась до 0,01 г/м3. Установка внедрена в производство на предприятии ОАО «Сода», г. Стерлитамак. Установка обеспечила Не только решение важнейшей экологической проблемы завода, но и значительный экономический эффект.

Выполненное исследование позволило разработать подобную установку для эффективной ОГВ от пыли после обжига известняка во; вращающихся печах. Установка внедрена в производство в условиях производства Казанского завода строительных стеновых материалов и обеспечила экономический эффект I млн. 434 тыс. рублей в год, в том числе 510 тыс. руб. в год предотвращенного экологического ущерба. .

Рис. 9. Схема разработанной и внедренной в произ- ' водство промышленной установки мокрой очистки газовых 1.ыбросов от особо токсичной пыли хлористого бария для решения экологической проблемы Стер-литамакского предприятия ОАО «Сода»: I - вентилятор; 2,3 - вихревые аппараты; 4 - емкость с мешалкой; 5,8 - насосы; 6 - отстойник шлама, 7 - промежуточная емкость

Выводы по работе:

1. На основе анализа состояния проблемы очистки газовых выбросов современного производства кальцинированной соды определены наиболее экологически опасные стадии производства и разработан комплексный энергоресурсосберегагощий подход для эффективного решения проблемы.

2'. На основе анализа закономерностей кинетики хемосорбиионных процессов, протекающих при ОГВ от N1 !3 рассолом доказано, что скорость хемосорбции 1МН3 увеличивается при уменьшении температуры, повышении степени турбулизации газа, увеличении кратности обновления поверхности контакта фаз, сокращении межтарельчатого брызгоуноса. Отличительной особенностью хемосорбционных процессов, протекающих при ОГВ от С02 аммонизированным рассолом является то, что для увеличения скорости процесса хемосорбции С02 необходимо увеличивать концентрацию МН3 в аммонизированном рассоле при высокой площади и высокой кратности обновления поверхности контакта фаз. Это позволило найти научно-обоснованные пути интенсификации поглощения из отходящих газов »Н3 и С02 и разработать способы и аппараты, позволяющие обеспечить повышение экологической безопасности производства.

3. На основе экспериментального исследования механизма процесса и кинетики' химических реакций, протекающих при каталитической ОГВ от остатков МН3, КОх, СО и С„НП1 доказано, что современные санитарные нормы ОГВ от перечисленных веществ достигаются на железохромоксид-ном катализаторе при температуре 300-350°С й времени контакта 1 секунда. Получены уравнения скорости процессов ОГВ на различных катализаторах. Раскрыта температурная зависимость констант скорости реакции и определены значения энергии активации. Разработана технология изготовления эффективных железооксидных катализаторов с применением отходов

различных производств. Разработаны технические условия на катализатор позволяющие орг анизовать серийное производство.

4. На основе экспериментального исследования дисперсного состава пыли, смачиваемости и адгезии частиц пыли, разработаны и исследованы новые конструкции аппаратов и установки на их основе для эффективной ОГВ от пыли известняка и СаО, ВаС12.

5. Новизна разработок защищена патентами РФ и КНР. Внедрение установок в производство обеспечило значительный экономический и экологический эффект, который составляет на примере тольчо одной из установок очистки газовых выбросов на предприятии ООО «Казанский завод строительных стеновых материалов» 1 млн. 434 тыс. руб. в год, включая 510 тыс. руб. предотвращенного экологического ущерба.

Основное содержание диссертационной работы изложено в публикациях:

в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, рекомендованных ВАК

1. Махоткин И.А. Интенсификация процессов абсорбции легкорастворимых газов / И.А. Махоткин, В.И. Петров, A.C. Балыбердин // Вестник Белгородского технологического. - 2004. -№8. - С. 142-143.

2. Махоткин И.А. Разработка и анализ результатов внедрения в производство новых катализаторов для очистки газовых выбросов от оксидов азота на химических предприятиях и теплоэлектростанциях/И.А. Махоткин, С.П. Дмитриев, В.В. Жиляков, В.Б. Репин//Вестник Белгородского технологического университета. - 2004. - №8. - С. 43-45.

3. Махоткин И.А. Механизм и кинетика абсорбции аммиака/И.А. Махоткин, A.B. Извекова//Вестник Казанского технологического университета.-2009.-№ 11.-С.74-79.

4. Сахаров Ю.Н. Исследование закономерностей обжига фосфатного сырья для интенсификации технологии производства экстракционной фосфорной кислоты/Ю.Н. Сахаров, А.Ф. Махоткин, И.А. Махоткнн//Вестник Казанского технологического университета. - 2010. - № 10,- С. 300-304.

5. Халитов P.A. Разработка и результаты внедрения вихревого моногид-ратного абсорбера триоксида серы в производство серной кислоты/ P.A. Халитсв, И.А. Махоткин, A.LLI. Шарифисламов, О.В. Царева, Е.А. Махоткина//Вестник Казанского технологического университета. - 2010. -

10.-С. 522-527.

6. Извекова A.B. Механизм и кинетика десорбции аммиака из водных расТворов/А.В. Извекова, И.А. Махоткин //Вестник Казанский технологический университета. - 2009. - № 12.- С. 94-99.

Прочие публикации по теме диссертационного исследования

8. Пат. 2211728 Российская Федерация, МПК7 B01J23/86, B01D52/62. Катализатор для очистки газообразных выбросов от оксида углеро-

да/Бусыгин А.Н., Красильников В.В., Махоткнн И.А.; заявитель и патентообладатель КГТУ. - № 2001130657/04; заявл. 12.11.2001; опубл. 10.09.2003.-4с.

9. Пат. 2002111097/12 Российская Федерация. Вихревой тепломассооб-менный аппарат для мокрой пылеочистки /Кабиров И.М., Красильников В.В., Махоткин А.Ф., Бусыгин А.Н., Махоткнн И.А., Кезденех<ных Г.С.; заявитель и патентообладатель КГТУ. - 2003, Бюл. № 30. - 4с.

10. Паг. 2232043 Российская Федерация, МПК7 B01D 3/26, ВОЮ 3/30. Вихревой массообменный аппарат / Петров В.И., Балыбердин A.C., Замди-ханов И.М., Петров A.B., Махоткин И.А.; заявитель и патентообладатель КГТУ.-№2003104208/15; заявл. 11.02.2003; опубл. 10.07.2004.-5с.

11. Пат. 2232625 Российская Федерация, МПК7 B01D 47/06, В04С 3/00/. Вихревой аппарат для проведения физико-химических процессов с нисходящим потоком фаз / Хамидуллин Р.Н., Останин JI.M., Махоткнн И.А., Махоткин А.Ф.; заявитель и патентообладатель КГТУ. -№ 20033120604/15; заявл. 07.07.2003; опубл. 20.07.04. - 4с.

12. Пат. 2287359 Российская Федерация, МПК B01D 53/18, B01D 47/06, ВОЮ 3/30. Вихревой аппарат для проведения физико-химических процессов с нисходящим потоком фаз/Махоткин А.Ф., Халитов P.A., Седов Б.С., Ерлыков B.J1., Махоткин И.А.; заявитель и патентообладатель Еврохим. - № 2004134710/15; заявл. 30.11.2004; опубл. 20.11.2006, Бюл. № 32. - 4с.

13. Пат. ZL 20058004393 Китайская народная республика. Вихревой аппарате нисходящим потоком фаз/Махоткин А.Ф., Халитов P.A., Седов Б.С., Ерлыков B.JI., Махоткин И.А.; заявитель и патентообладатель Китай; опубл. 24.03.2010.-Зс.

14. Исследование кииетики процесса окисления аммиака на различных катализаторах для ликвидации выброса в атмосферу: отчет о НИР: Яа 15/99 НТ IКМИЦ-НТ; рук. Махоткин А.Ф.; исполн.: Махоткин И.А. [и др.]. -Казань, 2000. - 67с.

