Анотація до роботи:

4. Гликин М.А., Кутакова Д.А., Принь Е.М., Гликина И.М. Обезвреживание жидких и твердых промышленных отходов аэрозольным катализом // Хiмiчна промисловiсть України.-Київ.-2000, № 1-2. -С. 80-88.

5. Гликин М.А., Кутакова Д.А., Принь Е.М., Гликина И.М., Волга А.И. Гетерогенный катализ на пористой структуре и в аэрозоле // Катализ и нефтехимия –Киев.-2000, №5-6. -С.92-100.

6. Пат. 2081695 (РФ), МКИ В 01 J 8/08, 8/32. Способ осуществления газофазных химических процессов (аэрозольный катализ): Пат. 2081695 (РФ), МКИ В 01 J 8/08, 8/32 / М.А. Гликин (UA), Б.И. Пихтовников (RU), В.С. Новицкий (UA), З.Н. Мемедляев (UA), Д.А. Кутакова (UA)., И.Н. Викс (UA), Е.М. Принь (UA); №94011388; Заявл.1.04.94; Опубл. 20.06.97, БИ №17; Приоритет 23.04.93.-14 с.

7. Принь Е.М., Кутакова Д.А., Гликин М.А., Сидоренко Л.П., Рыжак О.И., Бродский А.Л. Новая технология термокаталитического обезвреживания активного ила // XV Менделеевский съезд по общей и прикладной химии // Наука и техника.-Минск.-1993.-Tом 3.- С.80.

8. Glikin M.A, Kutakova D.A., Pikhtovnikov B.I., Prin E.М., Viks I.N. Aerosol catalysis // The Second International Symposium // Magazine "Aerosols".- Moscow.-1995.- Vоl.1.-P.19

9. Гликин М.А., Кутакова Д.А., Принь Е.М., Дворцова М.Е., Панина С.В. Аэрозольный катализ и перспективы его применения в химической технологи // III Международный аэрозольный симпозиум.- Сборник тезисов докладов.- Москва.-1996.-№12.- С.144-145

10. Гликин М.А., Кутакова Д.А, Принь Е.М., Лахманчук Л.С., Панина С.В. Новая технология окисления аммиака методом аэрозольного катализа // Тезисы докладов 1 Украинской научно-технической конференции по катализу.- Северодонецк: ГНИПИХТ«Химтехнология».- 1997.- С.13-14

11. Гликин М.А., Кутакова Д.А., Принь Е.М., Викс И.Н, Дворцова М.Е. Аэрозольный катализ – новая организация гетерогенно-каталитических процессов // XVI Менделеевский съезд по обшей и прикладной химии.-Москва: ВИНИТИ.-1998.-Т.2.- С.269-270

12. Glikin M., Kutakova D., Prin E. Unsteady-state processes in Aerosol Catalyst // The Third International Conference on Unsteady-State Proceses in Catalysis.-Abstracts.-St. Petersburg, Novosibirsk.-Russia.- 1998.- P.24.

13. Принь Е.М., Гликин М.А., Кутакова Д.А., Семейко О.В. Аэрозольный катализ - основа эффективного решения проблем экологии промышленного производства // III конференция стран СНГ по экологии химических производств «Экология -98».-Материалы конференции.-Северодонецк: ГНИПИХТ «Химтехнология».-1998.-С.103-104.

14. Гликин М.А., Кутакова Д.А., Принь Е.М., Семиборода В.В., Гликина И.М. Особенности и перспективы использования аэрозольного катализа в газофазных процессах // Тезисы докладов II Украинской научно-технической конференции по катализу.-Северодонецк: ГНИПИХТ «Химтехнология».- 2000.- С.9-12

15. Гликин М.А., Принь Е.М., Волга А.И., Лахманчук Л.С., Кутакова Д.А. Новая технология получения азотной кислоты в аэрозоле неплатинового катализатора // Труды Международной научно-технической конференции «Современные проблемы химической технологии неорганических веществ».- Одеса: Астропринт.- 2001.- Т.1.- С.47-49

АНОТАЦІЇ

Прiнь О.М. Аерозольний каталіз i його застосування в окисненні аміаку та знешкодженні сполук зв’язаного азоту. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук зі спеціальності 05.17.01 – технологія неорганічних речовин. Національний технічний університет “Харківський політехнічний інститут”, Харків, 2002 р.

Розроблено новий спосіб організації газофазних гетерогенно-каталітичних хімічних перетворень із використанням каталізатора (без носія) у вигляді аерозолю ультрамалих частинок. Каталітична система може представляти собою моно- чи полікомпонентну механічну суміш індивідуальних хімічних речовин.

