§ 4. Адсорбционные и каталитические методы очистки от сернистого ангидрида

При сухих методах очистки в качестве адсорберов наиболее перспективны аппараты кипящего слоя и парные аппараты фирмы «Лурги», работающие па активированных углях, силикагелях и синтетических смолах, описанные выше.

Преимущества адсорбционных методов — простота устройства и компактность оборудования, возможность очистки нагретых и запыленных газов, высокая степень очистки, относительно небольшие капитальные затраты. Выброс в дымовую трубу нагретых газов улучшает рассеивание их в атмосфере.

Однако технико-экономические показатели процесса невысоки. Кипящий слой характеризуется значительными расходами адсорбента (вследствие истирания) и энергии на преодоление гидравлического сопротивления аппарата и перемещение сорбента, а также тепла на десорбцию и отдув уловленного SO₂. Парный аппарат фирмы «Лурги» характеризуется невысокой интенсивностью процесса и большим расходом энергии, связанным с работой насоса и скруббера Вентури. Пока адсорбционная очистка отходящих газов от SO₂ в металлургии не применяется.

Каталитические методы очистки основаны на способности SO₂ окисляться в SO₃, который, легко взаимодействуя с водой, образует товарный продукт — серную кислоту. С применением катализаторов этот процесс может быть значительно интенсифицирован. В процессе отсутствуют отходы, что делает его весьма экономичным.

Методы каталитического окисления SO₂ делят на две группы: к первой относят методы окисления SO₂ в водных растворах в присутствии катализатора, ко второй — окисление в газовой фазе на катализаторе.

Окисление SO₂ в растворах основано на том, что при контакте газовой фазы с водой SO₂ переходит в раствор. При наличии в воде ионов железа и марганца растворенный в воде кислород энергично окисляет SO₂ в SO₃. Однако наилучшим катализатором является пиролюзит, с помощью которого в промышленных условиях степень очистки газов от SO₂ может быть доведена до 80—85 %; получаемая серная кислота имеет концентрацию 30—40 %. Процесс рекомендуют вести в барботажных абсорберах с сильно развитой поверхностью контакта жидкой и газообразной фаз.

При окислении SO₂ в газовой фазе в присутствии катализатора предусматривается последующая абсорбция образовавшегося SO₃ водой с получением серной кислоты. В качестве катализатора применяют оксид ванадия V₂O₅ или контактную массу БАВ (барий, алюминий, ванадий). В обоих случаях оптимальная температура процесса 450—480 °С, до нее следует нагревать газ, что связано с большими расходами тепла. Перед очисткой от SO₂ газы должны быть тщательно очищены от пыли и СО, которые неблагоприятно влияют на процесс контактного окисления SO₂ в SO₃ и могут отравить катализатор. В черной металлургии каталитическая очистка газов от SO₂ пока не применяется.