Федеральное агентство по образованию

Московская государственная академия тонкой химической технологии

им. М.В. Ломоносова

Кафедра Технологии нефтехимического синтеза

и искусственного жидкого топлива

им.А.Н. Башкирова

АТТЕСТАЦИОННАЯ РАБОТА

на соискание степени бакалавра по направлению

550800 "Химическая технология и биотехнология"

Тема: Моделирование газофазных процессов, протекающих при гетерогенно-каталитическом восстановлении оксидов азота

Заведующий кафедрой, д. х. н., проф. Третьяков В.Ф.

Руководитель от МИТХТ, к. т. н., доц. Егорова Е.В.

Руководитель от ИОХ им. Н.Д. Зелинского РАН,

к. х. н., н. с. Толкачев Н.Н.

Дипломант, студент группы ХТ-406 Княженцев С.В.

Москва 2005 г.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение.. 4

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР. 8

1.1. Физико-химические свойства и токсичность оксидов азота. 8

1.1.1. Физико-химические характеристики оксидов азота. 8

1.2. Методы по сокращению выбросов оксидов азота. 11

1.3. Каталитическое восстановление оксидов азота в присутствии кислорода и его механизм. 13

1.3.1. Восстановление NOx водородом. 14

1.3.2. Восстановление NOx оксидом углерода. 15

1.3.3. Восстановление NOx аммиаком. 17

1.3.4. Восстановление NOx углеводородами. 18

1.3.4.1. Метан. 19

1.3.4.2. Пропан. 20

1.3.4.3. Пропен. 22

1.3.4.4. Другие углеводороды.. 23

1.3.5. Восстановление NOx кислородсодержащими соединениями. 24

1.3.6. Особенности процесса каталитического восстановления оксидов азота и требования к используемым катализаторам. 25

1.4. Математическое моделирование химических процессов. 27

1.6. Радикально-цепные процессы.. 30

1.7. Заключение. 31

2.2. Формулировка основных допущений. 34

2.3. Составление математической модели. 35

Результаты и их обсуждение. 36

3.2. Влияние времени контакта на конверсию NO.. 38

3.3. Влияние отношения свободного объема к поверхности катализатора на конверсию NO.. 39

4. Выводы.. 41

Введение

В настоящее время состояние окружающей среды – одна из наиболее остро стоящих перед человечеством проблем. Для крупных городов и промышленных регионов наибольшую экологическую опасность представляют промышленные и выхлопные газы, выбрасываемые в атмосферу.

Основную массу газообразных выбросов составляют: оксиды углерода - СОх (СО2, СО); окислы серы - SOx (SO3, SO2) и сероводород - H2S; оксиды азота - NOx (NO2, NO, N2O), углеводороды и их производные – CxHy; а также сажа и пыль. Главными источниками загрязнения атмосферы токсичными веществами являются предприятия топливно-энергетического комплекса, автотранспорт, металлургическая и нефтехимическая промышленности [1-2].

Значения глобальных выбросов основных загрязняющих компонентов в результате человеческой деятельности представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Глобальные выбросы основных загрязняющих компонентов, обусловленные деятельностью человека [3]

Вид загрязняющего вещества Выброс в млн. т/год NOx 57 NH3 7 CO2 22 000 CO 550 Аэрозоли, включая тонкую пыль 246 Углеводороды 200 SO2 150

С ростом энергопотребления, численности мирового автопарка, развитием промышленности нагрузка на биосферу со стороны газообразных выбросов приобрела угрожающий характер. Содержание токсичных примесей в воздухе городов превышает предельно-допустимые нормы в десятки раз, а локальные выбросы в промышленных центрах – в сотни раз. Крайне неблагоприятная экологическая обстановка уже дает ощутимый результат не только в региональном, но и в планетарном масштабах, так как воздушная миграция продолжается в биогенных и водных звеньях круговорота [1-2]. ............