Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время для каталитической очистки промышленных газовых выбросов от органических веществ, оксидов углерода и оксидов азота все большее применение находят высокопроницаемые керамические носители катализаторов сотовой структуры, имеющие ряд преимуществ перед традиционными гранулированными катализаторами.
Существующие в настоящее время системы очистки газовых выбросов в сварочном производстве не обеспечивают удаление вредных веществ с места сварки до норм ПДК. Совместное использование местной и общеобменной вентиляции с выбросом загрязненного воздуха в атмосферу отрицательно влияет на окружающую среду и сопровождается большими потерями энергии, используемой на нагрев производственных помещений в осенне-зимний период. В связи с этим все большее использование начинают получать замкнутые системы вентиляции с рециркуляцией очищенного воздуха в цех, требующие высокой степени очистки и продолжительного срока службы без регенерации. Использование переносных малогабаритных фильтровентиляциоиных установок в местах, недоступных для стационарных средств вентиляции и сварке в замкнутых объемах, не обеспечивает полного устранения газообразной составляющей сварочного аэрозоля. Так узел нейтрализации газов с активированным углем, действие которого основано на адсорбции вредных веществ из очищаемого воздуха, имеет непродолжительный срок службы, достаточно высокое гидросопротивление насыпного слоя, не обеспечивает удаление монооксида углерода. По сравнению с адсорбцией каталитические методы лишены данных недостатков.
Одним из наиболее перспективных направлений применения блочных катализаторов сотовой структуры является использование их при очистке отходящих газов сварочного производства, что позволяет производить эффективное каталитическое превращение токсичных оксидов азота и углерода в биологически инертные соединения. В связи с этим предпринятое в работе исследование по разработке сотовых носителей катализаторов на основе алюмосиликатов для очистки отходящих газов сварочного производства является актуальной задачей.
Работа велась в рамках темы:
«Разработка научных основ формирования композиционных материалов с комплексом заданных характеристик» (Гос. Регистр № 960001330),
Гранта по фундаментальным проблемам металлургии с 1997 по 1999 г. «Разработка, изготовление и испытание катализаторов на носителях сотовой структуры» (шифр - 97 - 18 - 5.2 - 9)
Цель работы заключалась в разработке сотовых носителей катализаторов на основе алюмосиликатов для очистки отходящих газов сварочного производства.
Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:
получение носителей сотовой структуры из алюмосиликатного сырья месторождений Пермского промышленного района и исследование их физико-структурных и механических свойств;
исследование процесса восстановления оксидов азота монооксидом углерода на медно-хромовом катализаторе с целью оптимизации параметров конструкции устройства;
разработка фильтропоглотительного устройства для очистки отходящих газов сварочного производства, включающего узел каталитической нейтрализации газов.
Научная новизна:
показана целесообразность использования алюмосиликата месторождения «Красный строитель» (в дальнейшем для сокращения - глина «Красный строитель») в качестве сырья для производства блочных носителей катализаторов сотовой структуры. Исследованы физико-структурные и механические свойства образцов из глины «Красный строитель». Получены реологические характеристики глины «Красный строитель». Определены кинетические характеристики процесса восстановления оксидов азота монооксидом углерода на медно-хромовых катализаторах сотовой структуры, носитель которых выполнен из глины «Красный строитель»;
разработана фильтропоглотительная установка, включающая узел каталитической нейтрализации газов, использующий меднохромовый катализатор нанесенный на сотовый носитель из глины «Красный строитель».
Основные положения, выносимые на защиту:
-
Исследование и сравнительный анализ физико - структурных и реологических свойств глин Пермского промышленного района;
-
Определение удельной скорости реакции восстановления оксида азота монооксидом углерода на медно-хромовых катализаторах, носитель сотовой структуры которых выполнен из глины «Красный строитель»;
-
Разработка конструкции фильтропоглотительного устройства для очистки отходящих газов сварочного производства, включающего узел каталитической нейтрализации газов.
Практическая ценность работы. На основании сравнительного анализа реологических свойств гяии Пермского промышленного района, исследования физико-структурных и реологических свойств глины «Красный строитель», определения удельной скорости реакции восстановления оксидов азота монооксидом углерода на носителях сотовой структуры из глины «Красный строитель» с медно-хромовым катализатором - получены блочные сотовые носители катализаторов из глины «Красный строитель» и разработано фильтропоглотительное устройство для очистки сварочных аэрозолей включающее узел каталитической нейтрализации, газов.
Апробация работы. Основные положения работы доложены на:
втором Международном семинаре «Блочные носители и катализаторы сотовой структуры» (Новосибирск, 1997 г.);
Всероссийской:конференции «Физико-химические проблемы создания керамики специального и обшего назначения на основе синтетических и природных материалов» (Сыктывкар, 1997 г.);
Научно - технической конференции сварщиков Урала «Сварка Урала -97» (Ижевск, 1997 г.);
Второй Уральской конференции «Наукоемкие полимеры и двойные технологии» (Пермь, 1997 г.);
18-й конференции сварщиков Урала «Сварка Урала - в XXI век» (Екатеринбург, 1999 г.).
Публикации. По результатам работы опубликовано 4 статьи, 5 тезисов. Получено 3 патента РФ.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, выводов, заключения и списка литературы. Материал изложен на 121 странице машинописного текста, включая 21 таблицу, 22 рисунка и список литературы из 109 наименований.