Совместное каталитическое сжигание сажи и водорода в кипящем слое

Abstract

Актуальность исследования обусловлена необходимостью обезвреживания выбросов сажи и водорода из печей нанесения углеродных покрытий на сорбенты, которые в основном сжигаются в факельном режиме. Это приводит к образованию термических оксидов азота и не обеспечивает полного сгорания сажи. Цель: определение оптимальных условий проведения процесса совместного сжигания продуктов пиролиза бутадиена в кипящем слое катализатора глубокого окисления на реальных выбросах смеси сажи и водорода из печи нанесения углеродных покрытий на сорбенты. Объекты: реальные выбросы смеси сажи и водорода из печи нанесения углеродных покрытий на сорбенты. Методы: хроматографический анализ отходящих газов из реактора с кипящим слое катализатора при сжигании смеси сажи и водорода, фотоколориметрический анализ газов на содержание оксидов азота с использованием реактива Грисса-Илосвая, весовой метод определения выбросов сажи. Удельную поверхность сажи определяли на основе данных изотермы низкотемпературной адсорбции азота. Результаты. Определены оптимальные условия проведения процесса совместного сжигания продуктов пиролиза бутадиена в кипящем слое катализатора глубокого окисления на реальных выбросах смеси сажи и водорода из печи нанесения углеродных покрытий на сорбенты. Показано, что при совместном каталитическом сжигании сажи и водорода в кипящем слое промышленного катализатора ИК:12-70 происходит практически полное окисление водорода при температуре на уровне 550 °С, а степень выгорания углерода в виде сажи достигает значения не ниже 99,9 %. Выбросы вредных веществ незначительны: NOx - не более 4,5 мг/м3, CO - не более 0,037 об. %.

The relevance of the research is caused by the need to neutralize the emissions of soot and hydrogen from furnaces for sorbents carbon coating, which are mainly burned in the fire mode. This leads to formation of thermal nitrogen oxides and does not provide complete combustion of soot. The aim of the research is to determine the optimum conditions of co-combustion of the butadiene pyrolysis products in the fluidized bed of deep oxidation catalyst of real emissions of soot and hydrogen mixture from the furnace for sorbents carbon coating. Objects: real emissions of a mixture of soot and hydrogen from the furnace for sorbents carbon coating. Methods: chromatographic analysis of flue gases from the reactor with a fluidized layer of the catalyst after combustion of the mixture of soot and hydrogen, photocolorimetric gas analysis on the content of nitrogen oxides using Griess-Ilosvay reagent, gravimetric method for determining soot emissions. The specific surface area of soot was determined on the basis of low-temperature nitrogen adsorption isotherm data. Result. The authors have determined the optimum conditions of co-combustion of butadiene pyrolysis products in the fluidized bed of deep oxidation catalyst of real emissions of the mixture of soot and hydrogen from the furnace for sorbents carbon coating. It is shown that during the catalytic co-combustion of soot and hydrogen in the fluidized bed of the industrial catalyst IC:12-70 almost complete combustion of hydrogen occurs at a 550 °C, and the degree of carbon burn-off in the form of soot reaches a value of not less than 99,9 %. Emissions of harmful substances are insignificant: NOx is not more than 4,5 mg/m3, CO is not more than 0,037 vol. %.