• 5

5.5. КАТАЛИТИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА ГАЗОВ ОТ ОКСИДА УГЛЕРОДА

Каталитическое окисление является наиболее рациональным ме­тодом обезвреживания отходящих газов промышленности от оксида углерода. Однако наряду с оксидом углерода в зависи­мости от условий конкретного производства в газах могут содер­жаться и другие токсичные компоненты: диоксид серы, оксиды азота, пары различных углеводородов. Кроме того, в них обычно присутствуют диоксид углерода, кислород, азот, пары воды и часто механические примеси в виде различных пылей. Некото­рые из этих примесей могут быть ядами для катализаторов.

Для окисления оксида углерода используют марганцевые, медно-хромовые и содержащие металлы платиновой группы ка­тализаторы. В зависимости от состава отходящих газов в про­мышленности применяются различные технологические схемы очистки.

На рис. 1-54, а представлена схема установки каталитического обезвре­живания отходящих газов в производстве нитрила акриловой кислоты. При синтезе этого продукта на основе аммиака л пропилена технологические га­зы отмывают от нитрила акриловой кислоты водой. Поступающие со стадии абсорбции отходящие газы содержат, в % (об.): оксида углерода—2,3, про­пилена—0,5, пропана — 0,04, кислорода — до 3,0, инертные Газы — остальное.

Для очистки их подают в топку-подогреватель, где нагревают до 220— 250 °С (в зависимости от типа используемого катализатора) путем сжига­ния вводимого в топку топливного газа в воздухе, нагнетаемом воздуходув­кой. Расход воздуха рассчитан не только на сжигание топливного газа, но и на последующее каталитическое окисление находящихся в газах оксида углерода и углеводородов. Смесь топочных и отходящих газов с воздухом направляют в работающий в адиабатических условиях реактор. Использу­ется шариковый катализатор ШПК-2, содержащий 0,2% платины, нанесенной на оксид алюминия. Степень очистки достигает 98—99%. Происходящие на катализаторе окислительные реакции экзотермичны, что приводит к сильно­му разогреву продуктов катализа. Конвертированные газы при температуре до 700 °С передают в котел-утилизатор, обеспечивающий производство пере­гретого до 380 °С водяного пара под давлением 4 МПа. Выходящие из кот- ла-утилизатора обезвреженные газы при температуре около 200 °С дымосо­сом через дымовую трубу эвакуируют в атмосферу.

При обработке 60 тыс. м3/ч отходящих газов расход электроэнергии со­ставляет 500 кВт, производится пара 26,5 т/ч.

12—822

177

Газ на обезвреживание Топливный

газ

воздух

В атмосферу

 

В атмосферу

 

5 Ша_

lXt^

V

Воздух

В атмосферу

 

Материал

ЙУШТШУШХ)

Пыль **

Рис. 1-54. Схемы установок каталитического обезвреживания отходящих газов:

а — производства нитрила акриловой кислоты: 1 — воздуходувка; 2 — топка-подогрева­тель; 3 — реактор; 4 — котел-утилизатор; 5 — дымосос; 5 — дымовая труба;

б — линий лакирования: / — вентилятор; 2 — теплообменник; 3 — реактор; 4 —* калорифер; 5 — емкость; 6 — насос;

в — агломерационных агрегатов: / — агломерационная машина; J? — вакуумная камера;

£ — коллекторы; 4, 6 — пылеочистные аппараты; 5 — реактор; 7 — вентилятор; 8 —- вы­хлопная труба

Для санитарной очистки промышленных выбросов от оксида углерода и паров органических загрязнений разработана другая установка, представленная на рис. 1-54, б.

Отходящие газы сушильных печей линий лакирования кроме СО содер­жат этилцеллозольв, этанол, ксилол и другие компоненты. Центробежным вентилятором их направляют в теплообменник, где подогревают теплом кон­вертированных газов, а затем в реактор, в котором происходит дополнитель­ный нагрев газов при помощи горелки. Процесс конверсии проводят в реак­торе на катализаторе НТК-4 при температуре 320—450 "С и объемной ско­рости газа 16 700 ч-1. Конвертированные газы из реактора через теплооб­менник выводят в калорифер, где их избыточное тепло утилизируют для по­догрева воды иа бытовые нужды предприятия, после чего обезвреженный воздух через 20-метровую трубу выбрасывают в атмосферу.

