одержанием Fe в присутствии NH3

Оксид алюминия или шнрокопори-стый активный уголь, импрегнированный силикатом щелочного металла

«Дезо-рекс»

Lurgi

Н2

Отходящий воздух химических производств

20

Активный уголь, импрегнированный К2С03

104

Тнп

реактора

Целевой

продукт

Процесс регенерации

Литература

С КИПЯЩИМ

слоем (4 ступени)

С неподвижным слоем

С движущимся , слоем

То же

С неподвижным слоем

Элементар- Восстановление водоро- <*> Systemanalyse, Ent-ная сера дом при 540 °С или H2S schwefelungsverfahren.

Bundesministerium fur Forschung und Techno-logie. 1974

H2S04 Отмывка водой To же

S02 Горячий газ, 350°C » [15% (об.)]

S02 Движущийся слой с пе- Juntgen Н. et al. Chem.-[30% (об.)] скомпри 650°С Ing.-Techn., 1970, 42,

p. 77

H2S04 Непрерывная отмывка Gupner О. VDI-Berichte, (~20%-ная) водой (дополнительное 1970, № 149, S. 127—133 импрегнирование)

То же а) Элемен- а) Экстракция тарная сера

Storp К. Chemiefasern, 1968, 18, S. 956

б) CS2

б) Выпаривание

а) Элемен- а) Экстракция тарная сера б) Выпаривание б) CS2

Brauer Н. W. DECHEMA-Monographie, 1968, 59, S. 173

Элемен- Десорбция нагретым Krill Н. Wirth Н. Chem.-тариая сера инертным газом, 300 °С Ing.-Techn., 1974, 46,

р. 757

K2SO4 Отмывка водой Storp К. DECHEMA-Mo-

nographie, 1970, 64

105

сульфат магния или другие сульфаты и сульфиты. Недостатком этих процессов является образование больших количеств шлама.

Обессеривание дымовых газов с помощью обычной адсор" цнонной техники не производится из-за малых концентрак S02 в дымовом газе и высоких температур газа, посколь адсорбционная емкость промышленных активных углей при с держании S02 в дымовом газе около 2 г/м3 составляет лиг 1—2 % (масс). Пропитка углей лишь сравнительно немного п вышает их адсорбционную емкость относительно S02. Тем i менее, в настоящее время углеродсодержащие адсорбенты в. же используются в типовых адсорбционных установках; в эт! случаях на углях происходит окисление S02 до серной кислот в присутствии кислорода и водяного пара; во второй стад! взаимодействия серная кислота адсорбируется на активнс угле. Происходят следующие процессы:

2S02 + 02 —> 2S03 S03 + H20 —v H2S04 H2SC>4 —> H2SC>4 адс

Возрастающая адсорбция серной кислоты снижает каталг тнческую способность угля, серная кислота блокирует его по верхность, поэтому время от времени ее следует удалять. Эт можно осуществить отмывкой (процессы «Сульфацид», «Хг-тачи») или термообработкой (процессы «Бергбау-Форшунп. «Сумимото»). В последних процессах серная кислота снов-, восстанавливается до S02 в присутствии углерода, при эта.: имеет место обменная реакция с углем:

H2S04 адс + Сфикс —> S02 (дымовой газ) + СО + Н20

Кроме того, адсорбированная серная кислота восстанавливается в присутствии H2S до элементарной серы или в присутствии водорода до H2S (процесс «Вестфако»).

Процессы адсорбционного удаления серы из дымовых газов различаются в основном по типу реакторов и методу регенерации отработанного слоя. Некоторые процессы ниже будут рассматриваться подробнее.

Процесс «Вестфако». В этом процессе используется комбинация из четырех псевдоожиженных слоев. В первом слое происходит удаление диоксида серы посредством образования серной кислоты на активном угле, в следующем— насыщенный активный уголь обрабатывается сероводородом, чследствие чегс основная часть серной кислоты восстанавливается до элементарной серы. В третьем слое сера десорбируется водяным паром при 650 °С, в четвертом слое происходит полное восстановление серной кислоты до сероводорода при 540°С и добавлении водорода; затем сероводород можно использовать на первой ступени регенерации активного угля. В первой пилотной уставу

новке «Вестфако» (США) очищались 10 ООО м3 дымового газа в час.

