авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 |

«Секція 1: ТЕХНОЛОГІЯ ОРГАНІЧНИХ РЕЧОВИН ТА ПАЛИВА АЭРОЗОЛЬНЫЙ НАНОКАТАЛИЗ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ И ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ И.М. Гликина, М.А. Гликин, Н.Ф. Тюпало ...»

-- [ Страница 2 ] --

ГПП "Объединение Азот", г.Северодонецк Проведены исследования по разработке технологии получения триметилсилилированного поливинилбутераля (далее ТПВБ), обладающего повышенной стабильностью в условиях низких температур, теплостойкостью и водостойкостью. Применяемый до настоящего времени ПВБ имеет низкую водостойкость и практически лишен стабильности в условиях низких температур.

В результате исследований получен низкомолекулярный ТПВБ, содержащий 43-48 мас.% бутиральных групп;

0,7-3,0 мас.% ацетатных групп;

7,1-8,5 мас.% гидроксильных групп;

с молекулярной массой 6100065000 и характеризуется следующими физико-химическими свойствами:

• теплостойкость по Мартинсу, оС • теплостойкость по Вике, оС • водопоглощение при 20оС за 24час., %:

брусков 0, дисков 0, • коэффициент термического расширения, град-1 (4,1-6,1)•10- ПВБ новой структуры с вышеуказанными характеристиками получали способом, заключающимся в том, что раствор ПВБ в органическом растворителе подвергают обработке смесью ТНХС с инертным газом до содержания триметилсилилильных групп 6,0-10,0%.

Вязкость раствора практически не изменяется в пределах температур -28оС -30 оС в течение 24 час., 72 час., 10 дней, 1 месяца.

Повышение стабильности растворов триметилсилилированного ПВБ происходит за счет снижения сольватации макромолекул ПВБ при образовании водородных связей по свободным гидроксильным группам. Снижение же сольватации триметилсилилированного ПВБ происходит за счет блокировки незамещенных при триметилсилилировании гидроксильных групп триметилсилилированными группами. Наряду с этим происходит повышение водостойкости и теплостойкости, водостойкость повышается за счет уменьшения гидроксильных групп в макромолекуле ТПВВ, теплостойкость за счет введения триметилсилилольных групп.

Триметилсилилированный поливинилбутираль может применяться в качестве связующего для клеевых композиций, стеклопластиков и пропиточных средств, т.к. подобные составы выгодно отличаются от известных и могут использоваться в районах Сибири и Крайнего Севера.

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ВЫСОКОПОРИСТОГО МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ Кудрявцева И.С., Мазур В.В., Федосова С.А.

научный сотрудник научно-технического центра Радченко И.Н.

ГПП "Объединение Азот", г.Северодонецк СГППО "Азот" является одним из крупных потребителей энергии, поскольку все химические процессы идут при высоких температурах. Поэтому необходимо применение эффективной тепловой изоляции технологических трубопроводов, паропроводов, печей и другого технологического оборудования, что позволит значительно сократить потери тепла и обеспечить экономию топлива и энергии.

Научно-техническим центром СГППО "Азот" проводится работа по подбору состава и технологии приготовления теплоизоляционных изделий.

Основная технологическая задача производства теплоизоляционных материалов – достижение высоких теплоизоляционных свойств и низкого объемного веса. Эту задачу решили за счет использования природных материалов, обладающих высокой естественной пористостью, таких как перлит и аэросил. В качестве связующих использовали жидкое стекло, глину, известь, портландцемент, полуводный гипс.

С целью повышения водостойкости и снижения водопоглощения изделий в состав вводили синтетические смолы. Для повышения прочности и придания упругости в состав вводили волокна асбеста, образующие каркас изделий. Асбестовое волокно придало и некоторую эластичность материалу, что позволило предотвратить образование трещин при вибрации теплоизоляционных конструкций. Для придания теплоизоляционным изделиям более высокопористого строения в состав вводили газообразователь (алюминиевую пудру), который позволяет получить равномерно распределенную пористую структуру. С целью повышения морозостойкости теплоизоляционных материалов в состав вводили сульфитно спиртовую барду.

Подобраны оптимальные составы и технологические режимы для производства теплоизоляционных изделий (скорлуп, кирпичей и плит), определены физико-механические свойства. Опытные образцы имеют следующие показатели: объемный вес 200–350кг/м3, прочность 15–30кгс/см2.

Разработана технология приготовления и состав гидроизоляционных покрытий и способ их нанесения на теплоизоляционные изделия, что позволило улучшить гидроизоляционные и прочностные свойства теплоизоляции. Подобраны два вида гидроизоляционных покрытий – на основе полимеров и битумов. В лабораторных условиях определены оптимальные соотношения различных компонентов, влияющих на физические свойства покрытий (пластичность, морозостойкость, хрупкость, водопоглощение), улучшающих атмосферостойкость покрытий. Водопоглощение теплоизоляционных изделий, покрытых гидроизоляционными составами, не превышает 4%.

Таким образом, замена устаревшей теплоизоляции на новую усовершенствованную позволит значительно сократить потери тепла и тем самым обеспечить экономию энергоносителей.

Секція 3:

РЕСУРСОЗБЕРЖЕННЯ В ТЕХНОЛОГІЇ НЕОРГАНІЧНИХ РЕЧОВИН. ЕКОЛОГІЯ ТЕХНОЛОГИЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ ИЗ ПРОМЫВНЫХ ВОД ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ Колодочка В.Н., Ожередова М.А., Суворин А.В.

Научные руководители – доц., к.т.н. Суворин А.В., асс. Ожередова М.А.

Северодонецкий технологический институт Восточноукраинского национального университета им. В. Даля В настоящее время в Украине очень актуальными являются вопросы рационального использования водных ресурсов, а также охрана их от загрязнений. Очень остро эти вопросы стоят и на гальванических производствах, поскольку процессы нанесения защитно декоративных покрытий требуют больших расходов воды. Основное количество сточных вод образуется на стадии промывки деталей, от эффективности которой зависит качество изделия. Потери тяжелых металлов, в зависимости от сложности геометрической формы изделия, составляют более 30% от общих потерь гальванопроцесса [1]. Наиболее оптимальным решением проблемы очистки промывных вод от соединений тяжелых металлов и возвращением их в производственный цикл, является локальная обработка промывных вод с выделением металла в виде нерастворимого соединения и возвратом очищенной воды на промывку.

Данная работа выполняется согласно теме "Разработка технологии утилизации отработанных электролитов и промывных вод гальванических производств", номер государственной регистрации 0104V000392 от 30.01.04.

Предлагается погружной вариант установки локального химического обезвреживания промывных вод гальванических производств. Погружаемая в промывную ванну часть состоит из фильтра, соединенного с насосом вибрационного типа. Химический реагент– осадитель дозируют непосредственно в промывную ванну. Полученное нерастворимое соединение тяжелого металла вместе с промывной водой закачивается насосом в фильтр.

Вода через фильтрующую перегородку возвращается в промывную ванну и, таким образом, используется многократно. Нерастворимое соединение остается в фильтре и периодически выгружается в виде пасты.

Исследования проводились при t = 20-25°С с промывными водами сернокислого и хлористого никелирования, следующих составов (мг/л):

сернокислая NiSO4 – 150,0;

Na2SO4 – 60,0;

H3BO3 – 20,0;

FeSO4 – 10,0;

рН = 5,5.

хлористая NiCl2 – 160,0;

НCl – 70,0;

Fe Cl2 – 10,0;

рН = 3,5.

В качестве осадителей использовались насыщенные растворы кальцинированной соды и троны (Na2СO3 NaНСO3 2Н2О).

Максимальная степень очистки промывной воды составила 99,82-99,88%. При этом расход осадителя превышает стехиометрическое количество в 1,3-1,5 раза при обезвреживании кальцинированной содой и в 1,6-1,9 раза при обезвреживании троной. Величина рН = 9,0-9, может быть критерием окончания процесса осаждения или критерием прекращения подачи осадителя до поступления на промывку очередной партии деталей. При этом остаточное содержание никеля в очищенной воде не превышает 0,05 мг/л. Эту воду можно в течение пяти раз использовать в оборотном цикле промывки, что позволит сократить расход свежей воды.

Полученный осадок гидроксокарбоната никеля может быть использован, например, для корректировки гальванического электролита, что позволит вернуть в производство основную часть уносимых на промывке солей никеля, а также предотвратить загрязнение окружающей среды токсичными веществами.

лллЛ ИССЛЕДОВАНИЯ БИОСОРБЦИОННОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД АЗОТНЫХ ПРОИЗВОДСТВ ОТ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ Бакунович М.В., Шевченко Ю.И., Обнявко Т.Г.

Научный руководитель – доцент, к.б.н. Быкова С.П.

Северодонецкий технологический институт Восточноукраинского национального университета им. В. Даля Сточные воды азотных производств содержат ионы тяжелых металлов и другие примеси. На действующих очистных сооружениях они подвергаются физико-химической очистке:

усреднению, нейтрализации 5%-ным известковым молоком, отстаиванию. Затем сточные воды поступают на биологическую очистку. В случае нарушения режима подачи воды на очистку может возрасти концентрация ионов тяжелых металлов в очищенной воде, что отрицательно повлияет на процесс дальнейшей биологической очистки.

Предлагается предварительно сточные воды подвергнуть биологической сорбции с помощью избыточного активного ила, который образуется в качестве отхода при биологической очистке на действующих очистных сооружениях. По данным литературы [1] известно, что активный ил обладает хорошими коагулирующими и сорбционными свойствами, благодаря которым можно достичь снижения концентрации тяжелых металлов.

Целью работы было исследование возможности снижения концентрации содержащихся в сточных водах азотных производств ионов тяжелых металлов путем обработки сточных вод избыточным активным илом в качестве биосорбента.

Опыты проводили в лабораторных условиях при комнатной температуре с натуральными производственными сточными водами. Для этого к 1 л сточной воды добавляли 100 мл уплотненного активного ила из действующих очистных сооружений, сухой вес которого г/л, зольность 33%. Смесь перемешивали в течение 30 мин., затем отстаивали 30 мин.

