Файл: Кузнецов И.Е. Защита атмосферного воздуха от загрязнения.pdf

целесообразно использовать каталитические методы очи­ стки с использованием дешевых и эффективных катали­ заторов.

Лабораторные исследования синтезированных нами медь-марганцевых и медь-цинк-хромовых катализаторов по­ казали их высокую эффективность. Стоимость таких ка­ тализаторов, получаемых путем пропитки кокса катали­ тически активными соединениями, в несколько раз ниже

ны заводские испытания новых типов катализаторов. Ис­ пытания проводили на опытной установке, смонтирован­ ной в агломерационной фабрике Ждановского металлур­ гического завода им. Ильича.

Опытная установка (рис. 26), выполненная из нержа­ веющей стали, состоит из трех реакторов 12, 16 и 18 диа­ метром 300 мм и высотой 1,5 м. В нижней части каждого из реакторов установлена решетка 10, на которой распо­ ложен слой катализатора 11. Реакторы соединены между

элементы покрыты слоем изоляционного материала 6, 13. Реакторы имеют штуцеры 14 для загрузки катализатора. Выгрузка катализаторов осуществлялась через штуцеры, расположенные на уровне дутьевой решетки. Нижняя часть каждого из реакторов выполнена в виде днищ 8 со

лиза газа на входе каждого реактора. Подача газа в ре­ акторы осуществлялась с помощью центробежного венти­ лятора 3 из заводского газохода Измерение и регули­ ровка количества поступающего газа производились с помощью вентиля 2, измерительной диафрагмы 4 с вторич­ ным прибором — автоматическим записывающим тягоме­ ром 20. Регулировка температуры в реакторах осуществ­ лялась с помощью электрических спиралей, имеющих индивидуальные пускатели 21, 22. В каждом реакторе ус­ тановлены 3—4 термопары, соединяющиеся с милливольт­ метром 23 с помощью переключателя 24. Все контрольно-

Рис. 26. Технологическая схема пилотной установки для очистки агло­ мерационных газов от окиси углерода: 1—газоход; 2—задвижка; З—газодувка; 4—измерительная шайба; 5—электроспираль; 6—фуже- ровка; 7—газоход; 8—нижний конус реактора; 9—термопара; 10—ре­ шетка; //—катализатор; 12—I ступень реактора; 13—футеровка; 14— люк для загрузки катализатора; 15—17—нагреватели; 16—II ступень реактора; 18—III ступень реактора; 19—выхлопная труба; 20—тяго- капоромер; 21, 22—выключатели; 23—милливольтметр; 24—переклю­ чатели термопар.

измерительные приборы вынесены на общий щит управ­ ления. Отвод очищенного газа от установки осуществлял­ ся через трубку 19.

За время пуско-наладочных испытаний была апроби­ рована работа установки на различных технологических режимах. Эти испытания показали, что установка имеет производительность по газу от 50 до 150 м3/час. Темпе­ ратура в реакторах может быть стабилизирована на лю­ бом уровне от 30 до 350° С.

При проведении испытаний в первый реактор загру­ жали крупный кокс, служащий для очистки газа от пыли, во второй реактор загружали поглотитель сернистых со­ единений ГИАП-10. В третий по ходу газа реактор поме­ щали катализатор. Используемый катализатор имел сле­

Исследования на опытно-промышленной установке про­ водили непрерывно в одну смену. Было изучено влияние температуры, объемной скорости газа и концентрации оки­ си углерода на степень превращения СО. Полученные дан­ ные свидетельствуют о том, что с ростом температуры сте­ пень каталитического окисления СО в производственных условиях возрастает с 55% при 200° С до 90% при 300° С. Более высокие температуры в исследованиях не задавались. С увеличением объемной скорости газа наблюдалось неко­ торое снижение степени превращения СО, однако угол на­ клона прямой незначителен, что свидетельствует о высокой активности катализатора при больших объемных скоростях газа. При увеличении объемной скорости газа с 6000 до 12 000 ч_ 1 , т. е. в два раза, степень превращения СО сни­ зилась с 90 до 80%, т. е. всего на 10%. Более заметное уменьшение степени окисления СО наблюдалось при сни­ жении начальной концентрации СО в газе. Особенно это заметно в области концентрации СО ниже 0,5%. Резкое падение скорости окисления при • малых начальных кон­ центрациях окиси углерода объясняется тем, что остаточ­ ная концентрация СО, независимо от начальной, находи­ лась в пределах 0,1%, и чем ниже начальная концентрация СО, тем ниже степень окисления.

Проведенные опытно-промышленные испытания по очи­ стке агломерационных газов от окиси углерода показали высокую эффективность применяемых катализаторов. Од­ нако для широкого использования новых катализаторов в промышленности необходимы более длительные их испыта­ ния в заводских условиях.

