Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

SZÉNHIDROGÉNEK, FOTOKÉMIAI OXIDÁNSOK Szerzők: Dr. Bajnóczy Gábor Kiss Bernadett.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "SZÉNHIDROGÉNEK, FOTOKÉMIAI OXIDÁNSOK Szerzők: Dr. Bajnóczy Gábor Kiss Bernadett."— Előadás másolata:

1 SZÉNHIDROGÉNEK, FOTOKÉMIAI OXIDÁNSOK Szerzők: Dr. Bajnóczy Gábor Kiss Bernadett

2 Szénhidrogének: elsődleges légszennyezők (telített és telítetlen alifások, terpének, mono és polikondenzált aromás szénhidrogének) Fotokémiai oxidánsok: másodlagos légszennyezők, az elsődleges légszennyezőkből keletkeznek pl.: peroxi-acil-nitrátok, ózon

3 Szénhidrogének 1-4 szénatomszámú: troposzférikus körülmények között gáz halmazállapotú 4< szénatomszámú: gőz halmazállapotban gőznyomásuk függvényében, de folyadék vagy szilárd részecskeként szintén alkotói vagy szennyezői lehetnek az atmoszférának. A telítetlen szénhidrogének kémiai szempontból sokkal aktívabbak az atmoszférában, mivel számos fotokémiai reakciókban vehetnek részt. Szénhidrogének Los Angeles város levegőjében (1965) SzénhidrogénKéplet Koncentráció (ppm) metánCH 4 3,22 toluolC7H8C7H8 0,05 n-butánC 4 H 10 0,06 i-pentánC 5 H 12 0,04 etánC2H6C2H6 0,1 benzolC6H6C6H6 0,03 n-pentánC 5 H 12 0,03 propánC3H8C3H8 0,05 etilénC2H4C2H4 0,06

4 Terpének Troposzférában jelentős mennyiség Oxigéntartalmú csoportokat is tartalmazhatnak (hidroxil, aldehid, keto) Alapegysége: izoprén molekula CH 2 =C(CH 3 )-CH=CH 2 Általános képlet: (C 5 H 8 ) n Osztályozás: az izoprén egységek alapján Monoterpének: mindegyik két egység izoprént tartalmaz pl. pinén, citral, kámfor, mentol, limonén. A szénhidrogének jelölésére a (CH) x továbbá a VOC rövidítést (volatile organic hydrocarbons) használjuk.

5 Policiklusos aromás szénhidrogének PAH (polycyclic aromatic hydrocarbons) Két vagy több kondenzált benzolgyűrűt tartalmaznak Néhányuk rákkeltő → egyik legerősebb a benz[a]pyrén, rövidítése BaP Első három: festék-, gyógyszer-, növényvédőszer-ipari alapanyagok Többi: fa, kőszén, földgáz és kőolajszármazékok égésekor képződik és a füstgázzal kerül az atmoszférába Atmoszférában: kondenzált részecskeként vagy más részecskéhez pl. koromhoz tapad

6 Policiklusos aromás szénhidrogének Két csoportot defináltak (U.S. Environmental Protection Agency), amely egy hetes (7- PAH) és egy tizenhatos (16-PAH) csoportból áll. A hetes csoport mindegyik tagja rákkeltő, míg a tizenhatos csoportban nem rákkeltő vegyületek is szerepelnek a hetes csoport tagjain kívül. Policikusos aromás szénhidrogének csoportjai 7-PAH16-PAH Benz[a]anthracénAcenaftén Benzo[a]pirénAcenaftilén Benzo[b]fluoranténAntracén Benzo[k]fluoranténBenz[a]anthracén KrizénBenzo[a]pirén Dibenz[a,h]antracénBenzo[b]fluorantén Indeno[1,2,3-cd]pirénBenzo[g,h,i]perilén Benzo[k]fluorantén Krizén Dibenz[a,h]antracén Fluorantén Fluorén Indeno[1,2,3-cd]pirén Naftalin Fenantrén Pirén