15. Махоткин И.А. Очистка отходящих газов от паров ацетона и толуола в производстве фольгированных диэлектриков/И.А. Махоткин, В.В. Красильников, Ю.Г. Ворожцов, А.Ф. Махоткин //Воспламенение и горение конденсированных систем, излучение их пламени: Материалы докладов Всесоюзной научно-технической и учебно-методической конференции. -Казань: КГТУ, 2001 - С. 136-137.

16. Махоткин И.А. Исследование процессов очистки выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания/И.А. Махоткин, Ю.Г. Ворожцов, В.В. Красильников//Воспламенение и горение конденсированных систем, излучение их пламени: Материалы докладов Всесоюзной научно-технической и учебно-методической конференции. - Казань: КГТУ, 2001 —С. 138-139.

17. Махоткин И.А. Анализ ресурсных испытаний и внедрения в производство новых технологий, компактных вихревых аппаратов и высокоэффективных катализаторов очистки газовых выбросов от смеси паров и тумана токсичных веществ, углеводородов и оксидов азота для химических предприятий и энергетики России/И.А. Махоткин, Ф.Ш. Шарифисламов, И.Н. Хапугин, P.A. Халитов//Современные проблемы технической химии:

Материалы докладов Международной научно-технической и методической конференции. - Казань: КГТУ, 2004. - С. 710-717.

18. Махоткин И.А. Обобщение результатов исследования закономерностей каталитической очистки газов от оксидов азота, аммиака, оксида углерода и углеводородов для решения экологических проблем производства кальцинированной соды/И.А. Махоткин, И.М. Тухватуллин, Ф.Ш. Шари-фисламэвУ/Современные проблемы технической химии: Материалы докладов Международной научно-технической и методической конференции. -Казань: КГТУ, 2004.-С. 717-726.

19. Махоткин И.А. Разработка технологии изготовления высокоэффективного сотового катализатора из порошкообразных железооксидных отходов для очистки газовых выбросов от оксидов азОта/И.А. Махоткин, И.М. Тухватуллин, С.П. Дмитриев//Современные проблемы технической химии: Материалы докладов Международной научно-технической и методической конференции. - Казань: КГТУ, 2004. - С. 754-762.

20. Махоткин И.А. Исследование вихревого пылеуловителя для очистки газов от известковой пыли/И.А. Махоткин, А.Ш. Шарипов, И.И. Валеев, P.A. Хапитов//Актуальные проблемы социально-экологической и экономической безопасности поволжского региона: Материалы докладов IV Межвузовской научно-практической конференции.- Ч.2.- Казань: Казанский филиал МИИТ, 2011.-69- С. 76.

21. Махоткин И.А. Исследование вихревого контактного устройства с восходящим способом контактирования фаз/И.А. Махоткин, P.A. Халитов// Современные проблемы специальной технической химии: Материалы докладов международной научно-технической и методической конференции. -Казань: КГТУ, 2007. - С. 205-213.

22. Махоткин И.А. Разработка и исследование в промышленных условиях новой технологии и высокоэффективных аппаратов очистки газовых выбросов от пыли производства бариевых солей в условиях Стерлитамак-ского ОАО «Сода»//Современные проблемы специальной технической химии: Материалы докладов международной научно-технической и методической конференции. - Казань: КГТУ, 2007.-С. 213-219.

23. Махоткин И.А. Разработка новой технологии и высокоэффективных аппаратов очистки газового потока от пыли крупнотоннажного производства обжига известняка для комплекса одновременно работающих шахтных печей в условиях производства кальцинированной соды Березниковского содового завода/И.А. Махоткин, Ю.В. Ковырзин, H.H. Фальковский, В.В. Шестаков, И.А. Кирьянов, A.B. Бухаринов// Современные проблемы специальной технической химии: Материалы докладов международной научно-технической и методической конференции. - Казань: КГТУ, 2007. — С. 219222.

24. Махоткин И.А. Разработка и Исследование в промышленных условиях аппарата очистки газовых выбросов от пыли производства пенобетона /И.А. Махоткин, Г.С. Безденежных, Е:А. Махоткина, A.B. Голягин//Современные проблемы специальной технической химии: Материалы докладов

международной научно-технической и методической конференции. - Казань: КГТУ, 2007.-С. 241-243.

25. Махоткин И.А. Разработка и исследование в промышленных условиях новой технологии и высокоэффективных аппаратов очистки газовых выбросов от пыли производства обжига мелкого камня известняка в условиях Казанского завода стеновых материалов/И.А. Махоткин, Г.С. Безденежных, В .В. Красильников, Е.А. МахоткинаУ/Современные проблемы специальной технической химии: Материалы докладов международной научно-технической и методической конференции. - Казань: КГТУ, 2007. -С. 243-246.

26. Махоткин И.А. О важнейших научно-технических достижениях кафедры «Оборудование химических заводов» на.подходах для комплексного решения сложной и актуальной научно-технической проблемы эффективной очистки газовых выбросов современного мощного производства кальцинированной соды, теплоэлектростанций, химических предприятий и предприятий строительной промышленности/И.А. Махоткин и др. // Современные проблемы специальной технической химии: Материалы докладов международной научно-технической и методической конференции. - Ка-

зань: КГТУ, 2007. - С. 610-617.

Соискатель

И.А. Махоткин

Заказ № зев Тираж 400 экз.

Офсетная лаборатория ФГБОУ ВПО «Казанский национальный исследовательский технологический университет» 420015, г. Казань, ул. К. Маркса, 68

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Махоткин, Игорь Алексеевич

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. РАЗРАБОТКА СПОСОБОВ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ПРОЦЕССОВ ОЧИСТКИ ГАЗОВЫХ ВЫБРОСОВ ОТ ПАРОВ, АЭРОЗОЛЕЙ И ПЫЛИ ТОКСИЧНЫХ ВЕЩЕСТВ НА ПРИМЕРЕ ПРОИЗВОДСТВА КАЛЬЦИНИРОВАННОЙ СОДЫ

1.1. Разработка способа и катализатора для интенсификации процесса каталитической очистки отходящих газов производства кальцинированной соды от аммиака, оксида углерода, углеводородов и оксидов азота

1.2. Разработка способа интенсификации процесса абсорбции смеси аммиака и углекислого газа высокой концентрации в производстве 26 кальцинированной соды

1.3. Разработка способа интенсификации процесса абсорбции аммиака из отходящих газов производства кальцинированной соды

1.4. Разработка способа интенсификации процесса очистки отходящих газов от пыли в производстве кальцинированной соды

ГЛАВА И. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫХ ВИХРЕВЫХ АБСОРБЕРОВ

С РУКАВНЫМИ ФИЛЬТРАМИ ДЛЯ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ПРОЦЕССА АБСОРБЦИИ АММИАКА ИЗ ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ И ЛИКВИДАЦИИ БРЫЗГОУНОСА РАССОЛА В ПРОИЗВОДСТВЕ СЫРОГО БИКАРБОНАТА НАТРИЯ

2.1. Исследование волокнистых фильтров для ликвидации брызгоуноса жидкости из абсорбера

2.1.1. Анализ способов определения площади поверхности 74 контакта фаз в абсорберах

2.1.2. Исследование кинетики абсорбции диоксида углерода 76 водой и водным раствором щелочи

2.1.3. Исследование кинетики абсорбции кислорода воз- 79 духа раствором сульфита натрия в присутствии кобальтового катализатора

2.1.4. Методика определения площади поверхности контакта 83 фаз на орошаемых фильтрующих элементах

2.1.5. Экспериментальное определение площади поверхности 87 контакта фаз на орошаемом фильтре

2.1.6. Исследование гидравлического сопротивления сухого и 90 орошаемого фильтра

2.1.7. Методика определения дисперсного состава частиц 91 тумана с помощью пятиступенчатого импактора

2.1.8. Исследование эффективности орошаемого фильтра для 95 улова смеси паров и аэрозолей

