Введение к работе
Актуальность работы. Решение проблемы утилизации отходящих сернистых газов с получением элементной серн спссобствуот, с одной стороны, обеспечению народного хозяйства ценнейпнм химическим сырьем, с .другой - выполнению общегосударственной программы по охране окружающей среды.
Получение серы из диоксида серы б&эируется на реакциях его восстановления различным» восстановителями ( С, СН^, СО, CO+Hg, Нр и др.) термическим и каталитическим методами. Анализ литературных данных показал, что наиболее перспективном направлением считается низкотемпературный каталитический метод с использованием газообразных восстановителей, т.е.метана и продуктов его конверсии. Однако, применению последних в качестве восстановителей присущ ряд существенных недостатков - образование высоко-токсичных и трудноутшглзируемнх серооксида углерода и сероуглерода, гребущих дополнительной утилизации,что ведет к многостадийное процесса, а также большой расход восстановителя.
Решение проблемы селективности процесса в значительной степени облегчается при использовании в качестве восстановителя-водорода. В этом случае образованна С05 и С5о принципиально невозможно и задача сводится к созданию активных катализаторов, определения условий проведения процесса, обеспечивающих максимальный выход элементной серы. Развитию этого метода может способствовать и тот факт, что производство водорода в мире за последние двадцать лет возросло вдвое. Кромо того, для восстановления диоксида серы используется технический водород, не требующий дорогостоящей очистки.
С учетом изложенного, весьма актуальным является исследование процесса восстановления диоксида серы водородом.
Работа выполнена в соответствии с планом КИР ИНФХ Академии Наук Азербайджана (гос.per.JWH).
Цель оаботы. Провести теоретические и экспериментальные исследования процесса восстановления диоксида серы водородом с получением в качестве конечного продукта элементной серы. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие основные задачи:
- выполнить термодинамические расчеты для систем SOrt-ftWsU; ^--- и ^--^-^ в ШИРК0М диапазона исходных
_ 4 -
концентраций и температур;
провести подбор и исследование активных катализаторов;
изучить влияние отдельных параметров (температуры,объемной ско-рости,объемного соотношения исходных реагентов и др.) нб процесс восстановления у определить оптимальные условия проведе-
' ння процесса;
изучить кинетические закономерности процесса;
исследовать влияние кислорода и водяного пара на активность и селективность катализатора;
проследить за изменениями фазового-состава катализаторов под действием реакционной среды и определить состояние прсмоти-рующей добавки физико-химическими методами анализа.
Научная новизни. В результате термодинамического анализа
систем SOg-Rg-Z/g , ^---^ v ^--^ 0ПРег'.еленьІ гРа~ ниць! оптимальных (в условиях равновесия^ составов исходной газовой фазы,температурних режимов и расхода восстановителя, при которых монет бмть достигнут максимальний выход серы.
Впервые показана високая каталитическая активность алшони-келевого катализатора в .процессе епостановления диоксида серн водородом.
Методом планирования полным факторным экспериментом (П$Э) составлена математическая модель процесса в вице регрессионного полгозома. На основании исследования кинетики восстановления диоксида серы водородом на алюмоникелевом катализаторе предложена стадийная схема протекания реакции и разработана адекватная ки-нвїическал модель, удовлетворительно описывающая превращения ди-" сксвда серы в целевом и побочном направлениях.
Методами физико-химического анализа (РЕА,ДТА,ИКС) изучено состояли активирующих добавок. Установлено,что при восстановлении диоксида серн на алюмоникелевом катализаторе каталитически 'активной фазой является сульфид никеля.
Практическая ценность. Полученные научные и зксперименталь-ные результат: могут быть иг,польэованм с качестве исходных данных для рао-.абоуки технологии переработки отходящих газов, содержащих сеіііій 5 об.% 50<5. л
Разработан акюиониколовнЯ катализатор оптимального состава, опрздблшы технолотечвскка параметра для проведения процесса. На основе разработанной кинетической модели процесса можно
составить математическое описание реактора, что позволит в кратчайший срок с? изучения реакции в лабораторних условиях перейти к её промышленному внедрен!!».
Ащ.пбапия работы. Материалы диссертационной работы были доложены на:
ЇУ научно-технической конференции молодых ученых и специалистов, посвященной памяти Ю.Г.Мамедалиева (г.Баку,1992г.);
научном совещании "Утилизация серы из отходящих газов предприятий цветной металлургии (г.Москва,1992г.);
научной конференции "Утилизация отходов промышленности и рудних месторождений с целью охраны окружающей среды и экономии природных ресурсов" (г.Гянджа,1993г.);
научной конференции аспирантов Академии Наук Азербайджана (г.Баку,Д993г.);
Ї Международном Симпозиуме "Проблемы комплексного использования руд" (г.Санк?-Петербург,1Э94г.).
Публикация. Основное содержание диссертации отражено в б опубликованных работах.
Объем и структура работы. Диссертация состоят из введения,
пята глав„выводов и изложена на 138 страницах машинописного тене
та, содержи? 21 таблицу и 24 рисунка. Список литературы включает
163 наименований работ. .