Метановый процесс

Московский Государтвенный Машиностроительный Университет (МАМИ)

кафедра ТЭЧП

Курсовая работа на тему: 
«Метановый процесс»

Вариант № 4

студент:Кузнецова И.

группа:Н-47

преподаватель:Булатов М.А.

Москва,2014год

Актуальность работы.

При производстве цветных металлов отходящие сернистые газы в основном используются для получения серной кислоты. Так, до 1990 г. предприятия отрасли выпускали около 5,5 млн. т серной кислоты в год. В настоящее время в связи с уменьшением спроса на серную кислоту, как в России, так и за рубежом представляется актуальным рассмотреть альтернативные способы утилизации отходящих металлургических газов, в частности использование их для получения элементарной серы.

Проблема утилизации серы из отходящих металлургических газов является весьма важной и необходимость ее решения определяется не только экономическими факторами, но и все возрастающими требованиями по охране окружающей среды от вредных промышленных газовых выбросов.

Необходимо отметить, что в последние годы, начиная с середины 70-х годов, был выполнен большой объем научных исследований, направленных на совершенствование технологии и оборудования металлургического производства. При этом были разработаны принципиально новые автогенные процессы плавки рудного сырья с применением технического кислорода, что позволило существенно уменьшить объемы слабосернистых газов, утилизация которых связана со значительными капитальными затратами.

Необходимость переработки высокосернистых нефтей и ужесточение экологических нормативов по выбросам сернистых соединений в атмосферу предъявляют повышенные требования к эффективности работы всех процессов нефтеперерабатывающих заводов, предназначенных для выделения и переработки сернистых соединений. Ключевая роль в решении этой проблемы принадлежит процессу получения элементной серы из сероводорода по методу Клауса, который на сегодняшний день является неотъемлемой частью практически любого НПЗ и ГПЗ.

Цель курсовой работы:                                                                                            1.Изучить физико-химические основы процесса.                                   2.Проанализировать технологию получения S с помощью СН4.                                        3.Составить материальный баланс,результаты которого занести в таблицу.     4.Определить габариты реактора: объём и высоту.                                                                 

При получении элементарной S из сернистых газов, в реакциях участвуют кроме сернистых соединений, главным образом, метан, окись углерода, углекислота и водяные пары.                                                                 Многочисленные синтезы на основе метана представляют огромный практический и теоретический интерес, так как позволяют получать ценнейшие органические соединения из природного газа практически без какой-либо предварительной переработки. Уже в настоящее время освоено промышленное производство большого количества важных продуктов из метана, в частности из него получают хлорсодержащие растворители, сероуглерод, синильную кислоту. Каталитическая конверсия метана водяным паром является основным методом производства водорода и синтез-газа.                                                      Метод для получения серы из отходящих газов основан на восстановлении сернистого ангидрида природным газом. Металлургический газ и метан смешиваются в основном ректоре в соотношении (S02+02) = 2:1                     Процесс восстановления сопровождается протеканием реакции:                           2S02 + СH4 -> S2 + С02 + 2Н20                                                                                   Реакция протекает при температуре 1250-1300 °С.                              Восстановленный газ содержит в основном сернистый ангидрид, сероводород и пары серы. После этого восстановленный газ охлаждается до 1300°С для выделения серы конденсацией. Затем газ нагревается до 2100-2200°С и поступает в узел Клауса.

Реактор-генератор представляет собой агрегат непрерывного действия, целью работы которого является осуществление реакции восстановления диоксида серы метаном:   2 S02 + СО <=> С02 + 2Н20 + 2/n Sn                                            Процесс высокотемпературного восстановления реализуется следующим образом. Отходящий газ печей поступает в форкамеры восстановительного реактора (7). Основная часть природного газа, требуемого для восстановления диоксида серы, подаётся в уже нагретый технологический газ, лишенный кислорода, благодаря чему сразу начинается процесс восстановления. Для характеристики полноты извлечения серы используется фактор состава восстановленного газа - коэффициент восстановления Кв. Структурная схема реактора-генератора представлена на рис. 1.