2.2. Исследование вихревого контактного устройства с восходя- 99 щим способом взаимодействия фаз в лабораторных и промышленных условиях для создания вихревого промывателя газов колонн-Ii

2.2.1. Описание конструкции и принципа работы вихревого 99 контактного устройства для многоступенчатого контакта фаз в аппарате

2.2.2. Исследование брызгоуноса жидкости после вихревого .101 устройства

2.2.3. Исследование гидравлического сопротивления 105 вихревого устройства. Разработка способа уменьшения гидравлического сопротивления многоступенчатого вихревого аппарата, работающего при больших нагрузках по жидкой фазе

2.2.4. Исследование массоотдачи в газовой и жидкой фазе 109 в вихревом контактном устройстве

2.2.5. Разработка и описание опытно-промышленного вихревого 111 промывателя газов колонн -И

2.2.6. Исследование эффективности вихревого устройства 115 в промышленных условиях абсорбции аммиака рассолом

2.2.7. Анализ результатов исследования в промышленных 120 условиях вихревого промывателя газов колонн-Ii

2.3. Разработка, исследование и анализ результатов внедрения 125 на заводах в производство принципиально новых вихревых абсорберов высокой производительности III. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ УНИВЕРСАЛЬНЫХ ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ ДЛЯ ОЧИСТКИ 142 ГАЗОВЫХ ВЫБРОСОВ ОТ АММИАКА, ОКСИДА УГЛЕРОДА, УГЛЕВОДОРОДОВ И ОКСИДОВ АЗОТА

3.1. Описание экспериментальной установки

3.2. Анализ результатов экспериментального исследования процессов каталитической очистки газов от оксидов азота, 150 аммиака, оксида углерода, углеводородов и их смеси на различных катализаторах

3.3. Разработка технологии изготовления высокоэффективных катализаторов на основе утилизации промышленных отходов 165 различных производств

3.4. Разработка промышленной установки каталитической jyg очистки газовых выбросов от углеводородов

3.5. Анализ результатов промышленных испытаний, 181 эффективности и надежности разработанных катализаторов

ГЛАВА IV. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ

ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫХ ВИХРЕВЫХ АППАРАТОВ ДЛЯ

ИНТЕНСИФИКАЦИИ ПРОЦЕССОВ МОКРОЙ ОЧИСТКИ ГАЗОВЫХ ВЫБРОСОВ ОТ ПЫЛИ

4.1. Разработка и исследование новой технологии и высокоэффективных аппаратов очистки газовых выбросов от пыли производства 185 бариевых солей

4.2. Разработка и исследование новой установки очистки газовых выбросов от пыли производства обжига мелкого камня известняка

4.3. Разработка и исследование нового аппарата для очистки газовых выбросов от пыли производства пенобетона

4.4. Разработка новой технологии и высокопроизводительных аппаратов очистки газового потока от пыли для крупнотоннажного 201 производства обжига известняка

4.5. Расчет предотвращенного экологического ущерба в условиях 207 Казанского завода строительных материалов

Выводы

Введение Диссертация по биологии, на тему "Очистка газовых выбросов от паров, аэрозолей и пыли токсичных веществ"

В настоящей работе в качестве объекта исследования принято производство кальцинированной соды. Последнее объясняется тем, что современное мощное производство кальцинированной соды сопровождается большими отходами в окружающую среду [1-3], количество которых в абсолютном выражении по выбросам в год превышает выбросы многих химических предприятий в десятки раз. Основными источниками газовых выбросов завода являются процессы обжига известняка и теплоэлектростанция, находящаяся в составе предприятия. Не достигаются современные санитарные нормы очистки газовых выбросов и от аммиака после процесса карбонизации аммонизированного рассола. Расход газов через один промыватель газов колонн-П достигает 10000 м3/ч. Одновременно на заводах работает от 4 до 13 промывателей газов. Концентрация аммиака в газовом выбросе находится в пределах 0,1- 0,2 г/м , при ПДВ = 50 мг/м .

По технико-экономическим показателям и качеству выпускаемой продукции отечественные заводы производства кальцинированной соды не уступают современным зарубежным заводам. Одним из наиболее передовых отечественных заводов является Стерлитамакское предприятие ОАО «Сода». Высокие и технико-экономические показатели упомянутого предприятия достигнуты благодаря: близкому расположению завода к исходному сырью, высокому уровню технологии, большой мощности производства. Однако, кроме проблем экологии, в технологии производства кальцинированной соды велики капитальные затраты на оборудование. Большая материалоемкость оборудования технологии кальцинированной соды в настоящее время сдерживает дальнейшие темпы интенсификации производства.

Основным принципом работы действующих массообменных аппаратов в производстве соды является барботажный принцип. В качестве основного материала для изготовления аппаратов применяется чугун. Для чистки аппаратов от солевых отложений промышленные ступени аппаратов выполнены крупногабаритными и доступными для пролезания человека внутрь аппарата.

Из-за большого диаметра аппаратов и большого числа ступеней с теплооб-менными поверхностями, общая материалоемкость колонного оборудования производства соды достигает на одном заводе более десяти тысяч тонн.

Проблема создания современных компактных аппаратов для производства соды является актуальной как в основной технологии, так и в технологии очистки газовых выбросов. Следует отметить, что ступени барботажных аппаратов по конструкции выполнены одинаковыми, как для абсорбции газов высокой концентрации, так и для абсорбции газов низкой концентрации, хотя требования по брызгоуносу отличаются в десятки раз. Высокие капитальные и эксплуатационные затраты, которые необходимы для более эффективной очистки газов от аммиака, оксида углерода, углеводородов и оксидов азота привели к тому, что осуществлять газоочистку до современных санитарных норм невыгодно. Заводам выгоднее идти на временно согласованные газовые выбросы, чем создавать и внедрять в производство эффективную технологию газоочистки. Однако газовые выбросы суммируются в атмосфере и загазованная атмосфера наносит значительный не только экономический, но и социальный ущерб, которые в сумме начинают превышать прибыль многих других производств.

Всемирный опыт показывает, что в промышленности усредненные затраты на решение экологических проблем достигают 30% от затрат на основное производство. В нашей стране эти затраты в промышленности и энергетике в 10-20 раз меньше. Поэтому в нашей стране до сих пор нет ни одной теплоэлектростанции с эффективной очисткой газовых выбросов от оксидов азота. В тоже время, в развитых странах нет теплоэлектростанций без надежной газоочистки.

Сложная экологическая обстановка сложилась и в современном производстве кальцинированной соды. После процесса карбонизации в производстве кальцинированной соды газовая фаза направляется в первый, а затем во второй промыватель газов. После второго промывателя газов газовый поток проходит брызголовушку и выбрасывается в атмосферу. В первом одноступенчатом промывателе газов колонн-1 происходит охлаждение газа с одновременной абсорбцией части диоксида углерода. Аммиак улавливается рассолом во втором многоступенчатом промывателе до остаточной концентрации 0,1-0,2 г/м3. Концентрация оксида углерода в этом же газовом выбросе в атмосферу достигает 2 г/м . Очистка газа от оксида углерода, токсичность которого соизмерима с аммиаком, вообще не производится ни на одном отечественном содовом заводе. Известно, что очистку газов от оксида углерода можно осуществить на различных катализаторах [4,5]. Однако любой известный катализатор для очистки газов от оксида углерода в условиях производства соды быстро теряет эффективность. Объясняется это тем, что на катализаторе образуются соли. Карбонатные, аммонийные соли и соль хлористого натрия образуются в результате брызгоуноса жидкой фазы из второго промывателя газов. Растворы солей при нагревании на катализаторе высыхают и твердеют. Очевидно, что осевшие на поверхности катализатора кристаллы соли будут не только резко уменьшать эффективность любого катализатора, но и даже полностью закрывать активную поверхность. Процесс образования солей может протекать не только по причине брызгоуноса жидкости из второго промывателя газов, но и из-за химической реакции в газе между аммиаком и диоксидом углерода. Поэтому перспективный про-мыватель газов колонн-И должен обеспечить выполнение жестких требований не только по эффективности абсорбции аммиака, но и по ликвидации брызгоуноса жидкой фазы. Кроме того, в отходящих газах после второго промывателя газов содержатся оксиды азота с концентрацией 0,15-0,25 г/м , что значительно выше допустимой концентрации газового выброса. Например, на зарубежных теплоэлектростанциях допустимая концентрация оксидов азота в газовом выбросе составляет менее 0,08 г/м3. Следует отметить, что высота труб для газового выброса содового производства в несколько раз меньше, чем для теплоэлектростанции, а суммарная концентрация токсичных веществ в газовом выбросе содовых производств больше, чем в газовом выбросе теплоэлектростанции.

