Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az égés és a füstgáztisztítás kémiája Tananyag:

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Az égés és a füstgáztisztítás kémiája Tananyag:"— Előadás másolata:

1 Az égés és a füstgáztisztítás kémiája Tananyag:

2 Miért égetünk? Kémiai energiaHőenergia HőenergiaMechanikai energia Mechanikai energiaElektromos energia Kémiai energiaKémiai energia Felesleges dolgoktól megszabadulás (erdő, kerti és kommunális hulladék, biztonság, levegőtisztaság) Gondatlanság

3 Mit égetünk? Fa, biomasszaszénhidrátok (cellulóz, keményítő, lignin) Közvetett napenergia hasznosítás Fotoszintézis: 6.CO H 2 O = C 6 H 12 O O kJ Cellulóz égése: ( C 6 H 10 O 5 ) n + 6n.O 2 = 6n.CO 2 + 5n.H 2 O ( C 6 H 10 O 5 ) n + 6n.O 2 = 6n.CO 2 + 5n.H 2 O Fosszilis növényi, állati maradványok Szén égése: C + O 2 = CO kJ C + O 2 = CO kJ Szénhidrogén (metán) égése: CH O 2 = CO H 2 O- 891 kJ CH O 2 = CO H 2 O- 891 kJ

4 Néhány tüzelőanyag fűtőértéke kJ/kg-ban fa16000 barnaszén25000 feketeszén30000 koksz32000 fűtőolaj40000 zsír és olaj35000 szénhidrát18000 kenyér10000 sajt10000 hús10-20ezer

5 CO-110 CO CH 4 -74,9 C2H2C2H2 227 C2H4C2H4 51,9 C2H6C2H6 -84,5 C3H8C3H C 4 H H 2 O(g)-242 H 2 O(l)-286 NH NO90,4 NO 2 (s)34 N2ON2O81,5 HNO 3 (l)-174,1 Standard képződéshők 25 o C-on ΔH (kJ/mol) Képződéshő 1 mól anyag képződése elemekből elemek képződéshője = 0 Energiamegmaradás törvénye Meghatározó a kezdeti és a végállapot, függetlenül az átalakulás útjától Reakcióhő számítása

6 Reakcióhő és a környezet viszonya Negatív előjelPozitív előjel

7 Reakcióhő Mesterségesen előállított anyagok Hidrogén: 2.H 2 + O 2 = 2.H 2 O- 484 kJ(l)- 572 kJ(g) Szénmonoxid: 2.CO + O 2 = 2.CO kJ 2.CO + O 2 = 2.CO kJ Szintézis gáz, városi gáz előállítása: C + H 2 O = CO + H kJ C + H 2 O = CO + H kJ -286 kJ -110 kJ A szükséges energiát további szén égetésével nyerik. C + O 2 = CO kJ C + O 2 = CO kJ Éghető gáz előállítás pirolízissel (oxigénmentes hőbontás) (faszén), szemét pirolízis, metánbontás

8 Tökéletlen égés Kevés oxigén, alacsony hőmérséklet C + ½.O 2 = CO- 110 kJ Fűtési balesetek, kohó, belsőégésű motorok Részleges levegőhiány - tökéletlen keveredés Toxikus gázok (CO, H 2 S) Széngáz – a CO szagtalan – H 2 S intenzív szag PAH (policiklusos aromás szénhidrogének), dioxinok, furánok KoromképződésFüst

9 Tökéletlen égés Egy parafin (C 18 H 38 -tól szilárd) tökéletes égése: C 20 H ,5.O 2 = 20.CO H 2 O C 20 H ,5.O 2 = 20.CO H 2 O Részlegesen tökéletlen égése: C 20 H ,5.O 2 = C 20 H 40 + H 2 O telítetlen, 1 kettőskötés CH 3 -(CH 2 ) 17 -CH=CH 2 Benzpirén ( C 20 H 12 ) Benzpirén ( C 20 H 12 ) C 20 H ,5.O 2 = C 20 H H 2 O C 20 H ,5.O 2 = 20.C + 21.H 2 O korom (grafit) grafitrács (wikipedia) (wikipedia)

10 Reakciósebesség CO + NO 2 -> CO 2 + NO v = k[CO][NO 2 ] v reakciósebesség k arányossági tényező: reakciósebességi együttható […] az adott anyag mol/dm 3 -ben kifejezett pillanatnyi koncentrációja v = d[CO 2 ]/dt = d[NO]/dt = -d[CO]/dt = -d[NO 2 ]/dt Reakciókinetika

11

12

13

14 A reakciósebesség hőmérsékletfüggése A reakciók létrejöttének szükséges feltétele a részecskék ütközése, De ez nem elegendő feltétel! Akkor megy végbe a reakció, ha az ütköző atomok vagy molekulák rendelkeznek egy energiatöbblettel, az ún. aktiválási energiával (E ٭ ).

