химический каталог




Активные угли и их промышленное применение

Автор X.Кинле, Э.Бадер

ся добавлять в процессе эксплуатации.

Стоимость добавляемого угля зависит от типа активного угля (производительность — цена), количества и вида удаляемых примесей, влияния биологических процессов разложения и способа реактивирования. При выборе подходящего сорта активного угля общая площадь поверхности (измеренная по иоду) и цена не являются единственными решающими факторами. Важно, чтобы распределение размеров пор угля наилучшим образом соответствовало размеру молекул, т. е. для оптимальной адсорбции мелких молекул необходимы поры наименьших размеров, а для крупных молекул— соответственно широкие поры. Для такой оценки необходимы предварительные испытания. Следует отметить, что адсорбционная способность тонкопористого угля, пригодного для адсорбции мелких молекул, снижается в процессе реактивирования в значительно большей степени, чем у крупнопористого угля, так как тонкие поры при реактивировании расширяются. Для гранулированных углей важна прочность на удар и на истирание.

При очистке бытовых сточных вод срок службы активного угля увеличивается вследствие одновременно протекающих процессов биологического разложения; для очистки промышленных стоков такая комбинация процессов обычно невозможна. Повышение производительности систем и возрастающие объемы адсорбируемых веществ в этом случае ведут к быстрой отработке угля и увеличению числа циклов реактивирования.

При эксплуатации печей в процессе термического реактивирования к росту потерь угля ведут превышение оптимальной температуры, продолжительное пребывание активного угля в реакторе, большой избыток кислорода или водяного пара, присутствие неорганических катализаторов разложения, непол ная выгрузка угля на выходе из реактора. Эти параметры еле дует постоянно контролировать, и, тем не менее, опыт пока зывает, что при термическом реактивировании даже строжай шее соблюдение режима процесса не исключает потерь угля ' печи, которые составляют около половины общих потерь Абсолютное значение потерь активного угля на цикл суШе ственно зависит от типа и объема очищаемой среды и моЖе1 составлять от одного или нескольких процентов до 15—20 ю

В общем потери 4—7 % считаются нормальными. Однако, определяя расход угля, следует учитывать, что при эксплуатации адсорбционной установки на реактивирование приходится лишь небольшая доля общих затрат. Эта доля, в соответствии с опытом работы адсорбционных установок в США, составляет 5—15 % от стоимости всей установки. Даже увеличение потерь угля до 30—40 % при неправильном режиме процесса в печи могло бы поднять общую стоимость лишь на несколько процентов.

В заключение приведем еще один пример [8]. Фирма American Cyanamid (США) построила на своем предприятии по производству органических химических веществ в Баунд-Бруке (Нью-Джерси) установку для очистки сточных вод на активном угле производительностью 75 700 м3/сут. На установке работают 10 адсорбционных колонн, в каждой по 71 т угля. Используемая для реактивирования многополочная печь позволяет ежедневно возвращать в адсорбционную систему 55—69 т активного угля. Для возмещения потерь угля необходимо около 3,8 т угля в сутки. Общая стоимость эксплуатации установки составляет около 5 млн. долларов в год.

11. ПРИМЕНЕНИЕ АКТИВНЫХ УГЛЕЙ В КАЧЕСТВЕ КАТАЛИЗАТОРОВ И НОСИТЕЛЕЙ КАТАЛИЗАТОРОВ

11.1. ФАКТОРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ КАТАЛИТИЧЕСКУЮ СПОСОБНОСТЬ АКТИВНЫХ УГЛЕЙ

Известно, что каталитическая активность многих металлов и оксидов металлов обусловлена присутствием активных центров, которые чаще всего являются дефектами кристаллов. В разделе 2.1 отмечалось, что активный уголь представляет собой смесь аморфного и графитизированного углерода. Из-за малых размеров кристаллитов в активном угле имеется большое число ненасыщенных валентностей, особенно по краям гексагональных сеток, которые ведут себя подобно структурным дефектам. Сами плоскости графитовых слоев также способны проявлять каталитическую активность благодаря наличию системы л-электронов. Каталитическая способность активных углей, обусловленная особенностями кристаллической структуры углеродного скелета, усиливается каталитическим Действием поверхностных кислородных соединений, особенно в окислительно-восстановительных реакциях. Такой синергети-ческий эффект можно использовать в обменных реакциях, например, для удаления серы из отходящих дымовых газов; однако иногда этот эффект нежелателен,— например, при рекуперации альдегидов или кетонов он может ускорить их окисление.

