17. Wydajność w procesie Clausa- czynniki obniżające i sposoby poprawy wydajności.

Czynniki obniżające wydajność procesu:

1.niska zawartość siarkowodoru w oczyszczanym gazie ( pożądane powyżej 60%, nieopłacalne poniżej 5%) im > H₂S tym proces przebiega lepiej

2.obecność nierekatywnego azotu doprowadzanym do procesu powietrzu ( zwiększenie wymiarów instalacji i obniżenie wydajności)

3.obecność pary wodnej ( w tej temp jest gazem ) w produktach ( zwiększenie wymiarów instalacji i konieczność ponownego podgrzewania gazów po kondensacji )

4.obecność węglowodorów w odsiarczanym gazie ( wzrost zapotrzebowania tlenu na ich utlenianie)

5.uboczne reakcje powstawania COS ( tlenosiarczek węgla) i CS₂

6.wahania stosunku stechiometrycznego H₂S : SO₂ = 2 : 1 w mieszaninie wylotowej z pieca Clausa

Sposoby zwiększenia wydajności procesu:

1.zwiększenie czasu przebywania gazu w komorze

2.zwiększenie efektywności spalania gazu poprzez stosowanie odpowiednich palników ( palnik szeroki a płomień krótki)

3.zastosowanie dodatkowego spalania

4.odpowiedni rozkład gazu w konwertorach ( rozmieszczenie katalizatora)

5.zastosowanie wysokoefektywnych katalizatorów konwersji z uwzględnieniem produktów ubocznych:

-wysokoefektywne; -selektywne

6.ścisła kontrola stosunku H₂S : SO₂ ( żeby w mieszaninie wylotowej było tyle samo 2:1 taki sam stosunek)

7.wyeliminowanie tlenu z produktów I etapu reakcji( całkowite spalenie)

18. Metody odsiarczania gazów odlotowych z procesu Clausa.

a) następczy proces Clausa połączony z monitoringiem

b) bezpośrednie utlenianie siarki elementarnej ( technologia MODOP)

H₂S +O₂ 2/n S_n +H₂O ΔH=159kJ( 38kcal)

-Proces katalityczny

-TiO₂ i siarczany ziem alkalicznych jako katalizator ( siarczan wapnia, strontu)

-Stechiometryczna ilość tlenu

c) reakcja na złożu wysokoporowatego tlenku cynku z utworzeniem siarczku

d) utlenianie do SO₂ i absorpcja w cieczy

Usuwanie tlenków siarki:

1.Metody mokre: (można osiągnąć wydajność sięgającą 99%)

-Zastosowanie skruberów(płuczki natryskowe, gazy wypływający z generatora wędruje do skrubera)

-Schładzanie gazów ( są one dodatkowo nawilżane)

-Konieczność stosowania specjalnych materiałów w strefie mokrej

-Konieczność podgrzewania gazów po procesie

-Lepsze przenoszenie masy do cieczy

-Możliwe reakcje uboczne i odwrotnie

-Konieczność usuwania wody z produktu( ważne jest suszenie produktu zwłaszcza gdy służy do przemysłu)

-Powstawanie ścieków ( aniony siarczanowe, chlorkowe, kationy Na, K, sole nieorganiczne)

2.Metody suche i półsuche:

-Brak problemów z blokowaniem aparatury( wnętrza aparatury np. kolanka) osadami

-Brak problemu ścieków ( bo produkt jest suchy )

-Konieczność stosowania dużych nadmiarów absorberów ( gdy chcemy mieć dużą wydajność)

Usuwanie SO₂ - metody specyficzne mokre

1.Absorpcja w roztworach substancji organicznych:

-DMA ( N,N-dimetyloanilina)

-Wodny roztwór ksylidyny

-Wodny roztwór tributylofosforanu

-Wodny roztwór melaminy

2.Utlenianie SO₂ do SO₃ i pochłanianie H₂SO₄

3.Pochłanianie w roztworach przesuwających równowagę absorpcji

-Wodny roztwór H₂O₂

-Wodny roztwór Br^-

-Estry glikolu etylenowego

4.Biologiczna redukcja SO₂ ( niektóre org. wykorzystują SO₂ jako źródło pokarmu)

5.Absorpcja w H₂SO₄ z następczym elektrolitycznym utlenieniem SO₃^2- do SO₄^2-

19. Chemizm i katalizatory selektywnej redukcji katalitycznej tlenków azotu.

Redukcja tlenków azotu amoniakiem na katalizatorze w temperaturze 150 - 450ºC.

Katalizatory:

- platynowce (Pt, Rh, Pd)

- tlenki metali przejściowych (
)

20. Chemizm i katalizatory nieselektywnej redukcji katalitycznej tlenków azotu.

- duże powinowactwo czynników redukujących do tlenu zawartego w gazie odlotowym - konieczność regulacji zawartości tlenu.

- niebezpieczeństwo przegrzania katalizatora i jego dezaktywacji.

Katalizatory:

- platynowce (Pt, Pd)

- tlenki met. przejściowych

21. Selektywna redukcja niekatalityczna tlenków azotu.

1.homogeniczny proces redukcji amoniakiem w fazie gazowej w temperaturze 850- 1050 C

2.niższy niż w SRK koszt inwestycyjny

3.trudności z regulacją temperatury

4.większe zapotrzebowanie amoniaku i niższy stopień redukcji niż w Srk

-6NO + 4NH₃ 5N₂ + 6H₂O

-6NO₂ + 8NH₃ 7N₂ + 12 H₂O

możliwa niepożądana reakcja uboczna: 4NH₃ + 3O₂ 2N₂ + 6 H₂O