Оксид углерода и оксиды азота в газовом выбросе процесса карбонизации возникают в результате работы печей обжига известняка. На практике очистка газового потока после печей обжига известняка перед карбонизацией заключается лишь в очистке газа от пыли. Наиболее современная технология очистки газового потока после печей обжига известняка создана на Стерли-тамакском предприятии ОАО «Сода». Процесс очистки газового потока после печей обжига известняка осуществляется в несколько стадий:

- сухая очистка газов от пыли в циклоне;

- мокрая очистка газов водой в трубе Вентури;

- мокрая очистка газов водой в насадочной колонне;

- очистка газов от аэрозолей в электрофильтре.

На Березниковском содовом заводе насадочных колонн нет. На Крымском содовом заводе вместо труб Вентури и насадочных колонн применяют трехступенчатые пенные аппараты. Вода, дозируемая в аппараты мокрой газоочистки улавливает не только пыль и охлаждает газ, но и одновременно улавливает некоторую часть углеводородов. При этом образуются сточные воды. Уловленные водой углеводороды представляют основную токсичность образующихся сточных вод. Концентрация нефтепродуктов в сточной воде после очистки сточных вод в весенний период на некоторых заводах достигает 250 мг/л, что в 5000 раз выше ПДК. В сточной воде вместе с уловленной пылью содержится фенол и другие токсичные вещества. Однако на отечественных содовых заводах очистка сточных вод от фенола практически не осуществляется.

Каталитическая очистка газов от смеси углеводородов, оксида углерода и оксидов азота после печей обжига известняка представляет собой сложную научно-техническую проблему. Трудность применения высокоэффективной каталитической очистки для сильно запыленного газа и трудность последующей утилизации тепла при запыленном газовом потоке делают невозможным применение эффективной каталитической очистки газов непосредственно после печей обжига известняка. Поэтому, по нашему мнению, реактор каталитической газоочистки может быть применен только после второго промывателя газов колонн карбонизации и только после ликвидации брызго-уноса из него. Перспективными способами утилизации тепла горячих отходящих газов после каталитической очистки могут быть различные способы: использование горячих очищенных газов в котлах теплоэлектростанции или в котлах котельных, использование горячих отходящих газов в топке процесса кальцинации, получение пара для колонны дистилляции.

В этой связи становится очевидным, что в общей технологической схеме очистки газового потока после колонн карбонизации должна быть не только эффективная абсорбция газов, но и желательна эффективная каталитическая газоочистка с полной утилизацией тепла горячих отходящих газов.

На рисунке 1 представлены кривые, показывающие на основе предотвращения ущерба обоснованность увеличения стоимости технологии с повышенной эффективностью очистки отходящих газов. Кривая 4 рисунка 1 показывает, что по мере уменьшения концентрации аммиака способ абсорбции из прибыльной области переходит в область убыточную. При переходе через критическую концентрацию в точке А в области низких концентраций процесс абсорбции становится убыточным. Однако, ущерб от выброса (см. кривую 1) остается большим. В настоящее время при строительстве заводов -гигантов на ограниченной территории (с комплексной переработкой сырья, со строительством теплоэлектростанций и смежных предприятий) подход к газоочистке только методом выгодной абсорбции может быть не только недостаточным, но и не совсем правильным. Очевидно, что необходимо оценивать ущерб, причиняемый газовыми выбросами из-за: токсичности веществ, возрастающей коррозии зданий, сооружений и оборудования, возрастающей гибели лесов, гибели почвы и водных бассейнов, возрастающей вероятности экологической катастрофы. Известно, что ущерб от выброса токсичных веществ может быть непредсказуемо велик и даже несоизмерим с прибылью от основной технологии.

Рис. 1 — Принципиальная зависимость влияния экономических показателей для расчета ПДВ и капитальных затрат на газоочистку с учетом и без учета предотвращенного ущерба: 1 - ущерб от газового выброса; 2 - затраты на газоочистку; 3 - стоимость уловленного вещества; 4,5 - прибыль от газоочистки без учета и с учетом предотвращенного ущерба соответственно; точки А,В - критическое значение концентрации, ниже которой установка очистки отходящих газов становится убыточной.

Из рис. 1 видно, что при учете предотвращенного ущерба от газовых выбросов, критическая точка А переходит в точку В. Правильная оценка предотвращенного ущерба позволяет дать экономическое обоснование для создания технологии с более глубокой очисткой отходящих газов. Однако из-за несовершенства действующего в России законодательства по охране окружающей среды экономический эффект, фактически достигнутый предприятием от ликвидации ущерба, не ощущается конкретным предприятием. В этой связи, безусловно, назрела необходимость подготовки новых законов по экологии и промышленной безопасности, стимулирующих природоохранную деятельность предприятий. Известно, что затраты на решение экологических проблем на некоторых химических производствах могут быть даже больше затрат на основную технологию. В этой связи становится понятным, почему развитые страны стараются разместить экологически опасные технологии далеко за пределами своих границ.

Решение сложной научно-технической проблемы, имеющей важное экономическое, социальное и экологическое значение для производства кальцинированной соды сдерживается недостаточностью научных исследований в области промышленной экологии в единстве с интенсификацией физико-химических процессов на основе энерго- и ресурсосбережения. Для сокращения капитальных и эксплуатационных затрат на эффективную очистку газовых выбросов содовой промышленности требуется фундаментальная научно-исследовательская работа.

Становится очевидным, что разработка методологии комплексной очистки газовых выбросов производства кальцинированной соды и исследование новых способов, компактных аппаратов и высокоэффективных катализаторов имеет значение не только для производства кальцинированной соды, но и для решения комплекса сложных научно-технических проблем охраны окружающей среды для важнейших промышленных регионов России. Поэтому разработка технологии эффективной очистки большой совокупности пылевых и газовых выбросов производства кальцинированной соды открывает путь решения многих экологических проблем в других отраслях промышленности.

Для достижения поставленной цели необходимо решить три задачи:

1. Разработка, исследование, опытно-промышленное испытание и анализ результатов внедрения в производство новой высокоэффективной технологии мокрой очистки газов от пыли для процесса обжига известняка и других процессов, работа которых сопровождается выбросами пыли.

2. Разработка, исследование, опытно-промышленное испытание и анализ результатов внедрения в производство высокоэффективных способов и аппаратов для интенсификации процессов абсорбции легкорастворимых газов с ликвидацией брызгоуноса жидкости из абсорбера.

3. Разработка, исследование и опытно-промышленное испытание высокоэффективных и надежных катализаторов для глубокой каталитической очистки газов от остатков аммиака, оксида углерода, углеводородов, оксидов азота и смеси этих газов.

Для каждой из поставленных задач по результатам выполненного комплексного исследования, математического описания и опытно-промышленных испытаний высокоэффективных принципиально новых аппаратов и катализаторов эффективной очистки газовых потоков от различных веществ на нескольких предприятиях созданы практически полезные научно-технические достижения. Важнейшими достижениями являются следующие: При выполнении первой задачи:

• Разработана и внедрена в производство высокоэффективная установка для очистки газовых выбросов от пыли производства пенобетона (г. Казань,

•5

КЗСМ»). Расход газов 4000 м /ч. Достигнута степень очистки газов 99,9%.

