Тимонин А.С. - Инж-эко справочник т 1 (1044948), страница 54
Текст из файла (страница 54)
Технояогические решения но обезвреживанию вредных веществ в газовых выбросах стого ангидрида кислородом в жидкой фазе в присутствии катализатора — пиролюзита. Этот процесс протекает с достаточно высокой скоростью при содержании в растворе 0,025 — 0,03 % МпО,. Ионы железа усиливают активность катализатора, а ионы меди, наоборот, ослабляют ее. Ионы цинка, хрома, никеля и щелочных металлов не изменяют каталитического действия пиролюзита. При изучении механизма каталитического окисления сернистого ангидрида было установлено, что при наличии кислорода марганец иизшсй валентности Мп" окислястся до Мп", при этом одновременно происходит индуктивное окисление сернистого ангидрида: 4Мп'+ + 30, — > 2Мп О, 2БО, + О, -+ 2БО, Далее трехвалеитиый марганец окисляет сернистый ангидрид, переходя снова в Мп"; 2Мп20 + 6Б02 + 302 — > 2Мп2(Б04) Мп~(Б04) + БО~ + 2Н 0 -+ -> 2МпБ04 + 2Н БО Марганцевый катализатор весьма чувствителен, к посторонним примесям, особенно сильным катализаторным ядом является фенол.
При детальном исследовании пиролюзитиого метода иа реальных газах было установлено, что при повышении кислотиости раствора процесс постепенно замедляется и при достижении содержания в растворе 20 % Н,Б04 практически прекращается. Это объясняется тем, что растворимость кислорода и сернистого ангидрида в растворс Н,БО, снижается и нарушается цепной механизм процесса. Высокую скорость процесса можно поддерживать либо введением свежих порций марганца Мп", либо увеличением скорости окисления двухвалентного марганца. В практи- ческих условиях нельзя непрерывно вводить новые порции катали- затора. Поэтому необходимо ускорить процесс регенерации катали- затора путем окисления двухвалснтиого марганца.
Пиролюзитный ме- тод применяется для очистки от- ходяи~их газов после концентраторов серной кислоты. Технологическая схема пиролюзитиого метода показана на рис. 7.10. Отходящие газы поступают в башню 1, орошаемую разбавленной серной кислотой. Газы, поступающие в башню при температуре 110 — 115 С, содержат 14,5 г/м' Н,Б04, 0,2 % БО, и 24,9 % водяных паров. В башне газы охлаждаются до 60 — 65 'С, при этом происходит частичная конденсация водяных паров. Поскольку башня ра- ботает по замкнутому циклу, то в ре- зультате многократной циркуляции разбавленной кислоты концентрация ее увеличивается.
Часть циркулируемой кислоты выводится в сборник 3 в объеме, равном количеству скои- денсировавшихся водяных паров. Очищенный от примесей газ пос- тупает далее в два последовательно установленных барботера 4 и 5, иа рабочих тарелках которых размещен катыизатор — пиролюзит. Очищенный газ из барботеров направляется в электрофильтр б и затем выбрасывается в атмосферу. Серная кислота из барботеров и сборника 3 наирав- ляется в сборник 15, откуда с помощью насоса 14 через сборник 13 поступает в центрифугу 12 для отделения катализатора. Последний затем вновь используется в процессе. 253 Глава 7.
Очистка отходящих газов в различных отраслях промышленности В атмосферу Гоз очис Рис. 7.10. Схема пиралюзитного метода очистки газов от БО;. 1 — башня с насадкой из колец Рашига„2 — насос; 3 — сборник; 4 — барботер Ьй ступени; 5— барботер Ц-й ступени; 6 — злсктрофильтр„7 — шаровая мельница„8 — сборник пиролюзита; 9— иасос Лля суспензии пиролюзита; !Π— насос готовой продукции; П вЂ” сборник готовой продукции; 13 — центрифуга; 13 — напорный бак; 14 — насос; 15 — сборник слабой серной кислоты В этом случае стехиометричсский коэффициент, равный числу окис- 254 Очишенная от катализатора киспота собирается в сборнике 11 и насосом 10 направляется в цех смешения, Озоиокаталитический лгетод.
Достоинством метода является относительная простота технологической схемы и возможность получения более концентрированной серной кислоты (до бО %). Озонокатапитический метод является дальнейшим развитием пиролюзитного метода и отличается от последнего тем, что окисление двухвалентного марганца до трехвалентного осуществляется озоновоздушной смесью. Озон является более активным окислителем, чем кислород, поэтому он способен окислять двухвалентный марганец даже в сильнокислой среде. Кроме того, он разрушает каталитические яды (фенол и другие).
