ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Адсорбция с химической реакцией (хемосорбция) из "Промышленная очистка газов" Существование адсорбирующих поверхностей, которые вступают в химические реакции с молекулами газа, превращая их в более полезные или желательные вещества перед десорбцией, открывает область поверхностных реакций или катализа. Здесь можно привести лишь несколько примеров, имеющих особый интерес для очистки газов и охраны окружающей среды. [c.165] В другом случае оксид железа наносят на подложку с развитой поверхностью, например на древесные стружки или измельченный щлак необходимо строго контролировать pH среды и поддерживать ее на уровне 8—8,5. [c.166] Шарики или оксид железа на стружках загружают в большие емкости — сухие камеры — или на полки в сушильных башнях (рис. 111-40). Процесс проходит в две стадии на первой стадии сероводород удаляется нз газов, а на второй — происходит его окисление до оксида. В некоторых странах сера, осажденная на оксиде железа, рекуперируется сжиганием либо экстракцией растворителями (тетрахлорэтилен). [c.166] В смешанном содо-железном процессе в качестве катализатора используют оксид железа в смеси с карбонатом натрия. В этих условиях сероводород окисляется до 50з, которую абсорбируют водой с образованием серной кислоты. [c.166] Высокотемпературные процессы удаления. Для удаления сероводорода и органических сернистых соединений из каменноугольных газов успешно применяется процесс Апплеба — Фродингэна с использованием нескольких последовательно расположенных псев-доожиженных (кипящих) слоев гранул оксида железа при 340— 360°С [141, 680] (рис. 1П-41). Очищаемый каменноугольный газ содержал 14 г/м сероводорода и примерно десятую часть от этого количества — органических сернистых соединений. Обработка газа в абсорбере с четырьмя псевдоожиженными слоями позволила удалить 99,7—99,9% сероводорода (конечная концентрация 10— 20 млн ), 70—80% органической серы (без тиофена) и 30—45% тиофена. [c.166] Гранулы оксида железа регенерировали путем обжига частично сульфидированного и восстановленного оксида в воздушной среде при 800 °С, при этом получали ЗОа, направляемую далее для производства серной кислоты. Расчеты равновесия системы показывают, что вполне удовлетворительное удаление сероводорода может быть достигнуто при температурах вплоть до 600 °С, хотя в этом случае лр0 це1с-с (протекает в более тяжелых условиях, и лри этих температурах предпочтительнее могут оказаться другие технологические процессы. [c.166] 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, промотированный оксид железа, алюмохромовый, кобальт-молибденовый катализаторы или активированный уголь. Однакс стоимость этих катализаторов высока и в настоящее время применение их для удаления больших количеств сернистых соединений из природного и нефтяных газов, где их, концентрации относительнее высоки, представляется акономически неоправданным. [c.166] Эта реакция положена в основу процесса Клауса, она вполне удовлетворительно протекает при низких концентрациях СО и содержании водяного пара менее 5%. Диоксид серы добавляют в стехиометрическом количестве к поступающему на очистку газу, причем ЗОг образуется либо при частичном сжигании сероводорода, либо при сжигании серы. [c.168] Магниевая фракция доломита не участвует в химических процессах, но ее присутствие необходимо для сохранения механической проч1но1сти адсорбента. [c.169] 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, 1% (т. е. 10 000 млн ) в газовой смеси, содержащей водород и СО, до 2—140 млн- . В цикле рекуперации доломитно-сульфидный комплекс вступал в реакцию с газовой смесью (82% СОг, 9% СО, 9% Нг, остальное — пар) при 550— 600 °С и 1,5 МПа, причем образующаяся газовая смесь содержала 24% Нг5 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. [c.169] При детальном обсуждении этой реакции Сквайрз [796] 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. [c.170] Другим путем увеличения поверхности является дробление сорбента на более мелкие частицы, однако при этом очистку следует вести скорее в псевдоожиженном или увлекаемом слое катализатора, чем в стационарном. Юнгтен и Петерс [418] 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. [c.170] Аналогичный реактор с увлекаемым слоем катализатора, в котором использовали гидроксид кальция, был предложен Стиллом [963]. Материал водили в ряд последовательных реакторов, имевших форму перевернутого и. Газы из каждой и-образной трубки проходили через циклон для рекуперации реагента, который вновь поступал на первый реактор. Предполагается, что эффективность удаления серы в процессе Стилла может превышать 95% (рис. П1-43). [c.171] 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. Соединения хлора (содержащегося в каменноугольном газе) адюорбируются щелочным глиноземом и не десорбируются в процессе обычной регенерации, но мо гут быть удалены из адсорбента при обработке его отходящими газами при 600 С. Так, для регене-радии адсорбента а небольших устапавках был иопользован водород при 650 °С, тогда как на крупных установках применялся реформированный природный газ или генераторный газ. При этом получали сероводород, СО2 и воду эта смесь может служить сырьем для установки Клауса с целью получения элементарной серы. [c.172] В Центральном отделе энергетики Великобритании проводились исследо1вания адсорбера с кипящим слоем адсорбента кж альтернатива процесса Горного Департамента США с падающими частицами абсорбента. [c.172] Оксид марганца возвращается в абсорбер, а раствор сульфата натрия подвергается электролизу с образованием гидроксида натрия, используемого в процессе, и серной кислоты, которая рекуперируется. Однако для электролитической рекуперации необходимы значительные затраты электроэнергии, что делает этот процесс экономически невыгодным. [c.173] Вернуться к основной статье