Введение к работе
Актуальность проблемы. Получение элементарной серы из серосодержащих газов приобретает в последние года все большее значение. Развитие промышленности, в частности металлургических предприятий, строительство теплоэлектростанций приводит к возрастающему выбросу в атмосферу диоксида серы, который является одним из экологически вредных антропогенных загрязнителей атмосферы. С другой стороны, элементарная сера является ценным сырьем химической' промышленности, применякщимся для производства серной кислоты, сероуглерода, в качестве вулканизатора при производстве резин я т.д. Ее производство в мире постоянно растет. При этом изменяется соотношение объемов природной и попуткой серы, доля природной серн падает за счет исчерпывания ее запасов. Таким образом, извлечение серы из промышленных газов целесообразно как с экологической, так и с экономической точек зрения.
Металлургические газы могут сильно различаться по содержанию диоксида серы,- которое может меняться от долей процента до 60S к более. Для восстановления диоксида до элементарной серы применяются различные восстановители, твердые, жидкие и газообразные, например метан, бензин, уголь и др. Приемлемая скорость процесса достигается за счет использования катализаторов или провэдония процесса при высоких тегяюра турах. Необходимость переработки больших объемов газа с высоким содержанием SOo приводит к возрастанию роли высокотемпературных гомогенных способов, так как чисто каталитические способы в таких случаях малоприменимы. Для наиболее полного извлечения серы часто приходится прибегать к сочетанию гомогенных и каталитических методов. В таком случае обычно проводится гомогенное восстановление концентрированного газа с последующей каталитической доработкой перевосстановленвых серных соединений и непрорэагировавшего диоксида серн.
В качестве восстановителей для гомогенного процесса могут быть использованы метан, окись углерода, сероводород, водород и т.д. Восстановление метаном и сероводородом
-4-. непосредственно находит применение в промкялэпноста, а водород, '.окись углерода, ацетилен могут образовываться в ходе реакции и такке вступать в реакцию с диоксидом серы. Несмотря ка то, что восстановление SOo природным газом (метаном) и продуктами его конверсии исследуется уже в течении длительного врегяэни и применяется в промышленности, механизм процесса неизвестен, имеются лишь предположения о его начальных стадиях. Это объясняется, по-видимому, сложностью процесса и недостатком имеющееся кинетических данных, в частности о кинетике образования продуктов взаимодействия и их роли в рзакцин.
Делью ра б оты было изучение кинетики термического восстановления диоксида серы метаном, ацетиленом и окисью углерода, а также кинетики окисления сероводородсодэржащих природных газов.
Научная новизна. В данной работе впервые получены
следующие результаты: . .
На примере восстановления диоксида серы метаном и
ацетиленом впервые определены некоторые общие закономерности
его взаимодействия с углеводородами- при высоких
температурах. Показано, что первичной стадией восстановления
является пиролиз углеводородов, который протекает в
достаточной степени независимо ог процесса восстановления.
Определена общая последовательность выхода серосодержащих
продуктов восстановления диоксида сери ыатанси и ацетиленом
SOg —> cs2 » COS+Sg —» ^s
Показано, . что единственным первичным серосодержащим продуктом восстановления является сероуглерод, дальнейшее превращениэ которого происходит при нэпосредственном взаимодействии с диоксидом серы.
Впервые предложена кинетическая модель восстановления диоксида серы окисьв углерода при высоких температурах.
Изучена кинетика процесса окисления слабосернистых природных газов и показана принципиальная возможность их использования в некоторых технологических процессах.
Практическая ценность работы состоит в следующем:
Установлены' основные кинетические закономерности
прпмєняемого в промышленности процесса - восстановления диоксида серн углеводородами.
Определена последовательность образования
серосодержащих продуктов реакции.
Определена зависимость состава продуктов восстановления диоксида серы метаном от состава исходной скеси.
Предлокеаа кинетическая модель процесса восстановления диоксида серы окись» углерода, которая может Сыть использована для прогнозирования юда процесса при проведении научных исследовании и разработке технологических процессов.
, Апробация работы. Результаты работы неоднократно доклздывались нэ семинарах и конкурсах научных работ ИХФ РАН
Публикации. Основное содержание диссертации изложено в 6 печатных работах-
Объем работа. Диссертация состоит из введения, пяти
глав, выводов и списка цитируемой литературы. Диссертация
изложена на страницах, включая рисунка. Библиография
содержит 73 наименования.