Надосадочную воду анализировали по таким показателям: сухой и прокаленный остаток воды, концентрация ионов Cu, Zn, Fe, Cr(III), Cr(VI) [2]. Такие же анализы были проведены и с исходной сточной водой. Полученные данные показали, что уменьшилась концентрация ионов тяжелых металлов: Cu с 4,01 мг/л до 0,6 мг/л (эффективность очистки 85%), Zn – с 5,84 мг/л до 3 мг/л (эффективность очистки 48,6%), Fe – с 0,68 мг/л до 0,1 мг/л (эффективность очистки 85%), Cr(III) – с 0,575 мг/л до 0,32 мг/л (эффективность очистки 44,3%), Cr(VI) – с 0,775 мг/л до 0,68мг/л (эффективность очистки 12,3%), уменьшился сухой и прокаленный остаток воды на 2,8%. При уменьшении времени перемешивания с 30 мин. до 5 мин. уменьшался эффект очистки сточной воды.

Второй опыт проводился с увеличением дозы активного ила до 200 мл на 1 л сточной воды.

Результаты опыта следующие: эффективность удаления Cu составила 87,5%, Zn 50,3%, Fe 85,0%, Cr(III) 21,7%, Cr(VI) 41,9%, сухой и прокаленный остаток воды уменьшился на 5,2%.

Опыт показал, что значительного увеличения эффективности очистки сточной воды при повышении дозы ила с 10 до 20 мг/л сточной воды не наблюдалось.

Таким образом, результаты исследований показали эффективность биосорбционной очистки сточных вод, в результате которой концентрация ионов Cu, Zn, Fe, Cr(III), Cr(VI) снизилась на 21,7-87,5%. К тому же можно решить вопрос применения избыточного активного ила как отхода, образующегося при биоочистке сточных вод.

ЛИТЕРАТУРА 1. Гвоздев В.Д., Ксенофонтов Б.С. Очистка производственных сточных вод и утилизация осадков. – М.: Химия, 1988. - 112 с.

2. Лурье Ю.Ю. Аналитическая химия производственных сточных вод. – М.: Химия, 1984. – 447 с.

ТЕРМОДИНАМИКА СИСТЕМЫ Ni – NiO – NO2 – H2O Михальчи В. Л.

Заведующий кафедры ТНВЭ к. т. н. Суворин А. В.

Северодонецкий технологический институт Восточноукраинского национального университета им. В. Даля С целью сокращения импортных поставок азотнокислого никеля, являющегося традиционным катализаторным сырьем, рассматривается возможность его извлечения никеля из отработанных катализаторов с помощью оксидов азота содержащихся в отходящих газах катализаторных производств. В этой связи проведен анализ влияния концентрации образующегося раствора нитрата никеля на термодинамическую вероятность реакций его образования:

0.33Ni + NO2 = 0.33Ni(NO3)2 + N2 GT = - 184.5 (1) 0.5NiO + NO2 + 0.25O2 = 0.5Ni(NO3)2 GT = - 76.1 (2) 0.5Ni + NO2 + 0.5O2 = 0.5Ni(NO3)2 GT = - 182.4 (3) Расчет энергии Гиббса, равновесной степени превращения и концентрации оксидов азота проведен на ЭВМ по методу А. Б. Здановского, предусматривающим учет отклонения свойств реальных электролитов от идеальных. В основу методик положены уравнения:

где, GT – энергия Гиббса при стандартной температуре GT,Р,С – энергия Гиббса реакции в условиях нестандартных Т, Р, С;

– поправка учитывающая отклонение свойств реальных электролитов от идеальных п – число электролитов в многокомпонентном растворе;

– концентрация бинарных изопиестических растворов;

*i – коэффициенты активности бинарных растворов при концентрации.

Приведенные зависимости GT,Р,С = f(СNi(NO3)2) (рис 1) показывают что отрицательные значения GT,Р,С реакций 1 – 3 хоть и уменьшаются в исследованном интервале концентраций Ni(NO3)2 1.8-330 г/л, но остаются отрицательными Термодинамическая вероятность уменьшается в ряду 312.

Зависимость RTlnKa=f(СNi(NO3)2) (рис. 2) показывает, что наиболее значительное влияние на изобарно-изотермический потенциал поправка оказывает в интервале концентраций Ni(NO3)2 1.8–75 г/л (отрицательное значение GТ,Р,С уменьшается на 0.2–1.2 %). В интервале концентраций 75–330 г/л влияние поправки менее существенно, поскольку отрицательное значение GТ,Р,С уменьшается всего на 0.11 %. Такое влияние поправок в исследованном интервале концентраций Ni(NO3)2 связано с уменьшением активности ионов нитрата никеля в водном растворе от 1 до 0.443 в интервале концентраций от 0 до 91 г/л. При дальнейшем увеличении концентрации нитрата никеля до 360 – 400 г/л, активность ионов никеля наоборот возрастает до 0.88. Активность воды во всем указанном интервале концентрации нитрата никеля монотонно снижается от 1 до 0.85.

Таким образом указанные реакции являются термодинамически вероятными, во всем интервале концентраций Ni(NO3)2, что дает возможность достичь высоких концентраций Ni(NO3)2 в растворе (близких к концентрации насыщенного раствора 400 г/л) и ожидать высокие степени превращения Ni, NiO, и NO2, используемых в процессе.

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ НОВОГО КАТАЛИЗАТОРА ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ КОНВЕРСИИ CO Коробка Н.С.

Начальник производственно-технической лаборатории Полосина Л. В.

ООО НПК «АЛВИГО-КС»(г.Северодонецк, Украина) Для процесса конверсии СО с целью получения водорода используются железохромовые катализаторы, в состав которых, кроме основных элементов, могут входить примеси сульфатов металлов, что обусловлено технологией приготовления и используемым сырьём.

В условиях рыночных отношений потребителями предъявляются более жёсткие требования к качеству используемых катализаторов. Процесс десульфуризации требует дополнительных затрат, которые могут составлять до 30% от стоимости катализатора, поэтому многие потребители преимущественно используют катализаторы, не содержащие сернистых соединений и соответственно не требующие дополнительных затрат на десульфуризацию.

В связи с этим на ООО НПК «Алвиго-КС» возникает необходимость получения бессернистого катализатора на базе существующего промышленного производства катализатора СТК-1.

В результате решения поставленной задачи была освоена марка катализатора СТК-СМФ.

Катализатор данной модификации отличается от использовавшегося раннее СТК-1 более высокой активностью и не требует обессеривания.

В процессе наработки катализатора СТК-СМФ испытывалось влияние различных вносимых добавок на содержание и отгонку серы. Для определения отгонки серы использовался метод, основанный на отдувке серы смесью водорода и водяного пара и поглощении образующегося сероводорода, с последующим количественным определением.

Технология производства катализатора марки СТК-СМФ успешно внедрена в производство, получены и загружены на аммиачные производства партии катализатора, которые не требовали обессеривания в промышленных условиях.

ИССЛЕДОВАНИЯ КИНЕТИКИ РАСТВОРЕНИЯ КАЛЬЦИНИРОВАННОЙ СОДЫ Змиевская Ю.А., Бужинский А.Б.

Руководитель – ассистент кафедры ТНВЭ СТИ Корчуганова Е.Н.

Северодонецкий технологический институт Восточноукраинского национального университета им. В. Даля В производстве листового стекла флоат-методом для защиты поверхности сформованной стеклянной полосы от царапин применяют сернистый ангидрид. Степень использования его в процессе невелика (~10%), непрореагировавший сернистый ангидрид разбавляют воздухом и выбрасывают в атмосферу. В технологической линии можно использовать цикл, позволяющий регенерировать SO2, применяя метод абсорбции сернистого газа раствором кальцинированной соды. В том же производстве образуются и твердые отходы (сметки шихты), содержащие 18% кальцинированной соды, которые можно использовать для приготовления раствора сорбента. Результаты исследований процесса поглощения SO растворами соды, приготовленного из отходов стекольного производства, представлены в [1].Для выявления оптимальных условий приготовления сорбента целесообразно изучить кинетику выщелачивания Na2CO3из шихты и влияние ее компонентов на скорость растворения соды. Поскольку литературные данные по кинетике растворения кальцинированной соды отсутствуют, первым этапом исследований является ее изучение.

Исследования процесса проводились при трех температурах 15, 27 и 29оС. Включали термостат, устанавливали в него термостойкий стакан, на 250 мл. Наливали в стакан 100 мл дистиллированной воды и нагревали до необходимой температуры. Высыпали, взвешенные на технических весах 25г соды и каждые 30сек отбирали пробы, которые тут же отфильтровывали. Затем определяли общую щёлочность и рассчитывали содержание соды в растворе. По полученным значениям концентраций были рассчитаны степени растворения соды. Показано, что в исследуемом температурном интервале полное растворение происходит в течение нескольких минут.

По кинетическим кривым были определены удельные скорости растворения соды (г/см2с) при 4-х температурах по уравнению (1):

k= (C*V)/(*S) (1) где C/ - приращение концентрации в единицу времени, г/(л*с);

V – объём растворителя, л;

S=3,4*10-4 площадь поверхности раздела фаз (рассчитана исходя из размеров частиц кальцинированной соды), см2.

Значения удельных скоростей и рассчитанная по уравнению Аррениуса энергия активации помещены в таблицу.

Таблица 1.

Темпера- Удельная Энергия акти- Предэкспонециальный тура, оС скорость множитель, г/(л•с•см2) растворения, вации, г/(л•с•см2) кДж/моль 15 0, 160 1, 27 0, 29 0, Т.е. скорость растворения соды можно рассчитать по уравнению (2):

(2) Знание кинетики растворения карбоната натрия позволит рассчитать время необходимое для приготовления раствора абсорбента из твердых отходов производства листового стекла, но для этого необходимо учесть поведение других компонентов шихты (мела, каолина, песка, доломита) и их влияние на кинетику растворения карбоната натрия.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Демченко Р.В., Глущенко Т.В., Корчуганова Е.Н., Суворин А.В. Использование отходов производства листового стекла для получения бисульфита натрия /Тезисы докладов конференции "СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ НЕОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ" (г. Одесса, Украина, 22-25 мая 2001 года, с.51- ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ КАТАЛИЗАТОРЫ ПАРОФАЗНОЙ ГИДРАТАЦИИ АЦЕТИЛЕНА В АЦЕТОН Павлюк Е.А.