• Разработана и внедрена в производство надежная и высокоэффективная технология с вихревыми аппаратами мокрой очистки газовых выбросов от особо токсичной пыли для решения актуальной экологической проблемы производства бариевых солей (г. Стерлитамак ОАО «Сода»). Расход газов з * '

10000 м /ч. Достигнута степень очистки газов от пыли 99,9%. Длительными испытаниями подтверждена высокая надежность новых аппаратов и технологии газоочистки. Достигнута не только эффективная очистка газовых выбросов от пыли, но и полная утилизация уловленного продукта с возвратом продукта в производство.

• Разработана и внедрена в производство высокоэффективная, принципиально новая технология мокрой очистки газовых выбросов от пыли процесса обжига известняка во вращающихся печах на расход 10000 м3/ч (г. Казань «КЗСМ»). Достигнута степень очистки газа от пыли 99,9%. В основу технологии положены принципиально новые и надежные, высокоэффективные и компактные аппараты вихревого типа.

При выполнении второй задачи:

• Разработан и испытан в промышленных условиях для абсорбции аммиака рассолом принципиально новый высокоэффективный опытнопромышленный вихревой промыватель газов колонн-П с волокнистыми л фильтрующими элементами на расход газов 10000 м /ч и расход рассола до 100 т/ч (г. Стерлитамак ОАО «Сода»). Компактный аппарат обеспечивает замену действующего промывателя газов колонн-П и обладает более высокой эффективностью.

• Разработан и внедрен в производство принципиально новый вихревой моногидратный абсорбер триоксида серы с брызготуманоловушкой для замены насадочной башни крупнотоннажного производства серной кислоты (г. Кингисепп ООО ПГ «Фосфорит»). Достигнута степень абсорбции триок-сида серы 99,99%. Расход газового потока 80-100 тыс. м /ч. Масса нового аппарата 11 т, масса дополнительной брызготуманоловушки 30 т. Расход циркулирующей жидкости 700 т/ч. Гидравлическое сопротивление вихревого абсорбера 70 мм вод.ст. Гидравлическое сопротивление брызготуманоловушки 180 мм вод.ст. Для этого же предприятия впервые разработан и внедрен в производство полный комплекс вихревых абсорбционных аппаратов производства серной кислоты: вихревая сушилка, первый и второй моногид-ратные вихревые абсорберы триоксида серы. Достигнуто сокращение материалоемкости трех абсорбционных аппаратов с 1500 до 150 т при одновременном увеличении мощности производства серной кислоты с 630 до 800 тыс. т в год. Расход газового потока 165 тыс. м /ч. Замена трех громоздких насадочных башен на компактные вихревые аппараты осуществлена впервые в мировой практике.

• Разработан и внедрен вихревой абсорбер аммиака в производстве кальцинированной соды (г. Березники ОАО «Березниковский содовый завод»).

При выполнении третьей задачи:

• Разработан высокоэффективный гранулированный железохромоксид-ный катализатор для очистки отходящих газов от оксида углерода, углеводородов, оксидов азота, аммиака и их смеси. Новый катализатор испытан в промышленных условиях Московской ТЭЦ-11 и на химических предприятиях (г. Стерлитамак ФГУП «Авангард», г. Пермь ФГУП «Хим. завод им. С.М. Кирова»). В промышленных условиях подтверждена высокая эффективность и надежность нового катализатора.

• Разработана и испытана в промышленных условиях Бугульминского фарфорового завода новая технология изготовления высокоэффективных сотовых катализаторов из шламовых отходов Заинской ГРЭС. Новый катализатор испытан в промышленных условиях Набережно-Челнинской ТЭЦ для очистки газовых выбросов теплоэлектростанции от оксидов азота. Ресурс надежной работы разработанных гранулированных и сотовых катализаторов по результатам испытаний в промышленных условиях превышает 3 года.

• Разработаны и согласованы в установленном порядке с соответствующими организациями технические условия на серийное производство разработанных гранулированных и сотовых катализаторов (ТУ 217800227897981).

• Разработана техническая документация на несколько конструкций промышленных реакторов для каталитической очистки газовых выбросов химических предприятий и теплоэлектростанций.

Разработанные высокоэффективные вихревые аппараты и новые катализаторы защищены патентами РФ. Макеты разработанных и внедренных в производство промышленных установок демонстрировались на международных выставках в России, Китае, Бельгии, где отмечены дипломами и медалями.

Заключение Диссертация по теме "Экология (по отраслям)", Махоткин, Игорь Алексеевич

ВЫВОДЫ

1. На основе анализа состояния проблемы очистки газовых выбросов современного производства кальцинированной соды определены наиболее экологически опасные стадии производства и разработан комплексный энергоресурсосберегающий подход для эффективного решения проблемы.

2. На основе анализа закономерностей кинетики хемосорбционных процессов, протекающих при ОГВ от NH3 рассолом доказано, что скорость хе-мосорбции NH3 увеличивается при уменьшении температуры, повышении степени турбулизации газа, увеличении кратности обновления поверхности контакта фаз, сокращении межтарельчатого брызгоуноса. Отличительной особенностью хемосорбционных процессов, протекающих при ОГВ от СО2 аммонизированным рассолом является то, что для увеличения скорости процесса хемосорбции СО2 необходимо увеличивать концентрацию NH3 в аммонизированном рассоле при высокой площади и высокой кратности обновления поверхности контакта фаз. Это позволило найти научно-обоснованные пути интенсификации поглощения из отходящих газов NH3 и СО2 и разработать способы и аппараты, позволяющие обеспечить повышение экологической безопасности производства.

3. На основе экспериментального исследования механизма процесса и кинетики химических реакций, протекающих при каталитической ОГВ от остатков NH3, NOx, СО и CnHm доказано, что современные санитарные нормы ОГВ от перечисленных веществ достигаются на железохромоксидном катализаторе при температуре 300-350°С и времени контакта 1 секунда. Получены уравнения скорости процессов ОГВ на различных катализаторах. Раскрыта температурная зависимость констант скорости реакции и определены значения энергии активации. Разработана технология изготовления эффективных железооксидных катализаторов с применением отходов различных производств. Разработаны технические условия на катализатор позволяющие организовать серийное производство.

4. На основе экспериментального исследования дисперсного состава пыли, смачиваемости и адгезии частиц пыли, разработаны и исследованы новые конструкции аппаратов и установки на их основе для эффективной ОГВ от пыли известняка и СаО, ВаСЬ

5. Новизна разработок защищена патентами РФ и КНР. Внедрение установок в производство обеспечило значительный экономический и экологический эффект, который составляет на примере только одной из установок очистки газовых выбросов на предприятии ООО «Казанский завод строительных стеновых материалов» 1 млн. 434 тыс. руб. в год, включая 510 тыс. руб. предотвращенного экологического ущерба.

217

Библиография Диссертация по биологии, кандидата технических наук, Махоткин, Игорь Алексеевич, Казань

1. Титов В. М. Разработка теоретических основ технологии и оборудования производства кальцинированной соды с целью создания малоотходного производства: Автореф. дисс. . доктора техн. наук / -Харьков, 2001.

2. Зеликин М. Б., Миткевич Э .М., Ненно Э. С. и др. Производство кальцинированной соды.-М.: Госхимиздат, 1959.-422с.

3. Трусова Е. А. Состояние и перспектива каталитической очистки газовых выбросов (обзор) / Е.А. Трусова, М.В. Цодиков, В.П. Сливинский и др. //Нефтехимия. -1995.-T.35.-№l.-C.3-24.

4. Торопкина Г. Н., Калинкина Л. И. Технико-экономические показатели промышленной очистки воздуха от органических веществ. -М.: ЦИН-ТЭ-нефтемаш-1983-45с.

