Inżynieria mechaniczna

Dyscyplina naukowa: Inżynieria mechaniczna

Temat: Badanie wpływu konstrukcji kosza katalitycznego na selektywną katalityczną redukcję NOx w gazach z instalacji kwasu azotowego

Topic: Research of the influence of the construction of catalytic basket on the selective catalytic reduction of NOx in tail gases from nitric acid plants

Promotor: dr hab. inż. Anna Rudawska

Email: a.rudawska@pollub.pl

Opis

W ramach pracy doktorskiej planuje się opracowanie projektów różnych typów koszy do reaktora selektywnej katalitycznej redukcji NOx, wykonanych we współpracy z Politechniką Lubelską, i testowanie ich w instalacji pilotowej z użyciem strumienia rzeczywistych gazów resztkowych pochodzących z instalacji kwasu azotowego, w zakresie temperatury 250-450°C. Na podstawie uzyskanych wyników wybrany zostanie kosz do zastosowania w warunkach przemysłowych. W ramach realizacji pracy doktorskiej wykonane zostaną obliczenia wytrzymałościowe koszy. Zostaną wykonane badania nieniszczące spoin konstrukcji koszy przed i po testach w warunkach eksploatacyjnych, ze szczególnym uwzględnieniem zmian strukturalnych w strefie podpowierzchniowej i przypowierzchniowej oraz badania niszczące mikro i makroskopowe. Badane będą także grubości ścianki konstrukcji kosza przed i po testach w celu sprawdzenia ewentualnego pocienienia ścianki ze względu na zastosowana prędkość przepływu gazu. Przed wykonaniem koszy do badań w warunkach pilotowych zostaną wykonane obliczenia symulacyjne CFD rozpływu gazu w reaktorze SCR. Rozważane jest również rozszerzenie pracy o rozwiązanie konstrukcji kosza dla dwóch rodzajów katalizatorów: redukcji NOx i rozkładu N2O.

Potencjalnym docelowym miejscem zastosowania opracowanego kosza do selektywnej redukcji NOx są zarówno nowe jak i pracujące instalacje kwasu azotowego. Wdrożenie nowej konstrukcji kosza nie będzie wiązało się z koniecznością dokonywania kosztownej modyfikacji instalacji. W przypadku większości instalacji kwasu azotowego możliwe będzie jego zastosowanie w istniejącym reaktorze do selektywnej katalitycznej redukcji NOx z gazów resztkowych. 

Słowa kluczowe: redukcja NOx, reaktor SCR, kosz katalityczny

Description:

Within the PhD work, various constructions of catalytic baskets will be proposed for use in the selective catalytic reduction of NOx reactor, made in cooperation with the Lublin University of Technology, and to test them in a laboratory plant in the temperature range of 250-450 °C, using the stream of real tail gases from the nitric acid plant. Based on the results obtained will be selected basket for industrial. As part of the PhD thesis, for the samples baskets will be made strength calculations. Non-destructive tests of the welds of the basket structure will be performed before and after the tests in operational conditions, with take attention on structural changes in the subsurface and subsurface zones, and also micro and macroscopic destructive tests. The wall thicknesses of the basket will also be tested before and after the tests in order to check wall thinning due to the gas flow velocity. Before the laboratory test of samples baskets will be made CFD calculations of flow gas simulation in SCR reactor. It is also considers, extend the work with a basket design solution for two types of catalysts: NOx reduction and N2O decomposition. The potential area of the application of the developed basket for the selective reduction of NOx is new and existing nitric acid plants. The implementation of the basket will not require the expensive modifications of the installation. In most nitric acid plants, it will be possible to install it in an existing reactor for the selective catalytic reduction of NOx from the tail gases.

Keywords: NOx reduction, SCR reactor, catalytic basket