Способ очистки отходящих газов,содержащих сернистые соединения от органических примесей

 

СПОСОБ ОЧИСТКИ ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ , СОДЕРЖАЩИХ СЕРНИСТЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ОТ ОРГАНИЧЕСКИХ ПРИМЕСЕЙ путем их окисления при 450-500°С в присутствии двухслойного окисного катализатора , отличающийся тем, что с целью повышения степени очистки газа и увеличения механической прочности и термостойкости катализатора , в качестве первого слоя катализатора используют конвертерные ванадиевый или феррохромовый, или малофосфористый марганцевый шлаки процессов получения ферросплавов . (Л с

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET СССР

lO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3389576/23-26 (22) 08;02.82. (46) 15.07.84. Бюл. Р 26 (72) Л.Б.Павлович, Н.Б.Жилина, Е.И.Андрейков и Н.А.Морозкина (71) Кузнецкий филиал Восточного ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательского углехииического института (53) 66.074.3 (088.8) (56) 1. Коуль А .Л., Ризенфельд Ф.С.

Очистка газа. М., "Недра", 1968, с. 191.

2. Химическая промышленность.

1973, У 1, с. 25-26 (прототип)...SUÄÄ 110262() А ЗСЯ) В 01 7 8/04 С 01 В 17/50

; (54) (57) СПОСОБ ОЧИСТКИ ОТХОДЯЩИХ

ГАЗОВ СОДЕРЖАЩИХ СЕРНИСТЫЕ СОЕДИНЕ

НИЯ ОТ ОРГАНИЧЕСКИХ ПРИМЕСЕЙ путем их окисления при 450-500ОС в присутствии двухслойного окисного катализатора, отличающийся тем, что с целью повышения степени очистки газа и увеличения механической прочности и термостойкости катализатора, в качестве первого слоя катализатора используют конвертерные ванадиевый или феррохромовый, или малофосфористый марганцевый шпаки процессов получения ферросплавов.

1102620

Изобретение относится к способам каталитической очистки отходящих газов, содержащих сернистые соединения, например газовых выбросов процессов переработки каменноус ольных и буроугольных смол, производства пека, битумов и может быть использовано в коксохимической, нефтеперерабатывающей, нефтехимической и химической промышленности.

Известен способ очистки отходящих газов от сернистых соединений путем их окисления до сернистого ангидрида при температуре около 400 С в прио сутствии катализатора — активированного угля, боксита или железа, или никеля, или медного катализатора в сочетании с вольфрамом или ванадием или хромом Г1).

Недостатком этого способа являет с я выс or o e ос тат оч ное с одержа ние сернистых компонентов, составляющее

300 мг/м при начальном их содержании 530 мг/м, т.е. степень очистки

3 составляет лишь 40 .

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ очистки отходящих газов, содержащих сернистые соединения от органических примесей путем их окисления при

450-500 С в присутствии двухслойного окисного катализатора, в котором в качестве первого по ходу газа слоя используется алюмо-медно-хромоокисный катализатор (85,95 . окиси алюминия, 8,6 окиси меди и 5,45 окиси хрома),в качестве второго слоя — алюмоплатиновый катализатор.

Соотношение объемов первого и второго слоев составляет 2:1. Применение в качестве первого слоя алюмо-меднохромоокисного катализатора позволяет предотвратить отравление более активного алюмоплатинового катализатора контактными ядами. Сероводород, меркаптаны в первом по ходу газа слое окисляются до SO2 который в интервале температур 450-500 С не являето ся контактным ядом для катализаторов из благородных металлов. При объемной скорости 5000 ч ",температуре

450-500 С достигается 99Õ очистка . от органических веществ, 3-4-бензпирена, фенолов, меркаптанов и сероводорода 23.

Алюмо-медно-хромоокисный катализатор, как и все окисные катализаИспользуемые шлаки имеют следующие

35 составы, вес. : конвертерный ванадиевый МпО 8-11; V О 13-19; TiO 9-10;

А12О3 1-21 Cr203 г-9; Si02 15-251

СаО 1-3, MgO 0,5-1,5; фосфор 0,05—

О, 1, FeO остальное; конвертерный

40 феррохромовый шлак производства среднеуглеродистого феррохрома следующего химического. состава — Cr О 55—

2 3

58; Feo 12-20; Si02 А1203 СаО, Mgo

5,38, малофосфористый марганцевый

45 химического состава -ИпО 40-75

У

Si02 15-40; А1гОЗ 1 8 NiP 2 2

КгО 0,6-0,8; фосфор 0,005-0,06;

Fe0, СаО, Mg0 остальное. Каталитическое действие шлаков, как катализаторов окисления сернистых соединений, обусловлено их химическим и минералогическим составом. Каталитически активные.в процессе глубокого окисления окислы Cr, Mn, Ч, Fe содержатся в шлаках преимущественно в эакисной форме и совместно с содержащимися окислами Са, И, Na, К прндают поверхности шлака основной характер, что способствует высокой

30 торы этого типа, не является высокотемпературным катализатором. Предельная температура для такого типа катализаторов 560 С. Высокие температуры и неизбежное в ходе промышленной реализации процесса залповое увеличение выбросов вызывают резкие и значительные тепловые нагрузки на катализа- тор, что ведет к быстрой потере его активности. Низкая механическая прочность и термостойкость, небольшой срок службы и невозможность регенерации являются недостатками катали- затора первого слоя двухслойного кон. такта глубокого окисления многоядерных ароматических веществ.

