Technisch UniversitTechnisch UniversitTechnisch UniversitTechnisch UniversitTechnisch UniversitTechnisch UniversitTechnisch UniversitTechnisch Universitäääääääät Dresden t Dresden t Dresden t Dresden t Dresden t Dresden t Dresden t Dresden

NOx

(ppm)

НС(ppm)

СО(ppm)

Н2

(ppm)

ПаливоДвигун

900

1135

350

30

5000

490

1700

-

O2

(%)

CO2

(%)

H2O

(%)

SO2

(ppm)

ПаливоДвигун

0,5

4-12

10

11

10

12

15-60

20

Типовий склад газових викидівпалива та двигунів

Рівні Дата СО НС НС+NO NOx

Євро 1

Євро 2

Євро 3

Євро 4

Євро 5

1992

1996

2000

2005

2008-2010

2,72

2,2

2,30

1,0

1,0

-

-

0,20

0,10

0,075

0.97

0.5

-

-

-

-

-

0.15

0.08

0.06

Євро стандарти газових викидів легкових машин (г/км).

МетодиМетоди знешкодженнязнешкодження

Абсорбція водними розчинами

активних речовин

СКВ (селективно-каталітичне

відновлення)

Адсорбція на мікропористих

адсорбентах

ЦеолітиЦеоліти якяк АдсорбентиАдсорбенти

Молекули Діаметр молекул (нм)

Гелій (He) 0.2

Кисень (O2) 0.3

Азот (N2) 0.32

Оксид сульфуру ІV (SO2) 0.34

Водень (H) 0.25

Вода (H2O) 0.3

Оксид вуглицю ІV(CO2) 0.33

Хлор (Cl2) 0.38

Оксид азоту ІІ (NO) 0.36

Оксид азоту ІV (NO2) 0.37

КритичнийКритичний діаметрдіаметр молекулмолекул

СистемаСистема каналівканалів13Х

LiLSX

KA

|Na88| [Si104Al88O384]

|Li96| [Si96Al96O384]

К+

12 (H2O)27|8 [Al12Si12 O48]8 -LTA

Обрані цеоліти

Експериментальнеустаткування

Схематичне зображення експериментального устаткуванняD1, D2, D3 – витратоміри; S1, S2 – вимірювачі витрати потоку

мильних пузирів;

H1, H2 – крани; TI – термопара; M1, M2 – манометри; N -

голчастий вентиль.

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

t, хв

y, %

5 л/год 10 л/год 15 л/год

Залежність концентрації NO в адсорбері з часомна цеоліті 13X при зміні витрати газу

Залежність концентрації NO в адсорбері з часомна цеоліті 13X при зміні температури

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

0 2 4 6 8 10 12

t, хв

y, %

298 К 308 К 318 К

Залежність концентрації NO в адсорбері з часомна цеоліті LiLSX при зміні витрати газу

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

0 2 4 6 8 10 12 14 16

t, хв

y, %

5 л/год 10 л/год 15 л/год

Залежність концентрації NO в адсорбері з часомна цеоліті LiLSX при зміні витрати газу

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

t, хв

y, %

298 К 308 К 318 К

Залежність концентрації NO в адсорбері з часомна цеоліті KA при зміні витрати газу

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

5,5

6,0

0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0 11,0 12,0

t, хв

y,%

5 л/год 10 л/год 15 л/год 20 л/год

Залежність концентрації NO в адсорбері з часомна цеоліті KA при зміні температури

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

5,5

6,0

0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0

t, хв

y, %

298 K 303 K 308 K 313 K 318 K

∫∆=H

tot

t

tk

NOad Cdt

RT

MFPm 0

Розрахунок адсорбційної ємності цеолітів

де ads

kadstottot

TPF

TPVt

⋅⋅⋅⋅

=0

- час смерті, год; Ht - час насичення

адсорбенту, год; F - витрата газу, м3/год; NOM - молярна маса, г/моль;

kT - температура навколишнього середовища, К; adsT - температура

адсорбенту, К; C∆ - зміна концентрації; totV - об’єм апаратури (50 мл),

0P , adsP - нормальний тиск і тиск на адсорбенті, Па.

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

40,0

45,0

2,5 5 7,5 10 12,5 15 17,5

F, л/год

mNO, г

Т=298 К

Т=303 К

Т=308 К

Т=313 К

Т=318 К

Т=323 К

Залежність маси поглинутого монооксиду азоту на цеоліті 13Хвід зміни витрати газу при різній температурі

Залежність маси поглинутого монооксиду азоту на цеоліті LiLSX

від зміни витрати газу при різній температурі

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

40,0

45,0

2,5 5 7,5 10 12,5 15 17,5

F, л/год

mNO, г Т=298 К

Т=303 К

Т=308 К

Т=313 К

Т=318 К

Т=323 К

Залежність маси поглинутого монооксиду азоту на цеоліті КАвід зміни витрати газу при різній температурі

