Страус В. - Промышленная очистка газов (1044946), страница 35
Текст из файла (страница 35)
Расчеты равновесия системы показывают, что вполне удовлетворительное удаление сероводорода может бьггь достигнуто при температурах вплоть до 600'С, хотя в этом случае процеас протекает в более тяжелых условиях, и пря этих температурах предпочтительнее могут оказаться другие технологические процессы. Наибольшие количества сероводорода и органических сернистых соединений могут быть удалены из газов при температурах до 450 С с помощью промышленных катализаторов, таких, как оксид цинка, промотированпый оксид железа, алюмохромовый, кобальтмолибденовый катализаторы или активнрованный уголь. Однако стоимость этих катализаторов высока и в настоящее время применение их для удаления больших количеств сернистых соединений из природного и нефтяных газов, где их концентрации относительно высоки, представляется экономически неоправданным.
Гбз На атмаУННСт Огненный газ Р"с. Ш-40. Скеца очистки газов иа оксиде железа: о — осноаяан схема [езз1; б — башне тессона — Ленка ~310): 1 — сунне камеры; у— ннжсктар; 3 — аасорбнруюнжа матернал: 4 — сетка. 167 Рнс. 1Н-41. Технологическая схема извлечения сероводорода на кипяшем слое катализатора (пропесс Апплеби — Фродингенса) (680)! ! — скруббер Пнбодн; у — пневматнчсскнй конвейер; 3 — абсорбер; с — регеператор; б — нетающий бункер каталнваттра; 6 — уплотнспне на выходе! ! — входное уплотнснне; а — смолоотделптель! 9 — нагнетающнй вептклнтор сырого гака; !р — обеспылнвающнй фнльтр! т!— воьдухолувка. В новом процессе, разработанном Газовым Советом Великобритании, огранические сернистые соединения, карбонилсульфид н сероуглерод конвертируют в сероводород на катализаторе, представляющем собой оксиды урана (()уОз и ЬзОз) па огнеупорной подложке при 500'С.
Сероводород затем абсорбируется на гранулированном оксиде железа, последниеполучаютэкспруэией отработанного боксита (с<Люкомасс»). Тайоне йрапулы способны поглощать до 40% сероводорода (от их массы при температурах до 350'С). В противоположность этому а!дсорбенты на основе оксида цинка могут удержать Нз5 только около 15$ от их собственной массы. Показано, что активированный оксид алюминия н молекулярные сита (алюмосиликаты щелочных металлов) тоже могут применяться в процессах непрерывного удаления сероводорода при температуре до 250'С. В работах Монро и Мэдсина 1"5871 было установлено, что эти вещества могут конвертировать 70 — 95% сероводорода в элементарную серу из газового потока (концентрация О,бгй! Нз5): 2Нвз+ БОа — ь 2НаО+ 35 Эта реакция положена в основу процесса Клауса, она вполне удовлетворительно протекает при низких концентрациях СО и содержании водяного пара менее 5!)р. Диоксид серы добавляют в стехиометрическом количестве к поступающему на очистку газу, причем 50з образуется либо при частичном сжигании сероводорода.
либо при сжигании серы. ИЗ Сквайрз [797) предложил использовать обожжениый доломит. Первой стадией процесса является адсорбция сероводорода кальциевой фракцией доломита [СаО+М80) Н,5+ (сао-1- ма01 — 1са5+ мио)+ н о Рекуперация сероводорода осуществляется паром и СОз при 1,5 МПа: 1с я+мао)+н,о+со, — 1с.со,+мао)+н,5 Затем доломит обжигают ~и вновь получают исходный адсорбент (с со + мяо) (с о+ мяо)+со Магниевая фракция доломита не участвует в химических процессах, но ее присутствие необходимо для сохранения механической прочности адсорбвнта. Сквайрз опубликовал экспериментальные данные и термодинамические расчеты, которые подтверждают осуществимость процесса.
При 600 — 650'С и 1,0 — 1,5 МПа можно снизить начальное содержание сероводорода, 1то (т. е. 10000 млп ') в газовой смеси, содержащей водород и СО, до 2 — 140 млн — '. В цикле рекуперации доломнтно-сульфидный комплекс вступал в реакцию с газовой смесью (82~~ СОм 9$ СО, 9$ Нм остальное — пар) при 550— 600'С и 1,5 МПа, причем образующаяся газовая смесь содержала 24% Нь8 и была пригодна в качестве сырья для установок Клауса по рекуперации серы. Дальнейшие термодинамические расчеты реакций абсорбции показали, что удовлетворительное удаление сероводорода с помощью обожженного доломита может быть достигнуто даже при 850 С.
Диоксид серы. В последние годы был разработан ряд процессов хемосорбц~ни БОз из отходящих газов на твердых адсорбентах в стационарном слое и с увлекаемым катализатором. Обычно в этих процессах используются либо очень дешевое сырье для приготовления адсорбоптов .(например, доломит, который может быть выброшен после использования в отвал вместе с серой), либо дорогие адсорбепты, из которых .извлекается сера, а саами адсорбенты возвраща1отся в производственный процесс.