7 Fotokémiai oxidánsok A telítetlen szénhidrogének fotokémiai oxidációjakor képzőnek Környezetvédelmi szempontból igen kellemetlenek Ide tartoznak: peroxiacil-nitrátok + ózon Csak az ábrán feltüntetett 3 fordul elő jelentősebb mennyiségben a szennyezett atmoszférában. peroxiacetil-nitrát : PAN, peroxipropionil-nitrát : PPN, peroxibenzoil-nitrát : PBzN

8 Természetes források Legnagyobb mennyiségben: metán → szerves vegyületek anaerob bomlása során Természetes háttérkoncentráció: Metán: 1.0 – 1.5 ppm További szénhidrogének: < 0,1 ppm Természetes eredetű szénhidrogének pl.: a növények által (pl. citrus félék, fenyők) emittált, gyakran igen kellemes illatú terpének. Policiklusos szénhidrogének természetes forrásai: erdőtüzek kőolajtartalmú kőzetek eróziója természetes olajszivárgás Peroxiacil-nitrátok: nincs közvetlen természetes forrása Ózon Villámlás, 20 – 30 ppbv,.

9 Antropogén források Emisszó döntő többsége: Elégetett motorhajtóanyag, fűtőanyag füstgázai Festékek elpárolgó szerves oldószertartalma (toluol, xilol, alkánok, észterek) PAH emisszó : Kőszénfeldolgozás (szénlepárlás, kokszgyártás szénelgázosítás, szurok felhasználás) Kőolajfeldolgozás (bitumen gyártás) Pirolízis (koromgyártás, biomasszából olaj előállítás) Peroxi-acilnitrátok és ózon emberi tevékenység során csak közvetett úton képződnek az égetéskor az atmoszférába kerülő szénhidrogénekből és nitrogén-oxidokból.

10 Szénhidrogének képződése Befolyásoló tényezők: légfelesleg tényező (n), lánghőmérséklet és a tartózkodási idő Az emisszió fő felelőse: a közlekedés, a megfelelően beállított légfelesleg tényező ellenére Oka: az úgynevezett falhatás Hidegebb fal lassítja az oxidáció sebességét és a dugattyú hamarabb tolja ki a gázelegyet ebből a térrészből, mint a teljes elégéshez szükséges idő. A hőleadó felületek változásával magyarázható, hogy a kisebb tűzterű kazánok sokkal több szénhidrogént, szénmonoxidot és kormot emittálnak, mint a nagy tűzterű kazánok, mivel a nagyobb tűztér esetén kisebb a felület – tűztér viszony.

11 Policiklusos aromás szénhidrogének képződése Széntartalmú vegyületek égésekor, 500 – 800 0C → e fölött elbomlanak Égőtér hidegebb részein képződnek => kisebb tűzterű kazánoknál nagyobb PAH emisszió 1. Acetilén és etilénből képződött gyökök egymással történő addíciója, gyűrűzárással (Wang-Frenklach mechanizmus 1997) H 2 C=CH 2 + H => H 2 C=CH + H 2 Aromás gyökre történő további acetilén addíció növekvő gyűrűtagszámot eredményez (HACA mechanizmus : hydrogen adsorption and C 2 H 2 addition).

12 Policiklusos aromás szénhidrogének képződése 2. A többszörösen kondenzált aromásgyűrű igen gyorsan kialakulhat a benzolgyűrű egységek egymásra épülésével is. (korom kialakulása)

13 Policiklusos aromás szénhidrogének képződése Tájékoztató PAH és BaP emissziók különböző méretű tüzelőberendezések esetén. Forrás: Huotari J., Vesterinnen R. (1995), Finland Szilárd tüzelésű háztartási kazánok Kazánok 1-5 MW Kazánok 5 – 50 MW Kazánok >50 MW PAH μg/MJ 1000 – (szilárd) < 5 (olaj, gáz) < 10< 5 BaP μg/MJ < 20< 0,1< 0,01

14 Peroxi-acilnitrátok képződése Fény hatására képződő hidroxilgyökök indítják el a folyamatot, amennyiben a levegőben szénhidrogén jelenik meg. A képződő alkilgyökök a levegő oxigénjével alkilperoxigyököket képeznek, amelyek jelentős szerepet játszanak a nitrogén- monoxid nitrogén-dioxiddá történő átalakításában. A folyamat során képződő alkoxigyökökből oxigén hatására aldehidek képződnek. Aldehidek képződhetnek továbbá telítetlen szénhidrogének és ózon reakciójakor is. Az aldehidek rövid élettartamúak fény vagy hidroxilgyökök hatására acilgyökökre bomlanak, amelyek az oxigén hatására peroxi- alkilgyökökké alakulnak. A peroxi-alkilgyökök vagy a nitrogén-monoxidot oxidálják vagy nitrogén-dioxiddal peroxi-acilnitrátokat képeznek.

