Способ очистки отходящих газов, содержащих сернистые соединения от органических примесей

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Кузнецкий филиал Восточногоордена Трудового Красного Знаменинаучно-исследовательского углехиюческого института; (54)(57) СПОСОБ ОЧИСТКИ ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВСОДЕРЖАЩИХ СЕРНИСТЫЕ СОЕДИНЕ НИЯ ОТ ОРГАНИЧЕСКИХ ПРИМЕСЕЙ путем их окисления при 450-500 ОС в присутствии двухслойного окисного катализатора, о т л и ч а ю щ и й с я 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.Изобретение относится к способам каталитической очистки отходящих газов, содержащих сернистые соедицеция, цапример газовых выбросов процессов переработки камецноус 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 11.Недостатком этого способа является высокое остаточное содержание сернистых компонентов, составляющее 300 мг/мз при начальном их содержании 530 мг/и , т.е. степень очистки3составляет 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 которомв 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 802, который в интервале температур 450-500 С не являетося контактным ядом для катализаторов из благородных металлов, При объемной скорости 5000 ч ",температуре 450-500 ОС достигается 99 очистка от органических веществ, 3-4-бензпирена, фенолов, меркаптанов и сероводорода 23. Алюмо-медно-хромоокисный катализатор, как и все окисные катализа Используемые шлаки имеют следующие 35составы, вес, : конвертерный ванадиевый МпО 8-11; Ч 0 13-19; Т 10 9-10;А 120 1-2; Сг 05 -9; 8102 15-25,СаО 1-3, М 80 О, 5-1, 5; фосфор О, 05 -О, 1, РеО остальное; конвертерный 40феррохромовый шлак производства среднеуглеродистого феррохрома следующего химического. состава - Сг 0 55 -2 358; РеО 12-20; МО, А 10 , СаО, МяО5,38, малофосфористый марганцевый 45химического состава -МпО 40-75У8102 15-40; А 1 ОЗ 1-8; Мф 2,2-2,3;КО 0,6-0,8; фосфор 0,005-0,06;Ре 0, СаО, МяО остальное. Каталитическое действие шлаков, как катализаторов окисления сернистых соединений, обусловлено их химическим иминералогическим составом. Каталитически активные.в процессе глубокогоокисления окислы Сг, Мп, Ч, Ре содержатся в шлаках преимущественно вэакисной форме и совместно с содержащимися окислами Са, М, Иа, К прндают поверхности шлака основной характер, что способствует высокой 5 О 15 20 25 30 торы этого типа, не является высоко- температурным катализатором. Предельная температура для такого типа катализаторов 560 ОС, 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.степени адсорбцни кислых серосодержащих примесей, кроме того, активныекомпоненты шлаков находятся, в основном, в виде шпинелей сложного состава (Ре, Ип)О (Ч,Сг,1 е, Т,А 1) О ; 5(Мд, Ге)О (Л 1, Сг) 0 , являющихсяЗ Унаиболее каталитически активной формой в процессе глубокого окисленияорганических выбросов,Иеталлургические шлаки по своей 10структуре представляют собой сложныетвердые растворы, характеризующиесяразличными дефектами кристаллического строения - это вакансии и межузельные атомы, дислокации, дефекты упаковки и.границы раздела, Эти дефекты увеличивают адсорбционно-активнуюповерхность, также определяют каталитическую активность шлаков. Неод"нородная структура с крупными по- Орами, в том числе и с диаметром 1010 см является особенно выгоднойдля каталитических реакций, протекаю-щих при атмосферном давлении, Механическая прочность шлаков фракционного состава 3-5 см следующая,кг/табл.: конвертерный феррохромовый33-40 конвертерный ванадиевый 15-18;малофосфористый марганцевый 11-14,что в 3-6 раэ больше, чем у алюмомедно-хромового катализатора. Высокаятемпература плавления 1100-1400 Спозволяет выдерживать температурныенагрузки процесса очистки, не меняяструктуры и химического сОстава шлака,При температуре 450-500 С, объемной скорости 10000 ч ", концентрациипаров пековых дистиллятов в воздухе3-4 г./м, составе при загрузке в 40реактор двух слоев катализатора(в первый по ходу газа-слой одногояиз указанных шлаков, во второй -алюмоплатинового катализатора) в соотношении 1: 1-2: 1 достйгается степень превращения органических соединений, 1007.П р и м е р 1, Пары пековых дистиллятов в воздухе подают в проточныйреактор (диаметр 11 мм,длина 230 мм,со стационарным слоем катализатора).В реактор загружают два слоя катализатора: в первый по ходу реакционнойсмеси 5 мл ванадиевого шпака, вовторой - 5 мл алюмоплатинового катализатора АП, Соотношение объемов первого и второго слоев 1:1Размергранул катализаторов промышленный3 6 мм. Концентрация органических соединений в воздухе 3-4 г/мЗ, концентрация сероводорода 2-3 г/мэ Объемная скорость в расчете на объем двухслоев катализатора 1000 ч ,линейная - 0,29 и/с. Тс.мпература окисления 450-500 С. Степень превращения органических соединений в СО 1007. Снижение. активности катализаторов не наблюдалось.П р и м е р 2. Условия те же, что в примере 1. В первый слой загружают 5 мл феррохромового шлака, во второй - 5 мл катализатора АП. Степень очистки .от органических соединений такая же, как в примере 1.П р и м е р 3. Условия те же что в примере 1, В первый слой загружают 5 мп малофосфористого марганцевого шлака, во второй - 5 мл катализатора АП, Степень очистки от органических соединений такая же, .как в примере 1.П р и м е р 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 НБ в ЯО 100%.При 450 С степень превращения Н 8 в БО составляет при объемной скорости 20000 ч " 857, при объемной скорости 10000 ч "- 907Активность катализатора за время его работы не менялась.П р и м е р 5. Условия те же, что в примере 1, В реактор .загружают один слой катализатора - 5 мл алюмоплатинового катализатора АП. При той же скорости подачи газового потока, что в примере 1, объемная скорость составляет 20000 ч .В отсутствие Н Я в реакционнойосмеси при 450 С степень полного превращения органических соединений в СО 100%. В присутствии 2 г/м НЯ степень превращения органических соединений в СО снижалась с 100 до 46 через 10 мин после пуска НБ и до 10% через 20 мин.Применение предложенного способа позволяет значительно уменьшить затраты на производство катализаторовЭкономия от внедрения предлагаемого способа очистки от многоядерных ароматических примесей при использоЗаказ 4871/7 Тираж 533 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент". г. Ужгород, ул . Проектная, 4 ванин в качестве катализатора первогослоя шлаков черной металлургии составляет 90-997 от стоимости окисныхкатализаторов, рекомендуемых для этойцели, так как себестоимость шлаков значнтельно ниже и составляет,руб/т: феррохромовый 7-8,малофосфористый марганцевый 50-53,ванадиевый 300-350 Высокая механическая прочность,термостойкость, активность шпаковувеличивает срок службы двухслойногоконтакта очистки воздуха от многоядер-,ных ароматических примесей. Дешевизна и доступность шпаков упрощаетпроцесс каталитической очистки вцелом,