При окислении двухвалснтного марганца до Мп" озоном в кислой среде протекает реакция: О +. 2Мп$04 + Н БΠ— Мп,(БО,)з + Н,О + О, При значительном увеличении кислотности среды окисление марганца озоном также затрудняется, поэтому концентрацию озона в жидкой фазе необходимо увеличивать, что ведет к непроизводительным ее потерям. Дальнейшее развитие озонокаталитического метода показало, что возможна и прямая реакция окисления 80, озоном, причем окисление БОз до 30з является сопряженным процессом, при котором реакция между' 80, и озоном индуцирует окисление БО, кислородом по схеме: ЗБОз+ Оз ~р + 120 ~ ~ (3 + п1)~Оз + п~Оз Чааль П. Технологические решения по обезвреживанию вредных веществ в газовых выбросах ленных молекул БО, (ЬБО,), приходящихся на одну молекулу озона МО, (ЬО,) ц= — ', изменялся в прсде- ЛО, лах от 1 до 13 в зависимости от соотношения между БО, и О,.
Такое изменение коэффициентов стехиометрии указывает на цепной характер процесса. Схема процесса каталитического окисления ЯО, может быть представлена в следующем виде: в кислой среде ионы двухвалентного марганца окисляются озоном до Мп": 2Мп" + 5Оз + ЗН О = 2МпО 4+ 6Н' + 50 При этом быстро устанавливается равновесие: МпО „+ 4Мп'++ ЗН+— 5Мп" + 4Н,О Образующиеся ионы трехвалснтного марганца далее участву1от в цепном процессе окисления сернистого ангидрида с помощью кислорода, растворенного в кислоте. По опытным данным, на 1 моль озона приходится до 200 моль окисленного БО,. Оптимальная концентрация озона в газовой фазе составляет 0,003 — 0,005 %.
При снижении концентрации озона уменьшается степень поглощения, а при повышении — ухудшаются экономические показатели. Максимальная степень поглощения ЯО, наблюдается при концентрации серной кислоты не выше 40 %. При повышении концентрации Н,БО, до 60 % степень поглощения БО, снижается.
Установлено, что для успешного протекания процесса окисления БО, оптимальное отношение БО,: О, в газовой фазе должно составлять 1: 35. Изменение концентрации Мп" в растворе в пределах 0,03 — 0,001 % и при температуре от 20 до 50 'С практически не отражается на эффективности процесса. Наиболее сильным ингибирующим действием в данном процессе обладают фенолы и роданиды, присутствие которых в растворе в количестве 0,05 мг/л приводит к отравлению катализатора. Соединения циана, хлора и мышьяка не влияют на активность катализатора. Исследования по абсорбции БО, озонокаталитическим методом показали принципиальную возможность применения этого метода для поглощения БО, из отходящих газов серно-кислотного производства. Технологическая схема озонокаталитического метода в принципе не отличается от схемы пиролюзитного метода.
7.2. Очистка газов от ХО„ в химических производствах Вследствие большого разнообразия источников выброса в атмосферу нитрозных газов, отличающихся по количеству отходящих газов, содержанию в них окислов азота и других примесей, по степени окисления ХО, температуре, давлению и тд., требуется разработка новых эффективных методов очистки газов применительно к различным источникам выброса. Для более целенаправленного .проведения исследований в этой области И.Е. Кузнецовым и Т.М. Троицкой предложена классификация методов очистки газов от окислов азота, представленная в та6п.
7.1. Достоинством классификации является то, что в такой схеме уч- 255 Глава 7. Очистка отходящих газов в различных отраслях промышленности Таблица 7.1 Классификация методов очистки газов от окислов азота Окислы азота Сарбчианные методы Восстановительныеые методы Прочие методы Окислительные методы Электрические с наложением злсктромагнитиых, высоко- Окисление газообразным кислородом и озоном в газовой и жидкой фазах Поглощение с последующим выделением концентрированной гчО частотных и лр.
полсй Окисление и поглощение в жидкой фазе при высокотурбулентном ре- жиме Поглощение водными рас- творами щело- чей Совершенство- вание технологии Пассивные методы снижения концентрации (строительство высотных труб, устройство защитных зон и т.д.) Поглощение. твердыми сорбентами Катал итичес кос восстановление Окисление и одновременное поглощение жидкими окис- лителями Поглощение ионообмепными смолами с последующим выделением концентрированной 1чО Восстановление жидкими вос- становителямн Перевод в соединения с низкой тсмпсратуой разложения Окисление на низкотемпературных катали- зато ах Конденсация и вымораживаиие из газовых смесей ,0,2 .. 0,005 ...., 120 ...
0,03 Термическое разложение в потоке низкотсмпературной плазмы и других теплоносителей с применением жидких, твердых и газообразных вос- становителей гены все существующие и вновь разрабатываемые методы санитарной очистки газов от о~не~о~ азота. Кроме того, она предполагает разработку новых неизвестных методов очистки газов. Далее приведены результаты исследований ноВых методОв Очистки газОв От Окислов азота в соответствии с принятой классификацией. Ниже приведены технико-экономические показатели озонокаталитического метода очистки газов от БО,: Концентрация, % (объемн.): ЗОз в газе озона .............................,..... Температура газа, 'С ................. Степень очистки, % ..............,...
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
