- •Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
- •Самара 2012
- •Самарский государственный технический университет
- •Выпускная квалификационная работа
- •Изучение процесса термического окисления активных углей
- •Оксидами азота
- •Техническое задание
- •СамГту 240701 052 18 01 тз
- •Самара 2012 реферат
- •Содержание
- •1 Аналитический обзор
- •2 Обсуждение результатов
- •3 Экспериментальная часть
- •4 Охрана труда и защита окружающей среды
- •5 Технико-экономический расчёт
- •1 Аналитический обзор
- •1.1 Оксиды азота и их свойства
- •1.2 Методы очистки промышленных газовых выбросов
- •1.3 Активные угли
- •2 Обсуждение результатов
- •2.1 Постановка задачи
- •2.2 Подбор образцов активных улей различной адсорбционной активности, определение их удельной поверхности и динамической активности к оксидам азота
- •2.2.1 Подбор образцов углей
- •2.2.2 Оценка динамической активности углеродных материалов по оксидам азота
- •2.2.3 Определение динамической активности образцов углеродсодержащих материалов по оксидам азота
- •2.2.4 Определение суммарной удельной поверхности углей
- •2.2.4.1 Удельная поверхность активных углей
- •2.3 Оценка энергии активации процесса термического взаимодействия оксидов азота и активных углей
- •2.4 Экспериментальная проверка возможности использования активных углеродсодержащих материалов для эффективного обезвреживания оксидов азота
- •2.4.1 Разработка усовершенствованной методики оценки степени обезвреживания оксидов азота активными углями при различных температурах
- •2.5 Описание разработанной установки
- •2.5.1 Контроль температуры
- •2.5.2 Методика исследования обезвреживания оксидов азота в термическом режиме
- •2.5.3 Аппаратура, материалы и реактивы
- •2.5.4 Подготовка к испытанию
- •2.5.5 Подготовка пробы угля
- •2.6 Проведение испытания
- •2.6.1 Расчёт исходной смеси, состоящей из диоксида азота и атмосферного воздуха
- •2.7 Оценка методики обезвреживания оксидов в термическом режиме с помощью активных углей аг-3 и скт-10
- •2.7.1 Оценка результатов обезвреживания оксидов азота с помощью угля аг-3 в интервале температур 100-7000с
- •2.7.2 Оценка результатов обезвреживания оксидов азота с помощью угля скт-10 в интервале температур 100-8000с
- •3 Экспериментальная часть
- •3.1 Применяемые реактивы и материалы
- •3.5 Методика определения удельной поверхности углеродсодержащих материалов
- •3.3 Методика оценки степени обезвреживания оксидов азота в термическом режиме с помощью активных углей
- •3.3.1 Методика оценки степени обезвреживания оксидов азота в термическом режиме с помощью активных углей с применением силикагеля
- •3.3.2 Методика оценки степени обезвреживания оксидов азота в термическом режиме с помощью активного угля марки скт-10 с применением различных скоростных режимов пропускания оксидов азота
- •3.3.3 Методика оценки степени обезвреживания оксидов азота в термическом режиме с помощью активного угля марки скт-10 с применением различной концентрации оксидов азота
- •4 Охрана труда и защита окружающей среды
- •4.1 Характеристика исследовательской работы по степени опасности
- •4.2 Свойства веществ и меры безопасности
- •4.3 Меры безопасности при проведении исследований
- •4.4 Санитарно-гигиенические характеристики лаборатории
- •4.5 Средства пожаротушения
- •5 Технико–экономический расчёт
- •5.1 Расчет затрат на сырье и материалы
- •5.2 Расчет капитальных затрат и амортизационных отчислений
- •5.3 Расчет энергетических затрат
- •5.4 Расчет фонда заработной платы
- •5.5 Затраты на проведение исследовательской работы
- •5.6 Стоимость одного часа эксперимента
- •Библиографический список
- •Список публикации по теме: «Утилизация, переработка и обезвреживание газообразных и твердых отходов производства энергоёмких соединений» Тезисы докладов в сборниках трудов конференций
- •Участие в выставках
- •Защита интеллектуальной собственности:
- •Участие в конкурсах
- •Научное и общественное признание:
- •Приложения
3.3 Методика оценки степени обезвреживания оксидов азота в термическом режиме с помощью активных углей
3.3.1 Методика оценки степени обезвреживания оксидов азота в термическом режиме с помощью активных углей с применением силикагеля
Для проведения исследований по оценке обезвреживания оксидов азота в термическом режиме была разработана и смонтирована установка, изображённая на рисунке 5 Установку для оценки методики обезвреживания оксидов азота в термическом режиме с использованием активных углей (рисунок 5) собирали на рабочем месте в вытяжном шкафу (при включенной вентиляции). Она состояла из: капельной воронки, конической колбы, магнитной мешалки, колбы с силикагелем, делительной воронки, источника сжатого воздуха, ротаметра, термопар, барботера и склянки с поглатительным раствором.
