2. Восстановление sо2 водородом и оксидом углерода

Недостатки предыдущего способа определили другое направле- ние в разработке методов восстановления SО₂ - применение в качестве восстановительных агентов газообразных продуктов - водорода, оксида углерода и углеводородов.

Водород восстанавливает SО₂ по уравнению:

SO₂ + 2H₂ = 2H₂O + S.

При этом протекает побочная реакция

H₂ + S = H₂S.

Обе реакции обратимы, повышение температуры сдвигает равно- весие влево. При температуре до 800 ^оС практически весь водород вступает в реакцию. При более высоких температурах остается часть непрореагировавшего водорода. Для осуществления реакции с про- мышленной скоростью необходимо использовать катализаторы - бок- сит, оксиды металлов, соли.

Оксидом углерода SО₂ восстанавливается по реакции:

SO₂ + 2CO = 2CO₂ + S.

Параллельно образуются сероокись углерода и СS₂:

CO + S = COS; 2COS = CO₂ + CS₂.

При температуре 400-800 ^оС степень перехода SО₂ в серу дости-

гает высоких значений и с повышением температуры убывает незначи- тельно. Активными катализаторами для этого процесса являются со- единения алюминия и железа.

3. Восстановление sо2 метаном

Наиболее доступным и дешевым восстановительным агентом яв- ляется природный газ. Основной компонент природного газа - метан. Термодинамический анализ системы показывает, что основными про- дуктами являются сера и сероводород. Сероуглерод и сероокись угле- рода содержатся в незначительных количествах в равновесной фазе при температуре 927 ^оС.

Процесс “Асарко”

Скорость реакции взаимодействия SО₂ с метаном достаточная при температуре порядка 800-900 ^оС и применении активных катализато- ров, а также при температуре 1200 ^оС и выше без катализаторов. В ка-

честве катализаторов испытывался активный глинозем, оксиды и суль- фиды металлов и кварц.

Опытная заводская установка, построенная фирмой “Асарко” (США) производила серу чистотой 99,9 %.

Технологическая схема представлена на рис. 9.19.

Рис. 9.19. Процесс «Ассарко»

1,4,9 - конвертеры; 2.3 - теплообменники; 5,8 - конденсаторы; 6,7 - электро- фильтры

Исходный газ после очистки от пыли поступал в теплообменник 2, где подогревался до 500 ^оС за счет тепла горячих реакционных газов и подавался в верхнюю часть конвертера 1, куда одновременно посту- пал природный газ. Количество природного газа принималось стехио- метрическим. Конвертер 1 представлял собой полую стальную камеру, футерованную огнеупорным кирпичом и почти целиком заполненную высокоогнеупорным кирпичом - круцитом. Из конвертера горячие газы поступали в рекуперационный теплообменник 2, где отдавали свое те- пло исходному газу. Исходный газ подогревался с таким расчетом, чтобы температура в конвертере после сжигания избытка восстанови- тельного газа была не ниже 1250 ^оС. При более низкой температуре на- блюдалось неполное взаимодействие углерода, а сера загрязнялась.

Из теплообменника газ с температурой 600 ^оС поступал в тепло- обменник 3, где охлаждался до температуры 450 ^оС, отдавая свое тепло

газу, направленному на третью стадию восстановления (Н₂S - конвер- сию), и поступал в конвертер 4 второй ступени, где разлагались серо- углерод и сероокись углерода. Конвертер 4 заполнен кусками боксита.

Из конвертера 4 газ поступал в конденсатор 5 и электрофильтр 6, где выделялась образовавшаяся сера, а затем через рекуперативный те- плообменник 3 с температурой около 210 ^оС подавался в конвертер третьей ступени 9. В качестве катализатора в последнем использова- лись активированный оксид алюминия или боксит. Сера извлекалась также, как после COS - конверсии.

Общее извлечение серы на установке составляло 90 %.