15 Peroxi-acilnitrátok képződése A peroxi-acilnitrátok koncentrációja függ: szénhidrogének acilgyök képző képességétől ózon koncentrációtól szennyezett levegő nitrogén-dioxid / nitrogén- monoxid arányától Peroxi-acilnitrátok koncentrációja a városi levegőben 1960-as évek 60 – 65 ppb Jelenleg kisebb 10 ppb-nél katalizátoros autók miatt

16 Ózon képződés a troposzférában Trimolekuláris reakció: egy atomos oxigén reagál egy molekuláris oxigénnel.. O + O 2 + M = O 3 + M* (1) A szükséges atomos oxigént a nitrogén-dioxid fotolízise biztosítja NO 2 + hν = NO + O v 2 = k 2 [NO 2 ] (2) Az ózon a nitrogén-monoxiddal reagálva nitrogén-dioxidot képezhet O 3 + NO = NO 2 = O 2 v 3 = k 3 [O 3 ][NO] (3) A nitrogén-dioxid fotolitikus bomlása a sebességmeghatározó lépés. ↓ troposzférikus ózon éjszaka nem képződik és koncentrációja a nyári hónapokban, délben a legmagasabb. A második és a harmadik reakciósebességi egyenlet egyenlősége esetén az állandósult ózonkoncentráció az alábbi összefüggéssel közelíthető. [O 3 ] = (k 2 /k 3 ) x [NO 2 ] / [NO]

17 Ózon képződés a troposzférában Sebességi konstansok aránya k 2 /k 3 = 1/100 => 0,1 ppm egyensúlyi ózonkoncentráció esetén NO 2 = 10 ppm és NO = 1 ppm kell hogy legyen A levegőben NO 2 tiszta fotokémiai ciklusa esetén azonban NO 2 / NO nem 10 : 1, hanem 1 : 10 => tisztán a nitrogén-dioxid ciklus nem képes olyan mennyiségű ózont termelni, mint amilyen koncentráció a városi levegőt jellemzi További NO 2 termelő: A szénhidrogénekből képződő alkil-peroxigyökök folyamatosan oxidálják a nitrogén-monoxidot nitrogén-dioxiddá. A városi levegőben jelenlévő (CH)x / NOx aránya alapján megkülönböztethetünk: szénhidrogének által limitált ózon koncentrációt: ha NOx > (CH)x nitrogén-oxidok által limitált ózon koncentrációt: (CH)x > NOx A szénhidrogének és nitrogén-oxidok természetes forrással is rendelkeznek, így a troposzférának természetes eredetű ózon tartalma is van, amely közelítőleg 20 – 30 ppbv, amely lényegesen alacsonyabb, mint a városi levegő 0,1 ppm körüli ózon szintje.

18 Policiklusos aromás szénhidrogének távozása a troposzférából PAH-ok hidroxil gyökökkel gyorsan reagálnak, felezési idejük néhány óra. Nitrogén-dioxid jelenlétében kb. 100 napos felezési idővel mutagén hatású nitro-PAH vegyületek alakulhatnak ki. Ózonnal szemben ellenállóak, a reakciók felezési ideje több száz nap. A PAH vegyületek fény hatására néhány óra alatt elbomlanak, különösen a részecskén adszorbeáltak.

19 Peroxiacil-nitrátok távozása a troposzférából Termikusan bomlanak, képződési reakciójuk visszafordítható a hőmérséklet emelkedésével CH 3 C(O)OONO 2 → CH 3 C(O)OO + NO 2 A képződött peroxi-acilgyök sorsa a jelenlévő NO 2 / NO aránytól függ az alábbi versengő reakció miatt CH 3 C(O)OO + NO → NO 2 + CO 2 + CH 3 A peroxiacil-nitrátok fotokémiailag is bomlanak, így élettartamuk az atmoszférában nappal egy két óra, éjjel több óra is lehet.