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

40,0

2,5 5 7,5 10 12,5 15 17,5 20 22,5 25

F, л/год

mNO, г

Т=298 К

Т=303 К

Т=308 К

Т=313 К

Т=318 К

Т=323 К

НЕІЗОТЕРМІЧНА

АДСОРБЦІЯ

ІЗОТЕРМІЧНА

АДСОРБЦІЯ

АДСОРБЦІЯ

ОДНОКОМПОНЕНТНОЇ СУМІШ

І

АДСОРБЦІЯ

БАГАТОКОМПОНЕНТНОЇ СУМІШ

І

ГОМОГЕННА

ПОВЕРХНЕВА

ДИФУЗІЯ

ГЕТЕРОГЕННА

ПОВЕРХНЕВА

ДИФУЗІЯ

АДСОРБЦІЯ

НА

ГЦС

АДСОРБЦІЯ

НА

СКВ

КАТАЛІЗАТОРІ

АДСОРБЦІЯ

НА

ФІКСОВАНІЙ

НАСАДЦІ

АДСОРБЦІЯ

НА

РУХОМІЙ

НАСАДЦІ

АДІАБАТИЧНА

АДСОРБЦІЯ

ЦИКЛІЧНА

АДСОРБЦІЯ

МОДЕЛЬ

ЗЕРНА

1) ретельний аналіз реального процесу;

2) виділення найбільш істотних факторів;

3) визначення змінних (параметри, значення яких

впливають на основні риси і властивості процесу);

4) опис залежності основних властивостей процесу

від значень змінних за допомогою математичних

співвідношень;

5) визначення внутрішніх і зовнішніх зв'язків і

описання їх за допомогою рівнянь і обмежень.

МодельМодель процесупроцесу адсорбціїадсорбції//десорбціїдесорбції NONOхх нана

цеолітахцеолітах ґрунтуєтьсяґрунтується нана наступнихнаступних допущенняхдопущеннях::

Ø процес адсорбції - ізотермічний;

Ø концентрація газу на адсорбенті рівна

середньому значенню між вхідною концентрацією

газу та його концентрацією на виході;

Ø градієнт температури та концентрації у

перпендикулярному напрямку до газу відсутні;

Ø адсорбційний шар вважається суцільним

пористим тілом з ізоморфними властивостями;

Ø відсутня дезактивація адсорбенту протягом

експерименту.

Початкові умови:

Процесу адсорбції Процесу десорбції

, = )(==

0

,y )y(t , tt ннн

нV tθ

, = (0)==

1

,y y(0) 0, t 0

Vθ

⋅⋅⋅⋅−−⋅⋅

= ioviioutiin

t

ti

ioutwqykyy

RT

FP

PV

RT

dt

dyθ

ε)(

2,,

,

)(0

, ∑−=H

i

t

iH

ad

t

iinv ytRTm

MFPyθ

Порівняння експериментальних даних з даними отриманимиза моделлю

Залежність концентрації NO в адсорбері з часомпри температурі 298 К і витраті газового потоку 10*10-3 м3/год на цеоліті 13X

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

0 2 4 6 8 10 12

t, хв

y, %

5 л/год експ 10 л/год експ 15 л/год експ

5 л/год мод 10 л/год мод 15 л/год мод

Залежність концентрації NO в адсорбері з часомпри температурі 298 К і витраті газового потоку 10*10-3 м3/год на цеоліті LiLSX

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

0 2 4 6 8 10 12 14

t, хв

y, %

5 л/год експ. 10 л/год експ. 15 л/год експ.

5 л/год мод 10 л/год мод 15 л/год мод

Залежність концентрації NO в адсорбері з часомпри температурі 298 К і витраті газового потоку 10*10-3 м3/год на цеоліті КА

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

0 2 4 6 8 10 12

t, хв

y, %

5 л/год експ 10 л/год експ 15 л/год експ

5 л/год мод 10 л/год мод 15 л/год мод

Експериментально досліджено процес адсорбції/десорбції оксидів азоту

на синтетичних цеолітах Х - типу (13X, LiLSX) та А – типу (КА) та

досягнуто 99,9% ступінь видалення шкідливого газу.

Визначено найбільш вагомі чинники впливу на процес.

Розроблена математична модель процесу ізотермічної

адсорбції/десорбції оксидів азоту на цеолітах.

Визначено оптимальні умови проведення процесу та головні

параметри: витрата газу 10 л/год, температур 298 – 303 К.

Модель адекватно описує досліджуваний процес і її можна використати

на практиці при розробці та удосконаленні устаткування для очищення

відкидних газів.

Даний метод і модель є перспективними методами очистки відкидних

газів від оксидів азоту, за рахунок 99,9 % видалення шкідливих речовин

при мінімальних енергетичних та економічних витратах.

ОбОб''єктиєкти

впровадженнявпровадження

Ростінг-кава

Цукровийзавод

КоптильніБойлерні

Парфумерія тафармацевтика

Лакофарбовевиробництво

Виробництвотабаку

Національний Технічний Університет України "КПІ",

Київ, Україна

Institut für Technische Chemie, TU Dresden,

Dresden, Germany

E-mail: primiska@rambler.ru

ОЧИСТКА ГАЗІВ ВІД ОКСИДІВ СУЛЬФУРУ ТА АЗОТУ НАШТУЧНИХ ЦЕОЛІТАХ