Во многих случаях активные угли являются идеальными носителями катализаторов, поскольку обладают развитой

184

5 Зак. 806

185

внутренней поверхностью. Такие угли можно пропитать Соединениями благородных металлов, например палладия, а также солями типа хлорида ртути и ацетата цинка.

11.2. ОКИСЛИТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ

Активный уголь проявляет склонность к накоплению кислорода, который присутствует в основном в составе различных поверхностных соединений и лишь частично адсорбируется физически. Такие процессы происходят на воздухе и в воде, содержащей кислород. Поэтому многие вещества окисляются в контакте с активным углем. Некоторые примеры использования окислительных свойств активных углей рассматриваются в следующих разделах.

11.2.1. Окисление диоксида серы

Исследования процесса обессеривания дымовых газов показали, что диоксид серы превращается в триоксид при участии кислорода, входящего в состав поверхностных соединений на активном угле (см. также раздел 6.5.2). Каталитическую способность отработанного угля можно быстро восстановить добавлением соединений иода, которые ускоряют регенерацию основных поверхностных соединений кислорода.

11.2.2. Процесс «Оксорбон» (Fe2+/Fe3+)

В водных растворах двухвалентное железо может окисляться в трехвалентное железо в контакте с аэрированным активным углем [1]. Этот эффект используется в процессе «Оксорбон», чтобы из довольно дешевых отходов, содержащих двухвалентное железо, получить трехвалентное железо, применяемое в качестве коагулянта при обработке сточных вод.

11.2.3. Удаление гидразина

При подготовке питательной воды котлов для удаления еле дов кислорода применяется гидразин. Неполностью израсходо ванный гидразин может быстро разлагаться на активном угл< в результате взаимодействия с поверхностными кислородным! соединениями (и, напротив, поверхностные кислородные соедп нения можно удалить обработкой угля водой с гидразином [2])-Когда израсходуется весь поверхностный кислород, вступает в действие другой механизм реакции, который, однако, требует более длительного времени контакта:

3N2H4 —> N2 + 4NH3 Здесь речь идет о диспропорционированин гидразина.

186

11.2.4. Окисление сероводорода

Как уже отмечалось в разделе 6.5.5, в определенных условиях сероводород окисляется на активном угле до элементарной серы в присутствии кислорода воздуха [3]. В процессах «Сульфосорбон» и «Тиокарб» (см. раздел 6.5.3) используется это свойство активного угля. Однако в процессах получения элементарной серы на активном угле может иметь место нежелательная побочная реакция последующего окисления серы до серной кислоты. Разложению сероводорода на активном угле способствует присутствие щелочи и соадсорбированной воды. Этот процесс — экзотермический и в экстремальных условиях может привести к самовоспламенению шихты.

11.3. КАТАЛИТИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ АКТИВНОГО УГЛЯ

В РЕАКЦИЯХ ОБМЕННОГО ЗАМЕЩЕНИЯ ГАЛОГЕНАМИ

Ряд реакций с замещением галогенами катализируются активным углем. Этот эффект частично используется в процессах промышленного синтеза. Нередко наиболее полно реакция протекает на углях, предварительно прокаленных в инертной атмосфере. Так как в подобных случаях поверхностные кислородные соединения углерода, по-видимому, отсутствуют, каталитическая активность может быть связана с системой л-элек-тропов в кристаллитах графита. Эта система способствует поляризации двойных связей (особенно на активных центрах угля) таким образом, что создаются условия для присоединения галогена. Некоторые примеры подобных реакций рассматриваются ниже.

11.3.1. С

страница 49
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58

Скачать книгу "Активные угли и их промышленное применение" (2.76Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
ручки pasini q8
ремонт холодильника Electrolux ER 8769 B
прокат экрана для презентаций
защита для гироскутера владивосток

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(07.12.2016)