20 Ózon távozása a troposzférából Erős oxidáló képesség => néhány napos élettartam A levegő számos alkotójával képes reakcióba lépni, nitrogén-dioxiddal, nitrogén-monoxiddal, telítetlen szénhidrogénekkel, de fotokémiailag is bomlik. NO + O 3 → NO 3 + O NO + O 3 → NO 2 + O 2 R-CH=CH 2 + O 3 → RCHO + OH O 3 + hν → O + O 2

21 Füstköd (smog) kialakulása Smog (smoke + fog), magyar megfelelője a füstköd Az ipari fejlődés során a füstköd két típusát (londoni vagy ipari, fotokémiai vagy los angelesi) különböztethetjük meg. LONDONI TÍPUSÚ SMOG Széntüzelés elterjedése => London 1952 december, a kialakult füstködben olyan magas volt a légszennyező anyagok koncentrációja, hogy közel 3000 halálesetet tulajdonítanak a várost négy napig sújtó jelenségnek. téli hónapokban alakul ki kora reggeli órákban (reggeli befűtés a széntüzelésű kályhákba) magas páratartalom kíséretében napsütés nélkül Összetevői főleg: szénhidrogének, korom, kén-dioxid.

22 A londoni smog

23 A londoni smog kialakulásának közvetlen okai A kialakult súlyos helyzet okai: A kialakult súlyos helyzet okai: a légszennyezők a légszennyezők egy természetes meteorológiai jelenség: egy természetes meteorológiai jelenség: troposzférikus hőmérséklet inverzió kialakulása Felhőtlen éjszakákon: a talajnak az égbolt felé irányuló energia kisugárzása olyan mértékű, hogy a lehűlt talaj lehűti a közelében lévő levegőt, amelyből párakicsapódás történik (talaj menti ködképződés). Felhőtlen éjszakákon: a talajnak az égbolt felé irányuló energia kisugárzása olyan mértékű, hogy a lehűlt talaj lehűti a közelében lévő levegőt, amelyből párakicsapódás történik (talaj menti ködképződés). A lehűlt hideg levegő felett melegebb levegő helyezkedik el, így a természetes vertikális hígítási effektus elmaradása és szél hiánya miatt a légszennyező anyagok koncentrációja gyorsan nő a talaj közelben. A lehűlt hideg levegő felett melegebb levegő helyezkedik el, így a természetes vertikális hígítási effektus elmaradása és szél hiánya miatt a légszennyező anyagok koncentrációja gyorsan nő a talaj közelben.

24 Fotokémiai smog kialakulása Közlekedés fejlődésének köszönhetően egy másik fajta füstköd okoz környezeti ártalmakat: a los angelesi vagy fotokémiai smog. A fotokémiai szmog jellemzői: a nyári hónapokban képződik, a déli órákban, alacsony páratartalom mellett, erős napsütés esetén. Összetevői főleg másodlagosan kialakult légszennyezők (ózon, aldehidek, nitrogén-dioxid, PAN). Ez a típusú szmog jelentős autóforgalommal terhelt, melegebb éghajlatú, napsütötte, szél mentes városokban gyakori.

25 Fotokémiai smogtól szenvedő városok 1. Peking Denver Torontó

26 A szmogot alkotó főbb komponensek időbeli alakulása A fotokémiai szmog erősödésével a levegő vöröses barna árnyalatú lesz, mivel a napsugárzás kék komponensét a nitrogén-dioxid elnyeli.

