Страус В. - Промышленная очистка газов (1044946), страница 40
Текст из файла (страница 40)
Дезактивация и засорение катализатора могут быть обусловлены присутствием Рцс. 1П-66. Установки каталитического сжигания в потоке газа 16161: о горелками, имеюгцими предварительный подогрев: а — базовая установка: б — установка с прсдварательным подогревом путем часткчцоц пря- П ре нрктляцнн; а — то же, с подюревом от теплаобмеанкка; à — каталпзатор; 2 — горелка с предварвтелькыл1 пологрсвам; 3 — рсцпркуляцконная труба; 4 — теплоооР :.н, пгали в очищаемом газе. Если эта пыль огнеупорна (оксиды алюминия, кремния и железа), ее дезактивирующее действие может быть постоянным; если не произошло спекание, фильгрующие элементы могут быть очищены и активность катализатора частично восстановится. Временная потеря активности может быть вызвана отложением мелкой угольной пыли и сажи вследствие неполного сгорания в камере. В этом случае уголь выжигается из катализатора при кратковременном повышении температуры до 350'С, однако желатсльпо достичь чистого пламени, если предусмотрены длительные периоды эксплуатации.
В ряде случаев эти установки являются источником тепла для подогрева отходящих углеводородных газов в некоторых отраслях промышленности. Экономика рекуперации тепла будет рассмотрена в главе Х11. 6, КАТАЛИТИЧЕСКОЕ ОКИСЛЕНИЕ И РАЗЛОЖЕНИЕ Наряду с каталитическим сжиганием органических веществ для удаления диоксида серы из дымовых газов можно использовать катзлнтнчсское окисление, тогда как каталитическое восстановлешн оксидов азота может применяться в производстве азотной кислоты, где этот процесс более эффективен, чем удаление оксидов в скрубберах, описанное на с. 150. Диоксид серы На первый взгляд кажется, что простейшим методом удаления 50г пз дымовых газов является ее прямое окисление до ЯОз и последующая абсорбция серпой кислотой. Однако на практике Ш1 гК кс 600 327 800 527 1000 727 1200 927 1500 1227 К,!4Щ 4780 53,0 3,67 0,630 О,!14 Ко пм4! 40!5 32.3 1,83 0,276 Из этих данных видно, что при температуре ниже 800 К равновесие сдвинуто в сторону образования 50м тогда как при температуре факела (свыше 1500 К) равновесие сдвинуто в сторону образования 504.
Это равновесие было тщательно исследовано 1944] в связи с его огромным промышленным значением в производстве серной кислоты. Так же тщательно была изучена кииетика процесса и катализаторы. Необходимо отметить, что количество 50„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 50, оксидами азота в отсутст. вие катализаторов может иметь значение при более низких температурах (900 †10'С); этот процесс может проходить на послед. них стадиях горения в бойлерных системах 1188]. Юнгтен (415] сообшает, что при 400 — 600'С и избытке воздуха роль катализатора может выполнять стальной газоход, причем конечная концентрация ЬОз составляет примерно 1то по отношению к исходному оксиду ЬОь Чтобы рассматривать конверсию $04 в ЬО, как основу метода удаления оксидов серы из дымовых' газов, необходимо, чтобы степень конверсии была более 90$.
Бипсток, Филд и Майерс 1256] использовали моделированный газовый поток и промышленные катализаторы окисления, а также разработанный ими катализатор. Степень конверсии $0, на промышленных катализаторах (за исключением Чл04 на силикагеле; промотированного КзО, НагвЬатч 'т' 0204), не превышала 50$ !92 возникают затруднения, связанные с относительно высокой температурой, необходимой для проведения каталитического окисления. Это относится и к удалению летучей золы нз дымовых газов !зри высоких температурах до подач41 газа в конта~явный аппарат, а также и к эффективному улавливанию тумана серной кислоты до выброса очищенного газа в атмосферу.