Начальник производственно-технической лаборатории Полосина Л.В.

ООО «НПК «Алвиго-КС» (г.Северодонецк, Украина) Парофазная гидратация ацетилена с целью получения уксусного альдегида в настоящее время широко применяется в промышленности. Процесс достаточно хорошо изучен, для него предложены многочисленные катализаторы, наиболее эффективный из которых кадмийкальцийфосфатный катализатор (ККФ).Менее изученным является процесс парофазной гидратации ацетилена в ацетон. Достоинство данного метода - возможность проведения процесса в существующих установках производства уксусного альдегида.Для ОАО «НавоиАзот» (Узбекистан) в лаборатории ООО «НПК «Алвиго-КС» было разработано несколько экспериментальных образцов катализатора для парофазной гидратации ацетилена в ацетон. В лабораторных условиях были исследованы три образца катализатора, выбранные из общего числа по техническим характеристикам. Синтез ацетона состоял из двух стадий:

1. гидратация ацетилена и абсорбция ацетона из контактных газов водой;

2. ректификация промывных вод и водного раствора ацетона.

Результаты испытаний представлены в таблице 1.

Таблица 1.

№ Состав, % масс. Выход целевого продукта, % п/п Ацетон СН3СНО 1 Fe2O3 – 70,0 83 CuO – 1, ZnO – 19, Cr2O3 – 6, ППП – 3, 2 Fe2O3 – 72,0 72 CuO – 1, ZnO – 17, Al2O3 -5, ППП – 5, 3 Fe2O3 – 44,0 76 CuO – 1, ZnO – 45, Al2O3 -5, ППП – 5, Как видно из таблицы, наиболее эффективным из представленных катализаторов для процесса парофазной гидратации ацетилена в ацетон является образец 1. Ведутся дальнейшие исследования.

УЛАВЛИВАНИЕ ПАРОВ ЙОДА ИЗ ГАЗОВЫХ ВЫБРОСОВ ПРОИЗВОДСТВА УКСУСНОЙ КИСЛОТЫ Сытникова О.В.

Научный руководитель – доцент, к. т. н. Тюльпинов А.Д.

Северодонецкий технологический институт Восточноукраинского национального университета им. В. Даля При производстве уксусной кислоты на стадии «300» образуется большое количество отдувочных газов, которые помимо загрязняющих веществ, таких как монооксид углерода, оксиды азота и др. содержат газообразный йод. Он не представляет опасности для окружающей среды, так как его концентрация довольно мала. Но, тем не менее йод является ценным компонентом и его целесообразно улавливать из отходящих газов для последующего использования повторно в производстве уксусной кислоты в качестве промотора.

В качестве метода для улавливания и утилизации йода можно использовать адсорбционный метод. Этот метод позволяет извлечь йод из отходящих газов практически полностью и относительно просто регенерировать сорбент с превращением в товарный продукт.

Установка адсорбции не громоздка и не требует больших капитальных затрат. Степень улавливания йода из отдувочных газов методом адсорбции составляет 95-99%.

Для поглощения йода из газов используется активный уголь КАД – йодный. Уголь представляет собой зерна размером 1-5 мм, полученные из каменноугольного полукокса. Его суммарный объем пор 1.00 см3/г, а насыпная плотность 0.38 г/см3. Уголь КАД – йодный удовлетворяет ряду требований адсорбента, используемого в системе улавливания газообразного йода. Он имеет хорошую адсорбционную емкость при поглощении йода при небольшой концентрации его в газовой смеси, обладает высокой селективностью, имеет высокую механическую прочность, обладает способностью к регенерации и имеет низкую стоимость.

При температурах до 45°С в зависимости от концентрации йода поглотительная способность данного активного угля может достигать 120 г йода на 1 л адсорбента.

Таким образом, для улавливания паров йода из сбросных газов производства уксусной кислоты целесообразно использовать метод адсорбции на активном угле.

Адсорбционная установка для утилизации паров йода состоит из входного и выходного устройств, служащих для подвода и отвода газов, адсорбера с адсорбентом активным углем КАД – йодным, насыпанным на перфорированную пластину и нагревателя для проведения десорбции адсорбента. Для непрерывной работы адсорбционной установки необходимо использовать несколько адсорберов, параллельно подключенных к системе.

Газы при помощи насоса подаются в первый адсорбер, где происходит поглощение йода активным углем. После полного насыщения адсорбента, отходящие газы подают во второй адсорбер, а первый в это время регенерируют. Регенерацию проводят путем нагрева адсорбента. При этом сорбированный йод испаряется, и его подают в холодильник, где происходит его охлаждение и конденсация в сборник конденсата. Полученный таким образом йод можно снова отправлять на производство уксусной кислоты в качестве промотора.

ПРОМЫШЛЕННОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕГЕНЕРИРОВАННОГО КАТАЛИЗАТОРА СИНТЕЗА ФОРМАЛЬДЕГИДА Лакизо Т.И.

начальник лаборатории научно-технического центра Попов Н.С.

ГПП "Объединение Азот", г.Северодонецк СГППО "Азот" в производстве формалина использует классическую технологию процесса окислительного дегидрирования метанола в формальдегид на трегерном серебряном катализаторе. Катализатор готовится путем пропитки дробленой пемзы раствором азотнокислого серебра, с последующим его разложением до металлического серебра.

В процессе работы серебряных катализаторов на твердых носителях (пемза, алюмосиликат, корунд) происходит постепенное снижение их активности из-за уплотнения и спекания между собой гранул катализатора (серебра), блокирования части активной поверхности углеродистыми отложениями. Происходит также и отравление катализатора различными ядами, поступающими с рабочей смесью. Дезактивация катализатора приводит к снижению производительности и выхода формальдегида, увеличению не прореагировавшего метанола в готовом продукте, вследствие чего приходится останавливать реактор. Срок службы катализатора составляет 4 месяца.

В Научно-техническом центре СГППО "Азот" разработан способ регенерации катализатора окисления метанола в формальдегид, обеспечивающий продление срока его эксплуатации в два раза.

Предложенный способ позволяет практически полностью восстановить активность и селективность отработанного катализатора до уровня свежего. При этом экономится носитель, за счет повторного его использования, и серебро, так как его потери при аффинаже составляют 3%, а при регенерации катализатора около 1%.

Активность отработанных катализаторов в лабораторных условиях восстанавливали путем обработки различными составами водных растворов: формалина, уксусной и щавелевой кислот, раствором Трилона "Б" – в ультразвуковом поле и без него. Испытания восстановленных в лабораторных условиях образцов отработанного катализатора проводили на лабораторной установке, схема которой приведена в ТУ.3850172-87 (катализатор ЛНХ М). Результаты испытаний регенерированных образцов отработанного катализатора показали, что наилучшими оказались образцы, обработанные раствором уксусной кислоты.

Лабораторные исследования были перенесены в опытно-промышленные условия. На опытной установке в Научно-техническом центре отработали технологию регенерации отработанного катализатора.

На регенерацию принимался отработанный катализатор в количестве одной загрузки (60кг).

В процессе регенерации катализатор обрабатывали водным раствором уксусной кислоты концентрацией 2,5% при температуре 80С и выше в течение 4-х часов с последующей промывкой в воде в течение 35 минут с использованием УЗ-поля. В процессе регенерации катализатор практически восстанавливал свою активность. Регенерированный катализатор высушивали, подвергали термообработке и отправляли в цех.

В период с января 2000г. по май 2003г. было подвергнуто регенерации 22 партии отработанного катализатора с содержанием серебра 34,236%. При регенерации катализатора содержание серебра в нем практически не изменялось. Потери катализатора при регенерации не превышали установленных норм (0,016кг на 1кг регенерированного катализатора). Все отрегенерированные партии катализатора прошли испытания в промышленных агрегатах формалина. При соблюдении регламентных норм технологического режима на протяжении времени эксплуатации каждого агрегата катализатор показал эффективную работу. Разработанный способ является новым, так как сведений о повторном использовании серебряного катализатора на твердом носителе в производстве формалина не было. Предложенный способ был запатентован в Украине. Он обеспечивает восстановление активности и селективности катализатора без разрушения структуры носителя и активного компонента (серебра). Таким образом, разработанная технология регенерации катализатора "серебро на пемзе" позволила: обеспечить бесперебойную работу производства формалина, продлив срок службы катализатора;

снизить затраты, связанные с приготовлением свежего катализатора через аффинаж серебра.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА СТЕКЛА ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ СОДОВОГО РАСТВОРА Бужинский А.Б., Змиевская Ю.А.

Руководитель – ассистент Корчуганова Е.Н.

Северодонецкий технологический институт Восточноукраинского национального университета им. В. Даля Одним из перспективных методов снижения материалоемкости технологических процессов является организация технологических циклов. Для производства листового стекла целесообразна организация технологического цикла по сернистому ангидриду, используемому для защиты поверхности стекла от механических повреждений.

Регенерировать SO2можно, используя абсорбционную очистку с последующей отдувкой SO из сульфит-бисульфитного раствора (продукта абсорбционной очистки). А для приготовления раствора абсорбента можно использовать твердые отходы того же производства, содержащие соду.

После определения скорости растворения кальцинированной соды были проведены исследования скорости её выщелачивания из твёрдых отходов процесса производства листового стекла – просыпей шихты состава, указанного в таблице Таблица 1. Содержание основных компонентов в твёрдых отходах производства листового стела (просыпях шихты), % масс.