27 Szénhidrogének, fotokémiai oxidánsok hatása Növényekre Szénhidrogének hatása nem észlelhető Ózon és a peroxiacil-nitrátok: toxikusak A talajközeli növekvő ózon koncentráció komoly fenyegetést jelent a világ élelmiszer, rostanyag és fa termelésére A városi környezetből jelentős mennyiségű ózon transzport valósulhat meg a környező mezőgazdasági területek felé: Talajközeli ózon koncentráció nyári maximumai TerületÓzon / ppb / Városi100 – 400 Vidéki, mezőgazdasági50 – 120 Lakott területtől távoli trópusi erdő20 – 40 Parttól távoli, nyílt tengeri A krónikus hatás már 40 ppb koncentráció környékén észrevehető, amely növekedés és terméscsökkenésben nyilvánulhat meg, függetlenül attól, hogy a levél felszínén észlelhető-e az ózonkárosító hatás (világos foltok megjelenése)

28 Szénhidrogének, fotokémiai oxidánsok hatása Növényekre Ózon: gázcserenyílásokon keresztül jut be a növénybe A sejtközi térben és a sejtalkotók reakciójakor során szerves gyökök képződnek, amelyek károsítják a proteineket, sejtmembránt. A növények ózonérzékenysége eltérő, és közvetlen kapcsolat mutatható ki a jelenlévő növényi antioxidánsok (pl.: C-vitamin) szintje és az ellenállóképesség között. A magasabb C-vitamin szint és alacsonyabb C- vitamin peroxidáz enzim aktivitás jelentős ellenállóképesség javulást eredményez.

29 Szénhidrogének, fotokémiai oxidánsok hatása Növényekre A peroxiacil-nitrátok hatása : a növények alján okoz fényes bronzos elszíneződést Fajtától függő érzékenység, amely a növényi sejtekben képződő antioxidánsok mennyiségére vezethetők vissza. A városi területeken újonnan telepített fák általában úgynevezett szmogtűrő fajták, amelyek levélzete valószínűleg antioxidáns tartalmú.

30 Szénhidrogének, fotokémiai oxidánsok hatása Emberre / emlősökre Az alifás szénhidrogének nem, de az aromás vegyületek rendkívül toxikusak (troposzférikus koncentráció szint) Legveszélyesebb : A gőzhalmazállapotú aromások közül a a benzol (vérképzőszervi méreg) A policiklusos aromás vegyületek közül a benz(a)pirén (karcinogén, rákkeltő) BENZOL: Motorhajtóanyagok elégetésekor kerül az atmoszférába, az oktánszám növelési technológiák (aromatizálás, alkilezés) során. A nagyoktánszámú alkilbenzolok tökéletlen égésekor az oldalláncok leszakadása miatt benzol is képződhet, amelyet a katalizátor csak részben oxidál el.

31 Szénhidrogének, fotokémiai oxidánsok hatása Emberre / emlősökre Rákkeltő PAH vegyületek pl: aktív és passzív dohányzás, füstgázok belélegzése Rákkeltő hatás: enzimatikus lebontáskor keletkező epoxivegyületek miatt (a folyamathoz sok idő kell) Kevésbé veszélyes ha a tápcsatornába jutnak pl. grillezett ételek, hőkezelt élvezeti cikkek (kávé) Tápcsatornán történő gyors áthaladás → a lebontás nem biztos, hogy megvalósul → a kockázati tényező kisebb Tüdőben: a lerakódott rákkeltő anyag tartalmú kátrányos részecskék mobilitása kicsi (elegendő idő áll rendelkezésre a veszélyes lebontási folyamat megvalósulására) Az ózon és peroxyacil-nitrátok erős nyálkahártya irritáló hatása közismert → felsőléguti betegségek gyakorisága nő.

32 Szénhidrogén emisszió csökkentése A szénhidrogén emisszió szoros összefüggésben van a fotokémiai oxidánsok az ózon és peroxi-acilnitrátok képződésével => a szénhidrogén emisszió csökkentésével jelentősen korlátozható ezen szennyezők képződése is Legnagyobb forrás: nem tökéletes égés Szénhidrogén koncentráció: 1. Alsó éghetőségi, vagy robbanási határ alatt → termikus vagy katalizátoros utóégetőt, kondenzátort vagy adszorpciót alkalmazhatunk 2. Felső éghetőségi határkoncentráción túl → levegővel, vízgőzzel elegyítve égetjük el

33 Termikus utóégető Utóégető: a füstgáz szénhidrogéntartalmát 700 – C-on 0,5-1 másodperces tartózkodási idővel egy segéd égővel égetjük el. (Termikus oxidáció, 99% hatásfok) Regeneratív módszer: a kezelt és a kezelendő füstgáz felváltva áramlik keresztül egy hőtároló-hőleadó anyagon (pl. kerámia) keresztül

