Страус В. - Промышленная очистка газов (1044946), страница 41
Текст из файла (страница 41)
Полная рекуперация составляет 907о, чистота сульфата аммония достигает 99,2%, что практически соответствует марке ч.д. а. Пилотная установка эксплуатировалась в непрерывном режиме в течение многих месяцев. й)ожпо предположить, что одним нз 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 50а снижается от 3 — 8 до 0,05 — 0,27а (в зависимости от состава поступающего в скруббер газа и от условий проведения процесса). Эта концентрация практически такая же, что и концентрация БОз в дымовых газах тепловых электростанций, работающих на высокосернистом твердом топливе. Возможно, что в будушем процессы мокрой очистки нлм 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 н свинцовая руды.
Железо относится к особой категории, поскольку пириты (Ре5~) и пнрротиты (Ее~5~) обжигают прежде всего с целью получения серной кислоты, и лишь в некоторых местах (в основном в Италии) экономически выгодно получать гранулированный огарок для металлургической промьппленности. В случае обжига других металлов основным продуктом является оксид металла, а ЯО~ — 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 еше более вязких концентрациях для конверсии необходим подвод тепла извне.
Пары металла и твердые частицы, захватываемые газовым потоком из печи обжига, приводят к отравлению катализатора н забнванию слоя, поэтому предварительно обжиговый газ должен быть тщательно очишен до его подачи в контактный аппарат. Загрязнение получаемой кислоты мышьяком, ртутью, свинцом или селепом, содержащимися в руде, тоже представляет собой важную проблему.
Ниже приведены предельно допустимые концентрации загрязнений (в мг/мв в расчете на сухую массу) в обжиговых газах (до 7о)в 50е), поступающих в контактный аппарат: Хлорнлы (С!)... 1,2 Ртуть (Нн),... 0,25 Фторнлы (Р) .. 0,25 Сезон (5е).... 50.0' Мышьяк (АввОв) .. 1,2' Твердые вещества (обшее),.... 1,2 Свинец (РЬ).....1.2 НтйОе (туман), 100% 50 " Зовиожио, что солержсиис Ае,От и Зе вообще иелоиустиио в кислоте. Отходящие газы из цеха серной кислоты при расчетной степени конверсии 98с)о все же содержат 0,14уо, нли 1400 млн ' 50в.
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 99,8б)о при оптимальной концентрации в питаюуцем газе около 9с)о 50е, практический нижний предел концентраций равен 7,5%. Тогда остаточное содержание диоксида серы в выхлопном газе составляет !50 †1 млн ' 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 [Щ. Вначале Грин и Хиншельвуд [3191 показали, что платина при 100 — 1500'С катализирует процесс разложения оксида азота(11). 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 снликагеля [27) тоже являются эффективными катализаторами разложения.
В промышленных масштабах используется только метод восстановления отходящих газов производства азотной кислоты с применением платинового или палладиевого катализатора вместе с топливным мазутом; эффективность метода превышает 90то. В ряде случаев считается достаточным восстановление до оксида азота(11), когда выхлопные газы становятся бесцветными. На зто расходуется стехиометрическое количество горючего газа, например природный или доменный газ, СО, На и пары керосина.
Для полного восстановления необходимо дополнительное количество горючего газа, который должен реагировать как с кислородом, так и с диоксидом азота. Температура процесса должна быть ниже 850'С, и в случае присутствия больших количеств кислорода следует использовать двухстадийный процесс для того, чтобы температура во время реакции не превысила 850'С. Температура зажигания изменяется от 150 (если в качестве топлива используют водород или оксид углерода) до 400'С (если используют метан).
Наиболее эффективным катализатором является палладий, накссенный на поверхность сотовой структуры оксида алюминия или мюллита. Океид углерода Концентрации, млн-г ив входе ив выходе 900 900 4600 4600 СОа СН, СО Ое * ПОВЫЫЕНИЫЕ КОИЦЕнтРаЦИИ СОт ОбУСЛОВЛЕИЫ ПРИСУГСтВИЕМ бОЛЫПОГО КОЛИЧЕ- стив СО в отходищнх газах Кмобеино при наличии кислородов Чтобы предотвратить ухудшение свойств ванадиевого катализатора в производстве аммиака, необходимо удалить оксид углерода из синтез-газа при давлении 7.10' — 14.10' кПа. Эффективным катализатором этою процесса является платина на подложке при 160'С. Типичные результаты приведены виже: Концентрации, млн-! на входе иа выходе 3000 8 4500 6 ГЛАВА К АЭРОДИНАМИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ СРЕЛЫ ДВИЖЕНИЮ ЧАСТИЦ Удаление молекул из газовых потоков, обсуждавшееся в предыдущей главе, определяется главным образом процессом диффузии.
С другой стороны, при удалении частиц гораздо большую роль играют такие процессы, как гравитационное разделение и центрифугирование, перехват и инерционное столкновение, или действие электростатических, термических или магнитных сил. В сущности установка для удаления частиц представляет собой систему, через которую проходит газовый поток и в которой частицы подвергаются воздействию некоторых сил, способствующих удалению этих частиц нз потока.
Для эффективности работы установки прилагаемые силы должны быть достаточно велики, чтобы удалить частицу из газового потока за время ее пребывания в улавливающей системе. Действующие силы придают частице составляющую скорости, отличающуюся по направлению от направления газового потока, и при движении частицы поперек движения потока они испытывают сопротивление газа. Движение частиц в движущихся средах недостаточно изучено, хотя совершенно ясно, что частицы вращаются и приобретают составля|ощие скорости, направленные вверх и в сторону, подобно нагрузкам, испытываемым любой несущей поверхностью.
Вследствие ограниченности знаний о сопротивлении среды предполагается, что это сопротивление аналогично сопротивлению, испытываемому частицей при ее движении в стационарной среде. Расчет сопротнвлсния среды при наличии поперечного движения частицы является основополагающим для определения эффективности конкретного механизма удаления частицы из газовою потока. Например, в простейшей очистной установке — пылеосадительной камере, представляющей собой замкнутое пространство, через которое проходит газовый поток, действующему на частицы полю тяготения Земли противостоит сопротивление газового потока падающим частицам.
Крупные частицы, падающие быстрее, улавливаются, в то время как более мелкие частицы, которые нв успевают оседать за врсмя пребывания газового потока в камера могут проскочить В этой главе обсуждаются методы расчета сопротивления среды движению частиц под действием внешних сил. Следующие раздв- юе Рнс. !Ч-!. Соотношение между коэффициентом лобового сопрогнвления и числом Рейнольдса для сферических частиц (493). гО аут ауз )рэ урз )ря лв !()з !()" !()3 !()х лы посвящены взанмодейст- ~ 1() вию приложенных внешних спл с сопротивляющейся средой и методам примсне- 1()т ння этих расчетов для опре- 7() )~У (О деления эффективности газоочисткой установки. Наиболее простым примером расчета системы газ — частица является расчет сферической частицы, движущейся с установившейся постоянной скоростью в непрерывном бесконечном потоке.
Поэтому вначале будет рассмотрен этот случай, а другие типы частиц и другие факторы будут связываться с этой системой. Рассмотрим следующие варианты: дискретный поток; частицы, движущиеся с ускорением; частицы, движущиеся вблизи стенки; взаимодействие друг с другом нескольких частиц; частицы нссферичсские по форме; турбулентный поток. Многие из этих факторов были более детально рассмотрены Хэппелсм и Брсниером [3371 и Торобипым и Говэном [805!.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