мел песок сода доломит каолин 2,81 57,27 18,50 15,47 4, Исходя из предыдущих исследований (кинетики растворения соды) были выбраны условия проведения эксперимента, количество растворителя – такое же – 100 мл. Количество шихты, взятое для экспериментов (139г) рассчитывалось исходя из её состава таким образом, чтобы в ней содержалось 25г. соды. В результате проведения эксперимента выяснено выщелачивание соды из шихты происходит медленнее, чем её растворение так за 5 минут получается раствор концентрацией 130 г/литр, а при растворении соды 250 г/литр. При выщелачивании соды из шихты скорость выщелачивания в 2 раза ниже растворения соды, причиной этого могут быть адсорбционные свойства компонентов шихты, а именно мел, песок доломит и другие.

С целью выяснения влияния компонентов шихты на процесс растворения изучалось их поведение в растворах кальцинированной соды. Исследования проводились при комнатной температуре 15 0С. В термостойкий стакан (V=250мл) наливали 100мл раствора соды концентрацией 22 % масс. Количества компонентов, используемых для проведения экспериментов, соответствовало их массе в 139 г шихты (каолина – 6,77 г., песок – 79,61 г., доломит – 21,50 г.). В ходе эксперимента отбирались пробы раствора соды и определялось содержание карбонат-иона в них титриметрическим методом. В результате исследований выяснено. Наибольший вклад в уменьшение концентрации раствора карбонатов вносит мел из за его присутствия концентрация карбоната снижается со скоростью 102 г/л*мин, но несмотря на это приготовление раствора соды с концентрацией необходимой для абсорбции (~250г/л – 22% масс.) Для устранения влияния компонентов твёрдых отходов (мела, каолина, песка) растворение их следует проводить при повышенной температуре, с ростом которой адсорбция карбоната компонентами шихты снижается.

НОВЫЙ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНЕЗИТОВОЙ ДОБАВКИ Матухно В.Л., Попова С.В., Мезенцева Н.В., Небаба С.Н.

начальник лаборатории научно-технического центра Павленко Е.М.

ГПП "Объединение Азот", г.Северодонецк В условиях жесткой конкуренции со странами – производителями аммиачная селитра СГПП "Объединение Азот", не уступающая аналогичной продукции в качестве, проигрывала лишь в цвете. Розоватый оттенок амселитры обусловлен наличием в магнезитовой вытяжке, используемой для стабилизации гранул амселитры, примесей соединений железа в растворимой нитратной форме в количестве 0,75 – 1,78г/дм3 (в зависимости от содержания железа в каустическом магнезите), которые в процессе упарки, при изменении рН среды раствора в сторону нейтральной переходят в нерастворимую форму – гидроокись железа бурого цвета. Наличие избытка аммиака и высокие температуры на стадии упарки растворов приводили к высаждению на поверхности теплообменной аппаратуры труднорастворимого осадка, представляющего собой смесь гидроокиси железа с нерастворимыми солями кальция и магния. Это приводило к ухудшению процесса теплообмена и увеличению расхода пара на стадии выпарки. Научно-техническим центром СГППО "Азот" проведена исследовательская работа по оптимизации способа приготовления магнезитовой добавки, заключающемся в изменении условий процесса растворения каустического магнезита путем максимального высаждения железа и других труднорастворимых примесей из раствора магнезитовой добавки. Процесс приготовления магнезитовой вытяжки проводили в щелочной среде (за счет избытка против стехиометрии ~30%), доводя рН среды до 6,8–8,0. При этом примеси железа из растворимой нитратной формы переходят в нерастворимую – бурый осадок Fe(OH)3, который в процессе отстаивания в течение ~6 часов сначала уплотняется, а затем отделяется от раствора. В результате, за счет практически полного извлечения железа из раствора магнезитовой добавки, содержание его в осветленном растворе снизилось с 0,75– 1,78г/дм3 до 0,0006–0,009г/дм3 (в пересчете на Fe2О3). В готовом продукте содержание Fe2О снизилось с 0,001–0,0025 до 0,00006–0,00056%, что позволило получать аммиачную селитру белого цвета, сохранив те же физико-химические свойства, соответствующие ГОСТ.

ВЫБОР МЕТОДА ОЧИСТКИ ОТДУВОЧНЫХ ГАЗОВ СТАДИИ «300» ПРОИЗВОДСТВА УКСУСНОЙ КИСЛОТЫ.

Гамаюнова И.П.

Научный руководитель – доцент, к.т.н. Тюльпинов А.Д.

Северодонецкий технологический институт Восточноукраинского национального университета им. В. Даля Стадия «300» производства уксусной кислоты сопровождается газовыми выбросами, которые необходимо подвергать очистке. Способы очистки сбросных газов от газо- и парообразных примесей можно разделить на три основные группы: абсорбция жидкостями, адсорбция твердыми поглотителями, каталитическая очистка.

Но абсорбционный метод очистки газов имеет ряд определенных недостатков, связанных прежде всего с громоздкостью оборудования, большими затратами, образованием твердых осадков, которые затрудняют работу оборудования, и с коррозионной активностью многих жидких сред. Этот метод так же достаточно капризен в эксплуатации.

Адсорбционный метод связан с такими недостатками: небольшие скорости газового потока, неравномерность процесса адсорбции-десорбции, резкое уменьшение адсорбционной емкости с повышением температуры газа, трудности эксплуатации в запыленных потоках, сравнительно большой расход адсорбента вследствие его истирания.

Снижение загрязнения атмосферы может быть достигнуто в результате применения каталитической очистки газовых выбросов. При каталитическом способе обезвреживание сбросных газов осуществляется беспламенным образом, причем окисление органических примесей происходит на поверхности катализатора при сравнительно невысоких температурах (200 – 450 °С), полностью исключается образование оксидов азота (второй класс опасности), а эффективность сгорания горючих компонентов при правильном выборе катализатора приближается к 100%. Метод каталитической очистки рационально применять, когда отходящие потоки представляют собой много компонентные смеси различных веществ, и концентрация горючих веществ в газе не превышает 2.5 % об. во избежание выхода катализатора из строя вследствие повышенной тепловой нагрузки.

Преимущества данного метода состоят в глубокой очистке газов от токсичных примесей (100%) при сравнительно невысоких температурах и обычном давлении, а так же при весьма малых начальных концентрациях примесей.

Каталитические методы дают возможность перерабатывать многокомпонентные газы с малыми начальными концентрациями вредных примесей и проводить процесс непрерывно.

Каталитический метод позволяет утилизировать реакционную теплоту, т.е. создавать энерготехнологические системы. К тому же установки каталитической очистки просты в эксплуатации и малогабаритны.

Катализатор НК-12-70 предлагается в качестве катализатора процесса глубокого каталитического окисления, так как он отвечает многим требованиям, предъявляемым к катализаторам: высокая активность, стойкость к ядам, механическая прочность, селективность, термостойкость, низкое гидравлическое сопротивление, небольшая стоимость.

НОВЫЙ ЭФФЕКТИВНЫЙ КАПСУЛЯНТ ДЛЯ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ Мороз Т.Ю., Пролыгина О.В.

Ст. научн. сотр. научно-технического центра, к.х.н., Деревянко С.Л.

ГПП "Объединение Азот", г.Северодонецк Работа посвящена капсулированию легкорастворимых минеральных удобрений со сравнительно малым уровнем слеживаемости (карбамид, нитроаммофоска).

Эти удобрения наряду с положительными качествами (высокая концентрация основных питательных элементов – N, P, K) обладают и существенными недостатками. К их числу, прежде всего, следует отнести значительную растворимость, которая способствует образованию высококонцентрированных компонентов удобрений в почве. Это может привести к созданию условий для угнетения роста и развития растений, накоплению в них вредных веществ (например, нитратов), а также облегчает процесс вымывания удобрений из почвы, что естественно, снижает коэффициент их использования и загрязняет окружающую среду.

Для устранения указанных недостатков, обычно прибегают к капсулированию, т.е. к покрытию гранул удобрений тонкой, непроницаемой пленкой. Это позволяет, кроме того, уменьшить слеживаемость и гигроскопичность продуктов, а также решить вопросы транспортировки удобрений насыпью.

Для капсулирования карбамида на предприятии сейчас используется карбамидоформальдегидная смола марки КФС-К. Основным ее недостатком является высокое содержание свободного формальдегида. А учитывая, что трудно получить сплошную полимерную пленку на поверхности гранул при содержании капсулянта менее 10%, то это сказывается на ухудшении экологической обстановки производства.

Поэтому была поставлена задача апробировать различные карбамидоформальдегидные смолы, имеющие низкое содержание свободного формальдегида и способны обеспечить прочную полимерную пленку на поверхности гранул.Проведенные исследования показали, что в качестве капсулянта для карбамида может быть использована смола марки КС-11, которая в настоящее время широко применяется в качестве связующего в производстве стеклохолстов, минераловатных изделий и других теплоизоляционных материалов.Рассыпчатость минеральных удобрений определяли по ГОСТ 21560.5-82 "Метод определения рассыпчатости калийных удобрений". Рассыпчатость определяли через 10, 20, 30, 40 суток. Удобрения не содержали никаких комков и свободно стекали по наклонной плоскости.

Внедрение нового капсулянта позволит снизить себестоимость карбамида, улучшить экологию производства и повысить эффективность его использования в качестве удобрения.

КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ОЧИСТКИ ГАЗА ИЛИ ПАРОВ ОТ ОРГАНИЧЕСКИХ И НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ СЕРЫ Никитина В.В.

начальник лаборатории научно-технического центра Попов Н.С.

ГПП "Объединение Азот", г.Северодонецк Основным сырьем для промышленного синтеза мономеров, используемых в производстве капрона и нейлона, служит бензол. Первым промежуточным продуктом окислительной схемы является циклогесан, который получается преимущественно гидрированием бензола на никелевых катализаторах.

