Введение к работе
Актуальность темы. Крупнейшим источником газовых выбросов сероводорода в целлюлозно-бумажной промышленности (ЦЕЛ) является содорегенерационный котлоагрегат (СРК). Этот источник характеризуется большим расходом отходящих газов, порядка 200 тыс. м3/час и наличием в них сероводорода до I г/м3. Для очистки таких выбросов от нашел применение абсорбциошо-окислительный способ. Сероводород поглощается щелочным раствором в скруббере, после чего окисляется в реакторе-окислителе с помошью кислорода воздуха на активированном угле. Из литературы известно, что вместо дорогого и дефицитного активированного угля, для процесса окисления сероводорода можно применять один из отходов ЦШ -( шлам зеленого шелока. Для разработки способа улавливания п*,Ь с использованием шлама зеленого щелока необходимо иметь данные по кинетике и механизму окисления сероводорода на этом катализаторе. В литературе таких данных нет. Поэтому необходимо было изучить кинетику гетерогенно-каталитического окисления сульфид-иона на ' катализаторе- шламе зеленого шелока, а также на активированном угле, поскольку, несмотря на большое число работ по изучению скорости реакции, продуктов окисления на активированном угле, отсутствуют единые представления о механизме и кинетике этого процесса..
Цель работы. Целью работы явилось изучение кинетики гетерогенно-каталитического жидкофазного окисления сульфид-иона на
і ' '-!...'.''/ :.іг;-
активированном угле и шламе геленого шелока целлюлозно-бумажного производства. В соответствии о поставленной целью задачами исследования являлись:
-, определение параметров пористой, структуры изучаете катализаторов;
- установление порядков реакции по реагентам;
. - изучение влияния на скорость реакций микро-, переходных и макро-пор;
сравнение каталитической активности активированного угля и шлама зеленого щелока;
расчет из экспериментальных кинетических данных истинных констант скорости реакции, коэффициентов эффективности использования гранул катализаторов, энергий активации;
сравнение скоростей окисления различных форм сульфидной се-, ры как при гетерогенной каталитической реакции, так и в реакции без катализатора;
уточнение механизма реакции жидкофазного гетерогенного каталитического окисления сульфид-иона наактивированном угле и шламе'зеленого шелока.
Научная новизна, определены параметры пористой структуры шлама зеленого шелока. Выявлено, что каталитическая активность шлама зеленого щелока обусловлена наличием в нем тек называемой органической части, которая образуется при сгорании лигнина. .
Установлено, что реакция окисления сульфид-иона как на активированном угле, так и на шламе зеленого шелока протекает преимущественно на'внешней поверхности катализаторов, внутренние же поры мало доступны для реагирующих молекул.
Определено, что вид активированного угля и органической части шлама зеленого шелока не оказывают существенного влияния на скорость реакции окисления, в то же время на скорость этой реакции оказывают влияние размеры гранул катализаторов.
Выявлено, что в гетерогенной реакции наиболее быстро окисляется форма сульфидной серы п о , а наиболее медленно - H«,S, в гомогенной реакции наиболее быстро окисляется форма о , а наи-
более медленно - также HtS. Получены кажущиеся и концентрационные константы скорости реакции для каждой из этих форм.
Установлено, что такие возможные продукты реакции окисле
ния сульфид-иона,как tfctx.5л.03, И&*50i f /Ve«, S0
фиды, напротив, являются очень активными катализаторами гомо- '
генной реакции.
Впервые получены истинные константы скорости реакции, отнесенные как к единице объема, так и к единице поверхности гранулы, и значения истинных энергий активации для реакции окисления на активированном угле и шламе зеленого шелока.
Предложен механизм реакции жидкофазного каталитического окисления сульфид-иона на активированном угле и шламе зеленого шелока.
Практическая ценность. Кинетические параметры реакции жидкофазного гетерогенного каталитического окисления сульфид-иона, приведенные в нас тояшей работе, могут быть использованы для расчетов процесса абсорбционно-окислительдай очистки дымовых газов CFK от сероводорода, а также для любых других процессов, где применяется эта реакция..
. Апробация работы. Материалы диссертационной работы были доложены на следующих конференциях и семинарах:
-
Всесоюзная научно-техническая конференция молодых ученых.и специалистов ЦНИИВ (Москва, 1985);
-
Всесоюзная конференция "Современные проблемы физической химии растворов" (Ленинград, 1987); ,
Зк Ш Всесоюзное совещание "Абсорбция газов" (г.Іаллинн, 1987); 4. Ленинградская конференция молодых ученых и специалистов "Молодые'химики-ленинградской экономике" (Ленинград, 1988).
-
Семинар кафедры "технология катализаторов" в ЛТП им.Ленсовета (Ленинград, 1989);
-
Ш Всесоюзный научно-технический семинар "Применение аппаратов мокрого типа" (Москва, 198е.');
-
ХІУ Международный Менделеевский съезд, секция "Химия и экология" (г.Ташкент, 1989);
-
Секция "Промышленного органического синтеза и катализа" Ленинградского областного правления ВХО им.Менделеева, ШУ (Ленинград, І989);
-
Всесоюзный семинар "Проблемы окислительно-восстановительных превращений компонентов древесины" (г.Архангельск, 1990);
10. Научно-технические конференции преподавателей, аспирантов и научных сотрудников ЛТИ ЦШ (Ленинград, 1987, 1988, 1989, 1990).
Публикации. На основании результатов проведенных исследо
ваний имеется 5 публикаций,- в которых изложено основное содер
жание диссертации. ;
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, выводов, списка литературы и приложения. Работа изложена на "Що страницах машинописного текста, включает 36 рисунков и таблиц. Библиография включает 126 наименований работ отечественных и зарубежных авторов.