34 Termikus utóégető hőhasznosítás nélkül A felső éghetőségi koncentrációt meghaladó szénhidrogén tartalomnál, amennyiben a gáz más célból gazdaságosan nem használható fel, elfáklyázzák pl. olajipar. Égetés előtt az éghető gáz koncentrációját a felső és alsó éghetőségi határ közé kell beállítani levegő és/vagy vízgőz segítségével. Vízgőz adagolása metán kivételével a koromképződés csökkentése érdekében szükséges (vízgáz reakció). C + H 2 O = CO + H 2

35 Termikus utóégető 1. Rekuperatív eljárásnál a kezelt füstgáz hőtartalmát egy hőcserélőn keresztül folyamatosan adjuk át a kezelendő füstgáznak. 2. Probléma: NO emisszió növekedése → Túl sok szén-monoxid képződés esetén: az utóégető kamra hőmérsékletét 850 °C fölé kell emelni és a tartózkodási időnek el kell érni a 2 másodpercet.

36 Katalitikus utóégető Alacsony hőmérsékletű oxidáció (200 – 500 o C) hatásfoka kb. 95%, kedvezőbb NOx kibocsátás Meggondolandó ha a füstgázban jelentős: a korom részecske tartalom (ülepedés veszélye a katalizátorban) nehézfémtartalom (katalizátor méreg) a katalizátor test hőmérséklete gyakran változik, túlhevülés veszélye is fennáll (mechanikai károsodás) Szén, olaj, biomassza tüzelés füstgázainak kezelésére a katalizátor szennyeződése miatt inkább a regeneratív vagy rekuperatív utóégetőt alkalmazzák. Katalizátoros utóégető előnyösen alkalmazható technológiai folyamatból származó (szerves oldószerekkel történő műveletek: festés, extrakció, stb.) szénhidrogén emisszió kezelésére.

37 Katalitikus utóégető A katalitikus utóégetők legsikeresebb alkalmazási területe a gépkocsi kipufogó gázok ártalmatlanítása. Egy benzinüzemű gépjármű motor tipikus füstgáz alkotói: Gépjármű motor tipikus kipufogógáz összetétele Gázkoncentráció Szénhidrogén≈ 750 ppm Nitrogén-oxidok≈ 1050 ppm Szén-monoxid≈ 0,68 tf% Hidrogén≈ 0,23 tf% Szén-dioxid≈ 13,5 tf% Oxigén≈ 0,51 tf% Víz≈ 12,5 tf% Nitrogén≈ 72,5 tf%

38 Katalitikus utóégető Kettős hatású: szénhidrogének és szén-monoxid oxidációja Pt katalizátoron Hármas hatású: oxidáció és a nitrogén-monoxid redukciója (Pd katalizátor) 0,95 – 1,05 légfeleslegtényező tartományban (ablak tartomány) elfogadható konverzióval valósul meg az oxidáció és a redukció

39 Katalitikus utóégető Követelmény: a légfeleslegtényező pontos beállítása. lambda szonda  folyamatosan méri a füstgáz oxigéntartalmát és a mért érték függvényében szabályozza az üzemanyag levegő keverési arányt.

40 Katalitikus utóégető A motor üzemelése közben időszakosan a katalizátorban redukciós körülmények alakulnak ki (pl. gyorsítás → üzemanyagban dús keverék). Ekkor segít a katalizátor hordozó belső felületére felvitt cérium- oxidok, amelyek oxigénnel az alábbi egyensúlyi reakcióra képesek: 2 CeO 2  Ce 2 O 3 + 1/2 O 2 A Ce(III)-oxid normál üzemállapotban, amikor van elegendő szabad oxigéntartalma a füstgáznak Ce(IV)-oxiddá alakul. Oxigén hiányos állapotban az egyensúly az oxigén felszabadulás felé tolódik el, ezáltal a katalizátor belső környezete újra az ablaktartományon belül kerül.