Степень очистки газов равна 98%, а ее себестоимость составляет 0,28 руб. на 1000 м3 отходящих газов.

Монооксид углерода является основным токсичным компо­нентом отходящих газов агломерационных фабрик на предприя­тиях черной металлургии. Одна аглофабрика выбрасывает в атмосферу в среднем примерно 1 млн. м3/ч газов из вакуум-ка­мер агломерационных машин.

Используемые для обезвреживания таких газов катализато­ры должны обеспечивать при 220—240 °С степень конверсии оксида углерода не менее 70% в условиях больших объемных скоростей запыленных потоков и обладать устойчивостью к при­сутствующим в составе газов каталитическим ядам.

Проведенные иа реальных агломерационных газах испытания показали, что из-за присутствия в их составе диоксида серы марганцевый катализа­тор теряет свою активность в течение 3—4 ч. Предварителвное удаление диоксида серы из газов обеспечивает стабильную работу этого катализато­ра уже при 150—180 °С, а при 220—240 °С достигается степень обезврежи­вания оксида углерода 90—96% при объемных скоростях газа до 2000 ч~'. Медно-хромовый катализатор (50% оксида меди и 19% оксида хрома) поз­воляет достичь при 240 °С необходимых степеней конверсии оксида углерода при более высоких объемных скоростях газа (до 20 тыс. ч-1) и большей длительности работы (до 120 ч). Однако при использовании катализаторов этих двух типов степень обезвреживания оксида углерода падает с увеличе­нием объемной скорости обрабатываемых газов, уменьшением температуры процесса и возрастанием содержания оксида углерода в конвертируемых газах, что ограничивает целесообразность применения этих катализаторов.

Повышенной устойчивостью к катализаторным ядам харак­теризуются катализаторы, содержащие палладий и платину. Их применение позволяет осуществлять процессы эффективного обезвреживания аглогазов при значительно более высоких объ­емных скоростях обрабатываемых газовых потоков без измене­ния активности катализаторов в течение длительного времени (6—12 мес.). Более высокую степень конверсии содержащегося в аглогазах оксида углерода обеспечивает катализатор, содер­жащий 0,3% платины, нанесенной на гранулированный оксид алюминия. Такой катализатор сохраняет первоначальную актив-

■ность в течение 8000 ч при степени конверсии оксида углерода выше 70% в условиях обезвреживания аглогазов при температу­ре 225 °С и объемной скорости потока 100 тыс. ч-1.

Принципиальная схема установки каталитической очистки агломерацион­ных газов от оксида углерода представлена на рис. 1-54, в. Аглогазы, обра­зующиеся при работе агломерационной машины, через вакуум-камеры попа­дают в коллектор, где их разделяют на два потока. Первый из них, отводи­мый с головных вакуум-камер агломашины, является менее нагретым (мини­мальная температура 80 °С) и характеризуется большим содержанием пыли. Этот поток передают на очистку от пыли. Второй лоток, отбираемый с по­следующих вакуум-камер, характеризуется более высокой температурой (максимально 300 °С) и меньшим содержанием пыли. Его направляют в ка­талитический реактор для обезвреживания оксида углерода. Конвертирован­ный газовый поток освобождают затем от пыли. Оба обеспыленных потока объединяют в борове и эксгаустером выводят в атмосферу через трубу.

При использовании контактного аппарата с вращающимся плотно упа­кованным слоем катализатора, содержащего 0,3% платины, приведенная схема обеспечивает возможность каталитического обезвреживания оксида углерода запыленных аглогазов при затратах на очистку 1000 м3 около 0,03 руб., что в 5-—7 раз меньше затрат на очистку этих же газов от пыли.

Авторы: 1379 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

Книги: 1908 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я