У дисертаційній роботі викладені результати лабораторних досліджень процесів окиснення органічних і неорганічних сполук, які містять азот та процесу відновлення оксидів азоту в аерозолі каталітично-активних наночастинок. На базі досліджень сформульовані деякі основні положення нового напрямку в технології здійснення газофазних каталітичних процесів, названого аерозольним каталізом, який здійснюється в реакторі з комбінацією псевдозрідженого шару інертних частинок та циркулюючим шаром дрібнодисперсного каталізатора. Здійснений аналіз переваг даного методу порівняно з традиційними. Викладені основні технічні рішення для практичного застосування аерозольного каталізу для процесів окиснення аміаку у виробництві азотної кислоти і термокаталітичного знешкодження промислових відходів, які мають зв’язаний азот. Подані результати проектних розроблень і пілотних випробувань, які підтверджують виробничу спроможність запропонованої технології для процесу знешкодження органічних відходів, які містять азот.

Наведена також економічна ефективність використання аерозольного каталізу в процесах виробництва азотної кислоти та знешкодження відходів зі зв’язаним азотом.

1. Дослідження процесів окиснення аміаку, активного мулу та N-метилпіролідону у потоці аерозолю каталізатора вперше дали можливість сформулювати особливості аерозольного каталізу:

рівнодоступність активної поверхні каталізатора внаслідок використання каталітично активних частинок без носія (у вигляді пилової хмари);

створення необхідної поверхні і “структури” каталізатора завдяки розміру частинок та їх концентрації;

можливість впливати на швидкість процесу регулюванням концентрації каталізатора під час хімічних перетворень;

тривала активність і стійкість роботи каталізатора завдяки постійному оновленню активної поверхні безпосередньо в зоні каталізу;

можливість здійснення каталізу з участю реагентів незалежно від агрегатного стану (газ, рідина, тверді сполуки).

2. Експериментально доведено, що:

активність аерозольного каталізатора збільшується в 10⁴-10⁵ разів;

швидкість реакцій окиснення аміаку та знешкодження сполук зв’язаного азоту залежить від концентрації каталізатора в реактивній зоні і достатня на рівні 1,3-3,0 г/м³ реактивної суміші;

селективність і ступінь окиснення NH₃ до NO_X в аерозолі Fe₂O₃ не нижче, ніж на платинових сітках (понад 99 %);

процес знешкодження газоподібних, рідких і твердих органічних і неорганічних сполук зв’язаного азоту можна здійснити в апараті з псевдозрідженим шаром інертного матеріалу та єдиним каталізатором умовно розподіленому на ряд послідовних окиснювально-відновнювальних реакцій з чергуванням по висоті реактора зон із надлишком окиснювального або відновнювального реагентів;

ступінь окиснення відходів, які містять зв’язаний азот, в аерозолі Fe₂O₃ не нижче 99,99 %;

оптимальний час перебування реагентів для досліджених процесів складає 0,6-0,7 с;

ефективна енергія активації досліджених процесів в інтервалі оптимальних температур (500-690С) складає 12-15 кДж/моль, що свідчить про перебіг реакцій у зовнішньодифузійній області;

каталіз забезпечується аерозольними частинками каталізатора розміром у межах від 100 до 10 нм;

виведені рівняння залежності швидкості реакцій від співвідношення реагентів, розбавлення реактивної суміші, концентрації каталізатора достатні для використання при розробленні технологічного та апаратурного оформлення процесів окиснення аміаку і знешкодження відходів;

1. Пілотні випробування підтвердили виробничу спроможність технології та устаткування, створених для виконання даної роботи.

2. Виконана оцінка економічної ефективності впровадження аерозольної технології в процесі окиснення аміаку, яка показала, що внаслідок реконструкції одного агрегата УКЛ-7 очікуваний економічний ефект становитиме 1,8 млн. грн./рік. Термін окупності витрат на реконструкцію агрегата УКЛ-7 становитиме 1,5-2 роки.

3. Розраховано очікуваний економічний ефект від заміни печей спалювання на каталітичне окиснення відходів в аерозолі каталізатора становитиме 4,4-7,0 млн. грн./рік (залежно від калорійності відходів). Причому технологія дає можливість виробити вторинні енергоресурси (ВЕР), наприклад, пару технологічних параметрів. Прибуток від реалізації ВЕР покриє витрати на знешкодження.

Публікації автора:

1. Prin E.M., Glikin M.A., Kutakova D.A., Kauffeldt Th. Catalyst Aerosol Flow Reactor for Industrial Application // J. Aerosol Sci.- 1998.- Vol. 29, Supp. 1.-Seito S923 – S925.

2. Принь Е.М. Исследование влияния концентрации аэрозольного катализатора на скорость реакции глубокого окисления // Вестник Харьковского Государственного Политехнического Университета. –Вып. 28- Харьков: ХГПУ, 1999.- С.96-102.

3. Гликин М.А., Кутакова Д.А., Принь Е.М., Фурсов Е.В. Аэрозольный катализ. Возможности, проблемы, решения // Химическая промышленность.-Москва.-1999,

№ 3. -С.15-21.

3. Glikin M., Kutakova D., Prin E. Unsteady processes and Aerosol Catalyst //J. Chem. Ing. Sci.- 1999.- Vol.54, №20.-P.4337-4342