Термодинамический анализ реакций образования оксида углерода в дымовых газах котельных установок с целью определения температурного диапазона эффективной работы катализатора

О. А. Баландина; С. М. Пуринг; Е. Б. Филатова

doi:10.34831/EP.2020.98.95.005

Термодинамический анализ реакций образования оксида углерода в дымовых газах котельных установок с целью определения температурного диапазона эффективной работы катализатора

О. А. Баландина, С. М. Пуринг, Е. Б. Филатова

Аннотация

Представлен анализ механизмов возникновения оксида углерода в газовых выбросах котельных установок. Анализ результатов показал, что стандартные изменения свободных энергий (энергий Гиббса) реакций образования оксида углерода при сжигании газового топлива в основном имеют отрицательные значения. Выполнен термодинамический расчет прямых и побочных реакций каталитического синтеза для интервалов температур 100 ё 2000 °C и 25 ё 100 °C. По результатам анализа определён наиболее рациональный температурный диапазон для установки катализатора на основе наноструктурированного оксида церия в газовом тракте котельной, при котором реакции метанирования оксида углерода идут в прямом направлении, а вероятность протекания побочных реакций сведена к минимуму.

Ключевые слова

термодинамический расчет; оксид углерода; котельная; изменение энергии Гиббса

Полный текст:

PDF

Литература

Чернецов, Д. А. Токсичность отработавших газов дизелей и их антропогенное воздействие / Д. А. Чернецов // Вопросы современной науки и практики. Университет им. В. И. Вернадского. - 2010. - № 10 - 12. - С. 54 - 59. [Электронный ресурс]. URL: http: //vernadsky.tstu.ru/pdf/2010/04/ 06.pdf (дата обращения: 10.09.2019).

Постановление Главного государственного санитарного врача РФ от 22.12.2017 № 165 "Об утверждении гигиенических нормативов ГН 2.1.6.3492-17 "Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе городских и сельских поселений" (с изменениями на 31 мая 2018 года). - М., 2018. - 112 с. [Электронный ресурс]. URL: http: //docs.cntd.ru/document/ 556185926 (дата обращения: 16.09.2019).

Доклад Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды "Об особенностях климата на территории Российской Федерации за 2018 год". М., 2019. 79 с. [Электронный ресурс]. URL: https: //meteoinfo.ru/images/media/climate/ rus-clim-annual-report.pdf (дата обращения: 18.09.2019).

Сигал, И. Я. Защита воздушного бассейна при сжигании топлива / И. Я. Сигал. - Л.: Недра, 1988. - 25 с.

Кузьмина, Р. И. Каталитическая очистка газовых выбросов от оксидов азота и углерода / Р. И. Кузьмина, В. П. Севостьянов // Российский химический журнал. - 2000. - Т. 44. - № 1. - С. 71 - 77. [Электронный ресурс]. URL: http: //inorg2013. chem.msu.ru/rus/journals/jvho/2000-1/71.pdf (дата обращения: 22.09.2019).

Lesage, T. Operando FTIR study of NOx storage over a Pt/K/Mn/Al2O3-CeO2 catalyst / T. Lesage, et al. // Applied Catalysis B: Environmental. - 2007. - Т. 72. - № 1 - 2. - С. 166 - 177. [Электронный ресурс]. URL: https: //www.sciencedirect.com/science/article/ pii/S0926337306004346 (дата обращения: 22.09.2019).

Snel, Ruud. Supported iron catalysts in Fischer-Tropsch synthesis: influence of the preparation method / Snel, Ruud // Industrial & engineering chemistry research 28.6 (1989): 654 - 659 [Электронный ресурс]. URL: https: //pubs.acs.org/doi/ pdf/10.1021/ie00090a002 (дата обращения: 22.09.2019).

Матышак, В. А. Взаимодействие NOx с поверхностью нанесенных гетерополисоединений по данным ик-спектроскопии in SITU / В. А. Матышак и др. // Кинетика и катализ. - 2011. - Т. 52. - № 3. - С. 419 - 428. [Электронный ресурс]. URL: https: //www.finechem-mirea.ru/jour/article/view/956 (дата обращения: 23.09.2019).

Загайнов, И. В. Наноструктурированные церий-содержащие катализаторы низкотемпературного окисления СО / И. В. Загайнов, Е. А. Трусова, Е. Ю. Либерман // Успехи в химии и химической технологии. - 2010. - Т. 24. - № 9 (114). [Электронный ресурс]. URL: https: //cyberleninka.ru/article/n/ nanostrukturirovannye-tseriy-soderzhaschie-katalizatory- nizkotemperaturnogo-okisleniya-so (дата обращения: 21.09.2019).

Marconi, E. Structure-Sensitivity of CO2 Methanation over Nanostructured Ni Supported on CeO2 Nanorods / E. Marconi, S. Tuti, I. Luisetto // Catalysts. - 2019. - Т. 9. - № 4. - 375 с. [Электронный ресурс]. URL: https: //www.mdpi.com/2073-4344/9/4/ 375 (дата обращения: 13.09.2019).

Голосман, Е. З. Промышленные катализаторы гидрирования оксидов углерода / Е. З. Голосман, В. Н. Ефремов // Катализ в промышленности. - 2014. - № 5. - С. 36 - 55. [Электронный ресурс]. URL: https: //www.catalysis-kalvis.ru/jour/article/ view/61 (дата обращения: 20.09.2019).

Баландина, О. А. Исследование распределения концентраций оксидов азота в дымовых газах котельных установок / О. А. Баландина // Передовые инновационные разработки. Перспективы и опыт использования, проблемы внедрения в производство: сборник научных статей шестой международной научной конференции. 31 июля 2019 г. Часть 1. - Казань: ООО "Конверт", 2019. - С. 113 - 117.

DOI: http://dx.doi.org/10.34831/EP.2020.98.95.005