Введение к работе
Актуальность проблеми. Для получения серы из сероводорода, з основной, используется метод Клауса, который за свои более чем столетнюю историю претерпел значительные усовершенствования. Современный модяфицированкнй процесс Клауса состоит из нескольких стадий. Назначение первой из голе (термической ступени) - заключается в газофазном (некаталитическом) окислении сероводорода дозируемым количеством воздуха, позволяющем сравнительно легко превратить значительную часть (до 70) сероводорода з серу и отвести тепло экзотермическом реакции; кз последующи стадиях происходит каталитическое взаимодействие непрореагировавиаго сер ^водорода о диоксидом сери, образовавшемся на первой ступени.
Одним из главках требований к термической стадии процесса является обеспечение устойчивого пламенного горения сероводорода в газовой фазе. При концентрации сероводорода в исходном кислом газе выше 20 иоп.% это достигается использованием традиционных топок с обачними газовыми горелками.. Однако при концентрации Hr,S кате 15 мол./? обеспечение устойчивого горения оказывается задачей тем более сложной, чем иаяе концентрация сероводорода. При концентрациях Е-,5 менше 10 Mon.jS пламеннее горение воздухом осуществить практически невозможно.' В связи о этим переработка так называемых "бедных'', или "слабых", кислых газов требует дальнейшего усовершенствования процесса Клауса.
Одним из возможных способов переработки таких газов .может стать процесс, в которой термическая отадия гомогенного окисления сероводорода заменяется каталитическим окислением. В этом случае снимаются ограничения по маншально допустимому содержании сероводорода - этот вариант, в принципе, монет быть использован при переработке любого кислого газа даже о очень небольшим содержанием в нем сероводорода. Основная трудность осуществления такого варианта первой отадии процесса Клауоа - выбор или разработка катализатора, обеспечивавшего высокие степени конверсии сераводоро-; да в серу и ойладащего необходимой стабильностью в условиях сильно экзотермическое- реакции.
Цель роботы. Основная задача настоящего исследования сводилась к экспериментальному изучению каталитического окисления сероводорода при го нзчя ышх концентрациях в исходной га ПОЗОЙ спеси до 12 мел.'/! в кирокоч интервале температур и времен конток-
та. Имея в виду выоокую экзотермичность окисления оерозолорода кислородом, а та*же термодинамическую обратимость еі'о окисления диоксидом сери, такое исследование предполагало такяе;
. I, Термохимический анализ процесса окисления сорсводорода, позволяющий определить достигаемый разогрев в адиабатическом реал-торе в зависимости от'состава исходного газа, начальний-условий и показателей процесоа.
2. Термодинамический анализ процесса с учетом погрешностей исходный термодинамических функций с целью уточнения возможные равновесных выходов аллотропных фор/л серы ц конверсии сероводорода в пределах згой точности.
Ратчная новизна работы. Выполненное термодинамическое нсследо-гание выявило существенное влияние тодаооти исходных термодинамических функций на раечетігую величину равновесной конверсии сероводорода и соотношение различных форм сору. Показало, что в зависимости от выбранных значений энтальпии образования оеры ( в пределах их допустимых табличних значений) рассчитанная равновесная конверсия сероводорода может различаться на 10%, а выход серп на ІО,ї.
Гомогенное взаимодействие сероводорода диоксидом сари начинается при более низкой температуро, чем его окисление кислородом, что способствует быстрому установлению термодинамического равковэ-сия. Использование сложного хрощшлеаоцинкоксидного катализатора позволяет направить процесс в сторону преимущественного образовашш элементарной серы.
Практическая ценность. Выполненная работа подтвердила возможность замену термической стадии процесса Клауса на каталитическуи для переработки слабых кислых газов в элементарную серу, тем самим расширив область использования процесса Клауса.
Апробация работы. Материалы работы докладывались и обсуждались на XII и XIII республиканских научных конференциях аспирантов вузов Азербайджана ( Баку, IS89, 1990^ .
Публикации,. Основное содержание диссертации изложено в л?зх опубликованных и двух принятых к печати работах.
Структура и объем работы. Диссертация состоит иэ втюленля, шести глав, выводов и списка попользованной литературы. Работа изложена на 128 страницах к содержит 30 рисунков п 22 таблицы. Списо; цитированной литературы включает 125 наименовании.