Цель изобретения — увеличение механической прочности и термостойкости катализатора, а также повьппение степени очистки газов.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу очистки отходящих газов, содержащих сернистые соединения от органических примесей путем их окисления .при 450-500 С в присутствии двухслойного окисного катализатора, в качестве первого слоя катализатора используют конвертерные. ванадиевый или феррохромовый, или малофосфористый марганцевый шлаки процессов получения ферросплавов.

3 1102620 4 степени адсорбцни кислых серосодержащих примесей, кроме того, активные компоненты шлаков находятся, в основном, в виде шпинелей сложного состава (Fe, Mn)0 ° (V Cr Fe, Ti,A1) 0>, 5 (Mg, Fe) О (Л1, Cr) О, являющихся

3 наиболее каталитически активной формой в процессе глубокого окисления органических выбросов.

Металлургические шлаки по своей структуре представляют собой сложные твердые растворы, характеризующиеся различными дефектами кристаллического строения — это вакансии и межузель ные атомы, дислокации, дефекты упа- 15 ковки и.границы раздела. Эти дефекты увеличивают адсорбционно-активную поверхность, также определяют каталитическую активность шлаков. Неоднородная структура с крупными по- ?0

-5 рами, в том числе и с диаметром 10

10 см является особенно выгодной для каталитических реакций, протекаю- щих при атмосферном давлении. Механическая прочность шлаков фракционного состава 3- 5 см следующая, кг/табл.: конвертерный феррохромовый

33-40 конвертерный ванадиевый 15-18; малофосфористый марганцевый 11-14, что в 3 -6 раэ больше, чем у алюмо- 30 медно-хромового катализатора. Высокая температура плавления 1100-1400 С позволяет выдерживать температурные нагрузки процесса очистки, не меняя структуры и химического состава шлака, При температуре 450-500 С, объемной скорости 10000 ч ", концентрации паров пековых дистиллятов в воздухе

3-4 r./ì, составе при загрузке в 40 реактор двух слоев катализатора (a первый по ходу газа-слой одного

r из указанных шлаков, во второй— алюмоплатинового катализатора) в соотношении 1: 1-2: 1 достйгается сте- 45 пень превращения органических соединений, 100Х.

Пример 1. Пары пековых дистиллятов в воздухе подают в проточный реактор (диаметр 11 мм,длина 230 мм, со стационарным слоем катализатора).

В реактор загружают два слоя катализатора: в первый по ходу реакционной смеси 5 мл ванадиевого шпака, во второй — 5 мл алюмоплатинового катали- затора АП-56. Соотношение объемов первого и второго слоев 1:1 ° Размер гранул катализаторов промышленный

3 ° 6 MM.

Концентрация органических соединений в воздухе 3-4 г/мЗ, концентра.ция сероводорода 2-3 г/мэ Объемная скорость в расчете на объем двух слоев катализатора 1 000 ч, линейная — 0,29 и/с. Тс.мпература окисо ления 450-500 С. Степень превращения органических соединений в СО 100Х.

Снижение. активности катализаторов не наблюдалось.

Пример 2. Условия те же, что в примере 1. В первый слой загружают 5 мл феррохромового плака, во второй — 5 мл катализатора

АП-56. Степень очистки .от органических соединений такая же, как в примере t .

Пример 3. Условия те же,, что в примере 1. В первый слой загружают 5 мп малофосфористого марганцевого шлака, во второй — 5 мл катализатора АП-56. Степень очистки от органических соединений такая же, .как в примере 1.

Пример 4. Условия те же, как в примере 1. В реактор загружают один слой катализатора — 5 мл ванадиевого шлака. При температуре

480 — 500 С и той же скорости потока, что в примере 1 (объемная скорость—

20000 ч ), степень превращения H>S

ЯО 100Х.

При 450 С степень превращения о

H S a S0 составляет при объемной скорости 20000 ч " 85, при объемной скорости 10000 ч "- 90 ..

Активность катализатора за время его работы не менялась.

Пример 5. Условия те же, что в примере 1. В реактор .загружают один слой катализатора — 5 мл алюмоплатинового катализатора АП-56.

При той же скорости подачи газового потока, что в примере 1, объемная скорость составляет 20000 ч .

В отсутствие Н S в реакционной о смеси при 450 С степень полного превращения органических соединений в СО2 100Х. В присутствии 2 г/м

Н S степень превращения органических соединений в СО снижалась с 100 до 46 через 10 мин после пуска H>S и до 10 через 20 мин.

Применение предложенного способа г позволяет значительно уменьшить затраты на производство катализаторов ° Экономия от внедрения предлагаемого способа очистки от многоядерных ароматических примесей при использо1102620

Составитель Е.Корниенко

Редактор Т.Веселова Техред Т. Дубинчак Корректор С.Шекмар

Заказ 4871/7 Тираж 533 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал НПП "Патент". r Ужгород, ул . Проектная, 4 ванин в качестве катализатора первого слоя шлаков черной металлургии составляет 90-997 от стоимости окисных катализаторов, рекомендуемых для этой цели, так как себестоимость шлаков зна- 5 чнтельно ниже и составляет,руб/т: феррохромовый 7-8,малофосфористый марганцевый 50-53,ванадиевый 300-350

Высокая механическая прочность, термостойкость, активность шпаков увеличивает срок службы двухслойного контакта очистки. воздуха от многоядер-. ных ароматических примесей. Дешевизна и доступность шпаков упрощает процесс каталитической очистки в целом.