5. Марголис Л.Я. Гетерогенное каталитическое окисление углеводородов—Л.: Химия, 1977.—326с.

6. Layon R.K. //J.Chemical kinetic.-1978.-V.8-Р.315-318.10. Патент США 4624840,1986.

7. Layon R.K, Benn D. Kinetics of the N0-NH3-02 reaction I I Proc. 17-th Symposium (Int.) on Combustion Institute.-Pittsburg.-1978.-P.601-610.

8. Hemberger R., Muris S., Pleban K.-U., Wolfrum J. An Experimtntal and Modeling Study of the Selective Noncatalytic Reduction of NO by Ammonia in the Presence of Hydrocabons // Combustion and flame 99.-1994.-P.660-668.

9. Абрютин A.A. Исследование теплообмена в топке в ширмовом пароперегревателе котла ТГМП-114, оборудованного встречными горелками /А. А. Абрютин, Г. Г. Елфимов, Б. А. Агресс и др. // Теплоэнергетика. 1974. №1. С.9-12.

10. VDI-Richtlinien 3476. Katalytische Verfahren der Abgasreingung, VDI-Handbuch Reinhaltung der Luft, Band 6.-1988.

11. Чернышев A.K., Заичко Н.Д. Очистка газов от оксидов азота: 06-зор-ная информация. (Сер. Азотная промышленность).-М.: НИИТЭХим, 1975.

12. Bosch Н., Janssen F. Catalytic Redaction of Nitrogen Oxides. A Review on the Technology // Catalysis Today -1987.-V.4.-№ 4.-P.369-521.

13. Buhler H.-E., Grimm D., Jeschke P. et al. Zum katalytischen Verhalten von Eisenoxid-Chromoxid-Katalysatoren bei der Stikroxidminderung von Schmelz-kammerfeuerungen in Kohlenkraftwerken. Verhalten gegenüber Arsen und Blei

14. VGB-Kraftwerkstechnik.-1988.-H.4 .-S.417-424.

15. Katalysatoren aus Eisenoxid erschliessen neue Einsatzfelder // Kainer H., Buhler H.-E., Flockerhaus C. et al. Energie -1988.-№10.-S.56-61.19. Патент США 3032387,1962.20. Патент ФРГ 108893, 1960.21 Патент США 3008796, 1961.

16. Попова Н.М. Катализаторы очистки газовых выбросов промышленных производств.-М.: Химия, 1991.—175с.

17. Ходаков Ю.С. Состояние исследований в области разработки новых и усовершенствования внедренных технологий азотоочистки: Аналитический обзор. М.: ВТИ, 1999.

18. Алфеев A.A. Разработка и освоение технологии очистки дымовых газов ТЭС от оксидов азота методом селективного некаталитического восстановления аммиаком: Автореф. дис. канд. техн. наук. М.: 1999.

19. Патент РФ № 2111045. Способ каталитической очистки отходящих газов от оксидов азота / Махоткин А.Ф., Сухарников А.Е., Хайруллин Р.Г., Шкедов В.М. КГТУ. Казань,1998.

20. Патент РФ № 2111046. Способ каталитической очистки отходящих газов от оксидов азота / Махоткин А.Ф., Сухарников А.Е., Хайруллин Р.Г., Шкедов В.М. // КГТУ. Казань, 1998.

21. Махоткин А.Ф., Сосновский В.И. Исследование процесса каталитического восстановления окислов азота при атмосферном давлении // Межвузовский сборник "Вопросы кинетики и катализа".- Иваново, ИХТИ, 1978.

22. Махоткин А.Ф., Сосновский В.И., Голубев Л.Г. О механизме процесса восстановления окислов азота // Межвузовский сборник "Вопросы кинетики и катализа".- Иваново, ИХТИ, 1981.

23. Гольдштейн Я.Р. Производство кальцинированной соды.-М.: Гос-химиздат, 1934.-606с.

24. Зайцев И.Д., Ткач Г.А., Стоев Н.Д. Производство соды.-М.: Химия, 1986.-312с.

25. Рамм В.М. Абсорбция газов.-М.: Химия, 1976.-656с.

26. Шокин И.Н., Крашенинников С.А. Технология соды.-М.: Химия, 1975-288с.

27. Коллектив авторов. Вопросы экономики основной химической промышленности.-JI.: Химия, 1971.-С.51.

28. Шокин И.Н., Поспелова О.С., Чапыжннкова В.И. // Труды Мос-ков. хим.-технол. ин-та им. Д.И.Менделеева, 1955.-Вып. 21-С.105.

29. Белопольский А.П. // Журнал прикладной хи-мии.-l946.-Т. 19.-№ 1 о, -С. 1181 ;-1947.-Т.20.-№ 11 -С. 1145.

30. Федотьев П.П. Сборник исследовательских работ. -Д.: ОНТИ, 1936.-275с.

31. Юшкевич Н.Ф., Уразаев А.Л., Соловьева Л.С. // Журнал прикладной химии-193 0.-Т.7.-№28.-С. 1889; -1931.-Т.8.-№5.-С.478; -№7.-С.581;-№15.-С.16.

32. Юшкевич Н.Ф., Соловьева Л.С. // Журнал прикладной химии. -1932.-Т.9.-№ 1 -С.23.

33. Кафаров В.В. Основы массопередачи. Изд. 2-е.-М.: Высшая школа, 1971.-494с.

34. Danckwerts P.V. Ind. Eng. Chem.-1951.-V.43. -N6.-P. 1460-1467.

35. Higbie R. Trans. Am. Inst. Chem. Eng.-l935 -V.31 -N 2.-P. 365-389.

36. Николаев H.A. Исследования и расчет ректификационных и аб-сорб-ционных аппаратов вихревого типа: Автореф. дис. докт. техн. наук / КХТИ. -Казань, 1974.

37. Hikita Н., Kataoka T.,Nakanishi К. Kagaku Kogaku.-1960.-V.24-NI. -Р.2-8.

38. Касаткин А.Г., Дытнерский Ю.И., Попов Д.М. Труды МХТИ им. Д.И. Менделеева, 1961.-Вып.ЗЗ.~С.5-26.

39. Филатов H.H. Диссертация. МИХМ, 1973; Филатов H.H., Матро-зов В.И. Труды по химии и химической технологии. Горький, 1970.— № 2.-С.196-199.

40. Антонов Ю.Е., Сафин Р.Ш., Реут В.Н. Исследование межфазной поверхности в вихревой распылительной колонне // Теоретические основы химической технологии.-1975.-Т.9.-№ 1.-С. 140-142.

41. Gilliland E.R., Sherwood Т.К. // Ind. Eng. Chem-1934 -V.26. -N 5.-P.516-523.

42. Uchida S., Fujita S. J // Soc. Chem. Ind. (Japan).-1936 -V.39.-N11. -P.432B-441B;—1937.-V.40.-N 7.-P.238B-244B; 1938-V.41.-N 9.-P.275B-288В.

43. Сафин Р.Ш., Лобанов В.М. К вопросу использования вихревого эффекта в скоростных массообменных аппаратах//Труды КХТИ. Казань, 1968-Вып. 39.-С. 283-288.

44. Турхан Э.Я. //Журнал прикладнойхимии.-1948.-№9.-С. 929.

45. Амелин А.Г. Теоретические основы образования тумана при конденсации пара.-М.: Химия, 1966.-294с.

46. Определение концентрации и размера частиц тумана азотной кислоты: Метод указания / Сост.: Махоткин А.Ф., Хапугин И.Н., Поздеева А.Ф. Казан, гос. технол. ун-т.-Казань, 2001.-8с.

47. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков A.A. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии: Учебное пособие для вузов / Под ред. чл.-корр. АН СССР П.Г.Романкова.-9-е изд., перераб. и доп. -Д.: Химия, 1981.-560с.

