Каталитическая очистка газовых выбросов

Возрастающее загрязнение атмосферы вызывает серьезную озабоченность, и потому очистка газовых выбросов с каждым годом становится все актуальнее. Наиболее крупным источником выбросов вредных газов в атмосферу являются предприятия энергетики и автомобильный транспорт.

Очистку газовых выбросов осуществляют различными способами, среди которых наиболее эффективным во многих случаях является каталитический метод обезвреживания и понижения концентрации загрязняющих веществ до предельно допустимого уровня. Каталитическая очистка предпочтительна и по экономическим соображениям.

Как правило, каталитические методы являются универсальными и могут применяться для глубокой очистки различных технологических газов. С помощью этого метода можно очищать промышленные газы от оксидов азота и серы, монооксида углерода, вредных органических соединений и прочих токсичных примесей. При этом вредные примеси преобразуются в менее вредные и безвредные, а иногда даже и полезные. Этим же способом осуществляется очистка выхлопных газов. По сути, этот способ заключается в реализации процессов химического взаимодействия веществ в присутствии катализаторов, что приводит к конверсии примесей, подлежащих обезвреживанию, в другие продукты.

Специальные катализаторы ускоряют химические реакции, но при этом не влияют на энергетический уровень взаимодействующих молекул и не смещают равновесие простых реакций. Каталитическая очистка перспективна для многокомпонентных смесей отходящих газовых потоков. Для очистки газов в промышленности в качестве катализаторов используются оксиды железа, меди, хрома, кобальта, цинка, платины и прочие. Этими веществами обрабатывается носитель катализатора, помещаемого внутрь аппарата-реактора. Необходимо следить за целостностью внешнего слоя катализатора, в противном случае каталитическая очистка не осуществится в полном объеме, и выброс вредных веществ может превысить допустимые нормы.

Главное требование, предъявляемое к катализатору – устойчивость структуры во время реакции. Поиск и изготовление катализаторов, не только пригодных для длительного применения, но и достаточно дешевых, представляет собой некоторую трудность, которая ограничивает применение каталитического метода. Современные катализаторы должны обладать селективностью и активностью, устойчивостью к действию температур и механической прочностью.

Промышленные катализаторы изготавливаются в виде блоков и колец сотовой структуры. Они имеют малое гидродинамическое сопротивление и высокую внешнюю удельную поверхность. Чаще всего применяется каталитическая очистка газов в неподвижном катализаторе.

В промышленности возможно использование двух принципиально различных способов осуществления процессов газоочистки – стационарного и искусственно созданного нестационарного режима. Переход к преимущественному применению нестационарного метода обусловлен более высокой технологичностью процесса, повышением скорости реакций, увеличением селективности, снижением энергоемкости процессов, уменьшением капитальных затрат на установку и снижением расходов на ее эксплуатацию.

Основное направление развития каталитических методов заключается в создании дешевых катализаторов, способных работать при низких температурах и быть устойчивыми к различным веществам. Для концентрации ниже 1 г/м³ и при больших объемах очищаемых газов термокаталитический метод требует высоких энергозатрат и огромного количества катализатора, поэтому возникает необходимость разработать максимально энергосберегающие технологические процессы и оборудование, требующее малых капитальных затрат.