                                   F тех.газ                              [SO2]

Рис. 1. Структурная схема объекта управления (реактор-генератор):

Fпр.газ-расход природного газа на восстановление; Fтех.газ - расход технологического газа;

[SО2] - концентрация серы в исходном технологическом газе;

Кв - коэффициент восстановления

Технологическая схема процесса                                                          Технологическая схема процесса предусматривает предварительную мокрую очистку металлургических газов от пыли и вредных примесей и последующее восстановление диоксида серы природным газом в высокотемпературном реакторе(7).Степень конверсии диоксида серы в элементарную серу зависит от температуры и коэффициента восстановления. Максимально возможная степень конверсии 55-60 % достигается при температуре в реакционной зоне не менее 1250-1300 °С и коэффициенте восстановления, равном 5-6, который обеспечивается при условии увеличения расхода природного газа на 15-20 % по сравнению со стехиометрическим (CH4/S02 равно 0,55-

       I- сероводород; II- воздух; III - сера; IV- водяной пар; V- газы дожила; VI - конденсат.

     Продукты термической конверсии H2S из печи реактора П1 проходит котёл- утилизатор Т1, где они охлаждаются до 160 °С (при которой жидкая сера имеет вязкость, близкую к минимальной). Сконденсированная сера поступает через гидрозатвор в подземный сборник серы. В Т1 генерируется водяной пар с давлением 0,4 - 0,5 МПа, используемый в пароспутниках серопроводов. Далее в реакторах Р1 и Р2 осуществляется двухступенчатая каталитическая конверсия H2S и SO2 с межступенчатым нагревом газов в печах П2 и ПЗ и утилизацией тепла процесса после каждой ступени в котлах-утилизаторах Т2 и ТЗ. Сконденсированная в Т2 и ТЗ сера направляется в сборник серы.

Газы каталитической конверсии второй ступени после охлаждения в котле-утилизаторе ТЗ поступают в сепаратор - скрубер со слоем насадки из керамических колец С1, в котором освобождаются от механически унесённых капель серы.

Отходящие из сероуловителя газы направляются в печь П4, работающей на топливном газе, где при 600 - 650 °С дожигают непрореагировавшие соединения серы в избытке воздуха.

     Жидкая сера из подземного, сборника откачивается насосом на открытый подземный склад комковой серы, где она застывает и хранится до погрузки в железнодорожные вагоны.

Технологический режим установки                                                                 Давление -,03-0,05Мпа,Температура газа,ºС,в печи-реакторе П1 1100-1300,на выходе из котлов-утилизаторов 140 - 165, на входе в Р1 260 - 270, на выходе из Р1 290 - 310, на входе в Р2 225 - 235, на выходе из Р2 240 - 250, в сепараторе С1 150.

Теория процесса восстановления двуокиси серы метаном.                                          При использовании газа, содержащего 14,7% S02, S02.'CH4=2, объемной скорости п=350 ч'1 выход серы составлял: 85% при  900,                                                  82% при 800,                                                                                                                          13% при 700°С.                                                                                                                 Скорость восстановления SO2 метаном при 850-1250°С контролируется скоростью пиролиза метана.                                                                                 Скорость пиролиза описывается кинетическим уравнением первого порядка:           - d[CH4]/dt=K[CH4]=Ae“E/RT[CH4] (2)                                                          где А - коэффициент, величина которого, по данным различных авторов,находится в пределах 4*10 - 7,08* 10 ;                                                                      Е - энергия активации, в пределах 87250 - 91000 кал/моль.                                                   В дальнейших расчетах константа скорости К принята в соответствии литературными данными: для 1100 и 1250°С равной 7,08* 1013 exp(-87250/RT), [с'1].                                                                                                                      Получены следующие выражения для максимальной скорости расходования реагентов в виде уравнений первого порядка:                                               d[CH4]/dt=6,510 5 exp(-72000/RT) [СН4], [cm'V1]                         d[S02]/dt=2,7109exp(-64000/RT) [S02], [см 3 с1]                                            Обозначим расход метана через тега , расход смеси газов при температуре и давлении в зоне реакции m (л/сек), тогда степень разложения метана х может быть определена по кинетическому уравнению:                           mCH4dx/mdt=KmcH4(l-x)/ma (3)                                                                                    где a=l+0,3Nx - коэффициент увеличения объема газов в процессе реакции;              N - доля (SO2.CH4) в исходной смеси.                                                                 Подставив значение а и интегрировав (3), получим зависимость времени реакции от степени превращения СН4:                                                                               t=1/K[(l+0.3N)ln1/(l-x)-0.3NxJ (4)