Экономическое сравнение различных процессов, применяемых для удаления диоксида серы из отходящих газов„ описано в других работах [180, 425). Основными адсорбонтзми, которые иапытывались в лабораторном масштабе и на пилотных установках, являются доломит, подщелоченный оксид алюминия, активированный диоксид марганца, активированные уголь и силикагель. Доломит и карбонат кальция. В первых попытках разработать жизнеспособный промышленный процесс алсорбцни оксида серы (1Ч) при высоких температурах Джонс [4091 и Кок [!641 исполь- гвэ Рис. И1-42.
Схема каталитической адсорбции на карбонате кальция н гидроти- рованном доломите (Юнгтен н Петерс) 141В1: ! — дымовая труба; т — влектрофнльтр; д — бункер для обессеренноа пыли. эовали слои адоорбента из дешевого распространенного в природе доломита (смешанного карбоната кальция и магния), дробленного до размеров 3 — 6 мм. Доломит загружали в вертикальный реактор при 600'С; объемная скорость газа составляла ! 150 мт7ч. Эффективность очистки была около 90с)в до тех пор, пока поверхцость доломита не превращалась в сульфат, на что расходовалось около 15% доломита.
При детальном обсуждении этой реакции Сквайрз [7961 указал, что вначале образуется сульфат кальция, а сульфат магния позже, причем его образованию способствует оксид железа, действующий как катализатор. Сквайрз предложил частичный обжиг доломита для получения пористого материала. что позволило бы газам проникать в глубь частиц абсорбера. Другим путем увеличения поверхности является дробление сорбента на более мелкие частицы, однако при этом очистку еле. дует вести скорее в псевдоожиженном или увлекаемом слое катализатора, чем в стационарном.
Юнгтен и Петерс [4181 в своих экспериментах на пилотной установке использовали реактор с увлекаемым слоем (рис. П1-42). Реактор длиной 6,35 м обогревали снаружи газами, проходящими через кольцо, образованное внешней трубкой. Температуру реактора регулировали в интервале от 200 до 1000'С. В реактор подавали доломит, известняк и другие твердые частицы. Частицы, вступающие в реакцию, собирали с помощью электрофильтра. Эффективное время пребывания составляло от 1 до 4 с. !70 К очищаемым газам реагенты добавлялись в количестве в 1 — 3 раза больше, чем их стехиометрнческое количество, соответствующее !200 млн ' 50т. Сам доломит оказался не очень эффективным, но карбонат кальция, осажденный в виде нгл илн сфер и покрытый 1целочным слоем, позволил достичь эффективности более 90о при 800'С.
Аналогичный реактор с увлекаемым слоем катализатора, в котором использовали гидроксид кальция, был предложен Стиллом !963]. Материал водили в ряд последовательных реакторов, имевших форму перевернутого 13. Газы нз каждой 13-образной трубки проходили через циклон для рекуперании реагента, который вновь поступал па первый реактор. Предполагается, что эффективность удаления серы в процессе Стилла может превышать 95о7с (рис.
111-43) . Щелочной глинозем (гидроксиадюминат). В результате обширных исследований в области твердых абсорбентов Бинсток, Филд и Майерс (Горный Департамент США) нашли, что алюмннат натрия, называемый иногда щелочным глиноземом, является наиболее перспективным атчсорбентом диоксида серы, поскольку он обладает хорошей поглотительной способностью, гранулы его обладают достаточной прочностью, что позволяет многократно использовать нх в циклическом процессе !76, 77, 257). После нескольких предварительных исследований эксперименты были продолжены на пилотных установках, в которых частицы сорбеита диаметром 1,6 мм падали в противотоке навстречу поднимающемуся потоку отходящего газа прн температуре 330'С.
Техническая осуществимость процесса была доказана на 8-метровом дг гао аО лосгтяселго одсорбеног ееой гпо оооо Ркс. П!-43. Процесс Отпала (трехступенчатой каталнтяческой адсорбцян $0а аа гндрокскде кальция) 19631: т — Гц — реакторы с катализатором: ! — Š— точки добавления реагентов в систему: а — игне«овыа смесителе.
171 58,8 0,055 реакторе (рис. 111-44), причем достигнутая эффективность абсорбции ЗОз из потока отходящего топочного газа превышала 90о/о. Тежюлогические параметры процесса (потоки 1 — 'ЧП вЂ” см. рис. П1-44): 1. Производительность, м'/ч (при 0'С) .. 700 — 1500(при300'С) Расход воздуха, мз/ч П первичного при 80'С..... 170 РП вторичного при 204,4 'С , . . .
525 Расход адсорбента, кг/ч 1Ч свежего подпитка . . . . . . ~ ° Ъ'1 реникл Восстановительный газ Ъ'11 расход, мз/ч 55 состав, а/е 75.7 СО ...., 145 СО О,з СНа 1,3 Была показана также возможность регенерации абсорбента смесью Нз/СО при 650'С и получении НзЬ, причем абсорбцконная способность щелочного глинозема не снижается даже после 20 циклов работы. Затруднения, возникающие в процессе реализации этого процесса, овязаны с нстнрзн~иом таблеток адсорбента. Если зти потери будут составлять не более 0,1ов ма~осы адсорбента, поступающего в каждый цикл, процесс можно считать экономически целесообразным.
Показано, что твердость таблеток может быть увеличена при нагревании до 900'С; разработки в этой области продолжаются. Для регенерации щелочного глинозема испытывались различные газы; они перечисляются ниже в порядке уменьшения эффективности: реформированный природный газ, водород, генераторный газ и метан.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