Никелевые катализаторы чрезвычайно чувствительны даже к низким концентрациям ряда примесей, являющихся каталитическими ядами. В первую очередь – это сернистые соединения. Отравление никелевых катализаторов вызывается взаимодействием между сернистыми соединениями и поверхностью активного никеля с образованием сульфида никеля. Для отравления катализатора требуется незначительные концентрации серы, достаточно лишь дезактивации поверхностно активных атомов никеля. Наиболее сильным каталитическим ядом является тиофен, отравляющее действие которого в 5 раз выше, чем сероводорода и сероуглерода. Поэтому к бензолу и водороду предъявляются определенные требования по содержанию в них серы.Для обеспечения длительности работы никелевого катализатора в процессе гидрирования бензола предусматривается форконтактная очистка бензола и водорода от серосодержащих соединений.Ранее по технологическому регламенту цеха в реакторе форконтактной очисткеиспользовались цинковые и медные контакты, такие как ГИАП-10-2а и НТК-4.

Научно-техническим центром совместно с ООО НПК "Алвиго-КС" предложен способ очистки газа или паров бензола от органических и неорганических соединений серы с использованием медь-цинк-алюминиевого катализатора низкотемпературного синтеза метанола (СНМ-У). Процесс очистки газа проводят при температуре 120–130С и давлении 0,1–10МПа. Процесс очистки паров, например бензола, от сернистых соединений при температуре 125–160С и давлении 1,6–2,0МПа на предварительно восстановленном катализаторе. Восстановление проводят азотоводородной смесью. В начале восстановления катализатора объемная доля водорода в циркуляционном газе должна составлять 1–2%, затем повышается до концентрации свежего водорода.Сравнительные характеристики применяемых катализаторов представлены в таблице.

Насыпная Массовая доля в пересчете на Марка плотность, оксиды, % катализатора кг/дм3 ZnO CuO Al2O ГИАП-10-2а 1,71,9 77,0 10,0±1,0 НКМ-4 1,5±0,15 11,0±1,5 54,0±3,0 19,5±2, СНМ-У 1,11,5 2428 5056 4,86, Катализатор эксплуатируется в цехе спиртов и кетонов третий год.

ИЗУЧЕНИЕ ТОКСИЧНОСТИ ТРЕХВАЛЕНТНОГО ХРОМА ДЛЯ МИКРООРГАНИЗМОВ АКТИВНОГО ИЛА Головня Н.А., Быкова С.П.

Научный руководитель – доцент, к.б.н. Быкова С.П.

Северодонецкий технологический институт Восточноукраинского национального университета им. В. Даля Тяжелые металлы, содержащиеся в сточных водах, оказывают токсичное действие на ассоциат микроорганизмов, осуществляющих биохимическую очистку воды. Механизм повреждающего действия тяжелых металлов разнообразен: одни, проникая в клетку микроорганизма, денатурируют ее протоплазму, другие влияют на осмотические процессы клеточной мембраны, третьи связываются с белками клетки, при этом образуются комплексы. Все это снижает скорость биологической очистки и глубину деструкции загрязняющих воду примесей. Степень повреждающего действия тяжелых металлов зависит от концентрации их в сточной воде.Одним из тяжелых металлов, присутствующим в сточных водах, является Cr3+. Предельная концентрация его при напуске сточных вод на биологические очистные сооружения, установлена на уровне 2,5 мг/л. Но очень часто в сточных водах его концентрация превышает допустимую в несколько раз, что отрицательно влияет на процессы биоочистки.Целью данной работы было изучение токсичности ионов Cr3+ для микробиального ассоциата (активного ила), взятого из действующего аэротенка.

Задача работы состояла в определении скорости и глубины разрушения органических примесей сточной воды в присутствии ионов Cr3+, а также способности микроорганизмов синтезировать некоторые ферменты. Опыты проводили в лабораторных условиях при комнатной температуре. Во избежание влияния многообразных примесей производственных сточных вод на микроорганизмы использовали натуральную хозяйственно-бытовую сточную воду (ХБСВ), взятую из очистных сооружений г. Северодонецка.В сточную воду добавляли ионы Cr3+ в концентрациях 2,5;

3,0;

3,5;

5,0;

10,0 мг/л в виде CrCl3. Контрольной пробой служила ХБСВ, в которой содержалось 0,04 мг/л Cr3+. В сточную воду добавляли активный ил из действующего аэротенка в количестве 10 мл на 1,5 л воды. В день постановки опыта и через каждые три дня определяли химическое потребление кислорода бихроматным методом (ХПКбихр), а также ферменты: дегидрогеназу, каталазу и пероксидазу экспрессным методом.

О деструкции органических примесей сточной воды судили по скорости снижения ХПКбихр.

Результаты показали, что эффект снижения ХПКбихр при концентрации Cr3+ 2,5;

3,0;

3,5;

5,0 и 10,0 мг/л составил соответственно 75, 42;

73,62;

70,65;

69,74 и 65,82%. В контрольной пробе ХПКбихр снизилось на 81,44%. При концентрации 5,0 и 10,0 мг/л процесс деструкции длился на 6 суток дольше, что свидетельствует о меньшей скорости и глубине распада веществ.

Начальные этапы деструкции органических примесей воды осуществляются под влиянием ферментов дегидрогеназ. В контрольной пробе ярко выражена качественная реакция на образование дегидрогеназы, но она слабее синтезировалась микроорганизмами при концентрации Cr3+ 5,0 и 10,0 мг/л. Образование ферментов каталазы и пероксидазы, которые разрушают перекисные соединения, происходило в одинаковой мере, как в контрольной пробе, так и в воде, содержащей ионы Cr3+. Это свидетельствовало о жизнеспособности бактерий.

Таким образом, Cr3+ в концентрации большей 2,5 мг/л оказывал токсичное действие на микроорганизмы, биохимическая активность которых снижалась по сравнению с контролем на 7,82–15,62% по ХПКбихр, а также снижалась интенсивность синтеза фермента дегидрогеназы. Экспресс-метод определения дегидрогеназы целесообразно применять на действующих очистных сооружениях для быстрого реагирования при нарушении эффективности очистки и его устранении.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СОВРЕМЕННЫХ ИОНООБМЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ В ПРОЦЕССЕ ВОДООЧИСТКИ Голикова И.В.

начальник лаборатории научно-технического центра Сергиенко О.В.

ГПП "Объединение "Азот", г.Северодонецк Качество природной воды, используемой в промышленности, должно отвечать определенным требованиям. В связи с этим возникает необходимость специальной физико химической обработки воды на установках обессоливания посредством ионного обмена с использованием ионообменных материалов.Для повышения экономичности водоподготовительной установки крупнотоннажного агрегата аммиака НТЦ были проведены опытно-промышленные испытания новых ионообменных смол фирмы "Пьюролайт". В ходе испытаний были подобраны марки ионообменных смол, пригодных для получения глубокообессоленной воды требуемого качества.Работа проводилась путём обследования водо-химического режима ионообменных фильтров при варьировании удельных расходов регенерационных растворов и времени проведения регенерации.В результате опытно промышленных испытаний установлен оптимальный режим работы и регенерации ионообменных фильтров, подобраны оптимальные удельные расходы регенерирующих реагентов, обеспечивающие нормативное качество очищенной воды, что позволило сократить количество регенераций, общий расход регенерирующих реагентов и промывочной воды, тем самым, снизить энергозатраты и расходные нормы сырья при производстве глубокообессоленной воды.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ТВЕРДЫХ ТЕЛ ХРОМАТОГРАФИЧЕСКИМ МЕТОДОМ ТЕПЛОВОЙ ДЕСОРБЦИИ АРГОНА Быченкова Е.В.

научный сотрудник научно-технического центра Окишев А.Н.

ГПП "Объединение Азот", г.Северодонецк Каталитические свойства твердых катализаторов определяются не только их химической природой, но и зависят от способа его изготовления. К числу важнейших характеристик контактных масс относится их пористая структура.Методом измерения величины поверхности катализаторов является исследование физической адсорбции газов при температурах, близких к их точкам кипения. Величина адсорбции тем выше, чем более доступна для этого вещества поверхность адсорбента.Подавляющее большинство измерений удельной поверхности твердых тел проводилось на вакуумных весовых, объемных или другого типа установках статистическим методом;

динамические методы измерений приобрели распространение в связи с развитием газовой хроматографии.Из существующих хроматографических методов определения удельной поверхности твердых тел, метод тепловой десорбции получил наибольшее признание из-за большой точности и отсутствия ограничений, что делает его применимым для адсорбентов и катализаторов любой пористой структуры.Этим методом проводятся исследования удельной поверхности исходного сырья, т.к. фазовый состав сырья может влиять на пористую структуру катализатора;

выбор температурного режима процесса сушки и прокаливания катализаторной массы важен для достижения максимальной удельной поверхности, пористости и прочности катализатора.Например, при получении катализатора СПС-Ф из 10% карбонизированной массы Sуд.=15,3м2/г;

из 20% карбонизированной массы Sуд.=19,4м2/г. На основании получения данных может модулироваться технологический процесс для заданных параметров получения данного катализатора.Для выбора температурного режима стадии прокаливания катализатора гидрирования бензола были исследованы прокаленные при разных температурах образцы (табл.1).

Таблица 1.

№ Температура, оС Удельная поверхность, м2/г п/п 300 оС 1. 123, 350 оС 2. 68, 400 оС 3. 54, 450 оС 4. 47, В настоящее время очень остро стоит вопрос о регенерации отработанных катализаторов.

Исследование удельной поверхности регенерированного катализатора "MAVC" проводилось хроматографическим методом тепловой десорбции аргона (табл.2):

Таблица 2.

Удельная Время поверхность № регенерации Удельная после п/п "MAVC" УЗ в поверхность, м /г прокаливания Н2О при t=250оС, м2/г 1. 5мин. 36,5 69, 2. 10мин. 85,8 107, 3. 15мин. 82,1 132, 4. 20мин. 55,5 136, 5. 25мин. 55,1 146, 6. 30мин. 40,8 178, Основное достоинство хроматографического метода определения удельной поверхности тепловой десорбции это широкий диапазон измерений: от 0,01м2/г до 1500м2/г.


