Способ очистки отходящих газов,содержащих сернистые соединения от органических примесей Советский патент 1984 года по МПК B01J8/04 C01B17/50 

о o

О5

ю

о Изобретение относится к способам каталитической очистки отходящих газов, содержащих сернистые соединения, например газовых выбросов процессов переработки каменноугольных и буроугольных смол, производства пека, битумов и может быть использовано в коксохимической, неф теперерабатывающей , нефтехимической и химической промышленности. Известен способ очистки отходящих газов от сернистых соединений путем их окисления до сернистого ангидрида при температуре около в присутствии катализатора - активированного угля, боксита или железа, или никеля, или медного катализатора в сочетании с вольфрамом или ванадием или хромом 1 J, Недостатком этого способа является высокое остаточное содержание сернистых компонентов, составляющее 300 мг/м при начальном их содержании 530 мг/м, т.е. степень очистки составляет 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 АЗО-ЗОи С в присутствии двухслойного окисного катализатора, в котором в 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 второг слоев составляет 2:1. Применение в качестве первого слоя алюмо-меднохромоокисного катализатора позволяет предотвратить отравление более актив ного алюмоплатинового катализатора контактными ядами. Сероводород, меркаптаны в первом по ходу газа слое окисляются до S02, который в интервале температур 450-500 С не является контактным ядом для катализаторов из благородных металлов. При объемной скорости 5000 ,температуре 450-500°С достигается очистка от органических веществ, 3-4-бензпирена, фенолов, меркаптанов и сероводорода C2J. Алюмо-медно-хромоокисный катализатор, как и все окисные катализаторы этого типа, не является высокотемпературным катализато)ом. Предельная температура для такого типа катализаторов . Высокие температуры и неизбежное в ходе промышленной реализации процесса залповое увеличение выбросов вызывают резкие и значительные тепловые нагрузки на катализатор, что ведёт к быстрой потере его активности. Низкая механическая прочность и термостойкость, небольшой срок службы и невозможность регенерации являются недостатками катализатора первого слоя двухслойного Контакта глубокого окисления многоядерных ароматических веществ. Цель изобретения - увеличение механической прочности и термостойкости катализатора, а также повьш1ение 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 феррохромовьй, или малофосфористый марганцевы шлаки процессов получения ферросплавов . Используемые шлаки имеют следующие составы, вес.%: конвертерный ванадиевый МпО 8-11; 13-19; tiO 9-10; 1-2; SiO 15-25, CaO 1-3, MgO 0,5-1,5; фосфор 0,05 0,1J FeO остальное конвертерный феррохромовый шлак производства среднеуглеродистого феррохрома следующего химического состава - , 55 58; FeO 12-20; Si02, Al20, CaO, MgO 5,38; малофосфористьй марганцевый химического состава -МпО 40-75; SiO 15-40;МгОз 1-8; Nip 2,2-2,3; KjG 0,6-0,8; фосфор 0,005-0,06; FeO, CaO, MgO остальное. Каталитическое действие шлаков, как катализаторов окисления сернистых соединений, обусловлено их химическим и минералогическим составом. Каталитически активные в процессе глубокого окисления окислы Сг, Мп, V, Fe содержатся в ишаках преимущественно в закисной форме и совместно с содержащимися окислами Са, Mg, Na, К придают пойерхности пшака основной характер, что способствует высокой степени адсорбщ-я: кислых серосодержа щих примесей, кроме того, активные компоненты тпаков находятся, в основ ном, в виде шпинелей сложного состава (Fe, Mn)0.