2. nt Ю ш'я

На рис. представлена кинетика восстановления диоксида серы метаном при соотношении S02:CH4 = 2:1 и Т- 1200 К. Кинетические кривые демонстрируют наличие участка разгона реакций, т.е. процесс автоускоряющийся. Величина максимальной скорости распада метана в этой реакции пропорциональна его концентрации и очень слабо зависит от концентрации диоксида серы. Максимальная скорость изменения концентрации диоксида серы пропорциональна концентрации самого диоксида серы и концентрации метана, но только до момента достижения стехиометрического соотношения SC^CHi = 2. При более высоких концентрациях метана он перестает влиять на величину максимальной скорости распада диоксида серы.

1. Кинетика и механизм восстановления двуокиси серы метаном

При S02:CH4=1,9, отвечающим приблизительно уравнению (1), общая степень превращения SO2 и выход элементарной серы в значительной степени зависят о температуры: при 1100°С они составляют соответственно 94 и 81% за 3 сек., а при 1250°С - за 1,4 сек.;

 При 900°С степень превращения S02 равна только 83%, а выход серы не превышает 45% за 14,4 сек. Выход элементарной серы, достигаемый при 1100-1250°С за 0,76-0,34 сек. несколько выше равновесного выхода, что, по-видимому, объясняется механизмом процесса. При 900°С процесс протекает без катализатора довольно медленно и равновесие не достигается даже за 14 сек.

 При S02:CH4=2 и продолжительности реакции 0,34-12,9 сек. Общая степень превращения двуокиси серы достигает 90-95% для 20-40%- ного сернистого газа. Выход элементарной серы ниже степени превращения SO2 на 15-20 абс. % выход H2S равен 10-20%. При отношении S02:CH4= 1,3-1,45 и времени реакции 0,34-12,9 сек степень превращения SO2 составляет 100%, а выход элементарной серы 50±10%

3 .Преимущества и недостатки  метанового процесса.                                             Главный плюс метана - его практически неисчерпывающиеся запасы и невысокая себестоимость. Помимо этого, метан быстро испаряется, что облегчает процесс очистки многоразовых двигателей и топливных баков. По показателю удельного веса (имеется в виду тяга с одного килограмма топлива) топливо с метана превосходит керосин на 7-10 процентов.                                                              Отходящие газы- наиболее дешёвое сырьё, низки оптовые цены и на колчедан, наиболее же дорогостоящим сырьём является сера. Следовательно, для того чтобы производство серной кислоты из серы было экономически целесообразно, должна быть разработана схема, в которой стоимость её переработки будет существенно ниже стоимости переработки колчедана или отходящих газов.

Основные преимущества:

 •Возможность получения относительно ценного продукта- элементарной серы содержанием основного вещества не менее 99,95%.

 • Высокая степень очистки отходящих газов от сернистого ангидрида. Концентрация сернистого ангидрида в перерабатываемом газе может быть 10-13% и выше.

 • Технологическая схема характеризуется простотой, а все оборудование может быть смонтировано на открытом воздухе.

Недостатки сушетвующего аппаратурно-технологического оформления:

 • Материалоемкое аппаратное оформление;

 •Проведение процесса требует высоких температур 1250-1300°С;

 •Неполнота использования сырья;

 •Экологически непроработанная технология. Требуется доочистка отходящих газов.

 •Неэкономичное расходование энергии.

4.Конверсия метана в синтез-газ.                                                                       Углекислотная конверсия метана в синтез-газ СО + Н2 о одна из важнейших химических реакций, пригодная для промышленного получения водорода и дающая начало синтезу углеводородов (жидкое топливо) и других технически ценных продуктов.   

 Существует три метода окислительной конверсии метана в синтез-газ:                                                                                паровая конверсия                                                                                                         СН4 + Н20 =СО + ЗН2; АН = +206 кДж/моль (1)                                                         парциальное окисление кислородом                                                                             СН4 + 1/2 02= СО + 2 Н2; АН = й35,6 кДж/моль (2)                                      углекислотная конверсия                                                                                                   СН 4 2 СО + 2 Н2 + С02; АН = +247 кДж/моль (3)

В промышленности используется практически лишь метод паровой конверсии (1). Реакцию проводят на нанесенном Ni-катализаторе при высокой температуре (7006900 °С).