БЫСТРЫЙ ЛАБОРАТОРНЫЙ МЕТОД ПОЛУЧЕНИЯ ЖИДКОГО ОКСИДА АЗОТА (IV) МожайскаяС.М., КравченкоИ.В., ДышловойВ.И.

Научный руководитель – к.т.н., доцент Дышловой В.И.

Северодонецкий технологический институт Восточноукраинского национального университетаим. В. Даля В ряде производств, в том числе адипиновой и азотной кислот образуется как побочный продукт оксид азота (I) – N2O (закись), который из-за плохой реакционной способности не перерабатывается и выбрасывается в атмосферу. Кислородом N2O не окисляется. Известно, что при фотохимическом активировании N2O в газообразном состоянии в Al-искровом спектре образуются продукты реакции N2,O2 и NO с квантовым выходом, равным 1.

Продукты этой реакции образуются на промежуточных этапах:

N2O N2 + O, O + N2O 2NO, O + N2O O2 + N _ 4N2O 3N2 + 2NO + O Из представленного реакционного механизма видно, что N2O может быть окислен до NO атомарным кислородом, т.е. нужен передатчик атомарного кислорода. Передатчиком атомарного кислорода может быть оксид азота (IV) – NO2, применяемый как окислитель в камерном и башенном способах производства серной кислоты:

SO2 + NO2 + H2O H2SO4 + NO;

2NO + O2 2NO2.

По аналогии, промежуточные реакции процесса окисления N2O диоксидом азота можно представить следующими:

NO2 NO + O, O + N2O 2NO, O + N2O O2 + N2, O + NO2 NO + O2, _ 2N2O + 4NO2 6NO + N2 + 2O2.

Для исследования этой сложной реакции нужен диоксид азота NO2(г), хранение которого в лабораторных условиях из-за токсичности причиняет много неудобств. Нами разработан быстрый лабораторный метод, по которому диоксид азота получают непосредственно перед использованием в экспериментах. Метод основан на реакции между серной кислотой и нитритом натрия:

H2SO4 + 2NaNO2 Na2SO4 + 2HNO2, 2 2HNO2 H2O + NO2 + NO, 2NO + O2 2NO2.

Ниже на рисунке показана схема установки.

Рис. Схема лабораторной установки для получения диоксида азота 1 – трехгорлая колба с нижним сливом для получения оксида азота;

2 – градуированный сосуд–мерник серной кислоты;

3 – двугорлая колба – доокислитель NO;

4, 5 – водяные холодильники;

6, 7 – приемники для N2O4 (ж);

8 – холодильная баня со снегом или льдом;

9 – поглотительная склянка;

10 – трубка-байпас;

11 – вакуум-насос;

а, б, в – краны.

По этой схеме реакции (1) и (2) проходят в колбе поз. 1, реакция (3) – в доокислителе поз. 3.

В последовательных холодильниках поз. 4 и 5NO2 сжижается в N2O4(ж) и собирается в охлаждаемые приемники поз. 6 и 7. Выход N2O4(ж) в среднем составляет около 90% на израсходованный в реакции NaNO2.

КРАТКИЙ ОБЗОР СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ ТОКСИЧНХ ОТХОДОВ Зимин Д.

Научный руководитель – ст. преп., магистр Бродская И.И.

Северодонецкий технологический институт Восточноукраинского национального университета им. В. Даля В последние годы защита окружающей среды стала общемировой проблемой, и осознание этого факта вышло за рамки узких кругов специалистов и ученых. Масштабы загрязнения невероятны - общее количество вредных выбросов в окружающую среду на земном шаре превышает 500 млн. тонн в год. И только союз экологии с целевой технологией может способствовать успешному развитию отраслей современного производства.

В настоящее время на вооружении у промышленности имеется ряд методов обезвреживания отходов. В мировой практике широко распространены методы биологической очистки сточных вод и факельное сжигание жидких и твердых отходов, однако преимущество следует отдать термическим.

Универсальным методом обезвреживания промышленных отходов считается факельное сжигание в топках. Однако реализация этого метода на практике часто усложняется. К основным и существенным недостаткам сжигания относится потребность в большом количестве дополнительного топлива для создания факела, а также жесткий режим работы основного оборудования.

Большие перспективы имеет сжигание отходов в псевдоожиженном слое инертного твердого материала. Повышение эффективности сжигания в псевдоожиженном слое связано с интенсивным перемешиванием твердых частиц с газовой фазой. Однако, низкие рабочие температуры (750-800 0С) не могут гарантировать полноту окисления органических примесей.

Среди перечисленных методов наибольшую эффективность имеют каталитические методы обезвреживания. Существует два типа каталитических методов: жидкофазное и парофазное окисление органических отходов в присутствии различных катализаторов.

Применение катализаторов обеспечивает определенный прогресс в решении этой проблемы, но полностью не решает ее.

Поиск эффективных решений привел к созданию новой технологии организации газофазных каталитических процессов. В ее основе катализ на мелкодисперсных каталитически активных частицах, находящихся в реакционной зоне в виде аэрозоля.

Новая технология позволяет осуществить химические каталитические реакции и для случая, если один из реагентов твердое вещество. Практически это единственная технология, обеспечивающая участие в каталитической реакции твердого реагента. Эффект определяется высокодисперсным состоянием и катализатора и твердого реагента.

Технология аэрозольного катализа позволяет по-новому представить организацию синтеза многих продуктов. Система поддержания аэрозоля катализатора одновременно может решать проблемы испарения, смешения и нагрева или охлаждения реагентов. В итоге можно существенно упростить узлы подготовки реагентов, а в некоторых случаях полностью их исключить (эти операции осуществляются непосредственно в реакторе). В результате снижается металлоемкость, сопротивление схемы, капитальные вложения и эксплуатационные расходы.

Указанные особенности аэрозольного катализа определяют перспективы реализации процессов различных типов: крекинга, пиролиза, дегидрирования, гидратации и дегидратации, винилирования, обезвреживания промышленных отходов органических производств и др.

ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЕ ВЫСОЛОВ НА КЕРАМИЧЕСКОМ КИРПИЧЕ Дегтярева В.Е., Кравченко А.Г.

начальник лаборатории научно-технического центра Павленко Е.М.

ГПП "Объединение Азот", г.Северодонецк Предотвращение образования высолов на керамическом кирпиче и других стеновых изделиях является одной из основных задач, поставленных перед Научно-техническим центром заводом керамического кирпича. Главная причина появления высолов на керамических стеновых изделиях – значительная засоленность глинистого сырья водорастворимыми солями щелочных и щелочно-земельных металлов.

В Научно-техническом центре СГППО "Азот" проведены лабораторные исследования и обследования производства керамических изделий с целью разработки эффективных методов предотвращения образования высолов на поверхности керамических изделий.

Одним из наиболее перспективных методов борьбы с высолами является перевод растворимых солей в нерастворимые путем введения в глиномассу различных добавок. С этой целью эффективно введение в глиномассу добавки соли бария. В лабораторных условиях рассмотрены в качестве барийсодержащих добавок оксид бария, азотнокислый барий. Введение в глиномассу 0,5% (масс.) оксида бария способствует снижению содержания водорастворимых сульфатов в 25 раз. При использовании Ва(NO3)2, BaСО3 – результаты аналогичны.

Наработана опытно-промышленная партия керамического кирпича с добавкой азотнокислого бария. В связи с низкой растворимостью соли возникла трудность в поддержании заданной концентрации. Кроме того, гранулометрический анализ азотнокислого бария показал наличие до 98% крупной фракции – 0,131мм. После обжига на поверхности изделий с добавкой Ва(NO3)2 отмечено появление отдельных белых пятен округлой формы, а также неоднородность окраски кирпича (до 8 оттенков) вследствие неравномерности вводимого количества Ва(NO3)2. После дополнительного помола до содержания фракции менее 0,13мм – 99,14% выпущена опытная партия кирпича с равномерной окраской поверхности изделий.

Использование добавки азотнокислого бария, наряду с положительными результатами по предотвращению высолов приводит к увеличению содержания окислов азота в дымовых газах печи обжига в 57 раз. В ходе проведения инвентаризации газовых выбросов и обследования процесса обжига керамических изделий подобрана схема подачи в печь вагонеток, загруженных изделиями с добавкой Ва(NO3)2, для минимального увеличения содержания окислов азота в выбросах в атмосферу.

Использование добавки азотнокислого бария позволяет получить лицевой кирпич марок и 150 (по прочности).

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АНГОБНЫХ ПОКРЫТИЙ В ПРОИЗВОДСТВЕ СТЕНОВОЙ КЕРАМИКИ Дегтярева В.Е., Кравченко А.Г.

начальник лаборатории научно-технического центра Павленко Е.М.

ГПП "Объединение Азот", г.Северодонецк В настоящее время возросли требования современной архитектуры к расширению ассортимента и качеству керамических изделий. Наиболее актуальной проблемой является образование высолов на поверхности керамических изделий. Одним из способов предотвращения высолов является нанесение на поверхность сырца или обожженного кирпича различных покрытий, улучшающих технические и эксплуатационные качества изделий.

В Научно-техническом центре СГППО "Азот" проведены лабораторные исследования по подбору состава защитных (ангобных) покрытий.

Основным условием выпуска ангобированных изделий является прочное закрепление лицевого слоя, важное значение имеет одинаковая толщина и равномерная окраска.

В качестве основного сырья для лицевого слоя использовали светложгущуюся глину Попаснянского карьера, содержащую незначительное количество вредных примесей. Для регулирования пластичности лицевого слоя и величины усадки вводили различные добавки.


Для улучшения морозостойкости, а также для прочного сцепления фактурного слоя с массой изделия в ангобную массу добавляли бой стекла. Для получения стекловидного покрытия в состав ангобной массы вводили добавку гексаметафосфата натрия. В процессе обжига гексаметафосфат натрия плавится при 610–640С, превращаясь в вязкую жидкость, в которой растворяются красящие оксиды и другие добавки, обеспечивая тем самым хорошее сцепление с поверхностью образца и равномерное окрашивание ангобного слоя.

