- •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
2.6 Проведение испытания
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. Краны 6, 15, 12, 13 закрыли, 2, 7, 8, 9, 11 – открыли. После чего включали магнитную мешалку и начинали прикапывать из капельной воронки 1 (рисунок 5) 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. Нагрев печи корректировался с помощью ЛАТРа.
Как только вытеснили все оксиды азота из емкости 10 выключали ЛАТР из сети.
Рисунок 9 – Образование оксидов азота
2.6.1 Расчёт исходной смеси, состоящей из диоксида азота и атмосферного воздуха
2NO2 + 2C → 2CO2 + N2
Расчёт количества диоксида азота (NO2), поступившего в реактор из ёмкости объёмом 0,600 л:
молекулярная масса NO2 – 46∙2 = 96 г/моль;
молекулярная масса С – 12∙2 = 24 г/моль;
молекулярная масса CO2 – 44∙2 = 88 г/моль;
молярный объём газа – 22,4 л/моль.
Составив пропорцию:
46 г – 22,4 л
х г – 0,6 л
Получили, что в ёмкости объёмом 0,600 л содержится 1,2321 г диоксида азота. По реакции углекислого газа выделяется 1,1785 г, угля необходимо на обезвреживание – 0,3214 г.
Расчёт количества углекислого газа, образовавшегося в результате взаимодействия кислорода из атмосферы и угля, ведём по реакции:
O2 + C → CO2
молекулярная масса O2 – 16∙2 = 32 г/моль;
молекулярная масса CO2 – 44 г/моль.
Составив пропорцию:
32 г – 22,4 л
х г – 1 л
Получили, что кислорода в 1 л – 1,4286 г. А углекислого газа выделяется – 1,9643 г. Угля необходимо – 0,5357 г.
Т.е. за проведение эксперимента теоретически должно выделиться 3,1428 г углекислого газа, необходимо – 0,8571 г угля.
Расчёт карбонатов бария проводили по реакциям:
CO2 + 2NaOH → Na2CO3 + H2O
Na2CO3 + Ba(NO3)2 → BaCO3↓ + 2NaNO3
молекулярная масса NaOH – 40∙2 = 80 г/моль;
молекулярная масса Na2CO3 – 106 г/моль;
молекулярная масса BaCO3 – 197 г/моль;
молекулярная масса CO2 – 44 г/моль.
Получили, что теоретически карбонатов бария выделиться 14,0712 г карбонатов бария в 200 мл поглотительного раствора (или 0,7036 г в 10 мл – рассмотрено в пункте 2.4.1).
2.7 Оценка методики обезвреживания оксидов в термическом режиме с помощью активных углей аг-3 и скт-10
Анализу и оценке подвергались поглотительный раствор и навески активных углей АГ-3 и СКТ-10, через которые прошло обезвреживание оксидов азота.