Что касается реакции (2), то на ее основе фирмой Shell3 был разработан технологический процесс в некаталитическом варианте при очень высоких температурах (110061300 °С), реализованный на небольшом заводе в Малайзии. Заметим, что по последним сведениям из-за аварии этот завод сейчас не работает. Реакция (3) пока находится в стадии исследования на уровне лабораторных и пилотных испытаний. Как следует из уравнений (1)6(3), количественный состав образующегося синтез-газа в этих реакциях различный: в реакции (1) получается синтез-газ состава СО:Н2 = 1:3, в реакции (2) о смесь 1:2, в реакции (3) 6 смесь 1:1. Потребность в синтез-газе того или иного состава определяется его последующим техническим назначением. Так, для синтеза метанола требуется синтез-' газ состава 1:2

СО + 2Н2 = СНЗОН (4)

В производстве аммиака из азотоводородной смеси на стадии ее получения применяют синтез-газ состава 1СО:ЗН2. Относительно недавно предложено использовать синтез-газ состава 1:1 для промышленного получения диметилового эфира [1,2]. Формальная стехиометрия этой реакции соответствует уравнению

 СО + 4Н2 = СНЗОСНЗ + Н20 (5)

Однако, с учетом того, что в условиях этого процесса Н20 вступает во взаимодействие с СО (паровая конверсия СО)

СО + Н20 С02 +Н2; АН = Й41 кДж/моль (6)

реально для получения диметилового эфира требуется смесь СО:Н2 состава 1:1:

 СО + ЗН2 = СНЗОСНЗ + С02 (7)

Термодинамическое рассмотрение реакции (7) указывает, что она может осуществляться при давлениях значительно меньших, чем реакция (4). Катализатором реакции (7) может служить комбинация катализаторов дегидратации и синтеза метанола. Получаемый диметиловый эфир предлагается при-менять в качестве топлива в дизельных двигателях без переделки самих двигателей (это топливо резко снижает вредные выхлопы 6 топливо 21 века8, как его назвали разработчики).

5.Физико-химические основы процесса конверсии метана.

Конверсия природного газа может быть осуществлена либо термическим разложением метана

СН4 а С+2Н2 -18,1 ккал (1)

либо каталитическим окислением метана водяным паром, кислородом и двуокисью углерода:

СН4 + 0,502 а СО + 2Н2 + 8,5 ккал (2)                                                                             СИ, + Н20 « СО + ЗН2 - 49,3 ккал (3)                                                                               Cft, + С02 « 2СО + 2Н2 - 59,1 ккал (4)                                                                                 СО + Н20 « С02 + Н2 + 9,8 ккал (5)

Выбор окислителей и их возможные сочетания определяются назначением процесса и технологической схемой дальнейшей переработки полученного газа.                                  Реакции (1) — (2) практически необратимы. Реакции (3) — (5) являются обратимыми, т. е. в зависимости от условий, в которых они осуществляются, могут проходить как слева направо, так и справа налево.                                                                                                    Вследствие обратимости реакции прямой процесс невозможно осуществить до конца. В самом деле, в обратимых реакциях, например в реакции (3), оба процесса—прямой (взаимодействие метана с водяным паром) и обратный (взаимодействие окиси углерода с водородом) — протекают одновременно *При достаточно высоких температурах и концентрациях метана в газовой смеси скорость прямой реакции гораздо больше, чем скорость обратного процесса. Постепенно скорости прямого и обратного процессов выравниваются и наступает химическое равновесие, при котором в смеси присутствуют как исходные вещества, так и продукты реакции.                                                                       Равновесный состав газа для обычно применяемых в промышленности исходных газовых смесей и интервале температур 827—1027°С приведен в табл.1).                                                                                                                                    С изменением температуры, давления и состава исходной смеси равновесный состав газа также изменяется. При повышении температуры увеличиваются скорости обеих реакций (прямой и обратной), но увеличиваются они в разной степени. В случае реакций, протекающих с поглощением тепла (эндотермических реакций), например реакции (3), скорость прямой реакции возрастает гораздо больше, чем скорость обратной реакции. В результате этого равновесие сдвигается вправо, т. е. в сторону уменьшения содержания метана в конвертированном газе. В случае же реакций, протекающих с выделением тепла (экзотермических реакций), например реакции (5), равновесие сдвигается влево, т. е. степень конверсии окиси углерода снижается/ 

5. Изменение давления влияет на равновесный состав газа только тогда, когда в результате реакции изменяется объем газа (при постоянном давлении), т. е. когда общее число молей (объемов) исходных веществ отличается от числа молей (объемов) продуктов реакции. Равновесный состав газа для реакций, протекающий без изменения объема, например, реакции (5), не зависит от давления.

