Новости космоса и технологий. » Химия » Новый метод конверсии диоксида серы может изменить существующие промышленные технологии

Новый метод конверсии диоксида серы может изменить существующие промышленные технологии

Опубликовал: Admin, 29-10-2020, 01:01, Химия, 41, 0

Новый метод конверсии диоксида серы может изменить существующие промышленные технологии

По мнению ученых из Пенсильванского университета, одностадийный каталитический процесс с плазменным усилением для преобразования диоксида серы в чистую серу из потоков остаточных газов может стать многообещающей и более экологически чистой альтернативой нынешним многоступенчатым термическим, каталитическим и абсорбционным процессам.

«Диоксиды серы могут вызывать серьезные экологические проблемы, такие как кислотные дожди, и могут вызывать закисление моря», - сказал Сяосин Ван, доцент исследовательского центра Энергетического института Пенсильвании. «Сера также может способствовать образованию Мелких твердых частиц В воздухе, которым мы дышим, что может быть более серьезным, чем Сера Диоксид ».

По оценкам, воздействие твердых частиц составило 42 миллиона преждевременная смерть и более 100 миллионов лет жизни с поправкой на инвалидность - которые измеряют количество лет, потерянных из-за болезни, инвалидности или смерти - согласно исследованию глобального бремени болезней Lancet, опубликованному в 2015 году.

По словам Ванга, современные методы обессеривания могут успешно удалять диоксид серы из потоков остаточных газов, но не без существенных недостатков.

Технологии десульфуризации дымовых газов, например, являются наиболее часто используемыми методами улавливания диоксида серы, но в результате этих процессов образуется большое количество твердых отходов в виде сульфата металла, требующего утилизации. Кроме того, в результате этих процессов образуются сточные воды, которые требуют дополнительной очистки, что делает метод в целом дорогостоящим и экологически вредным.

В качестве альтернативы диоксид серы можно восстановить до твердой элементарной серы посредством катализа - химической реакции, вызываемой катализатором и обычно восстанавливающим агентом, таким как водород, метан или монооксид углерода, - а затем использовать в качестве сырья для таких вещей, как удобрения. Однако в традиционном обычно требуются высокие температуры. каталитический процесс для достижения высоких уровней конверсии. По мнению ученых, это не идеально, потому что он потребляет много энергии и теряет активность катализатора.

Из-за этих недостатков Ван и его коллеги протестировали новую технологию - одностадийный каталитический процесс с использованием низкотемпературной плазмы, который устраняет необходимость в высоких температурах и создает гораздо меньше отходов, чем технологии FGD.

Чтобы проверить этот процесс, команда загрузила катализатор на основе сульфида железа в реактор с уплотненным слоем. Затем они ввели водород и газовые смеси диоксида серы, которые прошли через слой катализатора при температуре примерно 300 градусов по Фаренгейту. Затем они включили нетепловую плазму, и сразу же начались реакции.

После завершения процесса они проанализировали образцы, чтобы увидеть, сколько диоксида серы было в газе и сколько водорода было израсходовано. Они также собрали и проанализировали твердую серу, которая скапливается на дне реактора. Они опубликовали свои результаты в ACS Catalysis и недавний выпуск Журнал катализа.

«Используемая нами температура, 150 градусов по Цельсию (около 300 градусов по Фаренгейту), выше, чем температура плавления серы, чтобы избежать осаждения серы на катализаторе», - сказал Ван. «Благодаря этому процессу катализатор показывает очень отличную стабильность. При работе в течение нескольких часов мы не видим никакой дезактивации. Активность и селективность остаются прежними».

Исследователи также обнаружили, что этот процесс значительно продвинул диоксид серы снижение при низких температурах, повышение конверсии на 148–200 процентов и от 87 до 120 процентов при использовании водорода и метана соответственно.

Шон Кнехт, доцент Школы инженерного дизайна, технологий и профессиональных программ, сказал, что NTP работает, потому что высокоэнергетические электроны взаимодействуют с молекулами газа, образуя химически активные частицы - радикалы, ионы и возбужденные молекулы - что позволяет использовать различные химические реакции при низкой температуре.

«В результате электроны способны инициировать химические реакции, которые кажутся термодинамически неблагоприятными, посредством диссоциации и возбуждения реагентов при гораздо более низких температурах, чем термический катализ», - сказал Кнехт. «Если эти реакции могут проводиться при гораздо более низких температурах, чем типичные для термического катализа, как мы показали, то потребляемая мощность в будущих системах значительно снижается, что является большим делом».

Ван добавил, что использование плазмы позволяет им достичь оптимальной производительности, потребляя всего 10 ватт электроэнергии. Еще одно преимущество состоит в том, что в этом процессе можно легко применить возобновляемую энергию, такую ​​как ветер или солнце, для подачи энергии в плазму.

Теперь исследователи хотят лучше понять, какой именно вклад плазма способствует процессу катализа, и стремятся разработать еще более эффективный катализатор для этого процесса.

«Текущая проблема, над которой мы работаем, - это дальнейшая изоляция эффектов плазмы от эффектов катализатора и синергетических аспектов», - сказал Кнехт. «В настоящее время и в какой-то момент мы рассматриваем некоторые варианты поверхностной спектроскопии в сочетании с компьютерным моделированием. Их объединение может обеспечить более целостное понимание физики и химии в игре».

Если процесс будет коммерциализирован, он может в значительной степени заменить существующие технологии FDG.

«Это очень полезно для энергии и окружающей среды», - сказал Ван. «Наш процесс позволяет экономить энергию, сокращать отходы и экономить воду. Это очень трансформирует».


Источник


У данной публикации еще нет комментариев. Хотите начать обсуждение?

Написать комментарий
Имя:*
E-Mail:
Введите код: *
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив


Поиск по сайту
Полезные ссылки
Оцените работу сайта

TEHNONEWS

Новости космоса технологий нанотехнологий физики и химии