Эффективный метод утилизации отходящих газов пирометаллургических производств

Ахмедов М. М., Касумова Н. М., Ибрагимов А. А., Институт химических проблем им. М. Ф. Нагиева Национальной академии наук Азербайджана, Баку, Азербайджан

Рациональное использование природных ресурсов и охрана окружающей среды — важнейшие проблемы современности. Серосодержащие отходящие газы пирометаллургических производств существенно влияют на состояние атмосферы, поэтому вопросы их обезвреживания и утилизации чрезвычайно важны. Задача обессеривания отходящих газов может быть решена путем получения их них элементарной серы.

С точки зрения технико-экономических показателей внимания заслуживают каталитические процессы, осуществляемые при относительно низких температурах с использованием в качестве восстановителя метана, синтез-газа, водорода. Каталитическая паровая конверсия метана — главный химический процесс переработки природного газа в синтез-газ. Наиболее часто в промышленности применяют никельсодержащие катализаторы различных марок. Они быстро дезактивируются, для их приготовления требуются дорогие и дефицитные носители. Поэтому нами были разработаны активные и селективные катализаторы на основе дешевого природного сырья — цеолитов, запасы которых в Азербайджане огромны.

В настоящем докладе приведены результаты исследований по восстановлению диоксида серы конвертированным газом на синтезированных металлцеолитных катализаторах.

Газы пирометаллургических производств, в частности автогенных плавок, наряду с диоксидом серы, как правило, содержат кислород, водяной пар, азот и другие вещества. В зависимости от метода обжига сульфидных руд усредненное отношение O₂ : SO₂ в газе колеблется в пределах 0,1—0,9 (таблица).

Агрегат или процесс	Содержание, об. %				Усредненное отношение О₂: SО₂
Агрегат или процесс	SО₂	О₂	Н₂О	N₂	Усредненное отношение О₂: SО₂
Печь с кипящим слоем	10—12	9—11	5—6	72—75	0,9
Кислородно-факельная плавка	38—67	2—10	3,0—4,6	35—39	0,1
Взвешенная плавка	14—16	3—6	4,0—6,0	74—77	0,3
Плавка в жидкой ванне	15—20	1—5	25—30	50—54	0,2

В наибольшем количестве кислород присутствует в газах печей с кипящим слоем. По мере прохождения систем охлаждения и обеспыливания вследствие подсоса воздуха из-за их негерметичности возможно уменьшение содержания диоксида серы и повышение количества кислорода.

В последнее время на предприятиях цветной металлургии широко внедряют один из прогрессивных видов автогенных процессов — плавку в жидкой ванне.

Отходящие газы печей с кипящим слоем содержат много водяного пара вследствие поcтупления в плавку шихты с относительно высокой влажностью. Кроме того, в промышленных условиях паровую конверсию природного газа проводят с избытком водяного пара в 2—2,5 раза. В связи с этим в составе полученного конвертированного газа возможно присутствие непрореагировавших водяных паров. Нами изучено влияние их количества на процесс восстановления диоксида серы. Содержание пара, вводимого в процесс, изменяли от 5 до 20 % по отношению к восстановительному газу.

При температурах 350—400 °С и содержании выше 10 % водяной пар оказывает отрицательное влияние на процесс восстановления: выход серы снижается, а сероводорода повышается (рисунок).

Конвертированный газ, содержащий до 10 % водяного пара, можно подавать на восстановление «сухого» сернистого газа без предварительной конденсации, что, несомненно, имеет большое значение с экономической точки зрения.

Результаты исследований по восстановлению кислородсодержащего газа конвертированным газом показали, что оптимальная температура процесса в присутствии свободного кислорода (О₂ : SО₂ = 0,15) увеличивается на 100 °С по сравнению с газом, не содержащим кислород. Это приводит к снижению выхода серы на 10—15 % и повышению количества сероводорода в конечных продуктах реакции. Установлено, что в присутствии кислорода активность катализатора нестабильна (уменьшается через небольшой промежуток времени).

Принимая во внимание сказанное выше, а также тот факт, что процесс восстановления диоксида серы конвертированным газом как в присутствии кислорода, так и без него является сильно экзотермическим, целесообразно осуществлять предварительное обескислороживание газа.

Akhmedov M. M., Kasumova N. M., Ibragimov A. A., Institute of Chemical Problems, Azerbaijan National Academy of Sciences, Baku, Azerbaijan

The paper describes a proposed method for the catalytic processing of sulphurous gases to produce elemental sulphur using the synthesis gas as a reduction agent. The synthesis gas is produced using an efficient catalyst based on the natural clinoptilolite, which can be applied as a prototype for the industrial catalyst. It also presents the results of a pilot application of the synthesis gas for reducing sulphur dioxide, and provides relevant practical recommendations.

Ахмедов Мубариз Меджид оглы, д-р техн. наук, проф., чл.-кор. НАН Азербайджана, зам. директора по научной работе, Институт химических проблем им. М. Ф. Нагиева НАН Азербайджана, просп. Г. Джавида, 29, Баку, AZ 1143, Азербайджан. Тел. (12) 439-41-25, факс (12) 497-05-93. E-mail
Касумова Наиля Мамед Садых кызы, канд. хим. наук, ст. науч. сотр., Институт химических проблем им. М. Ф. Нагиева НАН Азербайджана, просп. Г. Джавида, 29, Баку, AZ 1143, Азербайджан. E-mail
Ибрагимов Али Адиль оглы, канд. хим. наук, ст. науч. сотр., Институт химических проблем им. М. Ф. Нагиева НАН Азербайджана, просп. Г. Джавида, 29, Баку, AZ 1143, Азербайджан