 Метановый процесс

Процесс восстановления элементарной серы из газов, содержащих сернистый ангидрид, осуществляется метаном.

Реакция

2S02 + СН4 —> S2 + С02 + 2Н20

 Исходные данные

Расход газовой смеси G=8500 м/ч

Температура процесса t=1250°С

 Коэффициент избытка природного газа — 1,2

 Состав газовой смеси S02 — 5%

                                        N2-95%

Степень превращения S02: x(SO2)=0,75

Реакция гомогенная без катализатора

 Рабочая скорость газа в реакторе U=21 м/с

• Материальный баланс процесса                                                                   Химическая реакция                                                                                                                                      2S02 + СН4 -»• S2 + С02 + 2Н20

•  2-64 16 64 44 2 18                                                                                                   m(S02) mCT(CH4) m(S2) m(C02) m(H20)        ПРИХОД          1.Определение массового расхода S02       o(S02) • 64 0,05 • 104 • 64

1. — 1430 кг/ч
2. Определение массового расхода N2
6. о(Я2) • 28 0,95 • 104 • 28
1. U875 КГ/Ч
7. Определение массового стехиометрического расхода СН4
8. mСТ(СЯ4) = m(S02) • = 1430 • = 178,75 кг/ч
9. Определение действительного расхода СКЦ
10. тд(СЯ4) = 1,25 • шСТ(СЯ4) = 1,25 • 178,75 = 223,4 кг/ч
11. Определение объемного расхода СН4
12. 22 4 22 4
13. и(СЯ4) = шд(СЯ4) • —= 223,4 • —f- = 312,8 м3/ч
14. 16 16
15. Определение массового расхода S2
16. 64 1430 • 64
17. m<X.) = m(S02) ■ = 2 M = 715 кг/ч
18. Определение объемного расхода S2
19. 22 4 22 4
20. u(S2) = m(S2) -7Г = 715-—^= 250,2 м3/ч 64 64
21. Определение массового расхода С02
22. 44 1430 • 44
23. m(C02) = m(S02) • = 2 64 = 461,6 кг/ч
24. Определение объемного расхода С02
25. 22 4
26. и(С02) = т(С02) • = 235 м3/ч
27. Определение массового расхода Н20
28. , 2 18 1430-2 18
29. т(Я20) = m(S02) • - —JTsi— = 402,2 КГ^4
30. Определение объемного расхода Н20
31. 22 4
32. и(Я20) = т(Я20) • = 500,5 м3/ч
33. РАСХОД
34. Определение количества прореагировавшего S02
35. mp(S02) = m(S02) • x(S02) = 1430 • 0,8 = 1144 кг/ч
36. Определение количества непрореагировавшего S02 mOCT(S02) = m(S02) • [1 - x(S02)] = 1430 • [1 - 0,8] = 286 кг/ч
37. Объем остаточного S02
38. 22 4 22 4
39. u(S02) = mocr(S02) • —= 286 • —= 100 м3/ч
40. 64 64
41. Определение количества прореагировавшего СИ,
42. КГ
43. тр(СЯ4) = тст(СЯ4) • х(СЯ4) = 178,75 • 0,8 = 143 — ;
44. x(S02) = х(СЯ4)
45. Определение остаточного СИ,ш0СТ(СН4) = тд(СЯ4) - тР(СЯ4) = 223,4 - 143 = 80,4 кг/ч22 4 22 4
46. и0СТ(СЯ4) = m0СГ(СЯ4) • —= 80,4 • —= 112,6 м3/ч
47. 16 16
48. Определение количества S2
49. 64 64
50. m(S2) = mp(S02) • = 1144 • -— = 572 кг/ч
51. Определение объемного расхода S2
52. 22 4 22 4
53. u(S2) = m(S2) ~ = 572 • —j- = 200 м3/ч о4 Ь4
54. Определение количества СО2
55. 44 44
56. m(C02) = mp(S02) • —— = 1144 • —— = 393,2 кг/ч
57. 2-64 2-64
58. Определение объемного расхода С02
59. 22 4 22 4
60. и(С02) = т(С02) • —= 393,2 • —= 200 м3/ч 44 44
61. Определение количества Н20
62. 2•18 18
63. т(Н20) = mp(S02) • —— = 1144 • — = 321,7 кг/ч
64. 2-64 64
65. Определение объемного расхода Н20