48. Александров И.А. Массопередача в многокомпонентных системах. -М.: Химия, 1974.

49. Халитов P.A., Петров В.И., Махоткин А.Ф. Основы сокращения газового выброса при концентрировании серной кислоты // Абсорбция газов: Тез. докл. 3-го Всесоюз. совещ.-Таллинн, 1986.

50. Мягков Б.И. Волокнистые туманоуловители. Сер.: Промышленная и санитарная очистка газов.-М.: ЦНИИТЭНефтехим, 1973.-С.55-57.

51. Мягков Б.И., Ужов В.Н. Очистка промышленных газов фильт-рами.-М.: Химия, 1970.-273с.

52. Родионов А.И., Винтер A.A. // Изв. вузов. Химия и хим. технол. -1966.-№ 6.-С.970-974;-1967.-№ 1.-С.102-106 // Теор. осн. хим. тех-нол-1967. -Т.1 .-№4.-С.481-487.

53. Westerterp K.R., Van Dierendonk L.L., Kraa I. A. // Chem. Eng. Sci.-1963.-V.18.-N 3.-P.157-176.

54. Linek V., Maurhoverova I. // Chem. Eng. Sei -1970.-N 25.-P.787.

55. Химический метод определения межфазной поверхности в системе газ-жидкость: Метод, указания / Сост.: Махоткин А.Ф., Поздеева А.Ф., Кол-пащикова И.Е., Махоткин И.А. Казан, гос. технол. ун-т.-Казань, 2001.-20с.

56. Jasten G.E.H., Dankwerst P.V. // Chem. Eng. Sei-1973.-V.28.-N 2.

57. KolevNicolai// Verfahrenstechnik-1973 .-V.7.-N3.-P. 71-75.

58. Cook A.E., Moore E. // Chem. Eng. Sci.-1972-V.27.-N 3-P.605-613.

59. Кишеневский M.X., Армаш A.C. //Журнал прикладной хи-мии-1966-Т. 39.-№ 7.-С. 1487.

60. Kobayashi Toshio, Jnoue Hakuai, yagi Sakae // Karaky koraky, Chem. Eng. Japan.-1966.-V.30.-N12.-P.l 147-1148.

61. Onda Kakusaburo // J. Chem. Engng, Japan.-1968.-V.l.-P.62.

62. Расчеты по технологии неорганических веществ. Учебное пособие для вузов: изд. 2-е, перераб./ под ред. проф. М.Е. Позина. JL, Химия, 1977.

63. Грошев А.П. Технический анализ. Изд. 2-е—М.: Госхимиздат, 1968.-268 с.

64. Шулаев Н.С. Разработка методов расчета и моделирование аппаратов с вихревым движением гетерогенных сред: Автореф. дис. док. техн. наук / Уфим. гос. неф. унив-т. Уфа, 1999.

65. Шамсутдинов A.M. Разработка и исследование вихревого абсорбера для очистки отходящих газов в процессах нитрации: Автореф. дис. канд. техн. наук / КХТИ.-Казань, 1978.

66. Петров В.И. Разработка, исследование и оптимизация вихревых контактных устройств для многоступенчатых абсорберов очистки отходящих газов: Автореф. дисс. канд. техн. наук / КХТИ.-Казань, 1979.

67. Булкин В.А. Разработка, методы расчета и внедрение вихревых аппаратов с объемными факелами орошения для очистки газовоздушных потоков: Автореф. дисс. док. техн. наук / КХТИ.-Казань, 1988.

68. Успенский В.А. Разработка, расчет и исследование аппаратов вихревого типа для очистки газов: Автореф. дис. док. техн. наук / МИХМ.-Москва, 1983.

69. Методика исследования структуры газового потока в вихревых устройствах с помощью термоанемометра: Метод, указания /Сост.:Махоткин И.А., Хамидуллин Р.Н., Останин JI.M., Махоткин А.Ф. Казан, гос. технол. унт-Казань, 2003.-16с.

70. Исследование и расчет профиля давлений и гидравлического сопротивления: Метод, указания /Сост.: Махоткин И.А., Останин JI.M., Махоткин А.Ф. Казан.гос. технол. ун-т Казань, 2003 .-8с.

71. Шервуд Т., Пигфорд Р., Уилки Ч. Массопередача. Пер. с англ.-М.: Химия, 1982,- 696 с.

72. Исследование массопередачи в жидкой фазе в вихревых аппаратах: Метод, указания /Сост.: Останин JI.M., Шамсутдинов А.М., Хамидуллин Р.Н., Ларкина Т.А. Казан, гос. технол. ун-т Казань, 2002.-С.13-16.

73. Николаев А.Н. Комплексная очистка промышленных газовых выбросов в аппаратах вихревого типа:— Теоретические основы и методология расчета. Автреф. дисс. док. техн. наук / КХТИ. Казань, 1990.

74. Линевег Ф. Измерение температур в технике: Справочник / под редакцией Чарихова Л.А.-М.: Металлургия, 1980.- 543с.

75. Спектрофотометрический экспресс-анализ на раздельное содержание в газовой фазе смеси оксида и диоксида азота: Метод, указания /Сост.: Махоткин И.А., Поздеева А.Ф., Сосновский В.И. и др. Казан, гос. технол. ун-т.-Казань, 2001.-12с.

76. Другов Ю.С., Березин В.Г. Газохроматографический анализ загрязненного воздуха М.: Химия, 1981.- 256с.

77. A.c. 799210. Катализатор для очистки газов от окислов азота / Сосновский В.И., Махоткин А.Ф. и др. (СССР) // БИ.-1981.-№3.

78. A.c. 1834050. Способ каталитической очистки отходящих газов от оксидов азота и азотной кислоты / Жиляков В.В., Махоткин А.Ф. и др. // БИ.-1993 .-№30.

79. Ходаков Ю.С. Оксиды азота и теплоэнергетика. Проблемы и ре-шения.-М.: ООО «ЭСТ-М», 2001.-432с.

80. Гельперин Н.И., Коган А.М., Криница Г.И. Гидравлическое сопротивление и удельная поверхность зернистых материалов // Химическая промышленность.-1977.-№2.-С.67-68.

81. Пат. 3900554 США. Способ уменьшения выбросов NOx в дымовых газах при использовании аммиака. Опубл. 19.08.1975.

82. Технология аммиачной селитры / Под ред. Олевского В.М. -М.: Химия, 1978.

83. Reiset, Milbon // I.Chem.Phys-1843.-V.29.-P.365.

84. Мухутдинов Р.Х., Шафигуллин А.Б. Термокаталитическое дожигание отбросных газов нефтехимических производств // Промышленная и санитарная очистка газов.-1975.-№4.-С.17-18.

85. Красильников В.В., Тухватуллин И.М., Бусыгин А.Н., Махоткин И.А. и др. Каталитическое окисление оксида углерода (II) для очистки газовых выбросов. // Тезисы докл. научной сессии. КГТУ. Казань, 1999.-С.44.

86. Красильников В.В., Тухватуллин И.М., Колпащикова И.Е., Махоткин И.А. Очистка газовых выбросов от углеводородов // Тез. докл. научной сессии. КГТУ-Казань, 1999.-С.44.

87. Сокольский Д.Б., Друзь В.А. Введение в теорию гетерогенного катализа.— М.: Высшая школа, 1981 —215с.

88. Иоффе И.И., Письмен JI.M. Инженерная химия гетерогенного ка-та-лиза.-Д.: Химия, 1972.-462с.

89. Панченков Г.М., Лебедев В.М. Химическая кинетика и катализ.— М.: Изд-во МГУ, 1961.-348с.

90. Полторак О.М. Лекции по теории гетерогенного катализа.- М.: Изд-во МГУ, 1968.—155с.

91. Красильников В.В., Бусыгин А.Н., Ворожцов Ю.Г., Махоткин И.А. Исследование процесса очистки отходящих газов от оксида углерода. Матер. Всесоюзн. науч. техн. конф., поев. 90-летию Арша М.М.- Казань, 1999.