Окисление $0, можно представить в виде равновесной реакции 80 + ь/~Оь ~м 50ь+ 94,5 кДждюль Константа равновесия этой реакции Рвов чк Раоь Ро Ниже приведены константы этой реакции при различных температурах: рис. П1-о7. Каталитическое окисление двуокиси серы; технологическая схема кат.-оксил. процесса фирмы Монсанто 11!21: ! — никиои; у — алоктрофильтр; у — контактный аниарат; Л вЂ” теплооомениикт Л вЂ” тумаиоуло- ниталь.
Исключение составил катализатор, при котором достигалась степень конверсии 85уо при 380'С. Разработан специальный щелочной ванадиевый катализатор (39,6"/о 810„!6,5о1у КнО, 27,3% 50м 7,1то Ъ'уОн и 9,57о НйО), который сушили при 430'С и гранулировали. Для этого катализатора степень конверсии составила 97то при 365'С для типичного состава дымовых газов.
Процесс подобного типа «Кат-Оке» (рис. П1-57) 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 м'/ч [1121, с тех пор установка мошностью 40800 м'/ч проходит тщательные испытания на котле 1то 2 мошностью 250 МВт Метрополитен Эдисон Компани в Портленде 18181. Летучую золу улавливают на электрофильтрах при 485'С; проектная эффективность электро- фильтра равна 99,5т)о.
Затем газ, содержащий около 2000 млн — ' 80е и 20 млн-' 50а, проходит через тонкий слой катализатора при 470'С, и при эффективности конверсии 90о/о на выходе газ содержит 1820 млп ' 50н и 200 млн ' 50ь После каталитической конверсии газы проходят через трубчатый теплообменник и воздушный регенеративиый подогреватель Люпгстрема, где температура газов снижается.
Затем пары серной кислоты, образовавшейся при взаимодействии ЯОа и паров воды, присутствовавших в отходяших газах, абсорбируются потоком холодной серной кислоты в насадочной абсорбционной башне. Прн этом газы охлаждаются, а кислота разогревается. Нагретая серная кислота стекает на дна абсорбера, после чего охлаждается в холодильнике. В процессе охлаждения газов н абсорбции образуется значительное количество тумана серной кис13 †11 193 лауут Рис. 1П-88. Каталитичсское окисление 80а (пронссс Киьора Т.И.Т. с получением сульфата аммония) [4439 ! -- бойлер; у — иоитактиь|й аппарат; у — теплообмеииик; у — высокотемпературный пыле- уловитель 1ьлектрофильтр или иикловп б — рукаввый фильтр или влектрофильтР; 6 — лымоваа труба.
лоты, который захватывается газовым потоком. Капли тумана удаляются в тума~ноулавителе 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„ 907р 50а и 99,57р полученной серной кислоты.
Средняя концентрация кислоты составляла 80Ъ и несколько менялась при изменении температуры отходящих газов. Лналогичная установка рабо. тала более 4000 ч в 1969 г., в том числе 24 сут в непрерывном режиме. Лльтсрнативный вариант каталитического окисления, находящийся за завершающейся стадии разработки, предложен Киюрой [443, 4441 нз Технологического института г. Токио — процесс Киюра ТИТ (рис.
111-58), В этом процессе используется аммиак, смешанный с окислеш1ым ЬОт в газовом потоке, причем образуется сульфат аммония. Воздушный подогреватель сконструирован в виде двухступенчатого аппарата, и инжекция аммиака происходит в смеситслс Вентури между этими ступенями. После успешных лабораторных испытаний были проведены эксперименты на пилотной установке производительностью 5!О мв/ч. Установка соединена с котлом, работающим на мазуте, содержание серы в котором составляет 3,5%; горячие топочные газы очищаются на керамических фильтрах перел их подачей в контактный аппарат, содержащий три слоя ванадиевого катализатора при 420 †4'С.
Степень конверсии составляет 91 — 93тб при объемной скорости газа 9!5 мв)(м'ч); в лабораторном масштабе испытывались более высокие скорости !свыше 2!00 ма/(м'ч1. 194 Горячие газы охлаждаются в высокотемпературном теплообменнике, куда вводится предварительно охлажденный аммиак, дальнейшее охлаждение газа до !40'С происходит в трубчатом холодильнике. Сульфат аммония осаждается на злектрофильтре при напряжении 59 — 63 кВ, выход соли 97,5%.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