(V,Cr,Fe, Т:,.) (Mg, Fe)0-(Al, Cr) Og, являющихся наиболее каталитически активной формой в процессе глубокого окисления органических выбросов. Металлургические шлаки по своей структуре представляют собой сложные твердые растворы, характеризуюпщеся различными дефектами кристаллического строения - это вакансии и межузел ные атомы, дислокации, дефекты упаковки и границы раздела. Эти дефекты увеличивают адсорбционно-активную поверхность, также определяют каталитическую активность шлаков. Неоднородная структура с крупными порами, в том числе и с диаметром 10 , 10 см является особенно выгодной для каталитических реакций, протекаю щих при атмосферном давлении. Механическая прочность ишаков фракционного состава 3-5 см следующая, кг/табл.: конвертерный феррохромовый 33-40; конвертерный ванадиевый 15-18 малофосфористый марганцевый 11-14, что в 3-6 раз больше, чем у алюмомедно-хромового катализатора. Высока температура плавления IIOO-HOO C позволяет вьщерживатБ температурные нагрузки процесса очистки, не меняя структуры и химического сбстава шлака. При температуре 450-500°С, объемной скорости 10000 ч, концентрации паров пековых дистиллятов в воздухе 3-4 г/м, составе при загрузке в реактор двух слоев катализатора (в первый по ходу газа-слой одного из указанных шлаков, во второй алюмоплатинового катализатора) в соотношении 1:1-2:1 достигается степень превращения органических соединений 100%. Пример 1. Пары пековых дистиллятов в воздухе подают в проточны реактор (диаметр 11 мм,длина 230 мм, со стационарным слоем катализатора). В реактор загружают два слоя катализатора: в первьй по ходу реакционно смеси 5 мл ва гадиевого ишака, во второй - 5 Nin алюмоплатинового катап затора АП-56. Соотношение объемов пе вого и второго слоев 1:1. Размер гранул катализаторов промышленный 3-6 мм. Концентрация органических соединений в воздухе 3-4 г/м, концентрация сероводорода 2-3 г/м Объемная скорость в расчете на объем двух слоев катализатора luOOO ч, линейная - 0,29 м/с. Температура окисления 450-500 0. Степень превращения органических соединений в С02 100%. Снижение активности катализаторов ненаблюдалось. Пример 2. Условия те же, что в примере 1. В первый слой загружают 5 мл феррохромового ишака, во второй - 5 на катализатора АП-56. Степень очистки от органических соединений такая же, как в примере 1. Пример 3. УС.ЛОВИЯ те же,, что в примере 1 . В первьпЧ слой загружают 5 МП малофосфористого марганцевого шпака, во второй - 5 мл катализатора АП-56. Степень очистки от органических соединений такая же, .как в примере 1. Пример 4. Условия те же, как в примере 1. В реактор загружают один слой катализатора - 5 мл ванадиевого ишака. При температуре 480 - 500°С и той же скорости потока, что в примере 1 (объемная скорость 20000 ч), степеяь превращения в SOj 100%. При степень превращения HjS в SOj составляет при объемной скорости 20000 ч 85%, при объемной скорости 10000 90%. Активность катализатора за время его работы не менялась. Пример 5. Условия те же, что в примере 1. В реактор загружают один слой катализатора - 5 мл алюмоплатинового катализатора АП-56. При той же скорости подачи газового потока, что в примере 1, объемная скорость составляет 20000 ч. В отсутствие Н S в реакционной смеси при 450°С степень полного превращения органических соединений в С02 100%. В присутствии 2 г/м HjS степень превращения органических соединений в СО снижалась с 100 до 46 через 10 мин после пуска и до 10% черея 20 мин. Применение предложенного способа позволяет значительно уменьшить затраты на производство катализаторов. Экономия от внедрения предлагаемого способа очистки от многоядерных ароматических примесей при использо$1102620

вании в качестве катализатора первого Высокая механическая прочность,

слоя шлаков черной металлургии сое-термостойкость, активность шпаков

тавляет 90-99% от стоимости окисныхувеличивает срок службы двухслойного

катализаторов,рекомендуемых для этойконтакта очистки воздуха от многоядерцели,так как себестоимость шлаков зна- 5ных ароматических примесей. Дешевиз чительно ниже и составляет,руб/т: фер-на и доступность шпаков упрощает

рохромовый 7-8,малофосфористый марган-процесс каталитической очистки в

цевый 50-53,ванадиевый 300-350чцелом.

СПОСОБ ОЧИСТКИ ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ , СОДЕРЖАЩИХ СЕРНИСТЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ОТ ОРГАНИЧЕСКИХ ПРИМЕСЕЙ путем их окисления при 450-500°С в присутствии двухслойного окисного катализатора, отличающийся 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 шлаки процессов получения ферросплавов. (Л с