САНИТАРНАЯ ОЧИСТКА ГАЗОВ ОТ СЕРНИСТОГО АНГИДРИДА

сернистый ангидрид образует сернистую кислоту, которая легко разлагается с.выделением S02 :

воды при t = 10°С и 5,41 г — при t = 40°С. Как типичный кислотообразующий окисел S0 2 легко вступает в реакцию с основаниями, образуя устойчивые соли. Поскольку H2SCh двухосновная кислота, она может давать два ряда солей— средние (сульфиты) и кислые (бисульфиты).

При взаимодействии с окислителями S0 2 окисляется в присутствии катализатора, образуя соединения шестива­ лентной серы.

S0 2 4- ЧяОз - » SCb S0 2 + Н 2 0 2 — H 2 S0 4

При действии на S0 2 восстановителями двуокись серы легко восстанавливается до элементарной серы

S 0 2 + 2H2 - * S + 2H 2 0

S0 2 + ЗН2 - > H2 S 4- 2 Н 2 0

Борьба с загрязнением атмосферного воздуха сернистым ангидридом ведется в трех направлениях:

1.Рассеивание газов в атмосфере с помощью высотных

труб.

2.Предварительное обессеривание топлива (угля, нефти).

3.Очистка газов с утилизацией S02 .

Рассеивание газа в атмосфере не решает проблемы за­ щиты ее от загрязнения. Оно приводит лишь к частичному снижению концентрации S0 2 у источника выброса, но рай­ он загрязнения значительно увеличивается. При этом в

полной мере сохраняется опасность отравления людей, жи­ вотного и растительного мира, усиленной коррозии метал­ лов, закислення почв.

Предварительное обессеривание жидкого и твердого топлива является перспективным методом снижения за­ грязнения атмосферы сернистым ангидридом, но этот ме­ тод еще не вышел за рамки научных исследований.

Поэтому основным направлением в настоящее время является очистка газов от SO2 различными методами.

Все известные методы извлечения двуокиси серы из от­ ходящих газов можно разделить на три основные группы: окислительные, комбинированные и циклические методы.

Кпервой группе относятся методы извлечения S02 с пе­ реработкой его в продукты окисления и нейтрализации: из­

влечение S0 2 и переработка его в серную кислоту; улав­ ливание SO2 основаниями с получением сернисто- и серно­ кислых солей натрия, аммония, кальция.

К'комбинированным относятся методы извлечения сер­ нистого ангидрида с последующим выделением концент­

рированной S0 2 и попутных продуктов; улавливание S0 2 основаниями с последующим добавлением какой-либо силь­ ной кислоты, в результате чего получается концентриро­

ванная S0 2 и соответствующая соль; окисление S0 2 с по­ следующим добавлением восстановителя, в результате чего

получается концентрированная S02 . Из комбинированных методов наиболее эффективны те, в которых в качестве поглотителя используют аммиак: аммиачно-сернокислот- ный, аммиачно-азотнокислотный, аммиачно-фосфорнокис- лотный. В этом случае поглощенную двуокись серы можно получить в виде 100% S02 . Однако в процессе разложения

растворов кислотой часть ее (до 50—70%) связывается в соли аммония.

При комбинированных известковых методах двуокись серы поглощается известью, а полученный сернистокислый кальций'с примесью CaSC>4 и угля разлагается методом об­

двуокись серы извлекают из отходящих газов на холоде. При последующем нагревании поглотителя выделяется концентрированная S02 . В качестве поглотителей в ци­ клических процессах используют растворы, взвеси и пористые сорбенты. По характеру поглотителя и способу выделения циклические методы можно разделить на три

группы:

применение в производстве, являются циклические паровые методы. В качестве поглотителей применяются вода, сернистокислые соли аммония, ксилидин, диметиланилин, сер­ нокислый алюминий и фосфорнокислый натрий. Преиму­ щество печных циклических методов заключается в том, что газ перед поглощением не нужно ни охлаждать, ни тща­

Выбор рационального метода извлечения двуокиси серы зависит от параметров отходящих газов: количества, тем­ пературы, влажности, содержания S0 2 и других примесей, а также от наличия местного сырья и возможности реали­ зации получаемых продуктов. Последнее условие зачастую играет решающую роль.

В химической промышленности при сравнительно не­ большом количестве отходящих газов (до 100 тыс. м5/час) могут быть использованы различные методы очистки от S02 , выбор которых зачастую продиктован наличием сырьевой базы и возможностью сбыта продуктов, получаемых при очистке. Хорошо зарекомендовал себя метод очистки газа от S0 2 аммиачной водой.