Покрытия готовили совместным тонким помолом: глины, боя стекла, гексаметафосфата натрия и пигмента. В качестве пигмента использовали оксиды кобальта, хрома, цинка, а также отработанный катализатор СТК-1. Покрытия наносили как на свежеотформованные, так и на высушенные образцы методом окунания. Образцы на основе Попаснянской глины и стеклобоя, обожженные при 900С, имеют светло-кремовую поверхность, ангобный слой плотно спекся с поверхностью образца. При введении в состав ангобной массы оксидов кобальта, цинка, отработанного катализатора СТК-1 покрытие приобретает соответственно голубой, белый или коричневый цвет. Лабораторные образцы с ангобным покрытием, содержащим в своем составе гексаметафосфат натрия и обожженные при 1000С, имеют плотно спекшуюся стекловидную поверхность. Нанесение ангобных покрытий на поверхность керамических изделий позволит не только предотвратить высолы на поверхности изделий, но и расширить ассортимент и цветовую гамму выпускаемых керамических изделий.

ПРОМЫШЛЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ КАТАЛИТИЧЕСКИХ СИСТЕМ ОКИСЛЕНИЯ АММИАКА В ПРОИЗВОДСТВЕ АЗОТНОЙ КИСЛОТЫ Лепихова И.А., Осыченко Л.В., Ведерникова Т.Ф.

начальник лаборатории научно-технического центра Павленко Е.М.

ГПП "Объединение Азот", г.Северодонецк В настоящее время единственным промышленным способом получения азотной кислоты является каталитическое окисление аммиака кислородом воздуха с последующим поглощением полученных оксидов водой.

Стадия конверсии аммиака во многом определяет показатели всего производства азотной кислоты. Именно от условий и качества ее проведения зависят расходные коэффициенты по аммиаку, вложения и потери платиноидов и, в определенной степени, энергетические возможности схемы.

Каталитическое окисление аммиака является одним из немногих процессов в крупной промышленности, в которой платиновые сплавы, используемые в качестве катализатора, все еще нельзя заменить более дешевым не содержащим драгоценные металлы катализатором, несмотря на то, что потери платины особенно высоки.

Эффективность катализатора можно выразить в степени конверсии, сроке службы и количестве драгоценного металла. Эти факторы в значительной степени взаимосвязаны, кроме того, на них сложным образом влияют различные параметры процесса. Наряду со структурой и конфигурацией каталитического пакета наиболее важными параметрами являются производственное давление и температура, соотношение аммиак /воздух, температура предварительного нагрева и скорость потока газа.

В настоящее время разработкой новых и усовершенствованием существующих катализаторных сеток для процесса окисления аммиака занимаются многие отечественные и зарубежные фирмы.

Немецкая фирма "dmc2" производит каталитические системы, выполненные по патентованной фирмой DegussaMetalsCatalystsCerdes (dmc2) технологии вязания в плоскостном слое, позволяющей производить платино-родиевую сетку практически любой конфигурации.

На СГППО "Азот" в агрегатах УКЛ по производству азотной кислоты успешно прошли испытания катализаторные сетки типа MULTINIT – вязанные с трехмерной структурой пространства, изготовленные из сплава 95% Pt и 5% Rh, с диаметром нити 0,076мм. В комплект входило от 5 до 7 сеток с общим весом 18000–22000г.

Испытания проводились при нагрузке по аммиаку от 4700 до 5900м3/ч, при этом средняя степень конверсии составила ~91%, при использовании улавливающих систем степень конверсии возрастала до 94%, удельные потери платиноидов без учета уловленных улавливающими системами составили 0,14–0,21г/т НNO3, износ сеток 33–55%. Срок эксплуатации катализаторных сеток фирмы "dmc2" составляет 145 суток.

Английская фирма "Джонсон-Матти" производит вязанные платино-родиевые (95% Pt и 5% Rh) сетки. В контактный аппарат загружался комплект из 14-ти катализаторных сеток общим весом 20000–22000г состоящий из:

- двух сеток "Nitro-Lok 820";

- двух сеток "Рro-Lok 760";

- десяти сеток "Nitro-Lok 760".

Используемые сетки отличались друг от друга толщиной нити: "Nitro-Lok 820" связаны из проволоки толщиной 0,082мм;

"Рro-Lok 760" и "Nitro-Lok 760" – 0,076мм.

Во время работы средняя нагрузка по аммиаку изменялась от 4800 до 5600м3/ч, средняя степень конверсии аммиака на различных агрегатах изменялась от 93,3 до 93,8%, удельные потери платиноидов от 0,182 до 0,243г/т НNO3, износ сеток от 39 до 55,7%. Наличие улавливающих систем на степени конверсии аммиака практически не отражалось. Срок пробега каталитических систем фирмы "Джонсон-Матти" составляет 150 суток.

ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИПОЛУЧЕНИЯ КАЛИЕВОЙ И НАТРИЕВОЙ СЕЛИТРЫ СО 100%-НОЙ РАССЫПЧАТОСТЬЮ Попова С.В., Суворина М.В., Ивлева И.Н.

начальник лаборатории научно-технического центра Павленко Е.М.

ГПП "Объединение Азот", г.Северодонецк Химизация сельского хозяйства требует наряду с увеличением масштабов поставок минеральных удобрений, улучшение их качества, одной из наиболее важных характеристик которого является слеживаемость. Устранение слеживаемости удобрений – один из основных путей улучшения их физических свойств, так как использование в сельском хозяйстве слежавшегося продукта связано с большими материальными и трудозатратами.

Научно-техническим центром СГПП "Объединение Азот" в лабораторных условиях исследовалась возможность получения калиевой и натриевой селитры со 100%-ной рассыпчатостью путем введения различного рода добавок. Добавки вводим в готовый продукт – калиевую и натриевую селитру, а также в кристалл из центрифуги цеха (до стадии сушки) путем опрыскивания или механического смешения в количестве 0,002 - 4,7% масс., от веса сухого продукта.

Контрольным образцом служила техническая селитра из цеха – KNO3 марки Б (ГОСТ 19790 77) и NaNO3 марки А (ГОСТ 828-77).

Критериями оценки эффективности добавок являлись показатели – слеживаемость и основные физико-химические показатели согласно ГОСТ.

В качестве добавок использовались: водный раствор КФС, водный раствор ПВС, раствор "Novo-Flow" 1014 TR, представляющий собой смесь полимеров и водорастворимых ПАВ, водный раствор аминов, жидкие отходы при производстве уксусной кислоты, винилацетата и производстве органических продуктов из ароматического сырья, песок перлитовой марки М 75, гексафторосилициеат натрия Na2SiF6 в виде твердой соли, щелочной раствор желтой кровяной соли (ЖКС), водный раствор ТУНа – трехводного уксуснокислого натрия, смеси КФС с насыщенными растворами сернокислых и хлористых солей ZnSO4, CuSO4 и MgCl2.

При испытании опытных образцов не удалось получить калиевую селитру со 100-ной рассыпчатостью, однако можно выделить следующие добавки с оптимальным количеством дозировки в KNO3, максимально уменьшившие слеживаемость селитры 5-18 раз: 0,01% раствор ТУНа в кристалл из центрифуги;

0,6% перлита в готовый продукт;

0,01% кубового остатка при производстве винилацетата в кристалл из центрифуги;

0,040,1% раствор "Novo Flow" 1014 TR в кристалл из центрифуги;

0,04% раствор "Novo-Flow" 1014 TR в готовый продукт;

0,01% раствор аминов в кристалл из центрифуги. Однако, из-за превышения норм по физико-химическим показателям согласно ГОСТ добавки 0,01% раствора ТУНа и 0,6% перлита не могут быть рекомендованы для получения калиевой селитры.

В лабораторных условиях удалось получить натриевую селитру со 100%-ной рассыпчатостью при использовании антислеживателя "Novo-Flow" 1014 TR, вводимого в количестве 0,07-0,1% в готовый продукт.

Максимальное снижение слеживаемости опытных образцов NaNO3 в 5,68,5 раз было достигнуто при введении 0,04% раствора "Novo-Flow" 1014 TR и 0,02% раствора аминов в кристалл из центрифуги.

МЕХАНИЗМ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ПРОПИТКИ В ГЕТЕРОГЕННОМ КАТАЛИЗЕ к.т.н., Роменский А.В., Волохов И.В.

зав. кафедры НТУ "ХПИ", д.т.н., Лобойко А.Я.

ГПП "Объединение Азот", г.Северодонецк НТУ "Харьковский политехнический институт", г.Харьков Описание механизма ультразвуковой пропитки пористых структур гетерогенных катализаторов основано на акустических эффектах, возникающих в жидкости на границе раздела двух фаз: жидкость – твердое тело.

Уравнение для описания акустических течений вблизи поверхности пористого катализатора имеет следующий вид:

(1) где – скорость движенияпропитывающего раствора жидкости;

t – время пропитки;

Р – давление;

– плотность пропитывающего раствора;

– коэффициенты кинематической и объемной вязкости.

Большинство носителей гетерогенных катализаторов представляют собой цилиндрические или сферические гранулы. Для цилиндра решение уравнения (1) имеет следующий вид:

(2) где r – радиус цилиндрической таблетки катализатора;

;

.

Из уравнения (2) следует, что скорость акустических течений пропорциональна квадрату колебательной скорости и внешняя поверхность таблетки катализатора находится в поле вихревых потоков жидкости.

Скорость проникновения жидкости в поры и каналы катализатора можно получить из динамического уравнения жидкости переменной массы:

(3) где – импульс столба пропитывающей жидкости;

t – время пропитки;

– вес столба пропитывающей жидкости;

– сила трения жидкости в порах;

– сила звукокапиллярного давления;

– сила поверхностного натяжения.

После преобразований, учитывая, что, получим соотношение:

(4) Решая уравнение (4) находим формулу для определения высоты проникновения пропиточного раствора в поры катализатора, в зависимости от одиночной ударной волны кавитационной каверны:

(5) Произведем оценку величины проникновения пропитывающего раствора в поры катализатора с учетом потока кавитационных каверн на единицу площади поверхности катализатора в единицу времени.

