Промышленная очистка газов - Страус В.
Скачать (прямая ссылка):
191
возникают затруднения, связанные с относительно высокой температурой, необходимой для проведения каталитического окисления. Это относится и .к удалению летучей золы из дьшовых газов три высоких температурах до ,подачи газа в контактный аппарат, а также и к эффективному улавливанию тумана серной кислоты до выброса очищенного газа в атмосферу.
Окисление SO2 можно представить в виде равновесной реакции
SOa + VsO2 ч SO3+ 94,5 кДж/моль
Константа равновесия этой реакции
PSO3
Ниже приведены константы этой реакции при различных температурах:
т, к t, °С Kp [415] Kp [944]
600 327 4780 4015
800 527 53,0 32,3
1000 727 3,67 1,83
1200 927 0,630 0,276
1500 1227 0,114 —
Из этих данных видно, что при температуре ниже 800 К равновесие сдвинуто в сторону образования SO3, тогда как при температуре факела (свыше 1500 К) равновесие сдвинуто в сторону образования SO2. Это равновесие было тщательно исследовано [944}і в связи с его огромным промышленным значением в производстве^ серной кислоты. Так же тщательно была изучена кинетика процесса и катализаторы. *.
Необходимо отметить, что количество SO3, образующегося при пламенном сжигании в избытке кислорода несколько выше, чем равновесное количество при молекулярной реакции. Это увеличение, вероятно, объясняется наличием атомарного кислорода в пламени [352]. Гомогенное окисление SO2 оксидами азота в отсутст* вие катализаторов может иметь значение при более низких температурах (900—1050°С); этот процесс может проходить на последа них стадиях горения в бойлерных системах ,[188].
Юнгтен [415] сообщает, что при 400—600 °С и избытке воздуха роль катализатора может выполнять стальной газоход, причеі* конечная концентрация SO3 составляет примерно 1% по отношен нию к исходному оксиду SO2. Чтобы рассматривать конверсию* SO2 в SO3 как основу метода удаления оксидов серы из дымовы* газов, необходимо, чтобы степень конверсии была более 90%.
Бинсток, Филд и Майерс [256] использовали моделированный газовый поток и промышленные катализаторы окисления, а также разработанный ими катализатор. Степень конверсии SO2 на npoj мышленных катализаторах (за исключением V2O5 на силикагеле^ промотированного K2O, Harshaw V 0204), не превышала 50%J
192
S3,3 с
НислотЛ
W,ГС
Hucnotna
Рис. 111-57. Каталитическое окисление двуокиси серы; технологическая схема кат.-оксил. процесса фирмы Монсанто [112]:
/ — циклон; 2 — электрофильтр; 3— контактный аппарат; 4— теплообменник; 5 — тумаиоуло-
витель.
Исключение составил катализатор, при котором достигалась степень конверсии 85% при 380 °С. Разработан специальный щелочной ванадиевый катализатор (39,6% SiO2, 16,5% K2O, 27,3% SO3, 7,1% VjO5 и 9,5% H2O), который сушили при 4300C и гранулировали. Для этого катализатора степень конверсии составила 97% при 365 °С Для типичного состава дымовых газов.
Процесс подобного типа «Кат-Окс» (рис. 111-57) был разработан фирмой Пенсильвания Электрик совместно с Эйр Прехитер, Монсанто и Рисерт-Котрелл Инк. и в настоящее время предлагается фирмой Монсанто.
Первоначальные исследования на пилотной установке были выполнены в 1961 г., мощность установки составила 2550 м3/ч [112], с тех пор установка мощностью 40800 м3/ч проходит тщательные испытания на котле № 2 мощностью 250 МВт Метрополитен Эдисон Компани в Портленде [818]. Летучую золу улавливают на электрофильтрах при 485°С; проектная, эффективность электрофильтра равна 99,5%. Затем газ, содержащий около 2000 млн-1 SO2 и 20 млн-1 SO3, проходит через тонкий слой катализатора при 470 °С, и при эффективности конверсии 90% на выходе газ содержит 1820 млн-1 SO3 и 200 млн-1 SO2.
После каталитической конверсии газы проходят через трубчатый теплообменник и воздушный регенеративный подогреватель Люнгстрема, где температура газов снижается. Затем пары серной кислоты, образовавшейся при взаимодействии SO3 и паров воды, присутствовавших в отходящих газах, абсорбируются потоком холодной серной кислоты в насадочной абсорбционной башне. При этом газы охлаждаются, а кислота разогревается.
Нагретая серная кислота стекает на дно абсорбера, после чего охлаждается в холодильнике. В процессе охлаждения газов и абсорбции образуется значительное количество тумана серной кис-
13—П44 !93
Рис. III-58. Каталитическое окисление SO2 (процесс Киюра Т.И.Т. с получением
сульфата аммония) [443]:
1 — бойлер; 2 — контактный аппарат; 3— теплообменник; 4 — высокотемпературный пылеуловитель (электрофильтр или циклон); 5 — рукавный фильтр или электрофильтр; 6 — дымовая труба.
лоты, который захватывается газовым потоком. Капли тумана удаляются їв ту;маноу лавителе Бринка, представляющем собой аппарат с набивкой из волокна и отличающемся высокой эффективностью при большом расходе газа.
Результаты, полученные на такой установке, показали, что из дымовых газов может быть удалена практически вся летучая зола, 907о SO2 и 99,57о полученной серной кислоты. Средняя концентрация кислоты составляла 80% и несколько менялась при изменении температуры отходящих газов. Аналогичная установка работала более 4000 ч в 1969 г., в том числе 24 сут в непрерывном режиме.
