2. Очистка отходящих газов.

После абсорбции газ содержит некоторое количество SO₂ (0,23% об.). Так как ПДК выбросов в атмосферу по SO₂ составляет 0,05% (об.) и объёмы отходящих газов большие, то необходимо предусмотреть утилизацию отходов.

Методы очистки, как указывалось в первой части курса, зависят от свойств улавливаемого компонента и матрицы.

Вспомним, что диоксид серы растворяется в воде с образованием сернистой кислоты, НО растворяется в воде плохо.

Как кислотный оксид диоксид серы взаимодействует со щелочами и растворами аммиака с образованием соответствующих солей. На этих свойствах может быть основано улавливание диоксида серы из отходящих газов.

В производственной практике широко использовался сульфит-бисульфитный метод, суть которого заключается в следующем.

Диоксид серы поглощается раствором сульфит-бисульфита аммония, которые образуются при пропускании газа, содержащего SO₂, через водный раствор аммиака:

SO₂ + 2NH₃ + H₂O = (NH₄)₂SO₃ (cульфит)

(NH₄)₂SO₃ + SO₂ + H₂O = 2NH₄HSO₃ (бисульфит).

Из бисульфита (гидросульфита) получают сульфит

2NH₄HSO₃ + NH₃ + H₂O = (NH₄)₂SO₃,

который вновь поглощает SO₂.

Полученный сульфит-бисульфитный раствор можно утилизировать следующим образом:

• cжигать

(NH₄)₂SO₃→2NH₃ + SO₂ + H₂O;

• отгружать потребителю;

• получать SO₂ при взаимодействии с серной кислотой

(NH₄)₂SO₃ + H₂SO₄ → (NH₄)₂SO₄ + H₂O +SO_2.

Двойное контактирование (ДК-ДА).

Снизить выбросы диоксида серы более чем в 50 раз позволяет система ДК-ДА. Суть этого приема заключается в том, что после абсорбции газ возвращается на повторное контактирование. Степень окисления SO₂ в SO₃ на таких установках достигает 99,995%.

3. Производство серной кислоты из сероводорода.

Сущность и особенности метода. Авторы этого метода И.А Ададуров и Д. Гернст, 1931г. Способ состоит в том, что смесь SO₂ и H₂O в соотношении 1:1, полученная сжиганием сероводорода в токе воздуха, поступает на контактирование без разделения, где SO₂ окисляется на твёрдом катализаторе до SO₃. затем газовая смесь охлаждается в конденсаторе, где пары образующейся серной кислоты превращаются в жидкость. Этот метод ещё называют «методом мокрого катализа».

Отличие от метода производства серной кислоты из колчедана или из серы заключается в том, что здесь отсутствует специальная стадия абсорбции SO₂.

Весь процесс получения серной кислоты включает только три следующие последовательные стадии:

– сжигание сероводорода с образованием смеси SO₂ и паров воды эквимолекулярного состава (1:1)

H₂S + 1,5O₂ = SO₂ + H₂O ∆H<0

– охлаждение печного газа в котлах-утилизаторах;

– окисление SO₂ до SO₃ на ванадиевом катализаторе с сохранением эквимолекулярного состава SO₃ и Н₂О (1:1)

SO₂+ 0,5O₂ = SO₃ ∆H<0

– конденсация паров с образованием серной кислоты

SO₃ + H₂O = H₂SO₄ ∆H<0

Таким образом, процесс мокрого катализа описывается суммарным уравнением

H₂S + 2O₂ = H₂SO₄ ∆H<0

В качестве сырья используется высококонцентрированный сероводородный газ, содержащий до 90% H₂S. Обычно это отходы некоторых производств. Так как при выделении сероводорода из отходов производств газ подвергается промывке, то он уже не нуждается в особой очистке, а продукты его сжигания не содержат вредных для катализатора примесей и также не требуют очистки.

Таким образом, отсутствие стадии абсорбции и стадии очистки существенно упрощают технологическую схему.

На рисунке (Рис.25) представлена схема производства серной кислоты из сероводорода.

Рис. 25. Технологическая схема производства серной кислоты из сероводорода

1 – печь с огнеупорной насадкой, 2 – котел-утилизатор, 3 – контактный аппарат, 4 – башня-конденсатор, 5 – холодильник, 6 – электрофильтр.

Схема включает следующие операции:

– сжигание сероводородного газа при большом избытке воздуха для исключения перегрева вследствие выделения большого количества тепла

– охлаждение газо-паровой смеси от 1000ºС до 400ºС в котле-утилизаторе

– разбавление газовой смеси воздухом до оптимального состава для контактиравания

– контактирование в контактных аппаратах, термостатируемых введением воздуха между слоями катализатора

– охлаждение конвертированного газа в башнях, орошаемых серной кислотой, с образованием продукционной серной кислоты и сернокислотного тумана, который улавливается в электрофильтрах.

Описание схемы.

Сероводород поступает в печь 1, где смешивается с воздухом. В процессе реакции температура повышается до 1000ºС, поэтому сразу после печи, полученные SO₂ и H₂O направляются в котёл-утилизатор 2, где температура смеси снижается до 400ºС. Охлаждённая смесь поступает в контактный аппарат 3, где происходит окисление оксида серы(IV) в оксид серы(VI). Полученный конвертированный газ охлаждается в конденсаторе 4 путём орошения охлаждённой в холодильнике 5 серной кислотой. В процессе образуется продукционная кислота и сернокислотный туман, который улавливается на электрофильтре 6.

Теоретически, при абсолютно сухих сероводородном газе и воздухе должна получаться 100%-я серная кислота. На практике, концентрация серной кислоты не превышает 96%, так как присутствует в воздухе влага.

Одновременно побочно получается водяной пар высоких параметров (температура и давление).

Производительность существующих установок, работающих по методу мокрого катализа, достигает 300 т/сут. По моногидрату.