41 Katalitikus utóégető A kerámia testeken átmenő járatok belső felületére viszik fel a platinát, palládiumot és a cérium vegyületet. A katalizátor C –on kezd el működni és kb C – on éri el az optimális üzemelést. A katalizátorok bevezetésének két további haszna is van: Az egyik az ólmozatlan üzemanyag használata (az oktánszám növelésére alkalmazott ólomvegyületek tönkretennék a katalizátort) A másik a benzin kéntartalmának kötelező és folytonos csökkentésének kényszere. Kéntartalom csökkentés: A benzin kéntartalma katalizátor nélkül a füstgázban kén-dioxid formában jelentkezik, amely az atmoszférikus levegővel történő keveredés, felhígulás után alakul át kénsavvá. A katalizátoron áthaladó kén-dioxid azonban kén-trioxiddá oxidálódik, amely az atmoszférába kijutva azonnal az orrunk szintjén irritáló hatású kénsavvá alakul.

42 Katalitikus utóégető Hátrány: üvegházhatású dinitrogén-oxid és a szén-dioxid kibocsátás CO 2 emisszió az égetés velejárója, de a motorok hatásfokának javításával csökkenteni lehet Valószínűleg csak évtizedek múlva derül ki, hogy milyen problémát okozhat a katalizátorból a környezetbe távozó platina. A platina sói toxikusak és már ma is az autópályák mentén élő növények platina szennyezettsége nagyobb, mint a távolabbiaké. A belsőégésű motorok égésgázainak kezelése jelenleg csak a benzin üzemű motoroknál vált kötelezővé. Oka: a dízelmotorok jóval nagyobb mértékű korom emissziója tönkretenné a katalizátort. Várható, hogy egy évtizeden belül a dízel autókat is fel kell szerelni valószínűleg először csak oxidációs katalizátorokkal, regenerálható koromszűrőkkel. Nagyteljesítményű dízel nehézgépjárművek már most is rendelkeznek katalitikus utóégetőkkel.

43 Szénhidrogének kondenzációja Viszonylag nagy szénhidrogén tartalomnál (~ 5000 ppm felett) és 40 o C feletti forráspontnál célszerű alkalmazni. Kondenzáció: hűtés vagy nyomás hatására 40 o C alatti forrpontoknál a kondenzáció költsége ugrásszerűen növekszik. Előny: alkalmazását nem befolyásolja a kezelendő gáz alsó és felső robbanási határértéke.

44 Szénhidrogének adszorpciója Aktív szenen %-os hatásfok Költséges → célszerű alacsony ( ppm) szénhidrogén tartalom mellett alkalmazni Az eljárás érzéketlen az alsó és felső éghetőségi határokra Hátrány: Tűzveszélyes és jelentős mennyiségű veszélyes hulladékot termel Az aktívszenes oszlop dezaktiválódhat klórozott szénhidrogének és nyomelemek hatására A tisztítandó gáz nedvességtartalma ( > 50 % ) jelentősen csökkenti az adszorpció hatásfokát Ketonok pl. aceton eltávolítására nem alkalmas a szén felületén lejátszódó exoterm polimerizációs reakció miatt, amely az oszlop begyulladását is okozhatja Regenerálható Az aktívszén granulátummal töltött oszlopot kimerülés után forró vízgőzzel, levegővel, nitrogénnel vagy vákuummal

45 Policiklusos aromás vegyületek emissziójának korlátozása PAH vegyületek a füstgáz hőmérsékletétől és a tüzelőanyag hamutartalmától függően megoszlanak a gáz és szilárd fázisú részecskék között Emisszió csökkentés a forrásoldalon : megfelelően magas hőmérséklet, légfeleslegtényező és tűztér méret alkalmazásával Gáz és részecske fázisú PAH 50 MW-os kazán füstgázában Tüzelőanyag Részecske koncentráció ( μg/ Nm 3 ) Részecskéhez kötött PAH ( μg/ Nm 3 ) PAH gázfázisban ( μg/ Nm 3 ) tőzeg – Fa – A füstgázból való eltávolításukra minden részecske leválasztó eszköz alkalmazható. (aktívszenes granulátum)


Letölteni ppt "SZÉNHIDROGÉNEK, FOTOKÉMIAI OXIDÁNSOK Szerzők: Dr. Bajnóczy Gábor Kiss Bernadett."

Hasonló előadás


Google Hirdetések