При соответствующих условиях, уравнение для потока имеет вид:

(6) где k – индекс кавитации;

Т – время жизни кавитационной каверны;

– переводные коэффициенты;

с – скорость волны.

При условиях: f = 20кГц;

Р0 = 105Па;

R = 10-4м;

= 10-3Па•с;

= 1017Вт/м3;

с = 103м/с;

= 0,5;

k = 10-4;

= 103кг/м3;

Rmin = 10-5м;

R0 = 10-5м;

Rк = 10-4м значения дляh0 10-2м и J 107.

МЕХАНИЗМ ОБРАЗОВАНИЯ АКТИВНЫХ ЦЕНТРОВ КАТАЛИЗАТОРА В УЛЬТРАЗВУКОВОМ ПОЛЕ к.т.н., Роменский А.В., Волохов И.В.

зав. кафедры НТУ "ХПИ", д.т.н., Лобойко А.Я.

ГПП "Объединение Азот", г.Северодонецк НТУ "Харьковский политехнический институт", г.Харьков На основании полученных экспериментальных данных рассмотрен механизм воздействия ультразвукового излучения на процесс образования каталитически активной поверхности у гетерогенных катализаторов синтеза винилацетата и конверсии метана [1, 2].

Поскольку пропитывающими растворами являются водные соли металлов, будем рассматривать процессы ультразвукового воздействия на систему вода + соль металла.

Именно в этой системе, вследствие образования, развития и аннигиляции кавитационных каверн будет формироваться акустический поток, в конечном итоге определяющий эффективность пропитки и, следовательно, получение активного, селективного и производительного катализатора для данного химического процесса.

Образующиеся при акустическом воздействии радикалы ОН• взаимодействуют с находящимися в растворе ионами Zn и Ni:

ОН• + Zn3+ Zn4+ + ОН- (1) ОН• + Ni+ Ni2+ + ОН- (2) В результате этих реакций образуются атомы цинка и никеля которые участвуют в адсорбционных процессах на пористой поверхности катализатора.

Кинетика изменения концентраций основных продуктов реакций описывается дифференциальными уравнениями следующим образом:

(3) (4) (5) (6) где –концентрации радикальных и молекулярных продуктов реакции;

– коэффициенты диффузии;

–константы скоростей реакций.

Решением системы дифференциальных уравнений с начальными условиями, методом численного интегрирования, являются концентрации основных продуктов акустической реакции. Таким образом, в пропитывающем растворе под воздействием кавитации, образуется мощный акустический поток радикалов и молекул, который воздействует на всю поверхность носителя катализатора. Под воздействием этого потока изменяется пористая структура катализатора и коренным образом характер распределения активного компонента на обрабатываемой поверхности каталитического контакта. Это подтверждается экспериментальными данными по удельной поверхности и пористости катализатора обработанного в поле ультразвука.

МЕХАНИЗМ ДИСПЕРГИРОВАНИЯ КАТАЛИТИЧЕСКИХ МАСС В МОЩНЫХ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ ПОЛЯХ к.т.н., Роменский А.В., Ляхов В.Ф.

главный инженер СГПП "Объединение Азот", Волохов И.В.

ГПП "Объединение Азот", г.Северодонецк ООО НПК "Алвиго-КС", г.Северодонецк Гетерогенные катализаторы, получаемые методом смешения солей металлов и дальнейшим формированием в таблетки механическими методами, могут быть получены УЗ гомогенизацией исходных компонентов [1, 2].

Эффективность УЗ-гомогенизации оценивается по уравнению:

(1) где М – убыль массы за время t;

М – исходная масса вещества;

– энергетический параметр;

n – порядок реакции.

Разрушение исходного вещества в акустическом поле происходит под воздействием ударных волн, возникающих при аннигиляции кавитационных каверн и под действием микроструек жидкости. Если размер кавитационной каверны преобладает над размером твердой частицы, то условия для начального искажения формы каверны не создается, и она аннигилирует с образованием ударной волны. В тех случаях, когда размеры твердого тела превосходят размер каверны, она теряет сферическую форму и при аннигиляции образует микроструйку жидкости.

Объем массы вещества, разрушенного к моменту времени t, может быть оценен по соотношениям:

(2) (3) Решая совместно эти уравнения, определяем глубину разрушения поверхности частиц от времени:

(4) Отсюда для радиуса гомогенизированных частиц получим выражение:

(5) и время гомогенизации, необходимое для достижения частицами размера а будет равно:

(6) Таким образом, уравнение кинетики процесса УЗ-гомогенизации запишется в виде:

(7) Подбор акустических характеристик для оптимизации процесса УЗ-гомогенизации связан с созданием условий для максимального развития кавитации при сохранении или увеличении скорости аннигиляции кавитационных каверн. Такие условия, помимо изменения акустических параметров, могут создаваться гомогенизируемой средой, растворенным газом и температурой.

КИНЕТИКА ОБРАЗОВАНИЯ АКТИВНЫХ КОМПЛЕКСОВ КАТАЛИЗА ПРИ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ГОМОГЕНИЗАЦИИ к.т.н., Роменский А.В., Ляхов В.Ф.

главный инженер СГПП "Объединение Азот", Волохов И.В.

ГПП "Объединение Азот", г.Северодонецк ООО НПК "Алвиго-КС", г.Северодонецк На базе экспериментальных данных, полученных при синтезе гетерогенных катализаторов окисления аммиака (железохромовый катализатор) и перегруппировки циклогексаноноксима в капролактам (алюмо-борный катализатор) рассмотрена кинетика образования активных комплексов катализа при УЗ-гомогенизации.

Кинетика комплексообразования указанных гетерогенных структур базируется на процессах кристаллизации в ультразвуковом поле, поскольку железо-хромовый каталитический контакт синтезируется смешением нитратов Fe(NO3)3 • 9H2O и Cr(NO3)3 • 9H2O при различных весовых соотношениях, а алюмоборный катализатор получают смешением Al2O3 и В2О3 с добавлением сажи [1].

Исходя из полученных кинетических параметров процесса термического разложения смесей нитратов, были проанализированы различные уравнения для необратимого гетерогенного процесса с участием газовой фазы. Наиболее близким уравнением, согласующимся с полученными экспериментальными данными, является уравнение Рогинского-Тодеса Мампела [2]:

(1) Кинетические исследования процесса формирования Al–B катализатора, подтверждаются результатами электронномикроскопических и рентгенографических исследований.

Рентгеноструктурный анализ показал, что для образца, полученного смешением, фазовый состав соответствует соединению Al2O3 • 3B2O3, в то время как у катализатора, приготовленного методом УЗ-гомогенизации – 9Al2O3 • 2B2O3. Различие в фазовых составах существенно сказывается и на прочности готового катализатора, последний образец обладает показателями по прочности приближающимися к корунду.

При выяснении механизма УЗ-гомогенизации было установлено, что определяющим эффектом формирования смешанных катализаторов является кавитация.

Разрыв сплошности границы раздела смешиваемых нитратов под воздействием ультразвука приводит к образованию комплексов, для которых энергетическое соответствие ионов железа и хрома позволяет уже на стадии УЗ-гомогенизации образовывать активную каталитическую структуру. Схема образования каталитического комплекса может быть представлена следующим образом:

УЗ УЗ Fe(NO3)3•9H2O+Cr(NO3)3•9H2O 2Fe3++2Cr3++12(NO3)-+36H++36(OH)- 12NO2+Fe2O3•Cr2O3+36H2O+3O2 (2) Предложенный механизм УЗ-гомогенизации подтвердился и при генезисе (Al–B) катализатора.

Последовательность адсорбции и образования каталитического комплекса Al–B катализатора в УЗ-поле может быть представлена схемой:

18Al3++4B3++7H++7(OH)-+33O2 2Al2O3+4H3BO3+H2O 9Al2O3•2B2O3+7H2O (3) Таким образом, УЗ-гомогенизация позволяет принципиально изменить ход образования активной каталитической структуры, формировать активный каталитический контакт уже на стадии смешения исходных компонентов катализатора.

Возникновение в растворах солей металлов пульсирующих кавитационных каверн является причиной диспергирования кристаллов и увеличения скорости зарождения центров кристаллизации, которые и определяют в конечном итоге процесс формирования активной каталитической структуры.

ЛИТЕРАТУРА.

1. Роменский А.В. Технология приготовления и регенерации гетерогенных катализаторов в ультразвуковом поле: Автореф. канд. дисс. Х.: ХПИ, 1986. 22С.

2. Роменский А.В., Лобойко А.Я., Атрощенко В.И. // Химическая технология. 1986. №6.

С.39–42.

МОДЕРНИЗАЦИЯ АГРЕГАТОВ УКЛ ПРОИЗВОДСТВА НЕКОНЦЕНТРИРОВАННОЙ АЗОТНОЙ КИСЛОТЫ НА СГПП "ОБЪЕДИНЕНИЕ АЗОТ".

Ведерникова Т.Ф., Осыченко Л.В.

начальник лаборатории научно-технического центра Павленко Е.М.

ГПП "Объединение Азот", г.Северодонецк В настоящее время наряду с совершенствованием технологических процессов, увеличивающих степень переработки сырья, уменьшающих энергоемкость и отходность, большое внимание уделяется технологиям, снижающим количество вредных выбросов на "конце трубы", защищающим воздушный бассейн от загрязняющих веществ и, прежде всего от NOx.Наиболее рациональным способом очистки газов, содержащих оксиды азота, является способ их каталитического восстановления до молекулярного азота. В зависимости от природы газа-восстановителя он осуществляется в двух вариантах:неселективное (высокотемпературное) восстановление оксидов азота с помощью Н2, СО, СН4 либо природного газа;

селективное (низкотемпературное) восстановление оксидов азота в смеси с О2 с помощью аммиака.



Pages:     | 1 || 3 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.