В капельную воронку 1 наливали 50 мл раствора нитрита натрия 40%. В колбу 3 наливали 30 мл азотной кислоты и 200 мл дистиллированной воды. Краны 6, 15, 12, 13 закрыли, 2, 7, 8, 9, 11 – открыли. После чего включали магнитную мешалку и начинали прикапывать из капельной воронки 1 нитрит натрия со скоростью 15-17 капель в минуту. Образовавшиеся оксиды азота проходили через силикагель, затем уже в высушенном состоянии в емкость 10. Как только оксиды азота образовались в ёмкости 10, прекращали прикапывание нитрита натрия, выключали мешалку. Об образовании оксидов азота свидетельствовал образовавшийся бурый газ (рисунок 6). Открывали кран 12, 15, кран 8 закрыли, и оксиды азота пропускали с помощью сжатого воздуха камеры 14 через реактор с углем, находящийся в печи 20, и затем – через 200 мл поглотительного раствора 22.
Реактор заполняли пробой угля, присоединяли к трубке датчик температуры. Реактор представляет собой кварцевую трубку с внутренним и внешним диаметрами 10 и 14 мм, соответственно. Длина реактора составляет 290 мм (рисунок 5). В реактор, а именно, в слой кварцевой крошки, был установлен спай термопара хромель-алюмель. Высота кварцевой крошки 15-20 мм, размер частиц крошки от 1,5 до 2 мм. Частицы просеянного и высушенного угля засыпали на разделительную сетку, с которой контактировал слой кварцевой крошки. Данная конструкция реактора позволяет сохранить твёрдый реагент в зоне реакции в течение всего времени эксперимента. Навеска реагента (2 г угля) соответствовала высоте 125 мм - 60 мм . Сверху на навеску угля засыпали также кварцевую крошку, разделяя уголь и крошку, аналогично, сеткой. Высота кварца 50 мм. Наличие кварцевой крошки в зоне контакта с термопарой позволило однородно прогревать поступающий сверху газ-окислитель из-за эффективного теплообмена между кварцевой крошкой и газом.
Уголь перед испытанием предварительно измельчали и просеивали, получая фракцию с размером частиц 0,5 – 1,5 мм. Перед каждым экспериментом уголь сушили в термостате в течение 1 ч при температуре 110-1150С. Уголь насыпали в трубку малыми порциями и уплотняли каждый раз осторожным постукиванием по стенке трубки (при плавном поворачивании трубки вокруг оси).
Трубку с пробой угля закрывали с обеих сторон пробками и взвешивали на аналитических весах. После снятия пробок нижнюю часть термопары (спай) помещали в слой кварцевой крошки. Далее реактор помещали в печь. Печь представляет собой цилиндрический электронагреватель, заключенный в металлический кожух. Печь подсоединялась к сети 220 В через лабораторный автотрансформатор (ЛАТР).
Включали ЛАТР и начинали прогревание трубки с пробой угля (реактор) до нужной температуры. При этом кран 18 держали открытым, а кран 17 перекрывали, для того чтобы влага содержащаяся в угле испарялась.
Открывали кран 12, 15, кран 8 закрыли, и оксиды азота пропускали с помощью сжатого воздуха камеры 14 через реактор с углем, находящийся в печи 20, и затем – через 200 мл поглотительного раствора 22. Нагрев печи корректировался с помощью ЛАТРа.
Взаимодействие углерода с оксидами азота определялась уменьшением массы активного угля, находившимся в реакторе, в процессе окисления. Разницу масс исходной навески и вещества, не прореагировавшего в результате испытания, получали в каждом эксперименте. Взвешивали используемые вещества и навески угля на аналитических весах.