Промышленная очистка газов - Страус В.
Скачать (прямая ссылка):
Альтернативный вариант каталитического окисления, находящийся за завершающейся стадии разработки, предложен Киюрой [443, 444] из Технологического института г. Токио — процесс Кию» ра ТИТ (рис. 111-58). В этом процессе используется аммиак, смешанный с окисленным SO2 в газовом потоке, причем образуется сульфат аммония. Воздушный подогреватель сконструирован в ви-^ де двухступенчатого аппарата, и инжекция аммиака происходит Щ смесителе Вентури между этими ступенями.
После успешных лабораторных испытаний были проведены эксперименты на пилотной установке производительностью 510 м3/ч. Установка соединена с котлом, работающим на мазуте, содержание серы в котором составляет 3,5%; горячие топочные газы очищаются на керамических фильтрах перед их подачей в контактный аппарат, содержащий три слоя ванадиевого катализатора при 420—450 °С. Степень конверсии составляет 91—93% при объемной скорости газа 915 м3/(м2-ч); в лабораторном масштабе испытывались более высокие скорости [свыше 2100 м3/(м2-ч].
194
Горячие газы охлаждаются в высокотемпературном теплообменнике, куда вводится предварительно охлажденный аммиак, дальнейшее охлаждение газа до 140°С происходит в трубчатом холодильнике. Сульфат аммония осаждается на электрофильтре при напряжении 59—63 кВ, выход соли 97,5%. Полная рекуперация составляет 90%, чистота сульфата аммония достигает 99,2%, что практически соответствует марке ч.д. а. Пилотная установка эксплуатировалась в непрерывном режиме в течение многих месяцев. Можно предположить, что одним из достоинств этого процесса является то, что продукт не коррозионно-активен, поэтому частично исключены проблемы коррозии, с которыми сталкиваются в производстве серной кислоты. Чистота конечного продукта опровергает предположение, высказанное ранее Джовичем [408], что примеси в газовом потоке и, в частности, смолистые вещества будут отравлять катализатор, работающий при температуре ниже 300°С, а также загрязнять продукт.
При промывке в скрубберах отходящих газов цехов обжига металлических руд начальное содержание SO2 снижается от 3—8 до
0,05—0,2%) (в зависимости от состава поступающего в скруббер газа и от условий проведения процесса). Эта концентрация практически такая же, что и концентрация SO2 в дымовых газах тепловых электростанций, работающих на высокосернистом твердом топливе.
Возможно, ЧТО ® будущем процессы мокрой ОЧИСТКИ ИЛ'И простого каталитического окисления не будут приемлемыми для очистки обжиговых газов.
Основными четырьмя металлическими рудами или концентратами, на основе которых развивается производство серной кислоты, являются железная, цинковая, медная и свинцовая руды. Железо относится к особой категории, поскольку пириты (FeS2) и пирротиты (Fe7Ss) обжигают прежде всего с целью получения серной кислоты, и лишь в некоторых местах (в основном в Италии) экономически выгодно получать гранулированный огарок для металлургической промышленности. В случае обжига других металлов основным продуктом является оксид металла, a SO2 — побочным продуктом. Если газы используются в обычном контактном цехе, оптимальная концентрация диоксида серы в исходном газе составляет 7—7,5% (об.); при более низких концентрациях (3,5— 4%) условия процесса термически сбалансированы, а при еще более низких концентрациях для конверсии необходим подвод тепла извне.
Пары металла и твердые частицы, захватываемые газовым потоком из печи обжига, приводят к отравлению катализатора и забиванию слоя, поэтому предварительно обжиговый газ должен быть тщательно очищен до его подачи в контактный аппарат. Загрязнение получаемой кислоты мышьяком, ртутью, свинцом или селеном, содержащимися в руде, тоже представляет собой важную проблему. Ниже приведены предельно допустимые концентрации
13’
195
загрязнений (в мг/м3 в расчете на сухую массу) в обжиговых газах (до 7% SO2), поступающих в контактный аппарат:
Хлориды (Cl) . . .1,2 Ртуть (Hg) .... 0,25
Фториды (F) . . . 0,25 Селен (Se) .... 50,0*
Мышьяк (As2O3) . .1,2* Твердые вещества (общее) .......................................................1,2
Свинец (Pb) . . . -1.2 H2JSO4 (туман). IOOfy0 50
* Возможно, что содержание AS2O3 и Se вообще недопустимо в кислоте.
Отходящие газы из цеха серной кислоты при расчетной степени конверсии 98% все же содержат 0,14%, или 1400 млн-1 SO2. Эта концентрация является недопустимой для новых цехов обжига, вследствие чего используют процесс двойного катализа (процесс фирмы Байер) [576], называемый иногда процессом с промежуточной абсорбцией [225]. В этом процессе достигается степень конверсии 99,8% при оптимальной концентрации в питающем газе около 9% SO2, практический нижний предел концентраций равен 7,5%. Тогда остаточное содержание диоксида серы в выхлопном газе составляет 150—180 млн-1 и соответственно увеличивается выход серной кислоты.
Оксиды азота
Привлекает внимание метод удаления оксидов азота путем их каталитического разложения на кислород и азот. Различные аспекты этой проблемы были детально рассмотрены Баггом [50]. Вначале Грин и Хиншельвуд [319] показали, что платина при 100—1500°С катализирует процесс разложения оксида азота(ІІ). Это мономолекулярная реакция, замедляющаяся в присутствии кислорода. В более поздних работах было показано, что платинородиевые сплавы {46] и оксиды некоторых тяжелых металлов (например, оксид меди на подложке из силикагеля [27] тоже являются эффективными катализаторами разложения.