22 4 22 4

66. о(Я20) = m(Я20) • = 321,7 • = 400 м3/ч
67. Таблица материального баланса
69. Определение объема реактора
70. * 273 + t 273 + 1200
71. и| = и*0 • ——- = 10512,6 — = 56721,83 м3/ч
72. Е z 273 273
73. и| = 15,75 м3/с
74. Площадь сечения реактора
75. и£ 15,75 ,
76. F = — = —-— = 0,83 м2
77. у 2Q '
78. Принимаем F = 1 м2
79. Определяем время реакции (время контактирования т)
80. .«о « + «, ,1 и(502) + о(СЯ,
81. т = - [(1 + 0,3 ) • In- 0,3 • х
82. к и£ 1-х uz
83. где к - константа скорости реакции
84. к = 7,08 • 1013 • e"W;
85. Е=81250 кал/моль - энергия активации [7]
86. 81250 1
87. к = 7,08 • 1013 • е 1.981373 = 2,4 -
88. с
89. т = [(1 + 0,3 • 0,08) • Intj-lVg) “ 0,3 * 0,8 ’ °'08] = 0,93
90. Определение габаритов реактора
91. Объем реактора
92. 5671,83 • 0,93
93. V = и£ • т = = 14,65 м3
94. £ 3600

Высота реактораб.Классификация способов сероочистки.

Все известные на сегодня способы организации технологического процесса удаления сернистого ангидрида из дымовых газов можно классифицировать следующим образом:абсорбционные, при которых сернистый ангидрид связывается химически в промывочной жидкости физическим путем посредством молекулярного притяжения (абсорбция - поглощение вещества из растворов или газов твердыми телами или жидкостями, которое происходит во всем объеме поглотителя - абсорбента), например, абсорбция на основе соединений аммиака (NH3) к которым можно отнести процесс «IFP» (Французский институт нефти) по которому работает более 40 установок в мире (в том числе 10 в США), процесс Cominco (Cominco Engineering Services Limited), Британская Колумбия, Канада; процессы «Соксал», «Сульф-икс», США; процесс «Elsorb», Норвегия; процессы «Е-SOx», «Lids», кампания Бабкок-Вилклкс, США и др.;

 адсорбционные, при которых происходит связывание сернистого ангидрида с поверхностью твердого материала чисто физическими силами взаимодействия

(iадсорбция - поглощение вещества из растворов или газов твердыми телами или жидкостями, которое происходит только на поверхности поглотителя - адсорбента, например активированного угля);

 хемосорбционные, при которых происходит химическое связывание с твердым материалом.

Вышеперечисленные способы можно разделить на мокрые и сухие в зависимости от того, в какой фазе происходит процесс связывания сернистого ангидрида.

По виду конечного продукта, получаемого в результате реакции, методы сероочистки можно классифицировать на методы с получением продукта, пригодного для дальнейшего применения (например, гипс в мокром процессе), и методы с получением продукта “на выброс” (сульфитно-сульфатная смесь при распылительной абсорбции).

Мокрые абсорбционные методы, использующие для связывания сернистого ангидрида промывочные растворы со щелочными свойствами, получили наиболее широкое распространение. К этим методам относятся:

• абсорбция SO2 с помощью основных щелочных соединений (NaOH, ЫагСОз, ЫагБОз), например, процесс «Wellman-Lord», США, Япония [282]. Связывание SO2 в этом процессе проходит без каких-либо осложнений так как во всем диапазоне pH промывочного раствора образуются хорошо растворимые соли. Этот метод экономически оправдан только тогда, когда возможна регенерация абсорбента, так как эти соединения относительно дороги, а образующиеся в результате реакции легкорастворимые соли не подлежат хранению и дальнейшему использованию;

• абсорбция SO2 с помощью щелочно-земельных соединений (Са(ОН)2> СаСОз, Mg(OH)2). В этих процессах связывание SO2 производится при помощи суспензии, поскольку растворимость упомянутых веществ в воде сильно зависит от значения pH раствора. На этих установках имеется серьезная опасность зарастания оборудования трудноудаляемыми отложениями. Это явление наблюдалось у известняковых установок первого поколения и оно послужило причиной отказа от их дальнейшего распространения. Конечным продуктом этих методов, как правило, является гипс, пригодный к дальнейшему применению;