92. Голодец Г.И. Гетерогенно-каталитические реакции с участием молекулярного кислорода.-Киев: Наукова Думка, 1977.-360с.

93. Каталитические свойства веществ: / Справочник под общ. ред. Го-ро-ховского Я.Б.-Киев: Наукова Думка, 1977.-Т. 4.-296с.

94. Красил ьников В.В., Бусыгин А.Н., Махоткин И.А. Исследование процесса очистки сложных газовых смесей на железооксидном катализаторе. // Тез. докл. научной сессии. КГТУ.- Казань, 2000.~C.69.

95. Красильников В.В., Махоткин А.Ф., Шарафисламов Ф.Ш. Исследование кинетики процесса окисления аммиака на различных катализаторах для минимизации выброса в атмосферу. Отчет по дог. №15/99 НТ, КМИЦ НТ. -Казань, 2000.

96. Патент на изобретение № 2001130657/04 (032563) / Бусыгин А.Н., Красильников В.В., Махоткин А.Ф., Махоткин И.А.

97. Махоткин И.А., Халитов Р.Ф. Исследование вихревого контактного устройства с восходящим способом контактирования фаз // Материалы междун. научно-технич. и методич. конференции «Современные проблемы технической химии». Казань, КГТУ, 2007. - с. 205-213

98. Сигал И.Я. Защита воздушного бассейна при сжигании топлива,-М.: Мир, 1977-159с.

99. Хмыров В.И., Фисак В.И. Термическое обезвреживание промышленных газовых выбросов.- Алма-Ата: Наука. Каз. ССР, 1978.-250с.

100. Мухутдинов Р.Х., Самойлов H.A. Теория и практика каталитической очистки отходящих газов. -Уфа.: Гилем, 2002.-252с.

101. Томас Ч. Промышленные каталитические процессы и эффективные катализаторы М.: Мир, 1973.-383с.

102. Попова Н.М. Катализаторы очистки газовых выбросов промышленных производств.— М.: Химия, 1991.-175с.

103. ИЗ. Паренаго О.П., Давыдова СЛ. Экологические проблемы химии нефти (обзор)//Нефтехимия, 1999.-Т.39—№ 1 .-С.З-13.

104. Каталитические методы очистки воздуха от органических веществ. Обзорная информация, серия «ХМ-14» / Торопкина Г.Н., Калинкина Л.И., Малышева Л.И. и др. ЦИНТИхимнефтемаш.- М., 1977.-71с.

105. Технология катализаторов / Мухленов И.П., Допкина Е.И., Де-рюж-кина В.И., Сороко В.Е.; Под ред. проф. И.П.Мухленова. Изд. 2-е, пе-рераб. -JI.: Химия, 1979.-328 с.

106. Пат. № 585801 СССР. Способ получения покрытой подложки/ Паоло Дела Порта, Бруно Феррарио, Аджело Канталуппи // БИ.-1977.—№47.

107. Браницкий Г.А. Принципы приготовления катализаторов в виде пленочных металлоксидных структур // Научные основы приготовления и технологии катализаторов,- Новосибирск: УрО АН СССР, 1990.-С.94-107.

108. A.c. 426399. Способ получения катализатора для очистки газов от органических веществ / Аланова Т.Г., Михеева Т.Я. (СССР) // БИ.-1980.-№5.

109. A.c. 386667. Способ приготовления медно-хромового катализатора для очистки отходящих газов от органических веществ / Аланова Т.Г., Ми-хееева Т.Я., Орлова Л.Н. //БИ-1973.-№27.

110. Forstenlehner L. Abscheidung von Stickoxiden aus den Kraftwerkabgasen nach dem Verfahren von Babcock-Hitachi // OI AZ.-1985.--№10.-S.354-350.

111. VDI-Richtlinien 3476. Katalytische Verfahren der Abgasreinigung, VDI-Handbuck Reinhaltung der Luft, Band 6.-1988.

112. Bosch H., Jansen F. Catalytic Redaction of Nitrogen Oxides. A Review on the Technology//Catalysis Technogy //Catalysis Today.-1987.-V. 4-N4.-P.368-521.

113. Heck R., Bonacci J.C., Chen M. Catalytic Air Pollution Controls conmmercial Development of SCR for NOx // 80 th Annual Meeting of APCA New York,- June 21-26.-1987.

114. Ходаков Ю.С., Еремин Л.М., Алфеев A.A. Современное состояние исследований по денитрификации дымовых газов ТЭС // Известия РАН.-1997. -№5.-С.74-100. (Сер. Энергетика).

115. Мухутдинов Р.Х. Очистка газов в условиях гетерогенно-гомогенного механизма окисления примесей //Окислительный катализ в химической технологии и промышленной экологии- Свердловск: УрО АН СССР, 1990 С.789.

116. Власенко В.Н. Каталитические методы очистки газовых выбросов // Роль химии в охране окружающей среды.- Киев: Наукова Думка, 1983- с.15-28.

117. Гороховатский Я.Б., Корниенко Т.П., Шаля В.В. Гетерогенно-гомогенные реакции.-Киев: Техника, 1972.-204с.

118. Мухутдинов Р.Х., Самойлов H.A. Пути обезвреживания газов с боксов испытания турбореактивных двигателей //Процессы горения и охрана окружающей среды. Ч.2.- Рыбинск: РГАТА, 1997.-С.68-84.

119. Siemens. Siemens SCR Technology for Utility Boilers. Catalog.

120. Operating Experience with NOx Abatement at Stationary Sources. Texte 12/94. UBA BRD.- Berlin, 1994.

121. Emission Control at Stationary Sources in the Federal Republic of Germany. V.l. Sulfur Oxide and Nitrogen Oxide Emission Control. UBA 1997.

122. Ахметов Н.С. Общая неорганическая химия. Учеб. для вузов.- 3-е изд., перераб. и доп.-М.: Высшая школа, 1998.-743с.

123. Патент РФ № 2111045. Способ каталитической очистки отходящих газов от оксидов азота / Махоткин А.Ф., Сухарников А.Е., Хайруллин Р.Г., Шкедов В.М.- Казань, КГТУ, 1988.

124. Патент РФ № 2111046. Способ каталитической очистки отходящих газов от оксидов азота / Махоткин А.Ф., Сухарников А.Е., Хайруллин Р.Г., ШкедовВ.М. //КГТУ. Казань, 1998.

125. Технические условия разработанного железооксидного катализатора (ТУ 2178-002-27897981).

126. Каталитические свойства веществ: Справочник под общ. ред. Го-ро-ховатского Я.Б. Том.4.-Киев: Наукова Думка, 1977.-296с.

127. Красильников В.В., Ворожцов Ю.Г., Махоткин А.Ф., Махоткин И.А. Очистка газовых выбросов от паров ацетона и толуола в производстве фольгированных диэлектриков / Тез. докл. научной сессии. Аннотация сообщений. КГТУ-Казань, 1999.-С.45.

128. Ужов В.Н., Вальдберг А.Ю., Мягков Б.И. Решидов И.К. Очистка промышленных газов от пыли. М.: Химия, 1981.-392с.

129. Вихревой тепломассообменный аппарат для мокрой пылеочи-стки. / Красильников В.В., Махоткин А.Ф., Бусыгин А.Н, Махоткин И.А // БИ.-2003.-№ 30.

130. Фридланд C.B., Стрельцова Н.Р., Ряписова JI.B. Промышленная экология (основы инженерных расчетов) // Учебное пособие. КГТУ. Казань, 2002.- 156с.

131. Экономическое обоснование научно-исследовательских работ: Метод, указ. для технико-экономич. расчетов / Г.Р. Стрекалова, О.В. Ваги-зова, Г.И. Рахимова. КГТУ. Казань, 2004. - 36с.