Процесс «Хитачи». В процессе «Хитачи» три адсорбера, заполненные активным углем, попеременно используются для каталитической адсорбции, отмывки водой и осушки дымовым газом. Конечный продукт — разбавленная серная кислота. В Японии работают две крупные установки по очистке дымового газа мощностью 150 ООО и 300 000 м3/ч.

Процесс «Сумимото». В этом процессе производится поглощение S02 формованным активным углем в реакторе со слоем активного угля, движущимся в направлении, поперечном потоку газа; реактивирование угля производится при 300—350°С инертным газом. Конечным продуктом является газ, содержащий 15 % (об.) S02. Прототип такой системы работает в Токио с производительностью 170 000 м3/ч.

Процесс «Бергбау-Форшунг». Процесс обессеривания дымовых газов «Бергбау-Форшунг» в Эссене использует реактор псевдоожиженного слоя и в качестве адсорбента-катализатора — формованный активный кокс с диаметром цилиндрических гранул 9 мм. Регенерация производится при 5^0—650 С также в псевдоожиженном слое с добавлением нагретого песка. Песок затем отсеивается. Выделяемый газ, содержащий ~ 30 % (об.) S02, можно превратить в элементарную серу или H2S04 в печах Клауса. Подобная установка для ведения

Рис 6.17. Установка «Сульфацид» (фотография Lurgl),

107

процесса «Бергбау-Форшунг» производительностью 150 000 м3/чле уже используется для очистки дымовых газов.

Процесс «Сульфацид». Этот процесс вначале предназначался для очистки от S02 отходящих газов химических производств, например, производства серной кислоты контактным способом или сульфит-сульфатных обжиговых установок. При высоких концентрациях паров воды (относительная влажность 80 % и выше) SO2 окисляется на угле в присутствии остаточно кислорода до S03, который, соединяясь с водой, превращаем у в серную кислоту. При отработке катализатора серная кисло удаляется отмывкой водой. Благодаря систематическому усове шенствованию активного угля-катализатора и разработке bi сокоактивных пропитывающих составов этот процесс в насто i шее время обеспечивает 90—95 %-ное превращение за вре>. ¦ контакта 1 с для концентраций S02 0,1 —1,0 % (об.). Расх< воды составляет 10 л на 1 кг удаленного S02; сюда следу* добавить еще незначительные расходы на иногда необходимую последующую пропитку. Самая большая современная установка «Сульфацид» имеет мощность 130 000 м3/ч (рис. 6.17). В зависимости от условий проведения процесса получают 10—30 %-ную серную кислоту. В определенных условиях возможно увеличение концентрации кислоты до 40 %.

6.5.3. Очистка отходящего воздуха производства вискозы

В производстве вискозы, т. е. при изготовлении искусственного шелка и текстильных волокон, целлофана, штапельного волокна, алкалицеллюлоза превращается с помощью сероуглерода в ксантогенаты. В щелочном растворе вискозные ксанто-генаты подвергаются прядению и пряжа выпускается в кислотные ванны. При этом сероуглерод в значительной степени восстанавливается, однако небольшое количество сероуглерода омыляется до сероводорода. Несмотря на капсулирование и иные меры отходящие газы содержат 60—2000 мг/м3 H2S и 300—8000 мг/м3 CS2, причем при обработке шелка, благодаря техническим особенностям производства, выбрасываются меньшие концентрации, чем в других вискозных предприятиях. Поэтому для соблюдения предельно допустимых концентраций приходится отсасывать большие объемы воздуха, которые содержат смесь сероводорода и сероуглерода.

Сероуглерод можно эффективно удалить посредством обычной рекуперации растворителя на тонкопористом активном угле, тогда как сероводород практически не адсорбируется. Поэтому для удаления сероводорода использовали растворы едкого натра и соды. В 60-х годах были разработаны два процесса катализа на активном угле, в которых сероводород окисляется в присутствии катализатора до элементарной серы. Эти процессы вкратце описаны ниже.

108

Процесс «Сульфосорбон» [17]. Насыщенный сероводородом и сероуглеродом отходящий воздух пропускают через адсорбер с двумя слоями различных активных углей. Вначале воздух поступает в нижний слой, состоящий из пропитанного иодом тцирокопористого активного угля, на котором происходит окисление сероводорода до элементарной серы.