Окисление диоксида серы и монооксида углерода низких концентраций на хромсодержащих катализаторах

• Автор: Ильин, Владимир Борисович
• Шифр специальности: 05.17.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Новочеркасск
• Количество страниц: 193 c. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. ОЧИСТКА ОТХОДЯЩИХ ГАЗСВ ОТ ДИОКСИДА СЕШ

1.1. Источники промышленных выбросов, содержащих

1.2. Очистка газов от диоксида серы с применением гетерогенных катализаторов II

2. КАТАЛИЗАТОРЫ ОКИСЛЕНИЯ ДИОКСИДА СЕШ И МОНООКСИДА УГЛЕРОДА

2.1. СКисление сернистого ангидрида .

2.2. Окисление моносксида углерода

3. ИССЛЕДОВАНИЕ НАНЕСЕННЫХ ХРСМОКСИДНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ ОКИСЛЕНИЯ ДИОКСИДА СЕШ НИЗКИХ ПАРЦИАЛЬНЫХ ДАВЛЕНИИ

3.1. Выбор методов исследований катализаторов .

3.1.1. Определение каталитической активности .

3.1.2. Определение удельной поверхности и пористой структуры катализаторов .
3.2. Влияние носителя на активность хромоксидного катализатора
3.2.1. Выбор носителя .
3.2.2. Характеристика алюмооксидных носителей .
3.2.3. Исследование активности хромалюмошсидных катализаторов
3.3. Определение оптимальных технологических параметров синтеза хромалюмосксидного катализатора
3.4. Исследование термостойкости хромалюмосксидного катализатора
3.5. Исследование физикохимических свойств и структуры хромалтооксидных катализаторов
3.6. Термографические исследования
3.7. Обсуждение результатов .
4. КИНЕТИКА ОКИСЛЕНИЯ ДИОКСИДА СЕРЫ НИЗКИХ КОНЦЕНТРАЦИЙ НА ХРШАЛКМООКСИДНШ КАТАЛИЗАТОРЕ
4.1. Методика эксперимента и расчта кинетических показателей процесса
4.2. Исследование кинетических характеристик
процесса
4.2.1. Предварительные исследования .
4.2.2. Зависимость скорости реакции от концентрации кислорода .
4.2.3. Зависимость скорости реакции от концентрации
дисксида серы .
4.3. Определение энергии активации реакции
4.4. Исследование адсорбции кислорода и диоксида
серы на хромалюмосксидном катализаторе
4.5. Обсуждение результатов .
5. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА СОВМЕСТНОГО ОКИСЛЕНИЯ СО
И НА ОКСИДНЫХ КАТАЛИЗАТОРАХ
5.1. Методика эксперимента .
5.2. Окисление монооксида углерода ПО
5.3. Определение оптимального состава хромалюмосксидного катализатора .
5.4. Совместное окисление СО и .
5.5. Исследование влияния диоксида серы на реакцию окисления СО на хромалюмосксидном катализаторе .
5.6. Обсуждение результатов .
6. ТЖНИКОЭКОНСМИЧЕСКИЕ РАСЧТЫ. РЕЗУЛЬТАТЫ АПРОБАЦИИ РАБОТЫ .
6.1. Расчт себестоимости хромсксидного катализатора на у М0,
6.2. Экономическая эффективность использования хромалюмосксидного катализатора в системах каталитической очистки .
6.3. Результаты испытаний хромалюмосксидного катализатора .
ВЫВ ОДЫ .
ЛИТЕРАТУРА


Активность ванадиевых катализаторов в реакции скисления СО в присутствии ^ недостаточна для обеспечения санитарных норм /,/. Поэтому большего внимания заслуживают катализаторы, позволяющие производить одновременное окисление и и СО . В практике производства серной кислоты контактным способом из отходящих газов предприятий цветной металлургии наблюдаются случаи внезапного кратковременного повышения температуры на первом слое контактного аппарата до 3 К и выше вследствие нарушения технологического режима работы обжиговых печей //. Это может привести К спеканию ванадиевого катализатора и выходу из строя контактного аппарата, так как термостойкость ванадиевых катализаторов ограничена температурами 3-3 К /-/. При разработке контактных масс для систем очистки необходимо принимать во внимание также тот факт, что ванадий является дефицитным металлургическим сырьём и применение его ограничено. Учитывая указанные выше недостатки ванадиевых сернокислотных катализаторов, можно сделать вывод, что проектирование и промышленное внедрение каталитических способов очистки отходящих металлургических газов сдерживается разработкой более эффективных катализаторов. В связи с этим представляет теоретический и практический интерес разработка и исследование неванадиевых оксидных контактов для совместного окисления диоксида серы и моноксида углерода. При получении концентрированной серной кислоты из разбавленных сернистых газов обычным способом возникают технологические сложности, связанные со строгим соблюдением водного баланса //. В этом случае целесообразно, по-видимому, применять способ двойной абсорбции //, который позволяет получать продукционную серную кислоту из газов, содержащих 0,3-2$ ЬО* . Одной из причин, сдерживающих широкое внедрение каталитической очистки на металлургических предприятиях, является низкая температура отходящих газов. Поэтому для обеспечения автотермич-ности процесса в схемах предусматриваются предварительные подогреватели газа до температуры конверсии /-/. Одним из варианте® достижения автотермичности за счёт более полного использования тепла реакции могут служить, по нашему мнению, процессы окисления и СО в нестационарных условиях, теоретические основы которых разработаны в Институте катализа СО АН СССР /-/. Использование нестационарного каталитического реактора позволит исключить из схемы внешний подогреватель очищаемых газов и рекуперативный теплообменник, так как в этом случае роль регенератора тепла выполняет контактный аппарат /,/. Каталитическую активность в реакции окисления диоксида серы проявляют оксиды различных металлов /,,/. Результаты исследований Неймана, приведённые в монографии Г. К.Борескова //, позволяют представить ряд относительной активности различных катализаторов: Р1 > ^0? С;Га0«,> ^0. С точки зрения очистки низкоконцентрированных сернистых газов наибольший интерес представляют катализаторы на основе оксидов железа и хрома. Основные преимущества железо- и хромшсидных катализаторов - повышенная термо- и ядостойкость по сравнению с ванадиевыми и более высшая активность по сравнению с скскдом меди. Впервые практическое применение железосксидного катализатора в производстве серной кислоты было начато в году Союзом Маннгеймских фабрик //. Результаты обширных исследований каталитических свойств Ре^О«, и кинетических характеристик процесса окисления дишсида серы промышленных концентраций обобщены в работе Борескова Г Д. Установлено, что достаточно высшую активность жалезошсидные катализаторы проявляют при температурах выше 8 К. Однако в этих условиях невозможно достижение высоких степеней окисления $ из-за смещения равновесия в сторону разложения трисксида серы. Ниже 8 К активность Реь резко снижается. Определение давления диссоциации Реа(^ь и катализатора, отработавшего при низких температурах,показало, что снижение активности обусловлено накоплением малоактивного сульфата железа. Исходя из полученных результатов был сделан вывод //, что железошсидный катализатор может применяться лишь для частичного окисления дишсида серы при высоких температурах.