15 Katalízis Katalízis: katalizátorok segítségével az aktiválási energia kisebb egységekre bontható. A katalízátor olyan anyag, amely vagy a reakció sebességét változtatja meg, vagy a termodinamikailag lehetséges de kinetikailag gátolt reakciót lehetővé teszi.

16 Katalizátorok fajtái Aszerint, hogy a katalizátor és a reaktánsok azonos vagy különböző fázisban vannak, megkülönböztetünk homogén katalitikus (azonos fázis) reakciók homogén katalitikus (azonos fázis) reakciók Az élő rendszerekben például homogén katalitikus folyamatok játszódnak le, szervezetünkben enzimek a katalizátorok Az élő rendszerekben például homogén katalitikus folyamatok játszódnak le, szervezetünkben enzimek a katalizátorok heterogén katalitikus (különböző fázis) reakciók heterogén katalitikus (különböző fázis) reakciók az ipari méretű szintéziseknél, mivel a reakció után a katalizátor egyszerűen kinyerhető a rendszerből. az ipari méretű szintéziseknél, mivel a reakció után a katalizátor egyszerűen kinyerhető a rendszerből. Autokatalitikus reakció: olyan reakciótermék keletkezik, amely az eredeti reakcióra katalizátorként hat.

17

18

19

20 a., NO redukció (Rh): 2 NO + 2 CO  N CO 2 NO + szénhidrogén  N 2 + CO 2 + H 2 O 2 NO + 2 H 2  N H 2 O 2 NO + 5 H 2  2 NH H 2 O szénhidrogén + H 2 O  CO + CO 2 + H 2 b., oxidáció (Pt és Pd): 2 CO + O 2  2 CO 2 szénhidrogén + O 2  CO 2 + H 2 O 2 H 2 + O 2  2 H 2 O kisebb valószínűséggel lejátszódó reakciók: 6 NO + 4 NH 3  5 N H 2 O 2 NO + H 2  N 2 O + H 2 O 2 N 2 O  2 N 2 + O 2

21 A tisztítás hatékonysága – levegő:üzemanyag arány optimális arány – elektronikus motorvezérlés

22 A termikus hulladékkezelési eljárások jellemzői Tüzelés Levegőbevezetés: légfelesleg tényező  1 Tüzelési hőmérséklet: o C Keletkező reakció termékek:füstgáz, kiégett salak Füstgáz főbb komponensei: CO 2, H 2 O, O 2, N 2 Pirolízis (kigázosítás) Hevítés: levegőtől elzárva Kigázosítási hőmérséklet: o C Keletkező reakciótermékek:pirolízis-gáz, szilárd éghető anyag (pirolízis-koksz), mely tartalmazza az inert alkotókat is. Pirolízis-gáz főbb komponensei: C n H m

23 Elgázosítás Gázosító közeg: oxigén vagy vízgőz Elgázosítási hőmérséklet:  1200 o C Keletkező reakciótermékek: éghető gáz, folyékony salak Gázösszetétel:CO, H 2, CO 2, H 2 O Plazmatechnológia Első lépcső: magas hőmérsékletű pirolízis (salakolvasztó kamrában), ahol a szükséges energiát plazmaégő biztosítja. A plazmaív egyenáramú feszültségforrás hatására a salakfürdő és a plazmaégő között alakul ki. Hőmérsékletek: Plazmaív: kb o C Salakolvadék: kb o C Második lépcső: a pirolízis gáz tökéletes kiégetése o C-on

24 Rákospalotai szemétégető - füstgáztisztítás

25 Reakciók NO redukció ammóniával NO + 4.NH 3 = 5.N H 2 O Ammónia-előállítás karbamidból CO(NH 2 ) 2 + H 2 O = CO NH 3 SO 2 + Ca(OH) 2 = CaSO H 2 O Mésztej előállítás: CaO + H 2 O = Ca(OH) 2 2.CaSO 3 + O 2 = 2.CaSO 4 gipsz képződés A lignitkoksz adszorbeál (nehézfémek, dioxinok) Az adszorbens eltávolítása szűréssel –> veszélyes hulladék lerakó

26

27 Mátra Erőmű - füstgáztisztítás Lev. CaCO 3 CaSO 4 CaCO 3 H 2 SO 3 H 2 SO 4 O2O2 SO 2 SO 2 + CaCO 3 = CaSO 3 + CO 2 2.CaSO 3 + O 2 = 2.CaSO 4 gipsz képződés SO 2 + H 2 O = H 2 SO 3 2.H 2 SO 3 + O 2 = 2.H 2 SO 4 CaCO 3 + H 2 SO4 = CaSO 4 + H 2 O + CO 2 CaCO 3 adagolás – pH 5,2


Letölteni ppt "Az égés és a füstgáztisztítás kémiája Tananyag:"

Hasonló előadás


Google Hirdetések