 абсорбция SO2 с помощью так называемого двойного щелочного способа, при котором щелочной абсорбент регенерируется с помощью щелочно-земельного соединения с выделением конечного продукта, пригодного для дальнейшего применения. Этот способ получил наибольшее распространение в США и Японии в 1975... 1983 гг., однако из-за сложности и высокой стоимости не нашел пока широкого применения, хотя старые установки (в том числе и крупные функционируют);

• абсорбция SO2 с помощью соединений аммония (NH4OH и (NHU^SCb). В результате процесса получается серная кислота и сера.

Все более широкое применение находит постоянно совершенствующийся полусухой метод связывания SO2 - метод распылительной абсорбции, при котором связывание SO2 происходит каплями суспензии извести Са(ОН)2, распыляемой в потоке дымовых газов. Сдерживающим фактором для широкого распространения этого эффективного и относительно несложного метода является ограниченное применение, получаемого в результате процесса конечного продукта - сульфито-сульфатной смеси.

К сухим способам очистки можно отнести:

• сухой аддитивный метод (хемосорбция), при котором щелочно-земельные соединения (в основном известняк) непосредственно вдуваются в топку или подаются туда вместе с топливом, метод имеет относительно низкую эффективность, процессы «Bergbau Frschung», Германия; «НОКСО», США и др.;

 хемосорбция SO2 с применением окиси меди (метод «УОП-Шель»);

 • каталитическое окисление SO2 в SO3, с получением в результате процесса серной кислоты, процесс «WSA», разработанный фирмой «Haldor Topse» Дания [282];

 • адсорбция SO2 с применением активированного угля или кокса, с получением конечного продукта разбавленной серной кислоты или гипса;

 • радиационно-химическая очистка дымовых газов от окислов серы и азота (радиолиз), разрабатывается фирмой «Штейнмюллер», Германия, также и в России, СО РАН («Институт Яд ери ой Физики»). Поток дымовых газов после ввода в него аммиака облучается пучком ускоренных электронов. Конечным продуктом является сульфат и нитрат аммония.

Основными производителями серы в Российской Федерации являются

предприятия ОАО Газпром: ООО Газпром добыча Астрахань и ООО Газпром добыча Оренбург, получающие её как побочный товар при очистке газа.

7.Экономическая оценка.                                                                                                     В последние годы во всем мире интенсивно развиваются исследования, направленные на использование природного газа для производства моторного топлива, ведется проектирование и строительство ряда объектов. С экологической точки зрения природный газ имеет большие перспективы не только как энергоноситель, но и как сырье для химической и нефтехимической промышленности: получаемые из него моторные топлива удовлетворяют действующим и перспективным стандартам промышленно развитых стран мира по содержанию в них олефинов, бензола и других ароматических углеводородов, а также примесей серы. Первой стадией производства топлив из природного газа является получение синтез-газа (смеси водорода и оксида углерода). На его долю приходится около 2/3 капиталовложений в промышленную сферу. Именно поэтому разработка новых и совершенствование существующих процессов получения синтез-газа является весьма актуальной задачей. В современной промышленности синтез-газ получают различными методами окислительной конверсии природного газа (метана) это паровая (парокислородная) конверсия, углекислотная конверсия и парциальное окисление кислородом. Первые два процесса проводят при высоких температурах в присутствии катализаторов. Они имеют сложное аппаратурное оформление и являются энергозатратными. При гомогенном парциальном окислении метана реакция является экзотермической и не требует применения катализаторов. Поэтому становится возможным применение в качестве аппаратуры для его проведения химических реакторов на базе энергетических установок. Эти обстоятельства являются предпочтительными и с экономической точки зрения. Гомогенное парциальное окисление происходит в процессе горения сверхбогатых метано-кислородных или метано-воздушных смесей. По сравнению с полным окислением эта реакция энергетически менее выгодна и поэтому воспламенение и горение таких смесей до самого последнего времени оставались почти неизученными. Исследование процесса получения синтез-газа при горении сверхбогатых смесей метана и аппаратов для его проведения является актуальной задачей в области современной газохимии.