Введение к работе
'"'"' '''*і!гІ
ссертаций Актуальность проблемы. В настоящее время одной из гдШЗяьных экологических проблем является загрязнение атмосферы сернистыми соединениями, причем объемы выбросов серосодержащих примесей с промышленными газами таковы, что извлечение из них серы могло бы в значительной степени обеспечить . потребности хозяйства в серном сырье для производства серной кислоты и иных нужд. При этом возникает задача создания новых и усовершенствования существующих методов очистки и переработки серосодержащих газов.
Один из перспективных Подходов в повышении эффективности адсорбционных методов очистки основан на применении пространственно организованных аппаратов с регулярной упаковкой планэрных сорбирующих материалов. Оптимальная структура размещения адсорбирующего . материала в аппарате позволяет достигнуть значительного снижения диффузионного сопротивления материала, а в силу этого удельных затрат адсорбента, термического сопротивления и, следовательно, затрат тепловой энергии на регенерацию, газодинамического сопротивления и, соответственно, потерь механической энергии при продувке газа через слой сорбента.
Основная масса промышленных адсорбентов выпускается в гранулированной форме, тогда как для создания высокопроизводительных адсорберов с. регулярной структурой необходима разработка новых пленарных адсорбентов (ткани, войлок и т.п.) с оптимальным комплексом адсорбционных, фильтрационных и конструкционных свойств. '
На кафедре радиохимии и химической технологии МГУ им. М.В.Ломоносова предложены новые адсорбенты на основе выщелоченных стеклянных и базальтовых волокон и тканей [I], обладающие хорошими конструкционными свойствами и высоким сорбционшм объемом. Химическая природа выщелоченных волокон аналогична природе широко используемых в промышленности для сероочистки силикагелзй. Таким'образом, эти волокна оказались перспективным, объектом исследования в плана создания пленарных адсорбенов для извлечения серосодержащих газов.
-2r
Целью настоящей работы являлось. изучение исходных равновесных и термокинетических характеристик материалов из выщелоченных базальтовых и стеклянных волокон для оценки перспективности использования их в качестве сорбентов для очистки газов от серосодержащих примесей. Основное внимание уделяли разработке рациональной модели кинетики термодесорбции сершгстых газов из данного типа материалов, необходимой для оптимизации стадии регенерации, определяющей энергетику циклического процесса сорбции- десорбции в целом.
Для провергаї соответствия модели экспериментальным данным потребовались:
а(разработка радиохимических методов изучения процессов термодесорбции серосодержащих газов;
б Математическое моделирование процессов териостимулированного газовыделония с энергетически неоднородных поверхностей сорбентов и выявление методов оценки этой неоднородности.
Научная новизна. В работе впервые получены следующие основные результаты:
Испытаны новые сорбенты из выщелоченных базальтовых и стеклянных волокон для адсорбции серосодержащих кислых газов.
Проведено измерение равновесных изотерм адсорбции сероводорода и двуокиси серы в интервале давлений 0,2-80 кПа и температур 273-283 К на стеклянных и базальтовых выщелоченных волокнистых образцах, различающихся условиями приготовления.
Рассчитаны равновесные параметры -адсорбции и дифференциальные теплота адсорбции этих газов в исследованных интервалах температур и давлений.
Разработана простая и надежная аппаратура с радиохимическим детектированием выделяющегося адсорбата и предложены способы изучения термодесорбции меченного по сере H2S. Измерены термодесорбционные спектры сероводорода из новых сорбентов. Показано значительное влияние присутствия воды нэ положение и форму пиков газовыделения.
Проведено математическое .моделирование процессов термоеттаулированного газовыделения при наличии энергетической неоднородности адсорбционных центров сорбентов. . Предложат;
-ъ-
способы предварительной обработки соответствующих кривых газовыделения. Создано методическое и программное обеспечение обработки экспериментальных кривых термостимулированного газовыделения.
Разработана и смонтирована демонстрационная установка для адсорбционного термоциклирования серосодержащих кислых газов с внутренним электроподогревом слоя сорбента и показана возможность использования новых сорбентов для адсорбционного концентрирования серосодержащих газов.
Практическая значимость исследования продемонстрирована на примере использования новых планарных адсорбентов для сероочистки газов и концентрирования серосодержащих примесей (H2S, S02). Предложены методики радиохимического детектирования нестационарных концентраций сероводорода в газовой фазе. Создан комплекс программ для моделирования, обработки и интерпретации результатов экспериментов по термостимулированному газовыделению в режиме ггрограммированного нагревания. Разработана конструкция и испытан аппарат для адсорбционного концентрирования серосодержащих кислых газов с внутренним электроподогревом слоя сорбента.
Апробация работы. Результаты работы докладывались на Всесоюзной конференции, по композиционным материалам на основе базальта (г.Киев I9S8 г.). Получено положительное решение по заявке на изобретение. Имеется 6 публикаций.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения и шести глав: обзор литературы (глава I), приготовление и характеристика выщелоченных адсорбентов (глава 2), термодинамические свойства планарных адсорбентов (глава 3), математическое моделирование термостимулированного газовыделения с энергетически неоднородных поверхностей (глава 4), исследование выщелоченных адсорбентов радиохимическим вариантом метода термодесорбционной спектроскопии (глава 5) и адсорбционное концентрирование- двуокиси серы на выщелоченных волокнах в адсорбере с внутренним.электроподогревом (глава 6). Диссертация содержит выводы, список литературы и состоит из
-4~
J станки машинописного текста, 45 рисунков, 4 таблиц.