Глубокая очистка серной кислоты, производимой методом "мокрого" катализа, от примесей оксидов азота

• Автор: Левин, Николай Викторович
• Шифр специальности: 05.17.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 154 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Образование оксидов азота при сжигании серосодержащего сырья

Превращение оксидов азота по тракту сернокислотной системы

Данные по влиянию оксидов азота на качество продукционной

серной кислоты

Строение и свойства нитрозильных комплексов

Способы снижения содержания оксидов азота в продукционной

серной кислоте

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Глава 1 МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ
1.1 Определение состава газовой и жидких фаз в установках мокрого катализа
1.2 Методики анализа нитрозильных комплексов железа в среде концентрированной серной кислоты
1.3 Методика определения суммарного содержания аммонийных солей в растворе серной кислоты после промывки сероводородного
Глава 2 ОБРАЗОВАНИЕ И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ОКСИДОВ
АЗОТА В СЕРНОКИСЛОТНЫХ СИСТЕМАХ, РАБОТАЮЩИХ ПО МЕТОДУ МОКРОГО КАТАЛИЗА
2.1 Образование оксидов азота при сжигании сероводородного газа
2.2 Превращение 0 в ИОг в условиях контактного отделения сернокислотных установок
2.3 Математическая зависимость концентрации растворенных оксидов азота от концентрации аммиака в сероводородном газе
2.4 Выводы по второй главе
Глава 3 ВЛИЯНИЕ РАСТВОРЕННЫХ ОКСИДОВ АЗОТА НА
КАЧЕСТВО ПРОДУКЦИОННОЙ СЕРНОЙ КИСЛОТЫ
3.1 Увеличение коррозионной активности серной кислоты
3.2 Условия образования окрашенных комплексов железа в концентрированной серной кислоте
3.3 Термическая устойчивость мононитрозильного комплекса железа в среде концентрированной серной кислоты
3.4 Исследования особенностей связи Ре 0 мононитрозильного комплекса железа в среде концентрированной серной кислоты
3.5 Выводы по третьей главе
Глава 4 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ СНИЖЕНИЯ
СОДЕРЖАНИЯ ОКСИДОВ АЗОТА В СЕРНОЙ КИСЛОТЕ
4.1 Разработка технологических решений по очистке 7 сероводородного газа от азотосодержащих примесей
4.2 Основные технологические параметры работы блока очистки 5 сероводородного газа
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Образование топливных оксидов азота происходит на начальном участке факела, в области образования “быстрых” N0 и до образования “термических” N0. Степень перехода азотосодержащих соединений, топлива в N0 уменьшается с увеличением концентрации азота в топливе. Однако абсолютный выход N0 при большем содержании азота топлива будет выше. Степень перехода азотосодержащих соединений топлива- в N0 быстро нарастает с увеличением коэффициента избытка воздуха. Выход топливных N0 сравнительно слабо (особенно по сравнению с термическим N0) зависит от температуры процесса. Вид азотосодержащего соединения и содержание кислорода в топливе не оказывают влияния на выход топливных N0. Существует несколько механизмов1, образования оксидов азота при. Независимо от механизма образования,, при температурном режиме сжигания сероводорода термодинамически устойчива только молекула N0. Образовавшийся N0 практически не растворим в серной кислоте. Фактическое присутствие оксидов азота в серной кислоте, получаемой в промышленных сернокислотных системах, свидетельствует о том, что далее по-тракту сернокислотной системы все же происходит превращение монооксида азота в хорошо растворимые виды оксидов азота. Известно, что в серной кислоте хорошо растворяются N, И2Оз и эквимолекулярная смесь (ЫО+ИОг), которые могут накапливаться в кислоте и воздействовать на ее свойства [,]. Термодинамика и кинетика этих реакций хорошо изучены применительно к процессу производства азотной кислоты [,]. При температурах менее 0 °С равновесие реакции () практически полностью смещено в сторону образования N. Скорость реакции окисления N0 понижается с ростом температуры, так как реакционно способен только димер (N0)2, чья концентрация уменьшается с ростом температуры[]. Расчеты кинетики гомогенной реакции () показывают, что даже для частичного окисления N0 в N0? С необходима выдержка газовой смеси в течение нескольких часов [], то есть скорость процесса гомогенного окисления N0 до N в газовых смесях, в условиях сернокислотного производства крайне низка. Реакция образования Н3 () термодинамически возможна при ещё более низких температурах. Подсчитано [1], что в газовой смеси, содержащей по 1,0 % N0 и И, в равновесных условиях содержится только 3,0 % оксидов азота в виде Н3. Помимо гомогенного окисления N0 в N кислородом воздуха в литературе описано еще несколько вероятных механизмов протекания данного процесса. Термодинамический расчет, проведенный в работе [5], показывает, что данная реакция осуществима только при температурах свыше °С. При более низких температурах потенциал Гиббса для этой реакции положителен. Однако это не исключает допущение, что окислителем может выступать 3, но превращение должно протекать по более сложному механизму с участием конденсированных фаз[]. С это соединение начинает разлагаться с выделением диоксида азота[]. Лобовой М. ЗЭОз (г) + 2Ш(г) <-> Ы3-(ж) + ? Ш(г) + 1,? ЫО(г) + 0,? З3(г) + 2Ш(г) + Н(г) ~ 2ШН4(ж) + ? ЫО(г) + 1,? Ю(г) + 0,5О2 (г) + Н? По результатам этих расчетов был сделан вывод о большой вероятности протекания процесса окисления N0 по данному механизму. Подтверждением этого стали результаты обследования сернокислотных систем, работающих на сере, полученные тем же коллективом авторов []. Однако следует отметить ряд существенных отличий в температурном режиме работы систем на сере и сероводороде, в частности, отсутствие внешних теплообменных элементов и соответственно меньший шанс образования конденсированных фаз. Помимо механизма образования диоксида азота с участием нитрозилсерных соединений так же возможен механизм каталитического окисления N0 на промышленном ванадиевом катализаторе. Известно [], что N0 каталитически окисляется до 1т на различных твердых веществах, таких как кокс, пемза, стекло, металлы, асбест и в том числе и на ванадиевом катализаторе. Например, на коксе при температуре 0 °С эта реакция ускоряется в тысячу раз. В настоящее время процесс окисления N0 на различных видах катализаторов изучен весьма подробно применительно к технологии очистки отходящих газов от оксидов азота.